BE569879A - - Google Patents

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BE569879A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G43/00Compounds of uranium
    • C01G43/04Halides of uranium
    • C01G43/06Fluorides

Description

       

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   L'invention concerne, d'une manière générale, la récupération de l'uranium à partir de solutions de traitement, et plus particulièrement, la récupération d'uranium uraneux par extraction par un phosphate d'alcoyle et précipitation à l'état de tétrafluorure uraneux purifié. 



   On récupère efficacement l'uranium à partir de minerais de basse qualité, de solutions de lavage de minerais, de solutions de traitement divers, ou d'autres matières contenant de l'uranium par des procédés divers,tels que échang d'ions, "résine dans pâte", et extraction par solvant, appliqués jusqu'à mainte- nant, dans lesquels 1!uranium est sélectivement adsorbé hors d'une solution impure par contact avec diverses résines échangeuses d'ions, par exemple, disposée dans une colonne d'échange d'ions, et l'uranium est sélectivement adsorbé hors d'une boue ou d'une pâte de minerais par diverses résines d'échange d'ions dispo- sées in situ dans cette pâte, et dans lesquels une phase d'extraction contenant des esters organiques de phosphate divers dans un solvant organique est employée pour lixivier ou extraire l'uranium hors des matières indésirables,

   respective- ment. L'uranium est obtenu, dans les stades finals des procédés ci-dessus, sous la forme d'une solution d'élution ou d'extraction enrichie dans laquelle l'uranium est dissous dans des solutions d'acide ou de sel minéraux ayant une acidité variant entre celle des solutions neutres et celle des solutions forte- ment acides de 8 à 10 M et même davantage. 



   On a maintenant découvert que l'on peut extraire des produits de valeur renfermant de l'uranium, sélectivement, à partir de ces solutions d'élution et solutions d'extraction avec une efficacité élevée, économiquement, et à un état de pureté particulièrement élevé par un traitement comprenant la réduction de l'uranium à l'état   d'oxydation   4, l'extraction avec une phase d'extraction comprenant un phosphate d'alcoyle et un solvant-diluant, et la précipitation des valeurs extraites à l'état de tétrafluorure uraneux exception- nellement pur à partir de cette phase d'extraction.

   Le phosphate d'alcoyle, c'est- à-dire le composé préféré phosphate de tributyle, ci-après désigné sous l'abré- viation de T.B.P., a été trouvé étonnamment sélectif pour l'uranium uraneux et, de manière générale, capable de rejeter la plus grande partie des autres ions métal se trouvant en quantités appréciables avec l'uranium dans de telles solu- tions réduites d'élution et d'extraction. De plus, l'uranium réduit extrait dans la phase T.B.P. est finalement récupéré hors de celui-ci à l'état de tétrafluorure uraneux exceptionnellement pur par simple précipitation directement hors de cette phase par l'addition d'une solution aqueuse d'acide fluorhydrique. 



   Ces produits fortement purifiés de tétrafluorure uraneux sont tout à fait essentiels et utiles dans l'industrie de l'énergie atomique, car leur pureté est suffisante pour la transformation en l'hexafluorure d'uranium utilisé comme matière d'alimentation dans le procédé de diffusion gazeuse dans lequel l'uranium est séparé en composants isotopes pour produire de l'uranium enrichi en U 235 et même de l'uranium métallique qui est employé dans les réacteurs nuclé- aires. En raison de la sensibilité préjudiciable des réacteurs nucléaires, même à de très petites quantités d'impuretés absorbant les neutrons, les matières premières d'où dérivent les combustibles nucléaires doivent, nécessairement, être extrêmement pures pour donner des combustibles nucléaires ayant la pureté nécessaire dans cette technique. 



   L'invention a donc pour objet un procédé pour la récupération d'urani- um a l'état très pur à partir de solutions d'élution obtenues dans les procédés par l'échange d'ions. 



   Elle a aussi pour objet un procédé pour la récupération d'uranium fortement purifié à partir des solutions d'élution obtenues dans les procédés de "résine dans   pâte" .   



   . Elle a également pour objet un procédé pour la récupération d'uranium fortement purifié à partir des solutions d'extraction acides obtenues dans les 

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 procédés d'extraction par solvant. 



   L'invention apporte aussi un procédé pour la séparation de l'uranium des impuretés de métaux associés dans les solutions d'extraction acides et solutions d'élution provenant du traitement de divers minerais d'uranium et autres procédés de récupération d'uranium. 



   L'invention apporte également un procédé pour séparer l'uranium des impuretés de métaux associés par réduction dans une solution acide ou une solution d'élution de celui-ci et ensuite par mise en contact de cette solution ou élution avec une phase d'extraction non miscible comprenant du T.B.P. et un solvant-diluant organique. 



   L'invention a, enfin, pour objet un procédé de préparationde tétrafluo- rure d'uranium de grande pureté par extraction de l'uranium uraneux hors de solution d'extractionet de solutions d'élution réduites par unephase-- organique comprenant   du=:   T.B.P. et un solvant-diluant et ensuite précipitation du fluorure urancux hors de cette phase organique par l'acide fluorhydrique aqueux. 



   D'autres buts et avantages de l'invention ressortiront de la descrip- tion suivante, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la Fig. 1 est un schéma de circulation illustrant le procédé de l'invention; - la Fig. 2 est un graphique du coefficient d'extraction de l'uranium en fonction de la concentration d'acide pour l'extraction d'uranium tétravalent par une phase d'extraction de l'invention ; - la Fig. 3 est un graphique de la réduction électrolytique des ions dans une solution d'extraction acide forte ; - la Fig. 4 est une représentation graphique de la réduction   électro-,,   lytique des ions dans une solution d'élution par échange d'ions; - la Fig. 5 est une représentation graphique de la réduction électro- lytique des ions dans une solution d'élution de "résine dans pâte". 



   D'une manière générale, le procédé de l'invention concerne la récupé-    ration de l'uranium sous forme de UF précipité ou solide, extrêmement pur, hors de solutions d'extraction acides fortes obtenues dans l'opération finale dans   divers procédés d'extraction par solvant décrits dans la demande de brevet de Robert R. Grinstead, déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 29 juin 1956 sous le N  SN 696.034, ainsi que dans certaines autres demandes de brevet mentionnées ici. On se réfèrera ci-après à des parties appropriées de ces demandes. Ces demandes comprennent celles de Richard H. Bailes et Ray S. Long, n  SN 335.276 déposée le 5 février 1953; Ray S. Long, N  SN   491.798   déposée le 2 mars 1955;    Ray S.Long,N SN 502.253 déposée le 18 avril 1955 ; R.

   Grinstead, n  3N 527.428 déposée le 9 août 1955 ; etRobert R. Grinstead, n  SN 527.429 déposée   le 9 août 1955. De la même façon, on peut récupérer l'uranium par le procédé de l'invention à partir de divers liquides effluents contenant de l'uranium obtenus dans des procédés par échange   d'ions,   comme décrit dans le brevet américain de R. S. Long, n  2.770.520 accordé le 13 novembre 1956 et dans un article de Grins- tead, Ellis et Olsen publié dans les Comptes rendus de la Conférence Internatio- nale sur les utilisations pacifiques de l'énergie atomique (Genève, août 1955), volume 8, pages 49-53. 



   De même, on peut récupérer l'uranium par le procédé de l'invention à partir de divers liquides effluents contenant de l'uranium obtenus finalement dans le procédé "résine dans pâte" comme décrit dans un article de Hollis et Mc   Arthur   dans les Comptes rendus de la Conférence Internationale sur les utilisations pacifiques de l'énergie atomique (Genève, août 1955), volume 8, pages 54-63. 

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   En bref, conformément à l'invention, qu'il s'agisse d'une solution d'extraction, d'une élution par échange d'ions, d'une élut ion par "résine dans pâte" ou d'une autre solution analogue quelconque, l'uranium dans cette solution est réduit à l'état d'oxydation   4,   l'acidité est réglée à environ 8 à 10 M et l'uranium est extrait de la solution avec une phase organique comprenant du phosphate d'alcoyle et un disolvant-diluant organique. L'uranium dans la phase d'extrait organique est alors précipité hors de celui-ci à l'état de tétra- fluorure d'uranium de grande pureté par addition d'une solution aqueuse d'acide fluorhydrique. 



   On donne ci-après un résumé des procédés antérieurs pour produire la solution d'alimentation utilisée dans le procédé de l'invention. Dans les procédés   dtextraction   par solvant, on emploie une phase d'extraction de solvant   comprenant un dissolvant-diluant   organique et entre moins de 1 et 20 à 30% ou davantage de dérivés mono- et di-alcoylés de l'acide phosphorique, par exemple les esters d'acides alcoyl-ortophosphorique, alcoyl-pyrophosphorique et alcoyl- orthophosphorique, pour laver ou extraire l'uranium hors des solutions acides minérales, des solides ou des mélanges de solides sous forme de boue.

   Le solvant- diluant peut être n'importe lequel d'un grand nombre de fluides organiques non miscibles à l'eau, tels que solvants aromatiques,aliphatiques, à base de pétrole, etc;, L'uranium est extrait des diverses solutions de lixiviation, neutres ou acides, obtenues en lixiviant des minerais ou autres solides avec des acides minéraux, et à partir de boues aqueuses de solides. Les produits servant à l'extraction peuvent aussi être utilisés pour lixivier l'uranium directement à partir de soli- des tels que des minerais à teneur élevée en chaux en présence d'acide minéral concentré. Les rapports de phase, concentrations du produit d'extraction, la manière de mettre en contact et les autres variables de l'extraction sont réglés de façon à obtenir le degré optimum de récupération, à réaliser la purification, à régler la sélectivité de l'extraction, etc.

   L'uranium est efficacement séparé de ces produits d'extraction par contact, de préférence, avec de l'acide chlor-   .hydrique à une concentration d'au moins 8 à 10 molaire. La solution acide de séparation contient l'uranium sous forme d'ions UO ++ (uranyle) ou U+ (ura-   
 EMI3.1 
 neux) en même temps que A 1+++ Fe+++ le vanadium et autres matières qui sont   extraites au moins aussi efficacement que l'uranium. H2SO4 d'une concentration supérieure à environ 8 M est utilisé de la même manière.   



   Dans le procédé par échange d'ions en vue de la récupération de l'uranium, la lixiviation des minerais se fait avec des solutions d'acide ou de carbonate, ainsi l'uranium est mis en solution pour être ensuite purifié et concentré. Dans le cas du lavage acide, le minerai broyé est traité par l'acide sulfurique ; ce traitement solubilise l'uranium et divers autres métaux de valeur, et les sépare ainsi de la matière de rebut ou gangue. Dans le cas du traitement au carbonate, le minerai broyé est lavé avec une solution à environ 5 à 10% de    carbonate de sodium, généralement à température élevée ; lavage est générale-   ment précédé d'un grillage du minerai broyé et, dans certains cas, la présence d'un agent oxydant est avantageuse.

   Dans tous les cas, l'uranium et divers autre métaux de valeur sont solubilisés et ainsi séparés de la matière de rebut ou gangue. Pour être utilisée utilement dans le procédé par échange d'ions, la solu- tion de lavage doit être claire et ne pas contenir de produits solides en suspen- sion. Par   floculation,   précipitation et filtration des matières solides en sus- pension par des techniques bien connues, on obtient une solution de lixiviation d'uranium clarifiée pour le traitement ultérieur par échange d'ions. Ces traite= ments de lixiviation et de clarification se font par exemple par percolation, lavage ou par agitation, épaississement et filtration, etc.

   De toutes façons, on obtient une solution de lavage claire, qui s'écoule à travers des colonnes contenant des lits fixes de résine d'échange anionique à   base forte,   dans   lesque:   
 EMI3.2 
 les l'uranium, sous forme de l' anion complexe [ÚO;/S04) 3 4 d à n s ".1;e" iti¯ :1, ... :1 1 J' t"', -.., . 1, i -, '.1 ...; , f , ;rf" v . , 

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   cas de solutions de lavage à l'acide sulfurique, et sous forme de[UO2(CO3)3-4 dans le cas de solutions de lavage au carbonate, est adsorbé sur la résine et ainsi en-   levé de la solution de lavage. Les résines d'échange anionique fortement basiques du type comprenant des substituants d'amine quaternaire sur une matrice de styrène. divinyl-benzène conviennent bien à cette utilisation dans les colonnes   échangeu-'   ses.

   On peut effectuer l'élution de l'uranium avec un grand nombre d'éluants com- prenant des solutions de sels et/ou d'acides; cependant, la solution préférée est à peu près à 1 M en   01:; et   environ 0,1 M en HCl. Une telle solution saline acidifiée s'écoule à travers le lit de résine adsorbante, et ainsi l'uranium et les impuretés métalliques diverses, s'il y en a, sont enlevés par élution hors de la résine et apparaissent dans la solution obtenue par élution.      



   Le procédé de récupération d'uranium par "résine dans pâte" est uti- lisé le plus avantageusement pour le traitement de minerais ou autres produits   @   contenant de l'uranium dans lequel on obtient une solution de lavage ou une boue qui ne peut être soumise à une clarification efficace. Dans le procédé par échange d'ions, la solution de lavage arrivant aux lots de résine dans les colonnes d'é- change ne doit pas contenir de matières solides en   suspens-ion,   car alors les colonnes se oolmatent rapidement et deviennent inefficaces.

   Cependant, dans le procédé par "résine dans pâte", l'uranium est récupéré efficacement directe- ment hors de la pâte de lavage de minerais par la mise en contact de cette pâte avec de grandes quantités de résines échangeuses d'ions appropriées qui sont disposées dans des paniers grillagés en acier inoxydable, par immersion dans cette pâte. L'uranium et les impuretés d'ion métal diverses sont adsorbées   sélec-   tivement hors de la'pâte de lavage par des résines d'échange anionique fortement basiques de composition analogue à celles employées dans le procédé par échange d'ions ci-dessus, mais ayant des dimensions physiques et des propriétés appropri- ées aux conditions spéciales de chargement, de tamisage et de cycles d'élution du procédé "résine dans pâté".

   Après le cycle d'adsorption, la résine et la pâte épuisée sont séparées, et l'uranium est ensuite séparé par élution de la résine, avec une solution choisie dans un grand nombre de solutions de sels et/ ou d'acides, dont les solutions préférées sont environ 1 M en sel, par exemple    NH NO et 0,1 M'en acide, par exemple NHO. En tous cas, on met en contact un éluant choisi et l'absorbât, et l'uranium est séparé par élution de la résine   et apparaît dans la solution effluente d'élution. 



  Ces solutions contenant de l'uranium, obtenues dans les procédés de séparation par extraction par solvant, par élution après échange d'ions et par   élution   dans le procédé "résine dans pâte" conviennent bien à l'utilisatio comme solutions de départ pour la mise en oeuvre du procédé de cette invention. 



  Les solutions d'extraction par solvant, lorsqu'elles ont une concentration 8 M ou davantage en acide minéral, sont utilisées sans réglage ultérieur de la te- neur en acide; cependant, les solutions d'élution par échange d'ions et par "résine dans pâte", normalement faiblement acides, sont traitées par un acide concentré, de préférence l'acide chlorhydrique, pour augmenter la concentration    en acide de ces solutions jusqu'à au moins 8 à 10 M . L'acide H2SO4 d'une concentration supérieure à environ 8 M et d'autres acides minéraux peuvent être uti-   lisés, mais donnent des résultats moins désirables.

   Bien que les solutions ob- tenues par élution dans les procédés par échange d'ions et "résine dans pâte" aient une acidité inférieure, et par conséquent nécessitent une acidification, elles conviennent cependant pour le traitement par le procédé de l'invention. 



  Pour obtenir les meilleurs avantages de l'invention, il est nécessaire, comme on l'indique ci-après d'extraire l'uranium réduit hors d'une solution ayant une concentration en acide supérieure à environ 8 M et, par conséquent, de telles solutions d'élution neutres ou-faiblement acides sont traitées par un acide .concentré préalablement à l'extraction d'uranium. 



   La réduction des ions métalliques, comprenant l'uranium et les impuretés, contenus dans la solution est aussi effectuée avant l'opération d'extraction et peut être faite soit sur la solution à faible acidité, soit après 

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 l'acidification, suivant les conditions économiques de la   réduction'.'   Quand la solution obtenue par élution est réduite par addition d'un agent, par exemple alu- minium, zinc, etc., il est plus économique de réduire la solution à faible aci- dité, parce qu'il y a relativement peu de métal perdu dans la réaction avec l'aci- de, comme cela serait le cas en solution fortement acide.

   Cependant, au cas, où   l'on   applique la réduction électrolytique, il est plus avantageux d'acidifier avant la réduction, du fait que l'augmentation de conductivité de la solution d'acidité élevée facilite le passage du courant électrique et la réduction résul- tante de l'uranium et autres ions. En tous cas, un acide minéral concentré, de préférence l'acide chlorhydrique, est ajouté à la solution d'élution pour amener la concentration en acide de cette solution à au moins 8 M, les impuretés et pro- duits de valeur d'uranium qui y sont contenus étant réduits avant ou après le réglage d'acidité. 



   Le réducteur utilisé dans le procédé de l'invention est choisi pour son pouvoir réducteur optimum de l'uranium, ses caractéristiques de non-contamina- tion, sa facilité d'enlèvement et son économie. On attache la plus grande impor- tance à l'aptitude de l'agent à réduire complètement l'uranium en solution et à la formation de produits qui ne sont pas extraits en même temps que l'uranium et apparaissent dans le produit fluorure d'uranium sous forme de contaminants. 



  En raison de la nécessité d'obtenir un produit de grande pureté, l'agent réducteur doit être soigneusement choisi. Certains métaux granulaires, de préférence l'aluminium, conviennent bien. Un tel métal est d'un prix raisonnable et peut   @   être obtenu à l'état très pur. De plus, le produit d'oxydation du métal, l'ion A1+++, est exclu des phases d'extraction de l'invention. 



  L'efficacité de réduction de   $(aluminium,   par rapport à son poids, est aussi très avantageuse, du fait que le métal donne trois électrons par atome oxydé. On peut aussi employer d'autres métaux dans la réduction de l'uranium, par exemple le zinc et-le magnésium ; cependant, en général, en prenant en considération l'effica- cité de réduction, le prix et la non-contamination, l'aluminium est l'agent ré- ducteur préféré. 



   De plus, l'uranium est réduit avec la même efficacité et, dans cer- tains cas de la manière préférée, par l'électrolyse. Cette réduction électroly- tique s'effectue par des moyens bien connus dans la technique suivant lesquels on fait passer un courant électrique à travers la solution, cette solution servant d'électrolyse dans une cellule compartimentée. Par passage du courant électrique, la solution dans le compartiment de la cathode est réduite. L'uranium est réduit le plus efficacement dans une telle cellule électrolytique, en particulier en présence de solutions d'extraction fortement acides provenant des procédés d'extraction par solvant mentionnés précédemment.

   De manière analogue, les solutions d'élution par échange d'ions et par le procédé "résine dans pâte", sont réduites, mais avec moins d'efficacité que les solutions d'ex- traction par solvant. 



   La solution d'alimentation, c'est-à-dire les solutions obtenues par extraction par solvant, par élution par échange d'ions et par le procédé "résine dans pâte", dans lesquelles la teneur en acide est réglée à au moins 8 à 10 M, peut être plus efficacement réduite par électrolyse, D'autres impuretés ioniques dans les solutions d'alimentation sont: réduites de manière similaire en même temps que l'uranium. Des ions indésirables tels' que l'ion ferrique sont ainsi réduits à l'état ferreux, état dans lequel ces ions sont efficacement rejetés par la phase d'extraction au T. B.P. au cours de l'opération d'extraction ultérieure. 



  Les besoins en énergie types pour cette réduction électrolytique sont indiqués dans l'exemple VIII ci-après. La réduction électrolytique présente l'avantage de réduire efficacement l'uranium en solution sans ajouter à la solution aucune matière qui pourrait être transportée tout le long du procédé et contaminer le produit désiré UF4 de grande pureté. 



   Avec l'uranium à l'état d'oxydation +4 et une teneur en acide d'au 

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 moins 8 à 10 M, la solution   d'alimentation   est ensuite soumise à 1-'opération d'extraction. Conformément à l'invention, l'uranium uraneux est extrait d'une tel- le solution d'alimentation concentrée en acideminéral par contact avec une phase d'extraction non miscible comprenant du   T.B.P.   en mélange avec un solvant-diluant organique. Dans la pratique, on a trouvé que cette phase d'extraction montre une efficacité d'extraction frappante pour l'uranium   +4,   mais présente une sélectivi- té extractive presque totale vis-à-vis des autres ions métalliques présents, com- prenant au moins les ions Fe++,   Al+++,   Mo+++,et V++. 



   On utilise un appareillage et des procédés classiques pour la mise en contact de la solution d'alimentation acidifiée réduite avec la phase d'extrac- tion T. B.P. Cet appareillage peut être adapté pour les mises en équilibre en pha- se simple ou pour l'extraction à contre-courant;   ilpeut   consister par exemple en des appareils mélangeurs-décanteurs continus, des colonnes d'extraction à pul- sation et autres appareils applicables d'une façon efficace à la mise en contact et à la séparation de phases non mis-cibles. 



   On a trouvé que   les¯phases   d'extraction contenant depuis 10 environ et jusqu'à 70   %   de T,B.P. sont pratiques pour l'extraction de l'uranium réduit. 



  Avec des concentrations plus élevées en T.B.P., il se produit une augmentation de la perte en produit d'extraction dans la phase acide,et avec des concentrations moins élevées, une augmentation de la perte d'acide dans la phase d'extraction. 



  On doit noter que les solutions de   T.B.P.   de concentration inférieure et par consé- quent d'une efficacité d'extraction inférieure peuvent être utilisées efficace- ment dans le procédé de l'invention en employant une mise en contact à stades mul- tiples et des opérations de séparation et de recyclage à stades multiples ; on uti- lise ainsi effectivement l'efficacité d'extraction inférieure de ces solutions. 



  Pour déterminer les concentrations du produit d'extraction, on notera que l'aug- mentation de la concentration du produit d'extraction compense la diminution de la capacité d'extraction obtenue lorsque la concentration en acide est plus fai- ble, la concentration en uranium est plus faible, avec un temps de contact plus court, avec une méthode de contact moins efficace ou des rapports de phase moins favorables. Cependant, d'une manière générale, on peut dire que: l'on a trouvé que les concentrations en T.B.P. comprises entre environ 20 et   40%   en poids sont les plus satisfaisantes, car dans ces limites de concentration, le coefficient d'extraction de l'uranium est généralement suffisant et les pertes du produit d'extraction dans la phase acide sont faibles.

   Des rapports d'environ 1/1 entre le produit extracteur T.B.P., et les phases de solution d'alimentation conviennent dans une opération à simple stade; cependant on peut utiliser dans une opération à stades multiples des rapports compris entre moins de 1/1 et environ   4/1.   



   En ce qui concerne le phosphate de tributyle (T. B.P.) utilisé dans la phase d'extraction de l'invention, on doit noter que ce produit est bien connu dans la technique chimique et se trouve facilement, provenant d'un grand nombre de sources industrielles. Cependant, si l'on veut, on peut préparer le phosphate de tributyle en dissolvant de l'oxy-trichlorure de phosphore dans un solvant ap- proprié, par exemple xylène ou toluène, et ensuite en mettant la solution en con- tact avec un excès stoechiométrique d'alcool butylique ; ainsi le phosphate de tri- butyle se forme, en mélange avec le solvant. Ordinairement, on emploie l'alcool butylique normal; cependant les isomères et leurs mélanges doivent se comporter de manière semblable.

   Le T.B.P. obtenu peut être isolé du solvant en distillant celui-ci; ou si le solvant est identique au solvant-diluant utilisé dans l'extrac- tion de l'uranium, alors la solution de réaction phosphate de tributyle-solvant peut être utilisée directement dans l'opération d'extraction une fois diluée de manière appropriée avec ce solvant-diluant. 



   En ce qui concerne le solvant-diluant pour la phase d'extraction T.B.P., on a établi que le choix du solvant diluant n'est pas déterminant au point de vue de l'aptitude à l'extraction. De plus, la perte, ou décomposi- tion de solvant-diluant est peu importante dans les mises en équilibre en mi- lieu fortement acide; par c o n s é q u e n t o n p e u t dire q u e 

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 le choix du solvant-diluant organique est déterminé par des facteurs simples tels que la solubilité du T.B.P. dans le solvant, le prix du solvant, les risques sur le plan sécurité encourus dans l'emploi du solvant, et le comportement aux manipulations du solvant-diluant dans un appareil. d'extraction particulier. 



  Les solvants   qui),   sont utilisés dans le procédé de l'invention comprennent les hydrocarbures fluides, les hydrocarbures halogénés, les aliphatiques, aromatiques et autres. Plus particulièrement, on a trouvé satisfaisants des solvants tels que le benzène, éthyl-benzène, chlorobenzène, toluène, xylène, kérosène et autres solvants fluides dérivés du pétrole, et le tétrachlorure de carbone. Le toluène, en raison'de sa faible   volatilité,   de son faible prix de revient et d'autres facteurs désirables d'une façon générale, est un solvant-diluant préféré. 



   La vitesse de transfert de l'uranium de la phase solution d'alimen- tation à la phase organique est très élevée, tout l'uranium étant pratiquement transféré en quelques minutes de temps de contact. Il n'y a pas d'avantage à prolonger le temps de contact au-delà d'un total d'environ cinq minutes, car la prolongation du contact ne donne pas d'augmentation de la quantité d'uranium extraite. En fait, l'augmentation du temps de contact augmente légèrement la perte de l'acide de la solution dans la phase T. B.P.

   Ce qui est encore plus important, c'est qu'un temps de contact long expose la solution d'alimentation réduite à l'action oxydante de l'air, et il en résulte que diverses impuretés d'ion métal- lique peuvent être oxydées dans un état plus facile   à,extraire   et, par conséquent, apparaître avec l'uranium dans la phase organique, et éventuellement, contaminer    le produit final UF4. Par conséquent on peut effectuer 14 mise en équilibre à une vitesse élevée avec un transfert efficace de l'uranium et un gain résultant   dans l'extraction et la pureté du produit final. 



   Il ressort de ce qui a été dit ci-dessus que toutes précautions doi- vent être prises, à la suite de la réduction de la solution d'alimentation, pour empêcher un contact excessif avec l'air ou un autre oxydant pour éviter la réoxydation, soit de l'uranium, soit des impuretés métalliques..-Cette réoxyda- tion peut être évitée en effectuant la réduction et la circulation de la solution d'alimentation dans des enceintes isolées de l'atmosphère ou en effectuant les opérations successives de réduction et d'extraction de l'invention immédiatement l'une après l'autre ou dans une atmosphère inerte. 



   La séparation des phases par les méthodes classiques donne une solution d'alimentation acide épuisée qui est recyclée en vue d'un nouvel enrichissement en uranium est une phase d'extrait organique d'où l'uranium est récupéré. L'extrait contient en général l'uranium à l'état de composé complexe de T. B.P.-uranium té- travalent. De l'uranium hexavalent peut être présent s'il existait dans la solu-   tion d'alimentation réduite ; cet uranium hexavalent est récupéré par   des moyens qlassiques lorsque la concentration est assez élevée pour rendre la récupération pratique. Une réduction complète de la solution d'alimentation et une mise en oeuvre soigneuse maintiennent à un minimum la teneur en uranium hexavalent.

   De très petites quantités d'autres ions métalliques, tels que Fe et Mo+++,en plus de petites proportions de l'acide fort, peuvent aussi   apparaître dans l'extrait ; ces matières sont efficacement séparées   de l'uranium dans l'opération de précipitation ultérieure. 



   Finalement, l'uranium est précipité hors de la phase d'extrait orga- nique à l'état de UF4. En raison de l'efficacité particulière de la combinaison d'opérations du procédé de l'invention, ce précipité de UF. est obtenu dans un état exceptionnellement pur, de sorte qu'il peut être utilisé directement ou avec% seulement de minimes modifications comme matière   d'alimentation   pour divers procédés pour la production d'uranium métallique d'une extrême pureté, comme produit d'alimentation pour les procédés de séparation d'isotope d'uranium, et toute autre application nécessitant un uranium de la plus grande pureté. 



   Plus précisément, la phase d'extraction T.B.P. chargée d'uranium est mise en contact avec un réactif contenant une source d'ions fluorure disponibles. 

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  L'uranium tétravalent dans la phase d'extrait réagit avec ces  ions .fluorure  pour pro duirels sel tétrafluorure uraneuxinsoluble qui précipite hors de la   solution';:   Com-    me UF4 est essentiellement complètement insoluble, l'uranium est précipité quantitativement hors de ,l'extraite et est récupéré par une simple opération de filtra-   tion ou de centrifugation. Comme indiqué ci-dessus, n'importe quelle source d'ion    fluorure peut convenir pour l'emploi comme précipitant de UF4; cependant le précipitant préféré est l'acide fluorhydrique en solution aqueuse.

   On utilise normale-   ment de l'acide fluorhydrique concentré ou à 48%, bien que, dans bien des cas, on puisse aussi bien employer des solutions de HF plus diluées, pourvu que la dilu- tion n'augmente pas les tendances à l'émulsification. 



   Bien que   GF   anhydre puisse être utilisé pour précipiter l'uranium hors du produit d'extraction, son emploi;est peu pratique, à cause de la réaction de ce réactif avec la phase T.B.P. elle-même, et la destruàtion qui en résulte des propriétés d'extraction du T. B.P. avec des solutions aqueuses de HF, la phase d' extraction n'est pratiquement pas affectée, et elle peut être recyclée à plusieurs reprises pour extraire plus d'uranium hors d'autres parties de la solution d'ali- mentation réduite. 



   Certaines autres matières peuvent aussi être employées efficacement comme précipitants de l'uranium, ces matières étant divers fluorures solubles,   par exemple NaF et NH4F. De telles solutions salines de fluorure, lorsqu'elles sont mises en contact avec l'extrait, précipitent l'uranium à l'état de sel double insoluble,.par exemple NaUF5 ou NH4UF5 Pour obtenir du fluorure d'uranium très pur, ces sels doubles ne sont normalement pas désirables, car ils introdui-   sent un deuxième cation contaminant dans le précipité. Pour les matières d'ali- mentation, ces cations sont inutiles et indésirables. Cependant, pour certaines utilisations, de tels sels doubles conviennent et on utilise donc untel procé- dé occasionnellement lorsqu'une extrême pureté n'est pas nécessaire.

   Il faut    aussi noter qu'un sel tel que NH4UF5 peut être facilement transformé en UF4 par une simple opération d'ignition, dans laquelle on chauffe le précipité   pour éliminer l'ion ammonium volatil sous forme de gaz ammoniac et de fluorure d'ammonium laissant le tétrafluorure stable derrière. 



   L'acide fluorhydrique concentré aqueux (48%), le précipitant préféré de l'invention, précipite l'uranium hors de la phase d'extraction T. B.P. d'une manière très efficace et économique en donnant un tétrafluorure uraneux très pur. 



  Cette solution aqueuse de HF précipité 99% de l'uranium dans l'extrait, lorsqu' elle est présente en quantité en excès d'environ 10% de la quantité stoechiométri- que et, en plus grand excès, on obtient une précipitation de l'uranium presque   quantitative (99y7%)' Le précipité d'UF est ensuite filtré ou centrifugé pour le séparer de là solution, recueilli, séché et conditionné en vue de son utilisa-   tion comme indiqué plus haut. 



   Les exemples suivants donnent des détails du procédé, concernant la préparation du'précipité de UF4 très pur par extraction de l'uranium +4 avec une phase d'extraction de T.B.P., d'une solution d'extraction par solvant, de solutions d'élution par échange d'ions et de solutions d'élution par "résine dans pâte", conformément à l'invention. Ces exemples sont donnés à titre d'illus- tration de l'invention et ne sont pas limitatifs. 



  EXEMPLE 1.- 
On a effectué une série d'expériences pour déterminer la distribu- tion de l'uranium +4 entre HCl et une phase d'extraction ayant une concentration de 20% en T.B.P.   dàns   du toluène, en fonction de la concentration de HCl. 



  L'uranium à l'état d'oxydation +6 dissous dans HOI 0,5 M est réduit par le zinc métallique et on règle la concentration en HCl de plusieurs portions en l'aug- mentant vers des valeurs de 4,6 à   la,5   M préalablement à l'extraction. Le poten- tiel électromoteur de la solution réduite mesuré entre une électrode normale au calomel et du platine est d'environ +0,4 volt à chaque niveau d'augmentation. 



  Au potentiel ci-dessus, une trace d'uranium +3 est présente initialement, mais 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 cette matière est rapidement oxydée par l'air à l'état +4. Les parties individu- 
 EMI9.1 
 elles de la solutioh,-réduite, après réglage de la concentration en acide, sont agitées avec une quantité égale de produit d'extraction sous une atmosphère d'azote pendant une période de deux minutes. 



  La distribution de l'uranium tétravalent entre les phases et déterminée par    l'analyse des phases, et les coefficients d'extraction sont calculés ; obtient   les résultats représentés graphiquement dans la Fig. 2. Comme on peut le voir 
 EMI9.2 
 dans la Fïg2quirepréserite le coefficient d'extraction (K O,A en fonction de la concentration en acide, le coefficient d'extraction s'élève lentement jusqu'à ce que l'on atteigne une concentration en acide d'environ 7 M, après quoi le coefficient monte rapidement à une valeur de 560 pour   10,5 '-de   concentration en HCl, ce qui montre l'efficacité remarquable de l' extraction suivant l' invention. 



    EXEMPLE   2. - 
Dans une autre série d'essais pour déterminer l'aptitude à l'extractio 
 EMI9.3 
 de l'uranium à' 7' tatr'd,'aoxydation + 4 à partir de solutions de chlorure par un phosphate de tributyle à   20%   dans une phase d'extraction de toluène, on règle la 
 EMI9.4 
 concentration en chlorure par addition de A101 3 à une solution de HC1 contenant l'uranium. Dans certains cas, l'uranium est reduit par le zinc à l'état + 4 avant le réglage du chlorure   et,,   dans d'autres cas, la réduction a lieu après le réglage du chlorure. Les résultats de ces essais sont indiqués dans le tableau 1 ci-après. 



   TABLEAU I. 
 EMI9.5 
 



  Concen- Total Conc. HC1 Rapport Conc. finale U308 gel Coefficient 
 EMI9.6 
 
<tb> tration <SEP> cI <SEP> 14 <SEP> M <SEP> de <SEP> d'extraction
<tb> 
 
 EMI9.7 
 initiale phases equeux Kola u308 gli A/0 O{:n1- aqueux 12,5 4,6 0,2 1,0 0,13 12e37 0,011 
 EMI9.8 
 
<tb> 10,0 <SEP> 4,7 <SEP> 1,0 <SEP> 1,0 <SEP> 0,08 <SEP> 9,9 <SEP> o,oo8
<tb> 
<tb> 10,0 <SEP> 5,6 <SEP> 1,0 <SEP> 1,0 <SEP> 0,41 <SEP> 9,6 <SEP> 0,045
<tb> 
<tb> 10,0 <SEP> 6,5 <SEP> 1,0 <SEP> 1,0 <SEP> 2,47 <SEP> 7,5 <SEP> 0,33
<tb> 
 
 EMI9.9 
 12, 5 6, 7 0, 2 1, 0 9,35 3,08 3, 0 1 olO 7,4 1,0 1,0 8,04 1,96 4,1 
 EMI9.10 
 
<tb> 12,5 <SEP> 4,6 <SEP> 4,6 <SEP> 0,4 <SEP> 0,13 <SEP> 9,7 <SEP> 0,013
<tb> 
<tb> 12,5 <SEP> 4,6 <SEP> 4,6 <SEP> 1,0 <SEP> 0,13 <SEP> 9,9 <SEP> 0,013
<tb> 
<tb> 12,5 <SEP> 6,7 <SEP> 6,7 <SEP> 1,0 <SEP> 9,07 <SEP> 0,93 <SEP> 9,8
<tb> 
 
 EMI9.11 
 10, 0 8, 8 8, 8 0, 4 3,99 0,

  016 250 
 EMI9.12 
 
<tb> 10,0 <SEP> 8,8 <SEP> 8,8 <SEP> 1,0 <SEP> 9,97 <SEP> 0,029 <SEP> 340
<tb> 
<tb> 
<tb> 5,0 <SEP> 10,5 <SEP> 10,5 <SEP> 1,0 <SEP> 4,99 <SEP> 0,009 <SEP> 560
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 5, <SEP> 0 <SEP> 1.0, <SEP> 5 <SEP> 10,5 <SEP> 2,5 <SEP> 12,47 <SEP> 0,014 <SEP> 890
<tb> 
 
Il est évident d'après les données indiquées dans le tableau 1 que le coefficient d'extraction de l'uranium + 4 dans le produit d'extraction T.B.P.- toluène devient très élevé pour une concentration en chlorure supérieure à 8 M et augmente à une grande vitesse pour au moins 10,5 M. 



  EXEMPLE 3.- 
On a établi l'efficacité relative d'extraction des diverses impu- retés métalliques le plus souvent présentes avec l'uranium dans les solutions soumises au traitement par le procédé de l'invention. Une solution contenant de l'uranium, du fer, du molybdène et du vanadium est obtenue et réduite par de l'aluminium métallique à un potentiel de + 0,4 volt (voir plus haut) et on ajoute HCl concentré pour former une solution 10 M dans HCl. Cette solution réduite contient : 

 <Desc/Clms Page number 10> 

   @   
17,0 g/l U3O8   (U+4)   
0,4 g/l Fe   (Fe + 2)   
0,4 g/l V2O5 (V + 3) 
0,18 g/1   Mo     (Mo + 3)   
On dilue des parties aliquotes de la solution ci-dessus avec de l'eau pour former des solutions 7,8 et 9 M   d'HCl,   respectivement.

   Ces échantillons aux concentrations en acide) réglées, sont alors mis en équilibre avec du   T.B.P.   à 20% dans du toluène avec des rapports de phases aqueuse/organique de   1/1.   Une partie de chaque extrait organique est ensuite lavée avec un volume égal' de Hcl d'une concentration égale à celle utilisée dans l'extraction correspondante. 



  Le coefficient d'extraction et les pertes au lavage sont donnés dans le tableau II ci-après. 



   TABLEAU II. 
 EMI10.1 
 
<tb> 



  Conc. <SEP> HCl <SEP> Coefficient <SEP> d'extra <SEP> et <SEP> ion <SEP> KO/A <SEP> Perte <SEP> au <SEP> lavage <SEP> % <SEP> 
<tb> 
<tb> M <SEP> U3O8 <SEP> Fe <SEP> Mo <SEP> U3O8 <SEP> Fe <SEP> Mo
<tb> 
<tb> 
<tb> 10 <SEP> 1000 <SEP> 0,16 <SEP> 1 <SEP> , <SEP> 24 <SEP> 0,10 <SEP> 2-
<tb> 
<tb> 
<tb> 9 <SEP> 530 <SEP> 0,13 <SEP> 1 <SEP> , <SEP> 70 <SEP> 0,15 <SEP> 5 <SEP> env.10
<tb> 
<tb> 
<tb> 8 <SEP> 300 <SEP> 0,07 <SEP> 1,09 <SEP> 0,42 <SEP> 10 <SEP> -
<tb> 
<tb> 
<tb> 7 <SEP> 50 <SEP> 0,03 <SEP> 1,38 <SEP> 2,65 <SEP> 29 <SEP> -
<tb> 
 
Les résultats ci-dessus montrent que, dans les conditions indiquées, l'uranium est extrait avec une efficacité qui augmente beaucoup lorsqu'on aug- mente les concentrations en HCl des solutions, alors que l'ion ferreux est extrait plus efficacement, mais avec une augmentationpas   aùssi  forte que celle del'uranium. 



  Le coefficient d'extraction du molybdène reste pratiquement constant, et, bien que ceci ne soit pas indiqué dans le tableau, l'extraction du vanadium est négligeable, car on n'a pas décelé de vanadium dans les phases d'extrait. 



  EXEMPLE4.- 
L'aptitude de l'aluminium à réduire l'uranium de l'état d'oxydation +6 à l'état d'oxydation +4 en solutions de HCl de diverses concentrations a été étudiée. On a déterminé le degré de réduction de l'uranium dans HCl dilué à partir du potentiel de la solution, tel que mesuré entre une électrode au calo- mél saturée et une électrode de platine. On atteint facilement un potentiel de + 0,3 volt, point auquel une trace d'uranium à l'état d'oxydation +3 est présente. La présence d'uranium +3 est indiquée par une coloration rouge qui se développe dans la solution lorsque la concentration en HCl augmente à environ 10 M; cependant l'uranium +3 est immédiatement oxydé en uranium +4 par une cour- te exposition à l'air sans oxydation appréciable, en même temps, de l'uranium tétravalent.

   Dans les solutions d'HCl fortes, le   pro'cessus   ci-dessus de lecture de potentiel est sans valeur, du fait que le potentiel reste fortement négatif pendant tout le cours de la réduction. Par conséquent, le degré de réduction de l'uranium dans HCl 10 M avec des quantités données d'aluminium granulé est estimé de la manière suivante. Dans des conditions identiques (concentrations en HCl, T.B.P. et U), le coefficient d'extraction pour l'uranium +4 est catégoriquement supérieur à celui pour l'uranium +6. Cette différence dans les possibilités d'extra tion est utilisée ppur déterminer la quantité de chaque type présente dans la solution après réduction avec une quantité connue d'aluminium.

   Le coefficient d' extraction pour chaque type est déterminé en faisant la moyenne des résultats de plusieurs essais effectués dans les mêmes conditions. On prépare une solution con-   tenant 10,0 g/l de U3O8 et 10 M en HCl, et on agite des portions de 25 cm3 pendant deux minutes avec des volumes égaux de T.B.P. à 20% dans du toluène. Une moyenne   

 <Desc/Clms Page number 11> 

 des analyses effectuées sur des essais en double donne une valeur de 37,4 pour le coefficient d'extraction (K O/A) pour l'uranium +6. On prépare la solution d'ura- nium +4 en réduisant   d' abord   l'uranium, et ensuite en réglant la concentration en HCl à 10   M.,On   trouve que le coefficient d'extraction pour l'uranium +4 est ainsi de 770. 
 EMI11.1 
 



  On traite des portions de la solution ci-dessus (10,0 gy1 de U308en u:+ avec des quantités connues d'aluminium; après quoi, on extrait une partie aliquote   de chacune, de 25 cm3, en agitant pendant deux minutes avec une portion de 25 cm3 de T.B.P. à la$ dans du toluène comme produit extracteur. Les phases aqueuses   épuisées obtenues sont alors analysées pour déterminer l'uranium total (+6 et +4) et on calcule, à partir de ces données, la concentration organique correspondante, Connaissant la quantité totale d'uranium dans chaque phase et la valeur de K 0/A pour chaque état d'oxydation, on calcule la quantité d'uranium +4 dans chaque système, et, à partir de cela, le degré de   réduction.   Les résultats de ce procédé de réduction sont présentés dans le tableau III ci-après. 



   TABLEAU III. 
 EMI11.2 
 



  Al utilise % U308 dans u3 08dans K 0/A Réduction (stoechiom.) ,f de 11% (stoechiom.) aqueux g l organique ¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯ 1 ¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯ ' o o, 26 9 74 37, 4 P 300 0,23 9, 77 42, 5 11 900 oeil 981 5 , 6 28 1500 0, r 4 986 70,5 48 260 0,013 9, 9 770 100 Uranium réduit préalablement à l'addition de HCl pour 10 M. 



  EXEMPLE 5.- 
Afin de déterminer la purification d'uranium réalisée par le stade de réduction du procédé suivant l'invention, on a déterminé la distribution d'une impureté, le molybdène, entre les solutions d'HCl et les phases d'extraction au T.B.P. Le molybdène existe dans certains minerais du Colorado et accompagne l'uranium dans le procédé d'extraction primaire dans la solution d'extraction par HC1. Il est nécessaire de trouver un moyen de rejeter le molybdène dans le procé-    dé de purification pour assurer une pureté élevée du produit UF4. Aussi a-t-on recherché le comportement du molybdène après divers degrés de réduction, au cours   des essais d'extraction suivants avec la solution d'extraction au T.B.P.      



   On utilise une solution contenant le molybdène sous forme de l'ion   molybdate   et de l'acide chlorhydrique. Des portions de la solution   sont,réduites   avec des quantités connues d'aluminium granulé, réglées à la concentration dési- rée en HCl par HCl concentré,,et ensuite extraites avec un égal volume de T.B.P. à 20% dans du toluène; les résultats sont indiqués dans le tableau IV ci-après. 



  Les quantités d'aluminium   sont.données,en   pourcentage de la quantité stoechiomé- trique pour réduire le molybdène à l'état trivalent suivant la réaction : 
 EMI11.3 
 Dans la pratique, une partie de l'aluminium est utilisée pour réagir 
 EMI11.4 
 avec HCI et n'est ainsi pas disponible pÓ,éauire1le molybdène. 

 <Desc/Clms Page number 12> 

 
 EMI12.1 
 
<tb> Equivalent <SEP> Conc.

   <SEP> en <SEP> Mo <SEP> dans <SEP> Mo <SEP> dans <SEP> K <SEP> O/A <SEP> 
<tb> 
<tb> stoechiomé.- <SEP> HCl <SEP> organique <SEP> aqueux
<tb> 
<tb> trique <SEP> de <SEP> M <SEP> g/l <SEP> g/l
<tb> 
<tb> A1%
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 200 <SEP> 6 <SEP> 0,18 <SEP> 1,32 <SEP> 0,14
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 200 <SEP> 8 <SEP> 0,12 <SEP> 1,38 <SEP> 0,09
<tb> 
<tb> 
<tb> 200 <SEP> 10 <SEP> 0,14 <SEP> 1,36 <SEP> 0,10
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 59 <SEP> 8 <SEP> 2,56 <SEP> 0,36 <SEP> 7,1
<tb> 
<tb> 
<tb> 118 <SEP> 8 <SEP> 2,20 <SEP> 0,82 <SEP> 2,7
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 177 <SEP> 8 <SEP> 0,71 <SEP> 2,24 <SEP> 0,32
<tb> 
<tb> 
<tb> 236 <SEP> 8 <SEP> 0,34 <SEP> 2,60 <SEP> 0,13
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 0 <SEP> 10 <SEP> 1,85 <SEP> pas <SEP> trouvé-
<tb> 
<tb> 
<tb> 64 <SEP> 1'0 <SEP> 1,78 <SEP> 0,07 <SEP> 25,4
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 128 <SEP> 10 <SEP> 1,20 <SEP> 0,65 <SEP> 1,

  8
<tb> 
 
Les résultats ci-dessus montrent que, lorsque la quantité de l'agent réducteur augmente, l'extraction de molybdène diminue. L'extraction de molybdè- ne (+3) réduit dans le produit extracteur T.B.P. est par conséquent très faible et ainsi par réduction de la solution   d'uranium,   la séparation de l'uranium et du molybdène qui est une impureté est effectuée. 



  EXEMPLE 6.- 
L'efficacité avec laquelle l'ion uraneux est extrait de solutions dans l'acide   chlorhydrique   d'acidités diverses a été déterminée avec comme extracteur le T.B.P.   dans .le   toluène. La distribution de l'uranium +4 entre la solution d'acide chlorhydrique et le T.B.P. à   20%   dans le toluène est indiquée dans le tableau V suivant. 



   TABLEAU V. 
 EMI12.2 
 
<tb> 



  Cône. <SEP> HCl <SEP> Concentration <SEP> Rapport <SEP> U3O8 <SEP> dans <SEP> U3O8 <SEP> dans <SEP> K <SEP> 0/A <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> M <SEP> initiale <SEP> phases <SEP> organique <SEP> aqueux
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> U308aqueux <SEP> g/l <SEP> Aqu/Org. <SEP> g/l <SEP> g/l
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 3 <SEP> 320 <SEP> 0,26 <SEP> --- <SEP> 320 <SEP> très <SEP> bas <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 6 <SEP> 35 <SEP> 1,0 <SEP> 28,6 <SEP> 6,4 <SEP> 4,5
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 7 <SEP> 11,9 <SEP> 1,0 <SEP> 11,7 <SEP> 0,23 <SEP> 50
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 7, <SEP> 6 <SEP> 87 <SEP> 0,5 <SEP> 43 <SEP> 0,37 <SEP> 116
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 9 <SEP> 35 <SEP> 1,0 <SEP> 34,8 <SEP> 0,15 <SEP> 230
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 9 <SEP> 42, <SEP> 8 <SEP> 1,0 <SEP> 42, <SEP> 6 <SEP> 0,

  18 <SEP> 240
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 9 <SEP> 80 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 39, <SEP> 9 <SEP> 0,14 <SEP> 290
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 9 <SEP> 15,3 <SEP> 1,0 <SEP> 15,3 <SEP> 0, <SEP> 029 <SEP> 530
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 10 <SEP> 10 <SEP> 1,0 <SEP> 10,0 <SEP> 0,013 <SEP> 770
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 10 <SEP> 17 <SEP> 1,0 <SEP> 17,0 <SEP> 0,018 <SEP> 950
<tb> 
 L'effet de la concentration en acide ressort avec évidence des   résul-   

 <Desc/Clms Page number 13> 

 tats indiqués, c'est-à-dire que l'extraction augmente avec l'augmentation de la concentration en acide, l'efficacité d'extraction devenant remarquablement élevée aux concentrations en HCl de 9 M et davantage. 



  EXEMPLE 7.- 
On a effectué des recherches sur la récupération des ions uraneux à partir de produits d'extraction organiques chargés. Le tétrafluorure d'uranium est précipité hors du produit d'extraction par l'addition d'acide fluorhydrique à 48%. On ajoute des pourcentages   stoechiométrique s   divers d'acide fluorhydrique   pour déterminer 'si la précipitation de UF4 est achevée. Les résultats de ces recherches sont indiqués dans le tableau VI ci-après.   



   TABLEAU VI. 
 EMI13.1 
 
<tb> 



  Solution <SEP> Concentration <SEP> HF <SEP> 48% <SEP> Equivalent <SEP> Concentration <SEP> Récupération
<tb> 
 
 EMI13.2 
 vol. em3 U 0 gli ajouté, stoechiom. finale U 0 UF g F ? i.x gl 3 4 
 EMI13.3 
 
<tb> 25 <SEP> 34,8 <SEP> 0,442 <SEP> 85 <SEP> 9,31 <SEP> 73,2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 25 <SEP> 34,9 <SEP> 0, <SEP> 530 <SEP> 102 <SEP> 0,96 <SEP> 97,2
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 50 <SEP> 43,0 <SEP> 1,324 <SEP> 104 <SEP> 1,13 <SEP> 97,4
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 25 <SEP> 42,6 <SEP> 0,707 <SEP> 111 <SEP> 0,39 <SEP> 99,1
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 50 <SEP> 43,0 <SEP> 1,565 <SEP> 123 <SEP> 0,12 <SEP> 99,7
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 25 <SEP> 28,6 <SEP> 0,609 <SEP> 143 <SEP> 2,37 <SEP> 91,7
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 25 <SEP> 42,6 <SEP> 1,073 <SEP> 170 <SEP> 0,13 <SEP> 99,7
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> @
<tb> 
 
Comme le montrent les résultats indiqués ci-dessus,

   il suffit d'acide fluorhydrique en excès de 10% par rapport à la quantité stoechiométrique pour   précipiter 99% de l'uranium hors de la solution à l'état de UF4, et des excès encore plus grands ont pour résultat une récupération d'au moins 99,7% de l'uranium   EXEMPLE 8. - 
On a étudié la réduction électrolytique de l'uranium présent dans plusieurs typos de solutions de traitement.

   On s'est procuré une solution d'ex- traction de HCl 8 M et des solutions   d'élution   venant d'installations par échange d'ions 'et par "résine dans pâte", solutions ayant les analyses partielles suivantes : 
 EMI13.4 
 
<tb> Installation <SEP> Installation <SEP> Solution
<tb> 
<tb> pilote <SEP> par <SEP> échange <SEP> d'élut <SEP> ion <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> HCl. <SEP> sol. <SEP> d'ions. <SEP> "résine
<tb> 
<tb> 
<tb> d'extraction <SEP> Kerr-Ma <SEP> Gee <SEP> dans <SEP> pâte"
<tb> 
<tb> 
<tb> U.S.B.M.

   <SEP> Monticello
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> g/l <SEP> U3O8 <SEP> 47,5 <SEP> 13,13 <SEP> 6,70
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> g/l <SEP> Fe <SEP> 3,28 <SEP> 1,17 <SEP> 0,12
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> g/l <SEP> Mo <SEP> 1,11 <SEP> 0,016 <SEP> 0,007
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 'équivalent/1 <SEP> H+ <SEP> 8,43 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 0,16
<tb> 
 
La réduction est effectuée dans une cuvette en graphite étanche ser-, vant de cathode et ayant une surface totale d'environ 400 cm2. Une tige de gra- phite d'environ 1,6 am de diamètre sert d'anode et forme un compartiment séparé 

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 de la cathode avec une cuvette en alundum de 2,54 cm de diamètre. 600 cm3 de la solution   à<essayer   sont contenus dans le compartiment de cathode et 15 om3 dans le compartiment d'anode.

   On prend des échantillons du catholyte à divers moments pendant la réduction et on les analyse pour déterminer le fer ferreux et ferrique. 



  On détermine la réduction de l'uranium par précipitation de l'uranium à l'état    de UF par HF et analyse du filtrat pour l'uranium non réduit. Les fig. 3, 4 et 5 des dessins annexés illustrent graphiquement la réduction du fer et de l'uranium   dans la solution d'extraction HCl 8 M, la solution d'élution par échange d'ions et la solution   d'élution   par "résine dans pâte" respectivement, en fonction de la quantité de courant passée. 



   L'examen de ces figures montre que, dans chaque cas, la réduction du fer se produit avant la réduction de l'uranium. L'uranium est presque complètement    réduit au moment où l'équivalent électrochimique théorique de U3O8 et Fe a été appliqué à la section d' extraction HCl 8 M. L'efficacité de la réduction n'est   pas aussi élevée pour les solutions d'élution par échange   d' ions   et par "résine dans pâte", dans lesquelles environ   90%   de l'umanium dans la solution   d'élution   par échange d'ions et   80%   de l'uranium dans la solution d'élution par "résine dans pâte" sont réduits par l'équivalent électrochimique théorique.

   La   f.é.m.   dans les cas indiqués ci-dessus, est compris entre 1,5 et 3,0 volts ; cette variation ne donne que des effets négligeables. Cependant, au-dessus d'environ 3,0 volts, le dégagement d'hydrogène est évident et ainsi l'efficacité de réduc- tion de l'uranium tombe. L'énergie nécessaire pour la réduction de l'uranium   dans les solutions ci,dessus pour 3 volts est de 0,3 KwH/0,454 kg de U3O8 pour la solution d'extraction HCl 8 M et d' environ 0,5 KwH+0,454 kg de U3O8 pour les solutions d'élution par échange d'ions et "résine dans pâte". La réduction    électrolytique a l'avantage évident de ne pas introduire d'autres contaminants. 



   Légende des figures. 



   A - Procédé d'extraction par solvant. 



   B - " " par échange d'ions. 



   C - " " par "résine dans pâte". 



   D - Acidification., 
E - Réduction. 



   F - Extraction. 



   G - Précipitation. a - Solution d'alimentation acide 8-10 M Uranium +6 (Solution d'extrac tion). b - Solution d'alimentation acide   8-10 M   Uranium +6 c- HCl 8-10 M, Uranium +4, Impuretés. d - Produit d'extraction T.B.P. - solvant recyclé. e - Uranium extrait U +4. f - Equivalent électrochimique de U3O8 + Fe. g -   Ampères-heures/litre.   h -   Quantité   réduite   %.        i - Concentration M en HCl. j - Coefficient d'extraction K 0/A. 



   1 - Acide concentré. 



   2 - Produit d'extraction. 



   3 - Raffinat. 

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     4 -   Solution aqueuse de   HF.  



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   The invention relates, in general, to the recovery of uranium from processing solutions, and more particularly to the recovery of uranium uranium by extraction with an alkyl phosphate and precipitation in the state of tetrafluoride. purified uranium.



   Uranium is efficiently recovered from low grade ores, mineral washing solutions, various processing solutions, or other uranium-containing materials by various processes, such as ion exchange, " resin in paste ", and solvent extraction, applied heretofore, in which the uranium is selectively adsorbed out of an impure solution by contact with various ion exchange resins, for example, disposed in a column of ion exchange, and the uranium is selectively adsorbed out of an ore slurry or paste by various ion exchange resins disposed in situ therein, and in which a phase of extraction containing various organic phosphate esters in an organic solvent is employed to leach or extract uranium out of unwanted material,

   respectively. Uranium is obtained, in the final stages of the above processes, in the form of an enriched elution or extraction solution in which the uranium is dissolved in solutions of mineral acid or salt having a acidity varying between that of neutral solutions and that of strongly acidic solutions of 8 to 10 M and even more.



   It has now been discovered that valuable uranium-containing products can be selectively extracted from these elution solutions and extraction solutions with high efficiency, economically, and at a particularly high state of purity. by a treatment comprising the reduction of the uranium to oxidation state 4, the extraction with an extraction phase comprising an alkyl phosphate and a solvent-diluent, and the precipitation of the values extracted in the state exceptionally pure uranous tetrafluoride from this extraction phase.

   Alkyl phosphate, i.e., the preferred compound tributyl phosphate, hereinafter referred to as TBP, has been found to be surprisingly selective for uranium uranium and generally capable of to reject most of the other metal ions found in appreciable amounts with the uranium in such reduced elution and extraction solutions. In addition, the reduced uranium extracted in the T.B.P. is finally recovered from it in the form of exceptionally pure uranous tetrafluoride by simple precipitation directly from this phase by the addition of an aqueous solution of hydrofluoric acid.



   These highly purified products of uranous tetrafluoride are quite essential and useful in the atomic energy industry, as their purity is sufficient for transformation into uranium hexafluoride used as feed material in the diffusion process. gas in which the uranium is separated into isotopic components to produce uranium enriched in U 235 and even metallic uranium which is used in nuclear reactors. Due to the detrimental sensitivity of nuclear reactors, even to very small amounts of neutron-absorbing impurities, the raw materials from which nuclear fuels are derived must, necessarily, be extremely pure in order to produce nuclear fuels of the necessary purity in the nuclear industry. this technique.



   The subject of the invention is therefore a process for the recovery of uranium in the very pure state from elution solutions obtained in the processes by ion exchange.



   It also relates to a process for the recovery of highly purified uranium from the elution solutions obtained in the “resin in paste” processes.



   . It also relates to a process for the recovery of highly purified uranium from the acid extraction solutions obtained in

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 solvent extraction processes.



   The invention also provides a process for the separation of uranium from associated metal impurities in acidic extraction solutions and elution solutions from the processing of various uranium ores and other uranium recovery processes.



   The invention also provides a process for separating uranium from associated metal impurities by reduction in an acidic solution or an eluting solution thereof and then by contacting this solution or elution with an extraction phase. immiscible comprising TBP and an organic solvent-diluent.



   Finally, a subject of the invention is a process for the preparation of high purity uranium tetrafluoride by extracting uranium uranium from extraction solution and elution solutions reduced by an organic phase comprising =: TBP and a solvent-diluent and then precipitation of the urancux fluoride out of this organic phase with aqueous hydrofluoric acid.



   Other objects and advantages of the invention will emerge from the following description, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a flow diagram illustrating the method of the invention; - Fig. 2 is a graph of the uranium extraction coefficient as a function of the acid concentration for the extraction of tetravalent uranium by an extraction phase of the invention; - Fig. 3 is a graph of the electrolytic reduction of ions in a strong acidic extraction solution; - Fig. 4 is a graphical representation of the electrolytic reduction of ions in an ion exchange eluting solution; - Fig. 5 is a graphical representation of the electrolyte reduction of ions in a "resin-in-paste" eluting solution.



   In general, the process of the invention relates to the recovery of uranium in the form of precipitated or solid UF, extremely pure, out of strong acid extraction solutions obtained in the final operation in various processing methods. Solvent extraction described in the patent application of Robert R. Grinstead, filed in the United States of America on June 29, 1956 under No. SN 696,034, as well as in certain other patent applications mentioned herein. Reference is made below to appropriate parts of these applications. These applications include those of Richard H. Bailes and Ray S. Long, No. SN 335,276 filed February 5, 1953; Ray S. Long, N SN 491,798 filed March 2, 1955; Ray S. Long, N SN 502,253 filed April 18, 1955; R.

   Grinstead, No. 3N 527,428 filed Aug 9, 1955; and Robert R. Grinstead, No. SN 527.429 filed August 9, 1955. Likewise, uranium can be recovered by the process of the invention from various uranium-containing effluent liquids obtained in exchange processes. ions, as described in U.S. Patent to RS Long, No. 2,770,520 granted November 13, 1956, and in an article by Grins- tead, Ellis and Olsen published in the Proceedings of the International Conference on the Peaceful Uses of atomic energy (Geneva, August 1955), volume 8, pages 49-53.



   Likewise, uranium can be recovered by the process of the invention from various effluent liquids containing uranium finally obtained in the "resin in paste" process as described in an article by Hollis and Mc Arthur in the Accounts. proceedings of the International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy (Geneva, August 1955), volume 8, pages 54-63.

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   In short, according to the invention, whether it is an extraction solution, an ion exchange elution, a "resin in paste" elution or another solution. any analogue, the uranium in this solution is reduced to oxidation state 4, the acidity is set to about 8-10 M and the uranium is extracted from the solution with an organic phase comprising alkyl phosphate and an organic solvent-diluent. The uranium in the organic extract phase is then precipitated out thereof in the form of high purity uranium tetrafluoride by adding an aqueous solution of hydrofluoric acid.



   The following is a summary of the prior methods for producing the feed solution used in the method of the invention. In solvent extraction processes, a solvent extraction phase comprising an organic solvent-diluent and between less than 1 and 20 to 30% or more of mono- and di-alkylated derivatives of phosphoric acid is employed, for example. esters of alkyl-ortophosphoric, alkyl-pyrophosphoric and alkyl-orthophosphoric acids, for washing or extracting uranium from mineral acid solutions, solids or mixtures of solids in the form of slurry.

   The solvent-diluent can be any of a large number of water-immiscible organic fluids, such as aromatic, aliphatic, petroleum-based solvents, etc .; Uranium is extracted from the various leach solutions , neutral or acidic, obtained by leaching ores or other solids with mineral acids, and from aqueous sludges of solids. Extraction products can also be used to leach uranium directly from solids such as high lime ores in the presence of concentrated mineral acid. The phase ratios, concentrations of the extraction product, the manner of bringing into contact and the other variables of the extraction are adjusted so as to obtain the optimum degree of recovery, to carry out the purification, to adjust the selectivity of the extract. extraction, etc.

   Uranium is efficiently separated from these extracts by contact, preferably, with hydrochloric acid at a concentration of at least 8-10 molar. The acidic separation solution contains uranium in the form of UO ++ (uranyl) or U + (ura-
 EMI3.1
 neux) together with A 1 +++ Fe +++ vanadium and other materials which are mined at least as efficiently as uranium. H2SO4 with a concentration greater than about 8 M is used in the same way.



   In the ion exchange process for the recovery of uranium, the leaching of the ores is done with acid or carbonate solutions, so the uranium is dissolved to be then purified and concentrated. In the case of acid washing, the crushed ore is treated with sulfuric acid; this treatment solubilizes the uranium and various other valuable metals, and thus separates them from the waste material or gangue. In the case of carbonate treatment, the crushed ore is washed with about 5-10% sodium carbonate solution, usually at elevated temperature; Washing is generally preceded by roasting of the crushed ore and in some cases the presence of an oxidizing agent is beneficial.

   In all cases, the uranium and various other valuable metals are solubilized and thus separated from the waste material or gangue. To be usefully used in the ion exchange process, the wash solution should be clear and contain no suspended solids. By flocculation, precipitation and filtration of the suspended solids by well known techniques, a clarified uranium leach solution is obtained for further treatment by ion exchange. These leaching and clarification treatments are carried out for example by percolation, washing or by stirring, thickening and filtration, etc.

   In any case, a clear washing solution is obtained, which flows through columns containing fixed beds of strong base anion exchange resin, in which:
 EMI3.2
 uranium, in the form of the complex anion [ÚO; / S04) 3 4 d to ns ".1; e" itī: 1, ...: 1 1 J 't "', - .., . 1, i -, '.1 ...;, f,; rf "v. ,

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   in the case of sulfuric acid wash solutions, and as [UO2 (CO3) 3-4 in the case of carbonate wash solutions, is adsorbed onto the resin and thus removed from the wash solution. Strongly basic anion exchange resins of the type comprising quaternary amine substituents on a styrene matrix. divinyl-benzene are well suited for this use in exchange columns.

   The elution of uranium can be carried out with a large number of eluents comprising solutions of salts and / or acids; however, the preferred solution is roughly 1 M in 01 :; and about 0.1 M in HCl. Such an acidified saline solution flows through the adsorbent resin bed, and thus uranium and various metallic impurities, if any, are eluted out of the resin and appear in the eluted solution. .



   The "resin-in-paste" uranium recovery process is most advantageously used for the treatment of ores or other uranium-containing products in which a washing solution or sludge which cannot be subjected to water is obtained. to effective clarification. In the ion exchange process, the wash solution arriving at the resin batches in the exchange columns should not contain suspended solids, as then the columns quickly oolog and become ineffective.

   However, in the "resin-in-paste" process, uranium is efficiently recovered directly from the ore wash paste by contacting this paste with large amounts of suitable ion exchange resins which are suitable. placed in stainless steel wire baskets, by immersion in this paste. Uranium and various metal ion impurities are selectively adsorbed out of the wash paste by strongly basic anion exchange resins similar in composition to those employed in the above ion exchange process. but having physical dimensions and properties suitable for the special conditions of loading, sieving and elution cycles of the "resin in pate" process.

   After the adsorption cycle, the resin and the spent paste are separated, and the uranium is then separated by elution from the resin, with a solution chosen from a large number of salt and / or acid solutions, including Preferred solutions are about 1 M in salt, eg NHO, and 0.1 M in acid, eg NHO. In any case, a chosen eluent and the absorbate are brought into contact, and the uranium is separated by elution from the resin and appears in the effluent eluting solution.



  These uranium-containing solutions obtained in the separation processes by solvent extraction, by elution after ion exchange and by elution in the "resin-in-paste" process are well suited for use as starting solutions for the preparation. performing the method of this invention.



  Solvent extraction solutions, when they have a concentration of 8 M or more in mineral acid, are used without subsequent adjustment of the acid content; however, ion exchange and "resin-in-paste" eluting solutions, normally weakly acidic, are treated with concentrated acid, preferably hydrochloric acid, to increase the acid concentration of these solutions to. at least 8-10M. Acid H2SO4 of a concentration greater than about 8 M and other mineral acids can be used, but give less desirable results.

   Although the solutions obtained by elution in the ion exchange and "resin-in-paste" processes have lower acidity, and therefore require acidification, they are nevertheless suitable for treatment by the process of the invention.



  To obtain the best advantages of the invention, it is necessary, as indicated below, to extract the reduced uranium out of a solution having an acid concentration greater than about 8 M and, therefore, to such neutral or weakly acidic elution solutions are treated with a concentrated acid prior to the extraction of uranium.



   The reduction of the metal ions, comprising the uranium and the impurities, contained in the solution is also carried out before the extraction operation and can be done either on the solution with low acidity, or after

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 acidification, depending on the economics of reduction '.' When the solution obtained by elution is reduced by adding an agent, for example aluminum, zinc, etc., it is more economical to reduce the solution at low acidity, because there is relatively little metal. lost in reaction with acid, as would be the case in strongly acidic solution.

   However, in case the electrolytic reduction is applied, it is more advantageous to acidify before reduction, since the increase in conductivity of the high acidity solution facilitates the passage of electric current and the resulting reduction. - aunt of uranium and other ions. In any case, a concentrated mineral acid, preferably hydrochloric acid, is added to the elution solution to bring the acid concentration of this solution to at least 8 M, the impurities and products of uranium value. contained therein being reduced before or after the acidity adjustment.



   The reducing agent used in the process of the invention is chosen for its optimum reducing power of uranium, its non-contamination characteristics, its ease of removal and its economy. The greatest importance is attached to the ability of the agent to completely reduce uranium in solution and to the formation of products which are not mined together with the uranium and appear in the fluoride product. uranium in the form of contaminants.



  Due to the need to obtain a product of high purity, the reducing agent must be carefully chosen. Certain granular metals, preferably aluminum, are suitable. Such a metal is reasonably priced and can be obtained very pure. In addition, the metal oxidation product, the A1 +++ ion, is excluded from the extraction phases of the invention.



  The reduction efficiency of $ (aluminum, relative to its weight, is also very advantageous, since the metal gives three electrons per atom oxidized. Other metals can also be used in the reduction of uranium, for example eg zinc and magnesium, however, in general, taking into consideration reduction efficiency, cost and non-contamination, aluminum is the preferred reducing agent.



   In addition, uranium is reduced with the same efficiency and, in some cases preferably, by electrolysis. This electrolytic reduction is effected by means well known in the art whereby an electric current is passed through the solution, this solution serving as electrolysis in a compartmentalized cell. By passing electric current, the solution in the cathode compartment is reduced. Uranium is most efficiently reduced in such an electrolytic cell, especially in the presence of strongly acidic extraction solutions from the aforementioned solvent extraction processes.

   Similarly, ion exchange and resin-in-paste elution solutions are reduced, but with less efficiency than solvent extraction solutions.



   The feed solution, that is to say the solutions obtained by solvent extraction, by ion exchange elution and by the "resin in paste" process, in which the acid content is set to at least 8 at 10 M, can be more effectively reduced by electrolysis. Other ionic impurities in feed solutions are: similarly reduced along with uranium. Unwanted ions such as ferric ion are thus reduced to the ferrous state, a state in which these ions are effectively rejected by the T. B.P. extraction phase during the subsequent extraction operation.



  Typical energy requirements for this electrolytic reduction are shown in Example VIII below. Electrolytic reduction has the advantage of effectively reducing uranium in solution without adding any material to the solution that could be carried throughout the process and contaminate the desired high purity UF4 product.



   With uranium in the +4 oxidation state and an acid content of at

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 minus 8-10 M, the feed solution is then subjected to the extraction operation. In accordance with the invention, uranium uranium is extracted from such a feed solution concentrated in mineral acid by contact with an immiscible extraction phase comprising T.B.P. mixed with an organic solvent-diluent. In practice, it has been found that this extraction phase shows a striking extraction efficiency for uranium +4, but exhibits almost complete extractive selectivity towards the other metal ions present, including at least Fe ++, Al +++, Mo +++, and V ++ ions.



   Conventional apparatus and methods are used for contacting the reduced acidified feed solution with the TBP extraction phase. This apparatus can be adapted for single phase equilibration or for extraction. against a current; It may consist, for example, of continuous mixer-settler apparatus, extraction pulse columns and other apparatus effectively applicable to contacting and separating non-target phases.



   It has been found that the extraction phases containing from about 10 and up to 70% T, B.P. are convenient for the extraction of reduced uranium.



  With higher concentrations of T.B.P., there is an increase in the loss of extractant in the acid phase, and with lower concentrations, an increase in the loss of acid in the extraction phase.



  It should be noted that the solutions of T.B.P. of lower concentration and therefore of lower extraction efficiency can be used effectively in the process of the invention by employing multi-stage contacting and stage separation and recycling operations. multiples; Thus, the lower extraction efficiency of these solutions is effectively utilized.



  In order to determine the concentrations of the extraction product, it should be noted that the increase in the concentration of the extraction product compensates for the decrease in the extraction capacity obtained when the acid concentration is lower, the concentration in uranium is weaker, with a shorter contact time, with a less efficient contact method or less favorable phase ratios. However, in general, it can be said that: it has been found that the T.B.P. between about 20 and 40% by weight are the most satisfactory, because within these concentration limits, the uranium extraction coefficient is generally sufficient and the losses of the extraction product in the acid phase are low.

   Ratios of about 1: 1 between T.B.P. extractor product, and feed solution phases are suitable in single stage operation; however, ratios from less than 1/1 to about 4/1 can be used in a multi-stage operation.



   With regard to the tributyl phosphate (TBP) used in the extraction phase of the invention, it should be noted that this product is well known in the chemical art and is readily available from a large number of industrial sources. . However, if desired, the tributyl phosphate can be prepared by dissolving phosphorus oxy-trichloride in a suitable solvent, for example xylene or toluene, and then contacting the solution with a solvent. stoichiometric excess of butyl alcohol; thus tri-butyl phosphate is formed, mixed with the solvent. Usually, normal butyl alcohol is used; however isomers and mixtures thereof should behave in a similar manner.

   The T.B.P. obtained can be isolated from the solvent by distilling the latter; or if the solvent is the same as the solvent-diluent used in the uranium extraction, then the tributyl phosphate-solvent reaction solution can be used directly in the extraction operation when suitably diluted with this solvent-diluent.



   With regard to the solvent-diluent for the T.B.P. extraction phase, it has been established that the choice of the diluent solvent is not critical from the standpoint of extractability. In addition, the loss or decomposition of solvent-diluent is insignificant in the equilibria in a strongly acidic medium; by c o n s e q u e n t o n can say

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 the choice of organic solvent-diluent is determined by simple factors such as the solubility of T.B.P. in the solvent, the price of the solvent, the safety risks incurred in the use of the solvent, and the handling behavior of the solvent-diluent in an apparatus. particular extraction.



  The solvents which) are used in the process of the invention include fluid hydrocarbons, halogenated hydrocarbons, aliphatics, aromatics and others. More particularly, solvents such as benzene, ethyl-benzene, chlorobenzene, toluene, xylene, kerosene and other fluid solvents derived from petroleum, and carbon tetrachloride have been found satisfactory. Toluene, because of its low volatility, low cost and other generally desirable factors, is a preferred solvent-diluent.



   The transfer rate of uranium from the feed solution phase to the organic phase is very high, with virtually all of the uranium being transferred within a few minutes of contact time. There is no advantage in extending the contact time beyond a total of about five minutes, since prolonging the contact does not result in an increase in the amount of uranium mined. In fact, increasing the contact time slightly increases the loss of acid from solution in the T phase. B.P.

   What is even more important is that a long contact time exposes the reduced feed solution to the oxidizing action of air, and as a result various metal ion impurities can be oxidized. in a state easier to extract and, therefore, appear with the uranium in the organic phase, and possibly contaminate the final UF4 product. Therefore, equilibration can be carried out at a high rate with efficient transfer of uranium and a resulting gain in the extraction and purity of the final product.



   It follows from what has been said above that all precautions must be taken, following reduction of the feed solution, to prevent excessive contact with air or another oxidant to avoid reoxidation. , either uranium or metallic impurities .- This reoxidation can be avoided by reducing and circulating the feed solution in enclosures isolated from the atmosphere or by carrying out successive reduction operations and extracting the invention immediately one after the other or in an inert atmosphere.



   Phase separation by conventional methods gives a spent acidic feed solution which is recycled for further uranium enrichment is an organic extract phase from which the uranium is recovered. The extract usually contains uranium as a complex compound of T. B.P.-tevalent uranium. Hexavalent uranium may be present if it existed in the reduced feed solution; this hexavalent uranium is recovered by conventional means when the concentration is high enough to make recovery practical. Complete reduction of the feed solution and careful handling keeps the hexavalent uranium content to a minimum.

   Very small amounts of other metal ions, such as Fe and Mo +++, in addition to small amounts of the strong acid, may also appear in the extract; these materials are effectively separated from the uranium in the subsequent precipitation operation.



   Finally, the uranium is precipitated out of the organic extract phase as UF4. Due to the particular efficiency of the combination of operations of the process of the invention, this precipitate of UF. is obtained in an exceptionally pure state, so that it can be used directly or with only% of minimal modifications as a feed material for various processes for the production of uranium metal of extreme purity, as a feed product for uranium isotope separation processes, and any other application requiring uranium of the highest purity.



   More precisely, the T.B.P. loaded with uranium is contacted with a reagent containing a source of available fluoride ions.

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  The tetravalent uranium in the extract phase reacts with these fluoride ions to produce insoluble uranous tetrafluoride salt which precipitates out of solution ';: As UF4 is essentially completely insoluble, uranium is quantitatively precipitated out of, l 'extracted and is recovered by a simple operation of filtration or centrifugation. As indicated above, any source of fluoride ion may be suitable for use as a precipitant of UF4; however, the preferred precipitant is hydrofluoric acid in aqueous solution.

   Concentrated or 48% hydrofluoric acid is normally used, although in many cases more dilute HF solutions can also be used, provided that dilution does not increase the tendency to water. emulsification.



   Although anhydrous GF can be used to precipitate uranium out of the extraction product, its use is impractical, due to the reaction of this reagent with the T.B.P. itself, and the resulting destruction of the extraction properties of TBP with aqueous solutions of HF, the extraction phase is hardly affected, and it can be recycled over and over to extract more uranium. out of other parts of the reduced feeding solution.



   Certain other materials can also be used effectively as precipitants of uranium, these materials being various soluble fluorides, for example NaF and NH4F. Such fluoride salt solutions, when brought into contact with the extract, precipitate uranium in the state of an insoluble double salt, for example NaUF5 or NH4UF5 To obtain very pure uranium fluoride, these salts Doubles are normally not desirable because they introduce a second contaminating cation into the precipitate. For feed materials, these cations are unnecessary and undesirable. However, for some uses such double salts are suitable and so such a process is occasionally used when extreme purity is not required.

   It should also be noted that a salt such as NH4UF5 can be easily transformed into UF4 by a simple ignition operation, in which the precipitate is heated to remove the volatile ammonium ion in the form of ammonia gas and ammonium fluoride leaving the stable tetrafluoride behind.



   Concentrated aqueous hydrofluoric acid (48%), the preferred precipitant of the invention, precipitates the uranium from the T. B.P. extraction phase in a very efficient and economical manner, giving a very pure uranous tetrafluoride.



  This aqueous solution of HF precipitates 99% of the uranium in the extract, when present in an amount in excess of about 10% of the stoichiometric amount and, in greater excess, precipitation of 1 is obtained. Almost quantitative uranium (99.77%) The UF precipitate is then filtered or centrifuged to separate it from solution, collected, dried and packaged for use as above.



   The following examples give details of the process, concerning the preparation of the very pure UF4 precipitate by extraction of uranium +4 with an extraction phase of TBP, of a solvent extraction solution, of solutions of uranium +4. elution by ion exchange and elution solutions by "resin in paste", in accordance with the invention. These examples are given by way of illustration of the invention and are not limiting.



  EXAMPLE 1.-
A series of experiments were carried out to determine the distribution of uranium +4 between HCl and an extraction phase having a concentration of 20% T.B.P. in toluene, depending on the concentration of HCl.



  The uranium in the +6 oxidation state dissolved in 0.5 M HOI is reduced by metallic zinc and the HCl concentration is adjusted in several portions by increasing it to values of 4.6 at the , 5 M prior to extraction. The electromotive potential of the reduced solution measured between a normal calomel electrode and platinum is approximately +0.4 volts at each level of increase.



  At the above potential, a trace of uranium +3 is present initially, but

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 this material is rapidly oxidized by air to the +4 state. The individual parts
 EMI9.1
 they of the reduced solution, after adjusting the acid concentration, are stirred with an equal amount of extractant under a nitrogen atmosphere for a period of two minutes.



  The distribution of tetravalent uranium between phases is determined by phase analysis, and extraction coefficients are calculated; obtains the results shown graphically in FIG. 2. As can be seen
 EMI9.2
 in Fïg2, which represents the extraction coefficient (KO, A depending on the acid concentration, the extraction coefficient rises slowly until an acid concentration of about 7 M is reached, after which the coefficient rises rapidly to a value of 560 for 10.5 '-of HCl concentration, which shows the remarkable efficiency of the extraction according to the invention.



    EXAMPLE 2. -
In a further series of tests to determine the suitability for extractio
 EMI9.3
 uranium at '7' tatr'd, 'aoxidation + 4 from solutions of chloride with a 20% tributyl phosphate in a toluene extraction phase, the
 EMI9.4
 chloride concentration by adding A101 3 to a solution of HCl containing uranium. In some cases the uranium is reduced by the zinc to the +4 state before the chloride adjustment and, in other cases, the reduction takes place after the chloride adjustment. The results of these tests are shown in Table 1 below.



   TABLE I.
 EMI9.5
 



  Concen- Total Conc. HC1 Report Conc. final U308 gel Coefficient
 EMI9.6
 
<tb> tration <SEP> cI <SEP> 14 <SEP> M <SEP> of extraction <SEP>
<tb>
 
 EMI9.7
 initial phases equous Kola u308 gli A / 0 O {: n1- aqueous 12.5 4.6 0.2 1.0 0.13 12e37 0.011
 EMI9.8
 
<tb> 10.0 <SEP> 4.7 <SEP> 1.0 <SEP> 1.0 <SEP> 0.08 <SEP> 9.9 <SEP> o, oo8
<tb>
<tb> 10.0 <SEP> 5.6 <SEP> 1.0 <SEP> 1.0 <SEP> 0.41 <SEP> 9.6 <SEP> 0.045
<tb>
<tb> 10.0 <SEP> 6.5 <SEP> 1.0 <SEP> 1.0 <SEP> 2.47 <SEP> 7.5 <SEP> 0.33
<tb>
 
 EMI9.9
 12, 5 6, 7 0, 2 1, 0 9.35 3.08 3.0 1 olO 7.4 1.0 1.0 8.04 1.96 4.1
 EMI9.10
 
<tb> 12.5 <SEP> 4.6 <SEP> 4.6 <SEP> 0.4 <SEP> 0.13 <SEP> 9.7 <SEP> 0.013
<tb>
<tb> 12.5 <SEP> 4.6 <SEP> 4.6 <SEP> 1.0 <SEP> 0.13 <SEP> 9.9 <SEP> 0.013
<tb>
<tb> 12.5 <SEP> 6.7 <SEP> 6.7 <SEP> 1.0 <SEP> 9.07 <SEP> 0.93 <SEP> 9.8
<tb>
 
 EMI9.11
 10, 0 8, 8 8, 8 0, 4 3.99 0,

  016 250
 EMI9.12
 
<tb> 10.0 <SEP> 8.8 <SEP> 8.8 <SEP> 1.0 <SEP> 9.97 <SEP> 0.029 <SEP> 340
<tb>
<tb>
<tb> 5.0 <SEP> 10.5 <SEP> 10.5 <SEP> 1.0 <SEP> 4.99 <SEP> 0.009 <SEP> 560
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5, <SEP> 0 <SEP> 1.0, <SEP> 5 <SEP> 10.5 <SEP> 2.5 <SEP> 12.47 <SEP> 0.014 <SEP> 890
<tb>
 
It is evident from the data shown in Table 1 that the uranium extraction coefficient + 4 in the TBP-toluene extractant becomes very high for a chloride concentration greater than 8 M and increases at a high speed for at least 10.5 M.



  EXAMPLE 3.-
The relative efficiency of extraction of the various metallic impurities most often present with uranium in solutions subjected to treatment by the process of the invention has been established. A solution containing uranium, iron, molybdenum and vanadium is obtained and reduced by metallic aluminum to a potential of + 0.4 volts (see above) and concentrated HCl is added to form a solution 10 M in HCl. This reduced solution contains:

 <Desc / Clms Page number 10>

   @
17.0 g / l U3O8 (U + 4)
0.4 g / l Fe (Fe + 2)
0.4 g / l V2O5 (V + 3)
0.18 g / 1 MB (Mo + 3)
Aliquots of the above solution were diluted with water to form 7.8 and 9 M HCl solutions, respectively.

   These samples at the adjusted acid concentrations are then brought into equilibrium with T.B.P. 20% in toluene with aqueous / organic phase ratios of 1/1. A part of each organic extract is then washed with an equal volume of Hcl of a concentration equal to that used in the corresponding extraction.



  The extraction coefficient and the washing losses are given in Table II below.



   TABLE II.
 EMI10.1
 
<tb>



  Conc. <SEP> HCl <SEP> Coefficient <SEP> of extra <SEP> and <SEP> ion <SEP> KO / A <SEP> Loss <SEP> at <SEP> washing <SEP>% <SEP>
<tb>
<tb> M <SEP> U3O8 <SEP> Fe <SEP> Mo <SEP> U3O8 <SEP> Fe <SEP> Mo
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 1000 <SEP> 0.16 <SEP> 1 <SEP>, <SEP> 24 <SEP> 0.10 <SEP> 2-
<tb>
<tb>
<tb> 9 <SEP> 530 <SEP> 0.13 <SEP> 1 <SEP>, <SEP> 70 <SEP> 0.15 <SEP> 5 <SEP> approx. 10
<tb>
<tb>
<tb> 8 <SEP> 300 <SEP> 0.07 <SEP> 1.09 <SEP> 0.42 <SEP> 10 <SEP> -
<tb>
<tb>
<tb> 7 <SEP> 50 <SEP> 0.03 <SEP> 1.38 <SEP> 2.65 <SEP> 29 <SEP> -
<tb>
 
The above results show that, under the conditions indicated, uranium is extracted with an efficiency which increases greatly when the HCl concentrations of the solutions are increased, while the ferrous ion is extracted more efficiently, but with an increase not as strong as that of uranium.



  The molybdenum extraction coefficient remains practically constant, and, although this is not indicated in the table, the extraction of vanadium is negligible, as no vanadium was detected in the extract phases.



  EXAMPLE 4.-
The ability of aluminum to reduce uranium from +6 oxidation state to +4 oxidation state in HCl solutions of various concentrations has been investigated. The degree of reduction of uranium in dilute HCl was determined from the potential of the solution, as measured between a saturated calcium electrode and a platinum electrode. A potential of + 0.3 volts is easily reached, at which point a trace of uranium in the +3 oxidation state is present. The presence of uranium +3 is indicated by a red coloration which develops in the solution when the HCl concentration increases to about 10 M; however uranium +3 is immediately oxidized to uranium +4 by short exposure to air without appreciable oxidation, at the same time, of tetravalent uranium.

   In strong HCl solutions, the above potential reading process is of no value, as the potential remains strongly negative throughout the reduction. Therefore, the degree of reduction of uranium in 10 M HCl with given amounts of granulated aluminum is estimated as follows. Under identical conditions (concentrations of HCl, T.B.P. and U), the extraction coefficient for uranium +4 is categorically greater than that for uranium +6. This difference in the possibilities of extraction is used to determine the amount of each type present in the solution after reduction with a known amount of aluminum.

   The extraction coefficient for each type is determined by averaging the results of several tests carried out under the same conditions. A solution containing 10.0 g / l U3O8 and 10 M HCl was prepared, and 25 cm3 portions were stirred for two minutes with equal volumes of T.B.P. at 20% in toluene. An average

 <Desc / Clms Page number 11>

 analyzes carried out on duplicate tests give a value of 37.4 for the extraction coefficient (K O / A) for uranium +6. The solution of uranium +4 is prepared by first reducing the uranium, and then by adjusting the HCl concentration to 10 M. The extraction coefficient for uranium +4 is thus found to be 770.
 EMI11.1
 



  Portions of the above solution (10.0 gy1 of U308en u: + were treated with known amounts of aluminum; after which, an aliquot of each, 25 cm3, was extracted by stirring for two minutes with a 25 cm3 portion of TBP at the $ in toluene as extractor product The depleted aqueous phases obtained are then analyzed to determine the total uranium (+6 and +4) and the organic concentration is calculated from these data. corresponding, Knowing the total amount of uranium in each phase and the value of K 0 / A for each oxidation state, we calculate the amount of uranium +4 in each system, and, from this, the degree of Reduction The results of this reduction process are shown in Table III below.



   TABLE III.
 EMI11.2
 



  Al uses% U308 in u3 08in K 0 / A Reduction (stoechiom.), F of 11% (stoechiom.) Aqueous gl organic ¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯¯¯ 1 ¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯¯¯ 'oo, 26 9 74 37, 4 P 300 0.23 9, 77 42, 5 11 900 eye 981 5, 6 28 1500 0, r 4 986 70.5 48 260 0.013 9, 9 770 100 Uranium reduced prior to the addition of HCl for 10 M.



  EXAMPLE 5.-
In order to determine the uranium purification carried out by the reduction stage of the process according to the invention, the distribution of an impurity, molybdenum, between the HCl solutions and the T.B.P. extraction phases was determined. Molybdenum exists in some Colorado ores and accompanies uranium in the primary extraction process in the HCl extraction solution. It is necessary to find a way to reject molybdenum in the purification process to ensure high purity of the UF4 product. The behavior of molybdenum after various degrees of reduction was therefore investigated, during the following extraction tests with the T.B.P. extraction solution.



   A solution containing molybdenum in the form of the molybdate ion and hydrochloric acid is used. Portions of the solution are reduced with known amounts of granulated aluminum, adjusted to the desired HCl concentration with concentrated HCl, and then extracted with an equal volume of T.B.P. 20% in toluene; the results are shown in Table IV below.



  The amounts of aluminum are given as a percentage of the stoichiometric amount for reducing molybdenum to the trivalent state following the reaction:
 EMI11.3
 In practice, part of the aluminum is used to react
 EMI11.4
 with HCl and is therefore not available for molybdenum.

 <Desc / Clms Page number 12>

 
 EMI12.1
 
<tb> Equivalent <SEP> Conc.

   <SEP> in <SEP> Mo <SEP> in <SEP> Mo <SEP> in <SEP> K <SEP> O / A <SEP>
<tb>
<tb> stoichiome - <SEP> HCl <SEP> organic <SEP> aqueous
<tb>
<tb> bar <SEP> of <SEP> M <SEP> g / l <SEP> g / l
<tb>
<tb> A1%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 200 <SEP> 6 <SEP> 0.18 <SEP> 1.32 <SEP> 0.14
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 200 <SEP> 8 <SEP> 0.12 <SEP> 1.38 <SEP> 0.09
<tb>
<tb>
<tb> 200 <SEP> 10 <SEP> 0.14 <SEP> 1.36 <SEP> 0.10
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 59 <SEP> 8 <SEP> 2.56 <SEP> 0.36 <SEP> 7.1
<tb>
<tb>
<tb> 118 <SEP> 8 <SEP> 2.20 <SEP> 0.82 <SEP> 2.7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 177 <SEP> 8 <SEP> 0.71 <SEP> 2.24 <SEP> 0.32
<tb>
<tb>
<tb> 236 <SEP> 8 <SEP> 0.34 <SEP> 2.60 <SEP> 0.13
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0 <SEP> 10 <SEP> 1.85 <SEP> not <SEP> found-
<tb>
<tb>
<tb> 64 <SEP> 1'0 <SEP> 1.78 <SEP> 0.07 <SEP> 25.4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 128 <SEP> 10 <SEP> 1.20 <SEP> 0.65 <SEP> 1,

  8
<tb>
 
The above results show that as the amount of the reducing agent increases, the extraction of molybdenum decreases. The extraction of molybdenum (+3) reduced in the extractor product T.B.P. is therefore very low and thus by reduction of the uranium solution the separation of uranium and molybdenum which is an impurity is carried out.



  EXAMPLE 6.-
The efficiency with which the uranous ion is extracted from solutions in hydrochloric acid of various acidities was determined with T.B.P. as extractor. in .toluene. The distribution of uranium +4 between hydrochloric acid solution and T.B.P. at 20% in toluene is shown in Table V below.



   TABLE V.
 EMI12.2
 
<tb>



  Cone. <SEP> HCl <SEP> Concentration <SEP> Ratio <SEP> U3O8 <SEP> in <SEP> U3O8 <SEP> in <SEP> K <SEP> 0 / A <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> M <SEP> initial <SEP> phases <SEP> organic <SEP> aqueous
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> U308aqueous <SEP> g / l <SEP> Aqu / Org. <SEP> g / l <SEP> g / l
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> 320 <SEP> 0.26 <SEP> --- <SEP> 320 <SEP> very <SEP> low <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6 <SEP> 35 <SEP> 1.0 <SEP> 28.6 <SEP> 6.4 <SEP> 4.5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7 <SEP> 11.9 <SEP> 1.0 <SEP> 11.7 <SEP> 0.23 <SEP> 50
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7, <SEP> 6 <SEP> 87 <SEP> 0.5 <SEP> 43 <SEP> 0.37 <SEP> 116
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 9 <SEP> 35 <SEP> 1.0 <SEP> 34.8 <SEP> 0.15 <SEP> 230
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 9 <SEP> 42, <SEP> 8 <SEP> 1.0 <SEP> 42, <SEP> 6 <SEP> 0,

  18 <SEP> 240
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 9 <SEP> 80 <SEP> 0, <SEP> 5 <SEP> 39, <SEP> 9 <SEP> 0.14 <SEP> 290
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 9 <SEP> 15.3 <SEP> 1.0 <SEP> 15.3 <SEP> 0, <SEP> 029 <SEP> 530
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 10 <SEP> 1.0 <SEP> 10.0 <SEP> 0.013 <SEP> 770
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 17 <SEP> 1.0 <SEP> 17.0 <SEP> 0.018 <SEP> 950
<tb>
 The effect of the acid concentration is evident from the results.

 <Desc / Clms Page number 13>

 The states indicated, i.e., the extraction increases with increasing acid concentration, the extraction efficiency becoming remarkably high at HCl concentrations of 9 M and above.



  EXAMPLE 7.-
Research has been done on the recovery of uranous ions from charged organic extractants. Uranium tetrafluoride is precipitated from the extract by the addition of 48% hydrofluoric acid. Various stoichiometric percentages of hydrofluoric acid are added to determine whether the precipitation of UF4 is complete. The results of this research are shown in Table VI below.



   TABLE VI.
 EMI13.1
 
<tb>



  Solution <SEP> Concentration <SEP> HF <SEP> 48% <SEP> Equivalent <SEP> Concentration <SEP> Recovery
<tb>
 
 EMI13.2
 flight. em3 U 0 gli added, stoechiom. final U 0 UF g F? i.x gl 3 4
 EMI13.3
 
<tb> 25 <SEP> 34.8 <SEP> 0.442 <SEP> 85 <SEP> 9.31 <SEP> 73.2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 25 <SEP> 34.9 <SEP> 0, <SEP> 530 <SEP> 102 <SEP> 0.96 <SEP> 97.2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 50 <SEP> 43.0 <SEP> 1.324 <SEP> 104 <SEP> 1.13 <SEP> 97.4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 25 <SEP> 42.6 <SEP> 0.707 <SEP> 111 <SEP> 0.39 <SEP> 99.1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 50 <SEP> 43.0 <SEP> 1.565 <SEP> 123 <SEP> 0.12 <SEP> 99.7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 25 <SEP> 28.6 <SEP> 0.609 <SEP> 143 <SEP> 2.37 <SEP> 91.7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 25 <SEP> 42.6 <SEP> 1.073 <SEP> 170 <SEP> 0.13 <SEP> 99.7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> @
<tb>
 
As the results shown above show,

   it suffices for hydrofluoric acid in excess of 10% over the stoichiometric amount to precipitate 99% of the uranium out of solution as UF4, and even larger excesses result in a recovery of up to minus 99.7% of the uranium EXAMPLE 8. -
The electrolytic reduction of uranium present in several types of processing solutions has been studied.

   An 8M HCl extraction solution and elution solutions from ion exchange and "resin in paste" plants were obtained, solutions having the following partial analyzes:
 EMI13.4
 
<tb> Installation <SEP> Installation <SEP> Solution
<tb>
<tb> driver <SEP> by <SEP> exchange <SEP> of elut <SEP> ion <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> HCl. <SEP> ground. <SEP> of ions. <SEP> "resin
<tb>
<tb>
<tb> extraction <SEP> Kerr-Ma <SEP> Gee <SEP> in <SEP> paste "
<tb>
<tb>
<tb> U.S.B.M.

   <SEP> Monticello
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> g / l <SEP> U3O8 <SEP> 47.5 <SEP> 13.13 <SEP> 6.70
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> g / l <SEP> Fe <SEP> 3.28 <SEP> 1.17 <SEP> 0.12
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> g / l <SEP> Mo <SEP> 1.11 <SEP> 0.016 <SEP> 0.007
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 'equivalent / 1 <SEP> H + <SEP> 8.43 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 0.16
<tb>
 
The reduction is carried out in a sealed graphite cuvette serving as a cathode and having a total surface area of about 400 cm 2. A graphite rod of about 1.6 am in diameter serves as the anode and forms a separate compartment

 <Desc / Clms Page number 14>

 cathode with an alundum cuvette 2.54 cm in diameter. 600 cc of the test solution is contained in the cathode compartment and 15 ³m3 in the anode compartment.

   Samples of the catholyte are taken at various times during the reduction and analyzed for ferrous and ferric iron.



  The reduction of uranium is determined by precipitation of uranium to the state of UF by HF and analysis of the filtrate for unreduced uranium. Figs. 3, 4 and 5 of the accompanying drawings graphically illustrate the reduction of iron and uranium in the 8M HCl extraction solution, the ion exchange elution solution and the resin-in-paste elution solution. "respectively, depending on the amount of current passed.



   Examination of these figures shows that in each case the reduction of iron occurs before the reduction of uranium. Uranium is almost completely reduced by the time the theoretical electrochemical equivalent of U3O8 and Fe has been applied to the 8M HCl extraction section. The reduction efficiency is not as high for the eluting solutions. by ion exchange and by "resin in paste", wherein about 90% of the uranium in the ion exchange eluting solution and 80% of the uranium in the "resin in paste" eluting solution. paste "are reduced by the theoretical electrochemical equivalent.

   The emf in the cases indicated above, is between 1.5 and 3.0 volts; this variation gives only negligible effects. However, above about 3.0 volts the evolution of hydrogen is evident and so the uranium reduction efficiency drops. The energy required for the reduction of uranium in the above solutions for 3 volts is 0.3 KwH / 0.454 kg of U3O8 for the 8 M HCl extraction solution and about 0.5 KwH + 0.454 kg of U3O8 for the elution solutions by ion exchange and "resin in paste". Electrolytic reduction has the obvious advantage of not introducing other contaminants.



   Legend of figures.



   A - Solvent extraction process.



   B - "" by ion exchange.



   C - "" by "resin in paste".



   D - Acidification.,
E - Reduction.



   F - Extraction.



   G - Precipitation. a - 8-10 M Uranium +6 acid feed solution (Extraction solution). b - Acid feed solution 8-10 M Uranium +6 c- HCl 8-10 M, Uranium +4, Impurities. d - Extraction product T.B.P. - recycled solvent. e - Uranium extracted U +4. f - Electrochemical equivalent of U3O8 + Fe. g - Ampere-hours / liter. h - Reduced quantity%. i - M concentration in HCl. j - Extraction coefficient K 0 / A.



   1 - Concentrated acid.



   2 - Extraction product.



   3 - Raffinate.

 <Desc / Clms Page number 15>

 



     4 - Aqueous solution of HF.


    

Claims (1)

RESUME. ABSTRACT. L'invention a pour objet un procédé pour la récupération d'uranium remarquable notamment par les caractéristiques suivantes, considérées séparément ou en combinaisons : a) - appliqué à la récupération de valeurs d'uranium tétravalent à partir d'une solution aqueuse de concentration en acide minéral supérieure à 8 M environ, il comprend la mise en contact de cette solution avec une phase d'extraction comprenant un solvant-diluant organique et du phosphate de tributyle (T. The subject of the invention is a process for the recovery of uranium which is remarkable in particular by the following characteristics, considered separately or in combination: a) - applied to the recovery of values of tetravalent uranium from an aqueous solution with a concentration of mineral acid greater than approximately 8 M, it comprises bringing this solution into contact with an extraction phase comprising an organic solvent-diluent and tributyl phosphate (T. B.P.) pour extraire les valeurs d'uranium; b) - l'uranium est ensuite récupéré de la phase d'extraction; c) - l'uranium est précipité à partir de l'extrait à l'état de fluo rure; d) - pour la récupération de valeurs d'uranium après production d'une solution desdites valeurs dans un aoide minéral concentré, le procédé comprend la réduction des valeurs d'uranium à l'état d'oxydation +4, et la mise en contact de ladite solution avec une phase d'extraction de phosphate de tributyle pour extraire l'uranium +4; e) - la solution contenant des impuretés en même temps que des valeur; B.P.) to extract the uranium values; b) - the uranium is then recovered from the extraction phase; c) - uranium is precipitated from the extract in the form of fluoride; d) - for the recovery of uranium values after production of a solution of said values in a concentrated mineral aid, the process comprises the reduction of the uranium values in the +4 oxidation state, and placing in contact from said solution with an extraction phase of tributyl phosphate to extract uranium +4; e) - the solution containing impurities at the same time as values; d'uranium, on réduit les valeurs d'uranium de la solution à l'état d'oxydation +4, on met en contact la solution acide concentrée avec une phase d'extraction comprenant du phosphate de tributyle dissous dans un solvant-diluant organique pour extraire sélectivement l'uranium réduit sans les impuretés, et on récupère les valeurs d'uranium purifiées hors de la phase d'extraction de phosphate de tributyle; f) - consistant à récupérer des valeurs d'uranium à partir d'une matiè- re, le procédé comprend la production d'une solution de ces valeurs dans un acide minéral de concentration supérieure à environ 8 M, le traitement de cette solutior par un agent réducteur pour amener l'uranium à l'état tétravalent, la mise en contact de la solution avec une phase d'extraction de T. uranium, the uranium values of the solution are reduced to the +4 oxidation state, the concentrated acid solution is brought into contact with an extraction phase comprising tributyl phosphate dissolved in an organic solvent-diluent to selectively extract the reduced uranium without the impurities, and recovering the purified uranium values from the tributyl phosphate extraction phase; f) - consisting in recovering uranium values from a material, the process comprises the production of a solution of these values in a mineral acid with a concentration greater than about 8 M, the treatment of this solution by a reducing agent to bring the uranium to the tetravalent state, bringing the solution into contact with an extraction phase of T. B.P. dans un solvant-dilu- ant organique pour extraire l'uranium et la récupération de l'uranium tétravalent hors de l'extrait; g) - ledit extrait est traité avec une solution aqueuse de fluorure pour précipiter, hors de cet extrait, un sel de fluorure uraneux; h) - les valeurs d'uranium à récupérer étant mise en solution aqueuse, on règle l'acidité de cette solution à au moins 8 M par addition d'acide minéral concentré, on réduit les valeurs d'uranium dans la solution acidifiée à l'état' d'oxydation +4, puis on met la solution en contact avec une phase d'extraction comprenant du phosphate de tributyle dissous dans un solvant-diluant organique pour extraire les valeurs d'uranium +4, et on récupère l'uranium hors de la phase d'extraction; B.P. in an organic solvent-diluent to extract the uranium and recover the tetravalent uranium from the extract; g) - said extract is treated with an aqueous fluoride solution to precipitate, out of this extract, a uranous fluoride salt; h) - the uranium values to be recovered being placed in aqueous solution, the acidity of this solution is adjusted to at least 8 M by addition of concentrated mineral acid, the uranium values in the acidified solution are reduced to 1 oxidation 'state' +4, then the solution is brought into contact with an extraction phase comprising tributyl phosphate dissolved in an organic solvent-diluent to extract the uranium values +4, and the uranium is recovered outside the extraction phase; i) - les valeurs d'uranium sont réduites en mettant leur solution en contact avec un agent réducteur métallique; j)- les valeurs d'uranium sont réduites par électrolyse; k) - ledit acide minéral comprend l'acide chlorhydrique; 1) - ledit acide minéral comprend l'acide sulfurique; i) - uranium values are reduced by bringing their solution into contact with a metallic reducing agent; j) - uranium values are reduced by electrolysis; k) - said mineral acid comprises hydrochloric acid; 1) - said mineral acid comprises sulfuric acid; m) - le produit consistant à préparer du tétrafluorure uraneux extrê- mement pur à partir d'une solution, provenant d'un procédé d'extraction par sol- vant, chargée d'uranium impur et qui a une concentration d'au moins 8 M en acide minéral, on traite cette solution par un agent réducteur pour réduire l'uranium <Desc/Clms Page number 16> dans cette solution l'état d'oxydation +4, on met en contact la solution d'ex- traction avec une phase d'extraction comprenant environ 10à 70 % de T.B.P. m) - the product consisting in preparing extremely pure uranous tetrafluoride from a solution, obtained from a solvent extraction process, loaded with impure uranium and which has a concentration of at least 8 M in mineral acid, this solution is treated with a reducing agent to reduce the uranium <Desc / Clms Page number 16> in this solution the +4 oxidation state, the extraction solution is brought into contact with an extraction phase comprising about 10 to 70% T.B.P. dans un solvant-diluant organique choisi-dans le groupe consistant en solvants fluides du pétrole, hydrocarbures aliphatiques, aromatiques, aliphatiques*chlorés et aromatiques chlorés, pour extraire l'uranium, on traite la phase d'extraction avec une solution aqueuse de fluorure pour précipiter le tétrafluorure d'uranium, et on sépare le tétrafluorure uraneux des phases; n) - ladite solution de départ est une solution d'élution chargée d'uranium, provenant d'un procédé par échange d'ions; o) - ladite solution de départ est une solution d'élution chargée d'uranium provenant d'un procédé par "résine dans pâte" ; in an organic solvent-diluent selected from the group consisting of liquid petroleum solvents, chlorinated aliphatic, aromatic, aliphatic * and chlorinated aromatic hydrocarbons, to extract the uranium, the extraction phase is treated with an aqueous solution of fluoride to precipitating the uranium tetrafluoride, and the uranous tetrafluoride is separated from the phases; n) - said starting solution is an elution solution loaded with uranium, originating from an ion exchange process; o) - said starting solution is an elution solution loaded with uranium originating from a “resin in paste” process; p) - le procédé consistant à récupérer des valeurs d'uranium à partir d'un mélange contenant des impuretés, on produit une solution en acide minéral concentré de ces valeurs d'uranium et des impuretés comprenant Fe, Mo et V, on traite la solution par un agent réducteur pour réduire l'uranium, à l'état d'oxyda- tion tétravalent ; impuretés étant ainsi également réduites, on met ensuite la solution en contact avec une phase d'extraction comprenant 10 à 70% de T.B P. dans un solvant-diluant organique pour extraire sélectivement l'uranium et le séparer desdites impuretés, et on récupère l'uranium purifié hors de l'extrait; p) - the process consisting in recovering uranium values from a mixture containing impurities, a concentrated mineral acid solution of these uranium values and impurities comprising Fe, Mo and V is produced, the solution with a reducing agent for reducing uranium, to the tetravalent oxidation state; Since impurities are thus also reduced, the solution is then brought into contact with an extraction phase comprising 10 to 70% of TB P. in an organic solvent-diluent in order to selectively extract the uranium and separate it from said impurities, and the liquid is recovered. uranium purified from the extract; q) - on traite l'extrait par une solution aqueuse de fluorure pour précipiter un fluorure uraneux, et on sépare le précipité de fluorure uraneux des phases d'extraction et de solution; r) - on traite la solution par l'acide fluorhydrique aqueux pour pré- cipiter le tétrafluorure d'uranium, et on sépare le tétrafluorure d'uranium des phases d'extraction et acide; s) - ledit solvant-diluant est une matière choisie dans le groupe con- sistant en solvants fluides du pétrole, hydrocarbures aliphatiques, aromatiques, aliphatiques chlorés et aromatiques chlorés. q) - the extract is treated with an aqueous fluoride solution to precipitate a uranous fluoride, and the uranous fluoride precipitate is separated from the extraction and solution phases; r) - the solution is treated with aqueous hydrofluoric acid to precipitate the uranium tetrafluoride, and the uranium tetrafluoride is separated from the extraction and acid phases; s) - said solvent-diluent is a material selected from the group consisting of liquid petroleum solvents, aliphatic, aromatic, chlorinated aliphatic and chlorinated aromatics.
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