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La présente invention est relative à l'extraction de constituants minéraux intéressants et elle concerne particulièrement l'extraction de l' uranium des matières phosphatiques.
Suivant la présente invention, dans un procédé d'extraction de l'uranium de matières phosphatiques contenant de l'uranium, on soumet ces matières à un traitement d'extraction en milieu aqueux, au moyen d'un car- bonate ou d'un bicarbonate d'un métal alcalin ou d'ammonium, on précipite l'ion phosphate de la liqueur résultante par traitement par un cation don- nant naissance à un phosphate insoluble, on sépare-la liqueur du phosphate insoluble ainsi produit et on soumet cette liqueur à un nouveau traitement par les procédés connus pour l'extraction de l'uranium.
On peut traiter un grand nombre de matières phosphatiques conte- nant de l'uranium suivant le procédé de la présente invention ,par exemple les phosphates en roches que l'on utilise pour la production d'engrais, et les concentrés contenant des phosphates d'uranium obtenus au cours du trai- tement de ces phosphates en roches, sont de$matières appropriées.
Dans le procédé de la présente invention, il est préférable que l'uranium dans la matière initiale soit sous sa s forme hexavalente.
A cette fin, on peut utiliser un grand nombre d'agents oxydants, suivant la nature de la matière contenant 1'uranium.Si cette matière est une ma- tière solide, comme le phosphate en roches, elle peut être broyée en par- ticules de dimensions appropriées et ensuite traitée par une solution aqueu- se du dichromate ou du permanganate d'un métal alcalin ou par du peroxyde d'hydrogène.
D'autre part, si la matière initiale contenant l'uranium qu' il faut traiter suivant le procédé de la présente invention est en solution, les agents oxydants mentionnés ci-dessus peuvent être ajoutés sous forme solide. '
La liqueur obtenue en soumettant au traitement d'extraction de tellesmatières phosphatiques par un carbonate ou un bicarbonate d'un métal alcalin ou d'ammonium, peut,.-, être traitée par un grand nombre de matières donnant naissance à des cations qui, dans les conditions alcalines qui rë- gnent, produisent un phosphate insoluble.
La Demanderesse a trouvé qu'il- est particulièrement intéressant d'utiliser le cation magnésium, par exem- ple sous forme de sulfate de magnésium pour cette opération du procédé, bien qu'on puisse obtenir des résultats satisfaisants, par exemple avec des ions calcium et ferriques. Lorsqu'on utilise un composé de magnésium, on comprendra qu'il faut qu'il y ait une quantité suffisante d'ions ammonium, de manière à obtenir une précipitation satisfaisante du phosphate. Il faut comprendre, cependant, que le cation donnant naissance au phosphate inso- luble peut, si on le désire, être utilisé sous forme de base.
Après la séparation du phosphate insoluble, la liqueur obtenue contient l'anion complexe carbonate d'uranium qui, croit-on, répond à la formule(( UO2) (C03)3)4-, Dans le procédé de la présente invention, cette liqueur peut être traitée par un hydroxy de deemétal alcalin pour précipiter le di-uranate de métal alcalin correspondant, qui peut être extrait par des procédés quelconques appropriés, par exemple par filtration, ou la liqueur peut être acidifiée par un acide minéral, par exemple l'acide nitrique, et traitée ensuite en vue de l'extraction de son uranium par l'un des pro- cédés suivants .
Procédé "A"
La liqueur peut être traitée par un agent oxydant pour précipiter letétroxyde d'uranium hydraté, Un agent oxydant approprié est le peroxyde d'hydrogène. On a trouvé qu'en agitant le mélange réactionnel pendant une
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durée considérable, par exemple 10 à 15 heures, on favorise l'obtention d'une précipitation efficace. En variante à l'agitation prolongée, on peut ajouter du peroxyde d'hydrogène en deux ou plusieurs lots, en agitant après chaque addition. Le précipité deetétroxyde d'uranium hydraté (UO4.2H2O) peut ensuite être séparé par filtration, donnant ainsi une matière solide jaune contenant l'oxyde hydraté.
Procédé "B"
La liqueur acidifiée obtenue comme décrit ci-dessus, peut être neutralisée par de l'ammoniaque, obtenant ainsi du di-uranate d'ammonium précipité qui a, croit-on , la formule (NH4)2U2O7.
Procédé "C"
En variante aux procédés "A " et " B décrits ci-dessus, la liqueur acidifiée peut être traitée par un hydroxyde de métal alcalin, ce qui précipite un di-uranate de métal alcalin, répondant, croit-on , à la formule (X)2U2O7 (H2O)y, dans laquelle X représente le métal alcalin et y est donné pour indiquer que l'uranate est à l'état hydraté.
Comme on l'a fait remarquer ci-dessus, le procédé de la présente invention peut être appliqué au traitement d'une quelconque matière phospha- tique contenant de l'uranium. Par exemple ,on peut l'appliquer à l'extrac- tion de l'uranium de phosphate-en roches contenant de l'uranium, en traitant simplement les roches, de préférence broyées finement.
par le carbonate ou le bicarbonate d'un métal alcalin ou d'ammonium, comme décrit ci-dessus, et en effectuant par après les autres opérations du,procédé. Cependant, il est désirable dans la plupart des cas, lorsqu'on & à traiter une matière phosphatique brute, c'est-à-dire lorsqu'on a à traier des minerais phos- phatiques contenant de l'uranium, de traiter la matière de manière à obtenir un concentré phosphate d'uranium, qui,soit à l'état solide, soit en solu- tion, est traité suivant la présente'invention.
Donc, le procédé de la présente invention est particulièrement approprié au traitement de concentré du phosphate d'uranium, obtenu par le traitement d'un phosphate en roches suivant le procédé décrit dans la demande de brevet belge n 431.014 du 26 avril 1956 au nom de la Demanderes- se.
Dans cette demande, est décrit un procédé d'extraction de l'uranium de phosphate en roches qui comprend les opérations d'attaque du phosphate en roches par un réactif, notamment un acide minéral, la neutralisation du mélange de réaction, la précipitation à partir du liquide obtenu d'un sel d'uranium en présence d'un auxiliaire de filtration, en utilisant un agent réducteur comme agent de précipitation, la séparation du mélange solide du liquide, le traitement par un acide minéral de la matière solide sépa- rée pour dissoudre le sel d'uranium précipité de l'auxiliaire de filtration, la séparation de la solution produite et son traitement pour la précipita- tion de l'uranium en réglant son pH, par exemple en utilisant de l'ammonia- que, obtenant ainsi une matière solide contenant une proportion élevée d' uranium,
qu'on croit être du phosphate d'uranyle et d'ammonium. C'est une matière solide qu'on peut traiter suivant la présente invention.
EXEMPLE
On extrait 3.500 g de précipité de phosphate d'uranyle et d'am- monium, obtenu en attaquant le phosphate en roches comme décrit dans la demande de brevet belge n 431. 014 et contenant 45% en poids d'uranium cal- culé comme U3O8, par une solution aqueuse (50 litres) contenant 9 kg de carbonate de sodium. Après agitation à 20 C pendant 2 heures, on ajoute 3,5 kg de sulfate de magnésium pour précipiter les ions phosphate que con-
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tient cette solution.
Après 2 heures d'agitation, on sépare la solution par filtration pour obtenir 77 litres de liqueur contenant 2% d'uranium ex- primé sous forme de 2% de U3O8, On ajoute huit litres d'acide nitrique (concentration 65% en poids) à la solution pour décomposer le carbonate,10 cm3 d'alcool amylique étant ajoutés comme antimousse pour permettre d'effectuer cette opération d'une manière raisonnablement rapide, et pour empêcher la formation de grandes quantités de mousse. On ajoute ensuite de l'ammoniaque (7 litres de densité 0,880) à la solution chaude pour précipiter le di-ura- nate d'ammonium.
On sépare par filtration le di-uranate d'ammonium et on le lave à l'eau, ce qui donne un produit final (1904 g à l'état sec) contenant
80% d'uranium calculé comme U3O8 et 0,12% de phosphore calculé comme P2O5.
Le filtrat contient 40 parties par million d'uranium calculé comme U3O8.
En variante à la mise en oeuvre du procédé entier décrit dans la demande de brevet belge n 431.014, le procédé de la présente invention peut être appliqué à la matière solide comprenant l'auxiliaire de filtra- tion et de sel d'uranium au lieu d'extraire cette matière solide par un acide minéral.
Si on applique ce mode d'opération, il est préférable de soumettre la matière solide à un traitement pour amener l'uranium à l'état hexavalent,
REVENDICATIONS
1.- Procédé d'extraction de l'uranium de matières phosphatiques contenant de l'uranium, caractérisé en ce qu'on soumet ces matières à un traitement d'extraction, en milieu aqueux, par un carbonate ou un bicarbo- nate d'un métal alcalin ou d'ammonium,on précipite l'ion phosphate de la liqueur résultante par traitement par un cation donnant naissance à un phosphate insoluble, on sépare la liqueur du phosphate insoluble ainsi ob- tenu, et on soumet cette liqueur à un. autre traitement par des procédés connus pour l'extraction de l'uranium.
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The present invention relates to the extraction of interesting mineral constituents and it relates in particular to the extraction of uranium from phosphatic materials.
According to the present invention, in a process for extracting uranium from phosphatic materials containing uranium, these materials are subjected to an extraction treatment in an aqueous medium, by means of a carbonate or of an aqueous medium. alkali metal or ammonium bicarbonate, the phosphate ion is precipitated from the resulting liquor by treatment with a cation to give rise to an insoluble phosphate, the liquor is separated from the insoluble phosphate thus produced, and this liquor is subjected to a new treatment by the known processes for the extraction of uranium.
A large number of uranium-containing phosphate materials can be processed according to the process of the present invention, for example rock phosphates which are used for the production of fertilizers, and concentrates containing uranium phosphates. uranium obtained during the processing of these rock phosphates are suitable materials.
In the process of the present invention, it is preferable that the uranium in the starting material is in its hexavalent form.
A large number of oxidizing agents can be used for this purpose, depending on the nature of the material containing the uranium. If this material is a solid material, such as phosphate rock, it can be ground into particles. of suitable size and then treated with an aqueous solution of the alkali metal dichromate or permanganate or with hydrogen peroxide.
On the other hand, if the initial uranium-containing material to be treated according to the process of the present invention is in solution, the above-mentioned oxidizing agents can be added in solid form. '
The liquor obtained by subjecting to the extraction treatment of such phosphatic materials with a carbonate or a bicarbonate of an alkali metal or ammonium, can, .-, be treated with a large number of materials giving rise to cations which, in the prevailing alkaline conditions produce an insoluble phosphate.
The Applicant has found that it is particularly advantageous to use the magnesium cation, for example in the form of magnesium sulfate for this operation of the process, although satisfactory results can be obtained, for example with calcium ions. and ferric. When using a magnesium compound, it will be understood that there must be a sufficient quantity of ammonium ions, so as to obtain satisfactory precipitation of the phosphate. It should be understood, however, that the cation giving rise to the insoluble phosphate can, if desired, be used as the base.
After separation of the insoluble phosphate, the resulting liquor contains the uranium carbonate complex anion which is believed to have the formula ((UO2) (C03) 3) 4-, In the process of the present invention, this liquor can be treated with an alkali metal hydroxy to precipitate the corresponding alkali metal di-uranate, which can be extracted by any suitable methods, for example by filtration, or the liquor can be acidified with a mineral acid, for example l nitric acid, and then treated with a view to extracting its uranium by one of the following processes.
Method "A"
The liquor can be treated with an oxidizing agent to precipitate hydrated uranium hydroxide. A suitable oxidizing agent is hydrogen peroxide. It has been found that by stirring the reaction mixture for a period of
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considerable duration, for example 10 to 15 hours, it is favored to obtain an efficient precipitation. As an alternative to prolonged stirring, hydrogen peroxide can be added in two or more batches, with stirring after each addition. The precipitate of hydrated uranium hydroxide (UO4.2H2O) can then be filtered off, thus giving a yellow solid containing the hydrated oxide.
Method "B"
The acidified liquor obtained as described above can be neutralized with ammonia, thereby obtaining precipitated ammonium di-uranate which is believed to have the formula (NH4) 2U2O7.
Method "C"
As an alternative to processes "A" and "B described above, the acidified liquor can be treated with an alkali metal hydroxide, which precipitates an alkali metal di-uranate, believed to have the formula (X ) 2U2O7 (H2O) y, wherein X is the alkali metal and is given y to indicate that the uranate is in the hydrated state.
As noted above, the process of the present invention can be applied to the treatment of any phosphate material containing uranium. For example, it can be applied to the extraction of uranium from phosphate-in rocks containing uranium, by simply processing the rocks, preferably finely ground.
with the carbonate or the bicarbonate of an alkali metal or of ammonium, as described above, and subsequently carrying out the other operations of the process. However, in most cases it is desirable when treating crude phosphatic material, that is, when milking phosphate ores containing uranium, to treat the material. so as to obtain a uranium phosphate concentrate, which, either in the solid state or in solution, is treated according to the present invention.
Therefore, the process of the present invention is particularly suitable for the treatment of uranium phosphate concentrate, obtained by the treatment of a rock phosphate according to the process described in Belgian patent application No. 431,014 of April 26, 1956 in the name of the Request.
This application describes a process for extracting uranium from phosphate into rocks which comprises the operations of attacking the phosphate into rocks by a reagent, in particular a mineral acid, the neutralization of the reaction mixture, the precipitation from liquid obtained from a uranium salt in the presence of a filter aid, using a reducing agent as a precipitating agent, separating the solid mixture from the liquid, treating the separated solid with a mineral acid to dissolve the precipitated uranium salt from the filter aid, the separation of the produced solution and its treatment for the precipitation of uranium by adjusting its pH, for example by using ammonia, obtaining thus a solid material containing a high proportion of uranium,
believed to be uranyl ammonium phosphate. It is a solid material which can be processed according to the present invention.
EXAMPLE
3.500 g of uranyl ammonium phosphate precipitate are extracted, obtained by attacking the rock phosphate as described in Belgian patent application No. 431,014 and containing 45% by weight of uranium calculated as U3O8, with an aqueous solution (50 liters) containing 9 kg of sodium carbonate. After stirring at 20 ° C. for 2 hours, 3.5 kg of magnesium sulfate are added to precipitate the phosphate ions which are present.
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holds this solution.
After 2 hours of stirring, the solution is separated by filtration to obtain 77 liters of liquor containing 2% uranium expressed as 2% U3O8. Eight liters of nitric acid (concentration 65% by weight) are added. ) to the solution to decompose the carbonate, 10 cc of amyl alcohol being added as a defoamer to allow this to be done in a reasonably rapid manner, and to prevent the formation of large amounts of foam. Ammonia (7 liters, density 0.880) is then added to the hot solution to precipitate the ammonium di-uranate.
The ammonium di-uranate was filtered off and washed with water to give a final product (1904 g in the dry state) containing
80% uranium calculated as U3O8 and 0.12% phosphorus calculated as P2O5.
The filtrate contains 40 parts per million of uranium calculated as U3O8.
As an alternative to carrying out the entire process described in Belgian Patent Application No. 431,014, the process of the present invention can be applied to the solid material comprising the filter aid and uranium salt instead of 'extracting this solid material with a mineral acid.
If this mode of operation is applied, it is preferable to subject the solid matter to a treatment to bring the uranium to the hexavalent state,
CLAIMS
1.- Process for extracting uranium from phosphatic materials containing uranium, characterized in that these materials are subjected to an extraction treatment, in an aqueous medium, by a carbonate or a bicarbonate of an alkali or ammonium metal, the phosphate ion is precipitated from the resulting liquor by treatment with a cation to give rise to an insoluble phosphate, the liquor is separated from the insoluble phosphate thus obtained, and this liquor is subjected to a. further processing by known methods for the extraction of uranium.