O urânio é geralmente recuperado de seus minérios através da lixiviação com ácido sulfúrico seguido de extração líquido-líquido (ELL) para produzir o concentrado de urânio (yellow cake). Essa rota é usada pelas Indústrias Nucleares do Brasil S/A - INB, em Caetité/BA, Brasil, que utiliza a amina terciária Alamine 336 para extrair urânio do licor sulfúrico e como reextratante utiliza o cloreto de sódio (NaCl). Devido à escassez de água na região em que se situa essa unidade, toda água utilizada no processo é recirculada após tratamento com cal. Como nesse tratamento o íon Cl- não é removido, sua concentração aumenta a cada ciclo de reutilização da água, diminuindo a eficiência de extração do urânio, causando queda na produção de concentrado de urânio e perdas financeiras. Eventualmente a INB é obrigada a adicionar água nova no processo para reduzir o teor de Cl-.
Este trabalho apresenta uma avaliação comparativa entre os seguintes sistemas de extração de urânio: U-H2SO4-Alamine 336 e U-H2SO4-Cl-Alamine 336. No primeiro sistema, a concentração de urânio variou entre 0,4 e 2,1 g/L. No segundo sistema, a concentração de urânio foi fixada em 2,0 g/L e a concentração de íons cloreto variou de 1,0 a 7,0 g/L. A concentração de Alamine 336 variou de 0,05 a 0,20 mol/L e a de sulfato (SO42-) de 0,24 a 1,05 mol/L nos dois sistemas. Exxsol D100 e tridecanol 5% v/v foram usados como diluente e modificador, respectivamente. Comparando os resultados obtidos, observa-se que a presença de cloreto na solução de alimentação tem impacto negativo sobre a extração de urânio com Alamine 336. Na ausência de cloreto atinge-se 90% de extração quando a concentração do extratante é de 0,10 mol/L ou maior, para todas as concentrações de sulfato e urânio utilizadas. Na presença de cloreto, o mesmo percentual é atingido apenas com concentrações de 0,20 mol/L do extratante e em concentração de cloreto abaixo de 3,0 g/L. Ou seja, a porcentagem de extração de urânio é reduzida drasticamente na presença de cloreto em altas concentrações, enquanto em baixas concentrações tal efeito negativo pode ser inibido aumentando a concentração de Alamine 336 ou diminuindo a concentração de sulfato. Para explicar o efeito negativo da presença do cloreto, dois prováveis mecanismos de extração para esses sistemas são apresentados: a competição entre o cloreto e o sulfato durante a protonação da amina e a extração do cloreto pelo complexo sulfato-amina, competindo com o trissulfatouranilato VI. Esses mecanismos podem ocorrer simultaneamente. / Uranium is usually recovered from ores by sulphuric acid leaching followed by solvent extraction in order to produce a uranium ore concentrate. Such route is used by Indústrias Nucleares do Brasil S/A - INB, at Caetité/BA, Brazil, which uses the tertiary amine Alamine336 to extract uranium from the sulphuric liquor and a sodium chloride solution as stripping agent. Due to water scarcity in this region, all water used in the process is recirculated after treatment with lime. At this treatment the chloride ion (Cl-) is not removed, causing the increase in Cl- concentration with each recirculation of water, reducing the efficiency of extraction of uranium, causing a drop in production of uranium concentrate and financial losses. Eventually the INB Company is required to add new water in the process to reduce the content of Cl-.
In this work, a comparative evaluation between the following uranium extraction systems is carried out: U-H2SO4-Alamine 336 and U-H2SO4-Cl-Alamine 336. In the first system, the uranium concentration ranged from 0.4 to 2.1 g/L. In the second system, the uranium concentration was set at 2.0 g/L and chloride ion concentration ranged from 1 to 7 g/L. In both systems the concentration of Alamine 336 ranged from 0.05 to 0.20 mol/L and the sulphate (SO42-) concentration from 0.24 to 1.05 mol/L. Exxsol D100 and tridecanol 5% v/v were used as diluent and modifier, respectively. The comparison of the results showed that chloride ions have a negative impact on the uranium extraction with Alamine 336. In the absence of chloride ions, 90% of extraction is achieved for extractant content of 0.10 mol/L or higher, for all sulphate and uranium concentrations studied. In the presence of chloride ions, the same extraction efficiency is reached solely for extractant content of 0.20 mol/L and for chloride ions content lower than 3.0 g/L. The percentage on the uranium extraction is drastically reduced at high chloride concentrations, whereas at low chloride concentrations such negative effect may be inhibited by increasing the Alamine336 concentration or decreasing sulphate concentration. In order to explain the negative impact of chloride ions on uranium extraction, two probable mechanisms of extraction for both reaction systems are shown: competition between chloride and sulphate in amine protonation and the chloride extraction by amine-sulphate complex, competing with uranium (VI) oxide sulphate. These mechanisms may occur simultaneously.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:bdtd.cdtn.br:148 |
| Date | 27 August 2010 |
| Creators | Carlos Leon Guimarães de Alvarenga |
| Contributors | Carlos Antônio de Morais, Rubens Martins Moreira, Marcelo Borges Mansur |
| Publisher | CNEN - Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, Belo Horizonte, CTMI - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais, CDTN, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do CDTN, instname:Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear, instacron:CDTN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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