27 декабря 2025 в 07:22

Сорбционные ионообменные установки

Области применения: водоподготовка, атомная промышленность, гидрометаллургия.

Сорбционные ионообменные установки - технологическое оборудование, предназначенное для извлечения целевых компонентов (в т. ч. урана) из растворов путём ионного обмена между жидкой фазой (раствором) и твёрдым сорбентом (ионитом).

Технологический процесс:

подача раствора: продуктивный раствор (ПР), содержащий уран в растворённой форме (обычно в виде уранил‑сульфатных комплексов), подаётся в сорбционную колонну;
ионный обмен: в сорбционной колонне раствор проходит через слой ионообменной смолы (пористые нерастворимые гранулы). Смола (ионит) содержит фиксированные ионогенные группы, способные к эквивалентному обмену ионами с раствором. Целевые ионы урана в растворе притягиваются к заряженным участкам смолы, вытесняя слабо удерживаемые ионы (H⁺, NH₄⁺);
выгрузка насыщенного сорбента: предельно насыщенная смола выгружается из сорбционной колонны и направляется на регенерацию (десорбцию);
регенерация смолы: cмола имеет конечную емкость (измеряемую в mEq/mL - миллиэквиваленты на миллилитр) для удержания ионов. После насыщения ей требуется регенерация. На установке переработки продуктивных растворов (УППР) происходит десорбция урана с ионита. Используется раствор серной кислоты или хлорида аммония. Из полученного концентрированного уранового раствора (элюат) осаждают полиуранаты аммония (урановый концентрат). Смола после регенерации возвращается в цикл;
возврат маточного раствора: обезвреженный раствор (маточник) после сорбции урана направляется на подготовку выщелачивающего раствора и возвращается в добычной полигон.

Конструкция установки:

сорбционные колонны (вертикальные или горизонтальные, типа СНК) — ёмкости, заполненные ионообменной смолой;
резервуарный парк — ёмкости для свежего сорбента, продуктивных и возвратных растворов, серной кислоты;
насосное оборудование — для подачи и циркуляции растворов;
системы автоматики и контроля — регулирование расхода, pH, концентрации урана;
операторская — центр управления процессом.

Типы установок:

стационарные сорбционные установки;
мобильные сорбционные установки (МСУ) - контейнерного типа, предназначены для отработки мелких или удалённых залежей; колонны последовательно подключаются к коллектору ПР, а насыщенная смола перевозится на центральную УППР для регенерации.

Области применения:

водоподготовка: умягчение (удаление жесткости), деминерализация, удаление загрязняющих веществ (нитраты, мышьяк);
атомная промышленность: добыча диураната аммония (желтый кек) (NH₄)₂U₂O₇, обработка радиоактивных отходов, разделение однородных элементов (Zr/Hf) и в топливных элементах (ТЭ);
гидрометаллургия: извлечение ценных металлов (в том числе РЗЭ) из растворов.