Способ экстракционного аффинажа урана

Изобретение относится к экстракционной технологии аффинажа природного урана. Способ экстракционного аффинажа урана включает предварительную очистку азотнокислого раствора нитрата уранила путем контактирования его с ТБФ в разбавителе. Полученную экстракционную смесь или предварительно отделенные от экстракционной смеси стабилизированные эмульсии разделяют центрифугированием на водный азотнокислый раствор нитрата уранила, экстракт и осадок нерастворившихся примесей. Затем полученный при центрифугировании раствор нитрата уранила направляют на экстракционный аффинаж урана, а экстракт возвращают на стадию предварительной очистки нитрата уранила в качестве экстрагента. Техническим результатом является уменьшение потерь урана и возможность повторного использования экстрагента. 3 пр.

 

Изобретение относится к области радиохимической промышленности и может найти применение в экстракционной технологии аффинажа природного урана.

Экстракционный аффинаж природного урана включает операции растворения химических концентратов природного урана, фильтрацию полученного исходного азотнокислого раствора нитрата уранила, экстракцию нитрата уранила из питающего экстракционный каскад раствора, промывку экстракта (при необходимости) и реэкстракцию урана.

Экстракционный аффинаж обеспечивает очистку урана от балластных и радиоактивных примесей. Однако присутствие в питающем экстракционный каскад растворе нитрата уранила трудноотделимых при фильтрации исходных растворов нитрата уранила мелкодисперсных твердых взвесей приводит к образованию на операции экстракции межфазных образований, так называемых «медуз». «Медузы» нарушают разделение фаз и, попадая в реэкстракт, загрязняют примесями товарный реэкстракт урана.

Существующие методы удаления этих «медуз» вычерпыванием трудоемки и не обеспечивают требуемой чистоты растворов.

Известен способ, предупреждающий образование «медуз» в процессе экстракционного аффинажа урана [Патент РФ №2130208, МПК G21C 19/42, G21C 19/46, опубл. 10.05.99].

По этому способу предварительная обработка исходного раствора уранилнитрата стабилизированными эмульсиями («медузами»), образующимися при первоначальном контактировании раствора уранилнитрата с трибутилфосфатом в инертном разбавителе, позволяет обеспечить очистку исходного раствора уранилнитрата от мелкодисперсных твердых примесей коагулированием их в крупные хлопья, которые из-за разницы в удельных весах возможно отделить от раствора уранилнитрата гравитационным отстоем или через сетчатый дренаж, пропускающий раствор уранилнитрата и задерживающий коллоидную массу «медузы». Образовавшиеся коллоидные соединения - «медузы», содержат твердые мелкодисперсные взвеси и частично уран, экстрагированный эмульсиями трибутилфосфата. Уран извлекают путем промывки «медуз» дистиллированной водой - реэкстракции, после чего коллоидные соединения - «медузы» - выводят из процесса на утилизацию. Данный способ взят за прототип.

Недостаток данного способа состоит в том, что для отмывки «медуз» требуется большой объем промывного раствора, который необходимо утилизировать.

Кроме того, экстрагент (10-20%-ный ТБФ в углеводородном разбавителе), побывавший в контакте с водным азотнокислым раствором нитрата уранила и содержащий уран в концентрации 20-30 г/л, находится в состоянии, близком к равновесию по урану с промытым раствором, содержащим 10-15 г/л урана и 60-120 г/л азотной кислоты. Поэтому провести экстракционный аффинаж урана нельзя, так как извлечь уран из водного раствора экстрагентом, находящимся с раствором в равновесии, невозможно.

Задачей изобретения является уменьшение потерь урана с «медузами» и обеспечение повторного использования экстрагента.

Поставленную задачу решают тем, что в способе экстракционного аффинажа урана, включающем предварительную очистку азотнокислого раствора нитрата уранила путем контактирования его с ТБФ в разбавителе, в результате которого образуется экстракционная смесь, содержащая стабилизированные эмульсии, экстракционную смесь или предварительно отделенные от экстракционной смеси стабилизированные эмульсии, разделяют центрифугированием на осадок нерастворившихся примесей, водный азотнокислый раствор нитрата уранила и экстракт, после чего раствор нитрата уранила направляют на экстракционный аффинаж урана, а экстракт возвращают на стадию предварительной очистки нитрата уранила в качестве экстрагента.

Пример 1

Провели по прототипу контактирование водного азотнокислого раствора нитрата уранила, содержащего нерастворимые взвеси примесей, и экстрагента - 30%-ного ТБФ в углеводородном разбавителе. На границе раздела фаз получили «медузу», которая в процессе гравитационного отстоя села на дно аппарата. Отделили «медузу» декантацией вышерасположенных растворов. Промыли «медузу» водой при соотношении органической (O) и водной (B) фаз O:B=1:100. В промывном растворе содержание урана составило 3,5 г/л. Остаточное содержание урана в «медузе» составило 2,5% от его исходного содержания в «медузе».

Пример 2

Получили «медузу», повторив опыт, описанный в примере 1. Разделили «медузу» центрифугированием на три продукта: осадок, водный раствор нитрата уранила с [U]=420 г/л и экстракт урана с [U]=119 г/л. Экстракт урана был прозрачным и не содержал взвесей нерастворимых примесей. Объем осадка составил 2,3% от объема «медузы». Промыли осадок таким же объемом воды, как в примере 1. В промывном растворе содержание урана составило 0,080 г/л, то есть в 44 раза меньше, чем в опыте по прототипу. Остаточное содержание урана в осадке составило 0,14% от его исходного содержания в «медузе».

Пример 3

Получили на границе раздела фаз «медузу», повторив опыт, описанный в примере 1. Не дожидаясь отделения «медузы» гравитационным отстоем, разделили центрифугированием весь объем полученной экстракционной смеси, состоящей из экстрагента, «медузы» и водного раствора. Получили три продукта: осадок, водный раствор нитрата уранила с [U]=421 г/л и экстракт урана с [U]=118 г/л. Экстракт, насыщенный по урану, был прозрачным и не содержал взвесей нерастворимых примесей. Промыли осадок таким же объемом воды, как в примере 1. В промывном растворе [U]=0,084 г/л, то есть в 42 раза меньше, чем в опыте по прототипу.

Продукты разделения экстракционной смеси: водный азотнокислый раствора нитрата уранила, экстракт и осадок - утилизируют следующим образом. Водный раствор нитрата уранила направляют на экстракционный аффинаж урана. Экстракт возвращают на промывку новой порции водного азотнокислого раствора нитрата уранила, содержащего взвеси нерастворимых примесей. Осадок направляют либо на отмывку от урана, либо на выщелачивание урана.

Таким образом, разделение стабилизированной эмульсии центрифугированием позволяет в десятки раз уменьшить потери урана с «медузами», выделенный из «медуз» экстракт повторно использовать на стадии предварительной очистки водного азотнокислого раствора нитрата уранила от взвесей нерастворимых примесей, получить минимальный объем осадка, уменьшив тем самым затраты на его утилизацию.

Способ экстракционного аффинажа урана, включающий предварительную очистку азотнокислого раствора нитрата уранила путем контактирования его с трибутилфосфатом (ТБФ) в разбавителе с образованием экстракционной смеси, содержащей стабилизированные эмульсии, отличающийся тем, что экстракционную смесь или предварительно отделенные от экстракционной смеси стабилизированные эмульсии разделяют центрифугированием на водный азотнокислый раствор нитрата уранила, экстракт и осадок нерастворившихся примесей, после чего полученный раствор нитрата уранила направляют на экстракционный аффинаж урана, а экстракт в качестве экстрагента возвращают на стадию предварительной очистки нитрата уранила.