AT254139B - Verfahren zur Trennung des Urans vom Eisen, gegebenenfalls von Thorium und den Seltenen Erdmetallen mittels Ionenaustauscher - Google Patents

Description

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   Verfahren zur Trennung des Urans vom Eisen, gegebenenfalls von Thorium und den Seltenen Erdmetallen mittels Ionenaustauscher 
Die Erfindung bezieht sich auf die Trennung von Uran aus verhältnismässig grosse Mengen Eisen, Thorium und Seltene Erdmetalle enthaltenden Lösungen in einer Stufe. 



   Bekanntlich bildet das Uranylion in konzentrierteren Chloridion-Lösungen komplexe Verbindungen. 



  Es ist ein Verfahren bekannt (USAEC REPORT BMI-242   [1950]),   wonach zur Trennung des Urans vom Thorium 6 Mol/1 Salzsäure, oder 5 Mol/l Natriumchloridlösung verwendet und die Abscheidung mit Kunstharz-Anionaustauscher ausgeführt wurde. In Lösungen mit höherer Chloridionkonzentration bilden aber auch die Eisen (III)-Ionen komplexe Verbindungen, deren Verhalten bezüglich Adsorption und Desorption mit denen der Uranylkomplexe fast übereinstimmt. Infolgedessen bleibt bei Anwendung der erwähnten Methode das   Eisen (III)-Ion   immer mit dem Uranylion zusammen, so dass diese Methode für   Erzaufschliessungslösungen,   die Eisen enthalten, nicht günstig ist, da sich hiebei folgende Nachteile zeigen :
1.

   Die   Eisen (III)-Ionenverminderndie   Kapazität der Anionaustauschsäule im Hinblick auf das Uranylion. 



   2. Das   Eisen (III)-Ion   scheidet sich vom Uranylion nicht ab und gelangt in das Endprodukt. 



   Da die Menge des Eisens in Uranerzen im allgemeinen auch den Urangehalt beträchtlich übersteigt, wird eine wirtschaftliche Abscheidung gewöhnlich so erzielt, dass das Eisen vorher in einer separaten Stufe abgeschieden wird. 
 EMI1.1 
 



  Uranium Ore Processing, Reading, Mass., Addison-Wesley Publ. Co.   [1958], S. 201 und 220-221   p. ) gelang es nicht, die Reduktion von Eisen   -Ionen   zu Eisen -Ionen im Beisein von Uranylionen zu lösen. Wenn   z. B. Eisen (III)-Ionen   in Sulfatlösung bei Anwesenheit von Uranylionen mit metallischem Zn oder Al-Metall reduziert werden, so reduziert sich in vielen Fällen auch ein Teil des Uranylions zu niedrigerer chemischer Valenz. Es wurde ferner festgestellt, dass die Reduktion   desEisen (III)-Ionsin     Sulfatlösung - zum   Zwecke der Abtrennung von Uranylion - mit Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxyd oder Sulfiten nicht zum Ziele führt, denn in diesem Falle bilden sich Polythionate. Die Polythionate binden sich im Verlauf des Anionaustausches in vollem Masse an das Kunstharzbett.

   Diese besetzen wieder die   aktiven Plätze   und setzen   dieUranylionbindekapazität des Kunstharzes   herab. Auch ist es bekannt, dass sich zwischen dem Fe   (zion   und dem Uranylion ein Redoxgleichgewicht einstellt : 
 EMI1.2 
 Die Reaktion ist zwar stark nach links verschoben, aber unter gewissen Umständen kann eine wesentliche 

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   U* -Bildung auftreten, z. B. bei Anwesenheit von Fluorion spielt sich die Reaktion nach rechts ab und es bildet sich UF4. 



  Es wurde gefunden, dass die Trennung in einer Stufe durchgeführt werden kann, wenn zur Reduktion der Fe (III)-Ionen in 8 Mol/l salzsaurer Lösung Schwefeldioxyd verwendet wird, wobei die bei der Verarbeitung der Sulfatlösungen geschilderten Schwierigkeiten wegfallen. 



  Es wurde zwar festgestellt, dass auch nach der Sättigung mit Schwefeldioxyd in der 8 Mol/l salzsauren Lösung das Fe (III)-Ion nicht vollständig zu Fe (II)-Ion reduziert wird, aber die Menge der Fe (III)-Ionen vermindert sich in solchem Masse, dass sich die Trennung der Uranylionen vom Eisen wirtschaftlich gestaltet. 



  Im Sinne der Erfindung wird bei der Trennung des Urans vom Eisen eine salzsaure Lösung solcher Konzentration verwendet, in welcher das Uranylion ein Anionkomplex bildet, diese Lösung wird mit Schwefeldioxyd gesättigt und die Trennung auf der Anionaustauschsäule durchgeführt. Die Konzentration der verwendeten Salzsäurelösung wird ungefähr auf den Wert 8 Mol/l eingestellt. Als Anionaustauschharz wird ein Ionenaustauschharz stark basischen Charakters angewendet. 



  Das in gegenwärtigem Falle sich bildende Redoxsystem FeIll/Fell führt zu einem Gleichgewicht, in welchem die Fe (III)-Ionen nur in kleiner Menge vorhanden sind, demgegenüber die vorhandenen Fe (II)-Ionen die Uranylionen noch nicht reduzieren. Die so ausgeführte-mit Schwefeldioxyd gesättigte, in 8 Mol/l salzsaurer Lösung vorgenommene - Methode hat gegenüber dem bisher bekannten Verfahren die folgenden Vorzüge : 1. Die Adsorptionskapazität des Anionaustauschharzes in bezug auf die Uranylionen kann vollständig ausgenützt werden, weil die aus Fe (III)-Ionen gebildeten Komplexe diese nicht in Beschlag nehmen. 



  2. Nach der Trennung am Anionaustauschkunstharz kann das Uran in grosser Reinheit gewonnen werden, weil bei der Trennung nicht nur von den Eisenionen, sondern auch vom Thorium, den seltenen Erdmetallen und übrigen Metallionen praktisch eine vollständige Abscheidung erzielt werden kann. 



  Zur Erläuterung der Einzelheiten des erfindungsgemässen Verfahren wird folgendes Beispiel angeführt :    
 EMI2.1 
 8 Mol/l Salzsäure gespült wird, demnach wird obige Lösung (mit   0, 8 l/min   Geschwindigkeit) durchfliessen gelassen. Im Effluent konnte Uran nicht einmal in Spuren nachgewiesen werden. Nach Abfluss der Lösung wird die Säule mit   11,   51 8 Mol/l Salzsäure gewaschen zum Auswaschen der Lösung und des physikalisch adsorbierten Thoriums und derSeltenen Erden. Nachher wurde die Elution mit 20   l   destilliertem Wasser vorgenommen. 



   Die folgende Tabelle veranschaulicht die mit der beschriebenen Methode erhaltenen Ergebnisse : 
 EMI2.2 
 
<tb> 
<tb> Urangehalt <SEP> des <SEP> Eluates
<tb> Vorlage <SEP> U <SEP> U <SEP> ThO <SEP> SE <SEP> Oxyde <SEP> 
<tb> 1 <SEP> mg/ml <SEP> mg <SEP> g <SEP> g
<tb> 41, <SEP> 6 <SEP> - <SEP> - <SEP> 36, <SEP> 5 <SEP> 410, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> 4, <SEP> 0 <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> - <SEP> 
<tb> 1, <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 351 <SEP> 
<tb> 0, <SEP> 9 <SEP> 1. <SEP> 37 <SEP> 1260 <SEP> 
<tb> 0, <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 40 <SEP> 364 <SEP> - <SEP> - <SEP> 
<tb> 2, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> 200 <SEP> 
<tb> 2, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 013 <SEP> 26
<tb> 2201
<tb> 
 
 EMI2.3 
 

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 Elutionskurve fällt, so konnte eine vollständige und scharfe Trennung erzielt werden. 



   Zu analytischen Zwecken wurde aus aliquoten Teilen der bei der Elution erhaltenen Uranlösungen mit Ammonhydroxyd Ammonium-diuranat abgeschieden und der Niederschlag bei 5000C durch Erhitzen in Oxyd umgewandelt. Nach der Röntgenfluoreszenz-Analyse untersucht, war das erhaltene Uran sehr rein und enthielt Eisen nur in Spuren, dagegen enthielt das ohne Anwendung der Schwefeldioxyd-Reduktion erhaltene Produkt des Kontrollversuchs Eisenmengen, welche das Uran überstiegen. 



   Die im Verlauf des Versuchs erhaltene Uranlösung ist von solcher Reinheit, dass sie unmittelbar mit Hilfe der bekannten Methoden zur Erzeugung des Urans in Reaktorreinheit verwendet werden kann. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Trennung des Urans vom Eisen, gegebenenfalls von Thorium und den Seltenen Erdmetallen, mittels Ionenaustauscher, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Salzsäurelösung in solcher Konzentration anwendet, bei welcher das Uranylion ein A nionkomplex bildet, diese Lösung mit Schwefeldioxyd sättigt und die Trennung an einer Anionaustauschsäule vollzieht.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der verwendeten salzsauren Lösung auf einen Wert von 8 Mol/l eingestellt wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als A nionaustauschharz stark basisch reagierende Anionaustauschharze angewendet werden.