DE BAJA LEY EN SULFATOS
2. PARTE EXPERIMENTAL 1. Tecnica experimental
2.2. Planteamiento de experiencias 1. Precipitation у testation
Se establecen varios niveles de ensayo para las variables que tienen mayor incidencia en el contenido de sulfatos del precipitado: temperatura de precipitacion, condiciones de lavado у temperatura de tostacion.
Para la temperatura de precipitacion se eligen niveles de 30°C, 45°C у 60°С, teniendo en cuenta que por debajo de 30°C el precipitado no tiene las caracterfsticas ffsicas requeridas. Condiciones de lavado: nulo у tres repulpados.
A fin de establecer la temperatura minima de secado у tostacion, para hacer disminuir los sulfatos hasta limites dentro de especificaciones, se ensayan por via isotermica niveles de temperatura multiplos de 100°C, hasta 800°C. Para elegir la temperatura superior, se ha considerado la termolisis del sulfato de uranilo, que es muy estable.
2.2.2. Termogravimetria
Para interpretar la descomposicion termica de los sulfatos, se realizan anulisis termogravimetricos de muestras de las tortas de precipitacion у muestras de otros compuestos (2.1), relacionados con la termolisis del concentrado: sulfato de uranilo, sulfato amonico, ADU, ADU + sulfato amonico у sulfatos de uranilo у amonio.
2.3. Resultados
2.3.1. (Delusion de sulfato amonico
El sulfato amonico retenido por oclusion en el concentrado se evalua a partir de los datos de andlisis de las aguas madres de precipitacion (Cuadro I). En los cdlculos se desprecia la perdida de uranio en las aguas madres, por ser inferior a 0,1 %.
CUADRO I. OCLUSION DE SULFATO AMONICO EN EL CONCENTRADO
Residuo de evaporation,3
Perdida de pesoa/U
CUADRO II. ELIMINACION DE SULFATO POR LAVADO
Determination Temperatura de precipitation
30°C 45°C 60°C Disminucion de % SO4 (base U) en la torta
Un repulpado Dos repulpados Tres repulpados
Composition del concentrado a) Con un repulpado
% SO4 (base U)
%U
b) Con tres repulpados
% SO4 (base U)
2.3.2. Elimination de sulfato por lavado
Los datos de analisis de sulfatos en aguas de repulpado permiten calcular el
% SO4 eliminado рог repulpado (Cuadro II). En el mismo Cuadro se incluyen los resultados de uranio у sulfatos en las tortas lavadas con uno у tres repulpados.
CUADRO III. TOSTACION DE CONCENTRADOS URANIFEROS. EFECTO DE LA TEMPERATURA DE TOSTACION EN LA ELIMINACION DE SULFATOS
Temperatura
2.3.3. Elimination de sulfatos por testation
Se comparan en el Cuadro III los resultados de U у SO4 para las muestras de concentrados, secadas у calcinadas a varias temperaturas, por via isotermica (2.1).
Los resultados de % SO4 se refieren a base U para comparar con las especificaciones (Cuadro IV).
CUADRO IV. ESPECIFICACIONES DE CONCENTRADOS URANIFEROS
a Reactores de uranio natural (Francia).
Limite minimo de U (muestra seca), suponiendo que se cumple la distribution de isotopos del uranio natural: % (U-235) = 0,711 ± 0,001%.
c Impurezas expresadas como % constituyente (base U). Estos valores representan limites maximos sin penalization.
2.3.4. A ndlisis termogravimetrico
Se han interpretado los registros termogravimetricos de las muestras de
concentrados у productos relacionados con su termolisis: sulfato de uranilo, sulfato am6nico, ADU, ADU + sulfato am6nico (relaci6n molar SO4/U = 1) у sulfatos de uranilo у amonio (andlisis qufmico: %U = 51,7; %S04 = 31,7; %NH3 = 3.85).
CUADRO V. ANALISISTERMOGRAVIMETRICO DE SULFATO DEURANILOa
Intervalo de temperatura e n ° C
8 5 - 1 6 0
1 6 0 - 3 4 0
3 4 0 - 7 3 0
7 3 0 - 8 6 0
Perdida de
% perdida
Peso constante 11,0
( - 2 , 5 H20 : 10,9)
Peso casi constante (perdida : 0,2) 21,0
(estequiom. : 20,95)
peso Velocidad
% perdida/
(temp en
-1,5 (200)
-2,6 (840) maxima min C)
Transformaciones
—
— Perdida de agua de cristalizacion.
— Desv. endotermica, max. a 200° С
-— Conversion a U308
у elimination de sulfatos.
— Desv. endotermica, max. a 8 3 0 ° С
a Sulfato de uramlo, U02S04-2,5 H20 : 191,7 mg. Registro grafico : TG-811. Velocidad de calefaccion : 6°C/min. Caudal de aire : 5 1/h.
Nota: Residuo de U308 a 880°C, referido a U02S04 : 76,6% (estequiometrico : 76,7%).
Se incluyen los datos obtenidos para sulfato de uranilo (Cuadro V), sulfatos de uranilo у amonio (Cuadro VI) у tres muestras de concentrados (Cuadro VII).
En el Cuadro VIII se comparan los datos termogravimetricos de las muestras de concentrados у productos relacionados con su termolisis, considerando unica-mente los intervalos de temperatura que tienen interes practico en la elimination de sulfatos del concentrado. Para cada intervalo de temperatura se indica la velocidad maxima de perdida de peso (temperatura) у velocidad media de perdida, expresando ambas en % perdida/min (mg/min para 100 mg de muestra), asf como la evaluation de sulfatos que se eliminan por encima de 680°C.
CUADRO VI. ANALISIS TERMOGRAVIMETRICO DE SULFATOS DE URANILOYAMONIOa
Intervalo de temperatura en°C
120-220
220-430
430-530
530-730
730-870
% perdida
9,9
1,0
10,1
Peso casi constante (perdida :
17,9
Perdida de
0,1)
peso
Velocidad maxima
%/min (temp, en C)
2,9(160)
-2,2(510)
-2,6 (860)
Transformaciones
— Perdida de agua de cristalizacion : H2)/U=l,5.
— Desv. endotermica, max. a 160° С
-— Eliminacion total de amoniaco у parcial de sulfato.
-— Eliminacion de sulfato у conver
sion a U308.
a Sulfatos de uranilo у amonio (relation molar por analisis quimico:
2U02"H"/2,98 SO4/2,08 NH4+): 200 mg. Registro grafico: TG-816. Velocidad de calefaccion:
6°C/min. Caudal de aire: 5 1/h.
Nota: Residuo de U308 a 880°C : 61,0%.
3. DISCUSION DE RESULTADOS 3.1. Eliminacion de sulfatos por lavado
La oclusidn de sulfato am^nico en las tortas de precipitation disminuye mucho con la temperatura (Cuadro I); 37% de SC4 a 30°C; 25% a 45°C у 8% a 60°C (% SO4 se refiere a base U, salvo otra indicaci6n).
Un repulpado con agua (agua/U3Oe = 20) permite eliminar la mayor parte del sulfato am6nico de oclusion (Cuadro II), disminuyendo el porcentaje de sulfatos de
CUADRO VII. ANALISIS TERMOGRAVIMETRICO DE CONCENTRADOS3
— Reduction lenta de U 03, desde 400° С
a Concentrados no lavados : 200 mg. Registros graficos : TG-805 (30°C), TG-806 (45°C) у TG-807 (60 C). Velocidad de calefacction : 6°C/min. Caudal de aire : 5 1/h.
Nota: Residuos de calcination a 870°C (U308) : Precipitation a 30°C : 67, 2%; a 45°C : 71,7%;
a60°C: 71,6%.
las tortas en 33% (30°C), 20% (45°C) у 6% (60°C), de modo que las tortas lavadas contienen 5,1% (30°C0, 8,6% (45°C) у 20,7% (60°С). En consecuencia, el
concentrado lavado de precipitation a 30—45°C cumple especificaciones de sulfatos (Cuadro IV), siendo el porcentaje de uranio superior a los If mites admitidos:
71,6% (30°C) у 70,4% (45PC).
Despues de un triple repulpado, las tortas de uranio contienen 1,2% (30°C), 5,4% (45°C) у 20,0% (60°C) de SO4. El concentrado de precipitation a 60°C
RELACIONADOS. ELIMINACION DE SULFATOS POR TERMOLISIS
Velocidad de perdida de peso.
% perdida/min (temp, en °C)
Muestras
Concentrado lavado. Precip.
a60°C
Intervalo de temperaturaa
en°C
720-860
Velocidad de perdida de peso.
% perdida/min (temp, en °C) maxima media
1,3(840) 0,44
% perdida de peso
11,0
% S04 eliminado a temperatura
>680°Cb
12,4
% SO4 totalc
13,2
a Velocidad de calefaccion, 6°C/min; aire, 5 1/h.
Evaluation: (% SC<4) = (% perdida) X 1,125. El factor 1.125 se deduce de la conversion de U02S04 а 11з08 :
c Analisis de % SO4, referido a muestra seca original.
3SO;
3 S02 + 2 02
1.125
no cumple especificaciones por lavado intenso, porque el sulfato basico de uranilo es la forma predominante de sulfato.