Aparato para la producción de una torta amarilla a partir de un precipitado de peróxido de uranio.

Aparato para la producción de una torta amarilla a partir de un precipitado de peróxido de uranio.

La presente invención proporciona un aparato para la producción de una torta amarilla de uranio a partir de un precipitado de peróxido de uranio, estando el precipitado de peróxido en forma de una suspensión de alimentación rica en uranio, de bajo contenido en sólidos, incluyendo el aparato:

a. un espesador para espesar la suspensión de alimentación para producir un flujo inferior de espesador con un contenido en sólidos en el intervalo del 15 al 50% p/p y un flujo superior de espesador;

b. medios para deshidratar el flujo inferior de espesador para producir una torta de sólidos con un contenido en sólidos de al menos el 50% p/p y un flujo superior de deshidratación; y

c. un horno calentado de manera indirecta para calentar la torta de sólidos a una temperatura adecuada para producir o bien una torta amarilla de trióxido de uranio calcinada o bien una torta amarilla de peróxido de uranio secada.

Aparato para la producción de una torta amarilla a partir de un precipitado de peróxido de uranio.

Solicitudes relacionadas Esta solicitud de patente internacional reivindica la prioridad de la solicitud de patente provisional australiana 2010900068 presentada el 8 de enero de 2010, cuya memoria descriptiva se incorpora por el presente documento como referencia.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un aparato para la producción de torta amarilla (yellowcake) a partir de menas que contienen uranio, siendo la torta amarilla un producto intermedio (tal como, o bien peróxido de uranio (UO4.2H2O) o bien trióxido de uranio (UO3) ) usado para la conversión o el enriquecimiento posterior para formar cantidades comerciales de uranio.

La presente invención se refiere particularmente a aquella parte del aparato global que toma un precipitado de uranio y lo procesa para formar una torta amarilla, habiendo sido producido el precipitado de uranio mediante el uso de una etapa de precipitación basada en peróxido de hidrógeno.

Antecedentes de la invención La extracción en mina y el procesamiento de menas que contienen uranio generalmente utiliza siempre un proceso de lixiviación (y, por tanto, el uso de un lixiviante, tal como una disolución acuosa de carbonato-bicarbonato o una disolución de ácido) para lixiviar el uranio de su material de ganga acompañante en el yacimiento. Tales operaciones de lixiviación puede llevarse a cabo junto con operaciones de molienda superficial en las que se extrae en mina el uranio (a menudo en canteras) y luego se tritura y se combina antes de la lixiviación, o usando técnicas de lixiviación in situ en las que se introduce el lixiviante en un depósito de mena subterráneo y luego se recupera mediante sistemas de extracción adecuados.

El lixiviante cargado producido durante el proceso de lixiviación se procesa entonces adicionalmente para concentrar el uranio en el mismo. Este procesamiento adicional incluye una variedad de posibles tratamientos químicos, que están determinados habitualmente por las características de la mena específica que está procesándose y también por su método de extracción. Por ejemplo, tal procesamiento adicional podría incluir un proceso de intercambio iónico aniónico o extracción con disolventes. Independientemente del procedimiento adoptado, se produce una disolución de uranio relativamente concentrada, generalmente denominada el “eluato”, que debe tratarse entonces para precipitar un compuesto de uranio, a menudo denominado simplemente “uranio” o un “precipitado de uranio”.

Están disponibles diversas técnicas de precipitación, una de las cuales usa peróxido de hidrógeno, que pueden precipitar una suspensión rica en uranio para el lavado, la deshidratación y el secado/calcinación posteriores para producir un concentrado de uranio seco y estable que puede transportarse de manera relativamente fácil. A este respecto, las instalaciones de conversión aguas abajo para tales concentrados de uranio no están ubicadas invariablemente cerca de los emplazamientos de los yacimientos de uranio, y por tanto el transporte seguro, a menudo a lo largo de grandes distancias, de los concentrados de uranio hace que esta forma seca y estable sea un punto intermedio ideal en el proceso global de producción de uranio.

Por motivos de claridad en esta memoria descriptiva, es necesario definir algunos términos. Éste es particularmente el caso ya que los destinatarios expertos a menudo usarán el mismo término para representar un producto en diferentes fases en el procedimiento.

Por ejemplo, el concentrado de uranio al que se hizo referencia anteriormente como “suspensión rica en uranio”, producida directamente a partir de un proceso de precipitación, se denomina algunas veces en la técnica “torta amarilla”, ya que es la forma seca y estable del concentrado de uranio que existe tras los procesos posteriores de lavado, deshidratación y secado/calcinación. Sin embargo, en la totalidad de esta memoria descriptiva, el término “precipitado de uranio” se usará para describir la suspensión rica en uranio que se produce a partir del proceso de precipitación, y en la que se ha producido el precipitado de uranio mediante el uso de un proceso de precipitación basado en peróxido de hidrógeno, el precipitado posterior obtenido se denominará “precipitado de peróxido”.

El término “torta amarilla” se usará para describir la forma seca y estable del concentrado de uranio producido tras haberse sometido el precipitado de uranio a cualquier proceso de lavado, deshidratación y secado/calcinación posterior que se requiera. A este respecto, también debe apreciarse que la composición de la torta amarilla es variable y depende del yacimiento, el lixiviante, las condiciones de precipitación posteriores, y los procesos de lavado, deshidratación y secado/calcinación posteriores. Puede consistir en una mezcla de, entre otras cosas, varios compuestos de amonio-uranio-oxígeno, y puede adoptar diferentes formas basándose en su composición mayoritaria.

Por tanto, debe apreciarse que una referencia a “torta amarilla” sin más en la totalidad de esta memoria descriptiva de patente no va a limitarse sólo a una forma de torta amarilla. En efecto, la torta amarilla que se basa en peróxido de uranio (UO4.nH2O, donde n puede variar desde 2 hasta 4) está ganando popularidad, y esta torta amarilla se denomina a menudo torta amarilla de “peróxido”. También es posible producir una torta amarilla que está basada en trióxido de uranio, y que se denomina a menudo una torta amarilla de “trióxido”. Por motivos de simplicidad y claridad, en la totalidad de esta memoria descriptiva de patente cuando se hace referencia sólo a “torta amarilla”, está usándose el término para cubrir todas las formas y tipos de torta amarilla, realizándose entonces referencias más específicas a, por ejemplo, “torta amarilla de trióxido” o “torta amarilla de peróxido” cuando es necesario.

El precio pagado por la torta amarilla por las instalaciones de conversión de torta amarilla depende de los niveles de pureza de la torta amarilla (pureza en cuanto a su concentración de, por ejemplo, cualquiera que sea la forma de uranio que se requiere, tal como la concentración del peróxido de uranio) . Por tanto, los productores de una torta amarilla de peróxido generalmente tienen como objetivo maximizar la concentración del peróxido de uranio en la torta amarilla, lo que requiere naturalmente (entre otras cosas) que se minimice el nivel de impurezas en la torta amarilla, y que se minimice el contenido en humedad de la torta amarilla. En cuanto al contenido en humedad, de manera ideal se reducirá a menos de aproximadamente el 1% en peso para cualquier torta amarilla.

Normalmente, los procedimientos que se han adoptado para secar un precipitado de peróxido para formar una torta amarilla de peróxido han requerido grandes cantidades de agua que, dadas las ubicaciones a menudo remotas de los depósitos de mena de uranio, introduce problemas de costes significativos. Estos procedimientos implican generalmente el lavado del precipitado, que está en forma de una suspensión, para eliminar impurezas solubles en aguas no deseadas, seguido por la concentración de la suspensión y la reducción posterior de su contenido en humedad antes de envasarse para la venta como torta amarilla.

El lavado se ha logrado de manera tradicional de varios modos. Por ejemplo, se ha logrado la función de lavado en un filtro prensa o espesador de lavado, evitando la necesidad de la adición de floculante y mejorando el contacto de líquido/producto para la eliminación de impurezas, dando como resultado una torta de sólidos con una alta concentración en sólidos (mayor que aproximadamente el 50%) . La torta de sólidos ha requerido entonces la eliminación de humedad (a través de calentamiento) para producir el producto de torta amarilla de peróxido en polvo adecuado para la venta para su procesamiento adicional.

A este respecto, debe observarse que existe algunas veces una confusión respecto a la terminología usada en el área de proceso de calentamiento. En esta memoria descriptiva, se está haciendo una distinción entre secado y calcinación. El término “secado” se usa en el presente documento para referirse a la deshidratación de un compuesto (que es simplemente la eliminación de humedad) , que se produce a temperaturas inferiores a la temperatura de descomposición térmica del compuesto. El término “calcinación” se usa en el presente documento para referirse a una... [Seguir leyendo]

1. Aparato para la producción de una torta amarilla de uranio a partir de un precipitado de peróxido de uranio, estando el precipitado de peróxido en forma de una suspensión de alimentación rica en uranio, de bajo contenido en sólidos, incluyendo el aparato:

a. un espesador para espesar la suspensión de alimentación para producir un flujo inferior de espesador con un contenido en sólidos en el intervalo del 15 al 50% p/p y un flujo superior de espesador;

b. medios para deshidratar el flujo inferior de espesador para producir una torta de sólidos con un contenido en sólidos de al menos el 50% p/p y un flujo superior de deshidratación; y

c. un horno calentado de manera indirecta para calentar la torta de sólidos a una temperatura adecuada para producir o bien una torta amarilla de trióxido de uranio calcinada o bien una torta amarilla de peróxido de uranio secada.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que el horno calentado de manera indirecta es un horno giratorio horizontal.

3. Aparato según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que incluye una recirculación para recircular el flujo superior de deshidratación al espesador.

4. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que los medios de deshidratación son un filtro prensa, un filtro de presión o una centrífuga.

5. Aparato según la reivindicación 4, en el que los medios de deshidratación son un filtro de presión automático capaz de funcionar de manera semicontinua.

6. Aparato según la reivindicación 4, en el que los medios de deshidratación son una centrífuga.

7. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que incluye un transportador bidireccional que es capaz de ser controlado para descargar la torta de sólidos desde los medios de deshidratación o bien a calcinación o bien de vuelta a deshidratación.

8. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el horno es capaz de funcionar de manera continua, de manera semicontinua o por lotes.

9. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el horno es capaz de calentar la torta de sólidos a una temperatura en el intervalo de desde 450ºC hasta 480ºC para producir una torta amarilla de trióxido de uranio calcinada.

10. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el horno es capaz de calentar la torta de sólidos a una temperatura en el intervalo de desde 100ºC hasta 145ºC para producir una torta amarilla de peróxido de uranio secada.

11. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el horno es un horno hermético.

12. Aparato según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que incluye un condensador de rociado para hacer pasar a su través gas residual para enfriar el gas residual y para eliminar polvo del gas residual.

FIGURA 1