CN108441631A - 重铀酸铵沉淀母液中铀的回收方法 - Google Patents

重铀酸铵沉淀母液中铀的回收方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种重铀酸铵沉淀母液中铀的回收方法。该方法包括以下步骤：(一)用硝酸将重铀酸铵沉淀母液的pH值调节至4～5；(二)采用纳滤从经过预处理的重铀酸铵沉淀母液中分离浓缩铀，纳滤过程的操作压力为0.5MPa～2.5MPa，膜面流速为5cm/s～40cm/s；(三)纳滤浓缩后的含铀料液用萃取剂萃取回收铀。

Description

重铀酸铵沉淀母液中铀的回收方法
技术领域
本发明属于放射性废液处理领域，特别涉及一种重铀酸铵沉淀母液中铀的回收方法。
背景技术
铀的纯化与转化是铀资源利用过程的一个重要步骤，无论是水冶厂得到的粗铀产品还是后处理厂得到的堆后铀，只有通过铀的纯化与转化，才能在后续工艺中制成核燃料加以利用。重铀酸铵沉淀(在硝酸铀酰水溶液中通入氨气得到重铀酸铵沉淀)是一个常见的铀转化步骤，通过过滤、煅烧重铀酸铵沉淀获取UO3是欧洲一些国家和我国采用的主要工艺，但是重铀酸铵沉淀过程会不可避免地产生大量盐分含量较高的重铀酸铵沉淀母液。重铀酸铵沉淀母液一种典型成分为：硝酸铵30-40g/L，铀50mg/L，氨水1mol/L左右，pH值7-9。
目前核燃料厂主要采用的重铀酸铵沉淀母液处理工艺为多级硅胶吸附工艺，吸附后的重铀酸铵沉淀母液直接排入天然蒸发池中。该工艺存在吸附效率较低、吸附在硅胶上的宝贵铀资源不易回收利用、产生的二次放射性废物量大且不易处理等问题。特别是对高盐分放射性废液的处理，其为放射性废液处理领域的难点。
纳滤技术是一种物理分离技术，所产生的废物主要是更换下来的纳滤膜组件，因此具有二次废物量少的特点。由于纳滤膜具有纳米级的孔径，并且表面带有电荷，因此可以实现小分子与大分子，单价离子与高价离子的分离。近年来，国外有学者提出了采用纳滤技术，并通过添加聚电解质、除垢剂等纳滤膜除垢成分，从而由重铀酸铵沉淀母液中分离铀的工艺。然而，聚电解质、除垢剂的引入会明显增加分离后铀中的杂质含量，影响铀的回收利用。
发明内容
为解决现有由重铀酸铵沉淀母液中纳滤分离铀工艺中存在的因需添加聚电解质、除垢剂等额外成分，影响铀的回收利用这一问题，本发明提供了一种重铀酸铵沉淀母液中铀的回收方法。该方法包括以下步骤：
(一)预处理
用硝酸将重铀酸铵沉淀母液的pH值调节至4～5；
(二)铀的纳滤浓缩
采用纳滤从经过预处理的重铀酸铵沉淀母液中分离浓缩铀，纳滤过程的操作压力为0.5MPa～2.5MPa，膜面流速为5cm/s～40cm/s；
(三)铀的回收
纳滤浓缩后的含铀料液用萃取剂萃取回收铀。
根据一个扩展，所述预处理步骤中还可以通过微滤除去重铀酸铵沉淀母液中的悬浮物。
根据一个扩展，所述纳滤采用的纳滤膜的截留相对分子质量可以为120～250Da。
进一步地，所述纳滤过程的操作压力可以为1.0MPa～1.5MPa。
进一步地，所述膜面流速可以为10～20cm/s。
根据一个扩展，所述萃取剂可以是30％的TBP/煤油溶液。
进一步地，当采用30％的TBP/煤油溶液作为萃取剂时，萃取级数为3～6级，含铀料液与30％的TBP/煤油溶液的流比为5～20。
根据一个扩展，萃取回收铀后得到的萃残液可以返回纳滤浓缩步骤循环回收铀。
根据一个扩展，所述萃取得到的含铀溶液，可以进一步以稀硝酸反萃，进而得到水相铀溶液。
进一步地，所述反萃后得到的反萃液可以通过铀纯化转化加以利用。
实际上，国外提出的由重铀酸铵沉淀母液中纳滤分离铀的工艺由于其自身特点，因此面临着纳滤膜表面结垢问题。为此，其加入聚电解质、除垢剂等物质解决了这一问题，但却带来了将这些物质引入分离后铀溶液的问题，造成铀的回收利用困难。
通过深入研究发现，在纳滤之前，通过将重铀酸铵沉淀母液的酸度调节至合适的范围，可以显著提高铀在硝酸铵水溶液中的溶解度，能够显著改善铀在纳滤膜表上的结垢问题，并且无需外加聚电解质和除垢剂。
综上所述，本发明通过对重铀酸铵沉淀母液酸度的调节，较好解决了重铀酸铵沉淀母液纳滤分离铀工艺中因添加聚电解质、除垢剂等额外成分，造成铀回收利用困难的问题，具有铀回收率高(大于96％)，回收的铀不会额外引入杂质，便于回收利用等优点，取得了显著的经济效益。
具体实施方式
下面通过具体实施方式及实施例对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。
根据一个实施方式，本发明提供了一种重铀酸铵沉淀母液中铀的回收方法，该方法包括以下步骤：
(一)预处理
用硝酸将重铀酸铵沉淀母液的pH值调节至4～5，此时重铀酸铵沉淀母液中的氨水完全转化为硝酸铵，铀在硝酸铵水溶液中的溶解度增大，使得纳滤膜表面不易发生结垢现象，确保了纳滤的顺利进行。
(二)铀的纳滤浓缩
采用纳滤从经过预处理的重铀酸铵沉淀母液中分离浓缩铀，纳滤过程的操作压力为0.5MPa～2.5MPa，膜面流速为5cm/s～40cm/s。纳滤浓缩过程铀的回收率大于96％。
(三)铀的回收
纳滤浓缩后的含铀料液用萃取剂萃取回收铀。
根据一个示例，所述预处理步骤中还可以通过微滤除去重铀酸铵沉淀母液中的悬浮物。
根据一个示例，所述纳滤采用的纳滤膜的截留相对分子质量可以为120～250Da。
进一步地，所述纳滤过程的操作压力可以为1.0MPa～1.5MPa。
进一步地，所述膜面流速可以为10～20cm/s。
根据一个示例，所述萃取剂可以是30％的TBP/煤油溶液。
进一步地，当采用30％的TBP/煤油溶液作为萃取剂时，萃取级数为3～6级，含铀料液与30％的TBP/煤油溶液的流比为5～20。
根据一个示例，萃取回收铀后得到的萃残液可以返回纳滤浓缩步骤循环回收铀。
根据一个示例，所述萃取得到的含铀溶液，可以进一步以稀硝酸反萃，进而得到水相铀溶液。
进一步地，所述反萃后得到的反萃液可以通过铀纯化转化加以利用。
实施例1
用硝酸将重铀酸铵沉淀母液的pH值调节至4，此时母液中的氨水完全转化为硝酸铵；通过微滤除去重铀酸铵沉淀母液中的悬浮物，得到50mg/L的预处理母液。
采用纳滤从经过预处理的重铀酸铵沉淀母液中分离浓缩铀，所采用纳滤膜的截留相对分子质量为120Da，纳滤过程的操作压力为2.5MPa，膜面流速为40cm/s，铀浓度浓缩40倍至2g/L。
纳滤浓缩后的含铀料液用萃取剂萃取回收铀，所述萃取剂为30％的TBP/煤油溶液，萃取级数为3级，含铀料液与30％的TBP/煤油溶液的流比为5；萃取回收铀后得到的萃残液返回纳滤浓缩步骤循环回收铀；所述萃取得到的含铀溶液，进一步以0.01mol/L稀硝酸反萃，进而得到水相铀溶液；所述反萃后得到的反萃液铀浓度为10g/L，通过铀纯化转化加以利用。
实施例2
用硝酸将重铀酸铵沉淀母液的pH值调节至5，此时母液中的氨水完全转化为硝酸铵；通过微滤除去重铀酸铵沉淀母液中的悬浮物，得到50mg/L的预处理母液。
采用纳滤从经过预处理的重铀酸铵沉淀母液中分离浓缩铀，所采用纳滤膜的截留相对分子质量为250Da，纳滤过程的操作压力为0.5MPa，膜面流速为5cm/s，铀浓度浓缩40倍至2g/L。
纳滤浓缩后的含铀料液用萃取剂萃取回收铀，所述萃取剂为30％的TBP/煤油溶液，萃取级数为6级，含铀料液与30％的TBP/煤油溶液的流比为20；萃取回收铀后得到的萃残液返回纳滤浓缩步骤循环回收铀；所述萃取得到的含铀溶液，进一步以0.01mol/L稀硝酸反萃，进而得到水相铀溶液；所述反萃后得到的反萃液铀浓度为40g/L，通过铀纯化转化加以利用。
虽然根据本发明总体构思的一些实施例已被显示和说明，然而，本领域普通技术人员应理解，在不背离本发明的总体构思的原则和精神的情况下，可以对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (10)

1.一种重铀酸铵沉淀母液中铀的回收方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(一)预处理
用硝酸将重铀酸铵沉淀母液的pH值调节至4～5；
(二)铀的纳滤浓缩
采用纳滤从经过预处理的重铀酸铵沉淀母液中分离浓缩铀，纳滤过程的操作压力为0.5MPa～2.5MPa，膜面流速为5cm/s～40cm/s；
(三)铀的回收
纳滤浓缩后的含铀料液用萃取剂萃取回收铀。
2.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于：所述预处理步骤中通过微滤除去重铀酸铵沉淀母液中的悬浮物。
3.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于：所述纳滤采用的纳滤膜的截留相对分子质量为120～250Da。
4.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于：所述纳滤过程的操作压力为1.0MPa～1.5MPa。
5.如权利要求1所述的回收方法，其特征在于：所述膜面流速为10～20cm/s。
6.如权利要求1-5任一项所述的回收方法，其特征在于：所述萃取剂是30％的TBP/煤油溶液。
7.如权利要求6所述的回收方法，其特征在于：萃取级数为3～6级，含铀料液与30％的TBP/煤油溶液的流比为5～20。
8.如权利要求1-5任一项所述的回收方法，其特征在于：萃取回收铀后得到的萃残液返回纳滤浓缩步骤循环回收铀。
9.如权利要求1-5任一项所述的回收方法，其特征在于：所述萃取得到的含铀溶液，进一步以稀硝酸反萃，进而得到水相铀溶液。
10.如权利要求9所述的回收方法，其特征在于：所述反萃后得到的反萃液通过铀纯化转化加以利用。
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