CN115057551A - 一种天然铀纯化过程形成的界面污物处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及铀纯化技术领域，具体公开了一种天然铀纯化过程形成的界面污物处理方法，包括以下步骤：步骤1：预处理；步骤2：真空过滤；步骤3：清洗；步骤4：干燥；步骤5：液体分相。本发明采用絮凝剂对界面污物进行预处理，将界面污物转化成体积较小的固体废物进行暂存，同时还能够回收界面污物中的有机溶剂、硝酸水相和铀，减轻核废物的贮存压力，降低安全风险。
Description
技术领域
本发明属于铀纯化技术领域，具体涉及一种天然铀纯化过程形成的界面污物处理方法。
背景技术
磷酸三丁酯降解会生成磷酸二丁酯、磷酸一丁酯、磷酸及丁醇，还会产生甲烷、丙烷等烷类气体产物以及组成不固定的聚合物，其中磷酸二丁酯和磷酸一丁酯具有较强的缔合能力。加氢煤油的降解可分为辐射硝化和辐射氧化两大类，其产物种类很多，如醛类、肟类、羧酸类、有机硝基化合物等化合物，且不易被碱、酸洗涤除去。这些降解产物，有的能与U、Zr等金属元素发生络合反应且不能被完全反萃取下来，进而导致金属元素在有机相中的保留；有的能够吸附水相中的不溶性精细颗粒形成污物或产生乳化层。随着有机溶剂的循环使用，这些降解产物及衍生物在萃取体系内逐渐积累，在两相界面逐渐生成“第三相”，即“界面污物”。
界面污物的存在会给生产操作造成很大困难，不仅会影响萃取过程在水相和有机相之间的传质速率、增加铀在界面污物中的保留量，还会降低铀的纯化效果和收率。界面污物逐渐积累，其体积不断增大，将导致两相分相困难，不易于操作。将界面污物排出系统时，因界面污物的夹带作用，会造成有机相和铀的损失。由于界面污物呈现出“第三相”的性质，其处理处置方法也有别于水相、有机相的处理方法。目前，尚没有一种较为成熟的工艺来处理处置界面污物，只是以核废物的形式进行暂存。天然铀溶剂萃取过程产生的界面污物的最终处理处置方法是铀纯化转化生产亟须解决的问题之一。
因此亟需提出一种界面污物的处理方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天然铀纯化过程形成的界面污物处理方法，能够回收界面污物中的有机溶剂、硝酸水相和铀，减轻核废物的贮存压力，降低安全风险。
本发明的技术方案如下：
一种天然铀纯化过程形成的界面污物处理方法，包括以下步骤：
步骤1：预处理
采用絮凝剂对界面污物进行絮凝陈化处理，使界面污物中悬浮的微小颗粒团聚形成大颗粒，制得预处理液；
步骤2：真空过滤
预处理液用真空过滤器进行过滤；
经过真空过滤后，分为两部分，一部分是过滤板截留的固体污物，另一部分是透过过滤板的液相；
步骤3：清洗
固体污物的表面沾有硝酸铀酰，采用稀硝酸对固体污物进行多次清洗，将硝酸铀酰洗脱进入液相；
步骤4：干燥
待固体污物清洗合格后，加热干燥，装桶暂存；
步骤5：液体分相
透过过滤板的液相，既有有机溶剂也有硝酸水相，与固体污物的清洗液一起进入分相器，分相获得的有机溶剂和水相分别送往相应工艺回收。
步骤1中，所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯醇或聚氧化乙烯。
步骤1中，在搅拌的作用下，将界面污物与2％聚丙烯酰胺溶液按照体积比为100:(1～2)混合均匀，并静置40～50h，制得预处理液。
步骤2中，为预处理液的过滤提供40～100kPa压差推动力；当过滤压差在2～10kPa之间基本恒定不变时，停止真空过滤。
步骤3中，待洗涤清液中的铀浓度＜20mg/L时，固体污物清洗完毕。
步骤4中，在搅拌、真空条件下，于50～80℃对固体污物进行干燥。
步骤4中，当固体污物呈粉状且湿含量＜5％时，干燥完成，得到固态废物装桶暂存。
步骤5中，待分相的液体通过进料管进入分相器，有机溶剂从分相器上部的有机溶剂出口流出，水相从分相器下部的水相出口流出。
步骤5中，分相过程中，用分相器水相出口阀开度控制分相界面高度，维持相界面稳定。
步骤5中，分相器的进料管采用插入管，插入管出口位于分相器总高的2/5～3/5处，以减少进料对分相效果的扰动。
本发明的显著效果在于：
本发明采用絮凝剂对界面污物进行预处理，将界面污物转化成体积较小的固体废物进行暂存，废物的体积缩减率达到90％；同时还能够回收界面污物中的有机溶剂、硝酸水相和铀，液相回收率大于95％，减轻核废物的贮存压力，降低安全风险。
附图说明
图1为实施例界面污物处理工艺框图；
图2为实施例界面污物处理工艺流程图；
图3为实施例分相器结构示意图。
图中：1.贮槽；2.配制槽；3.过滤器；4.清液贮槽；5.硝酸贮槽；6.废渣贮罐；7.分相器；8.溶剂槽；9.硝酸槽；10.进料管；11.有机溶剂出口；12.水相出口；13.界面计接口；14.液位计接口。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种天然铀纯化过程形成的界面污物处理方法，包括以下步骤：
步骤1：预处理
采用絮凝剂对界面污物进行絮凝陈化处理，使界面污物中悬浮的微小颗粒团聚形成大颗粒，制得预处理液；
所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯醇或聚氧化乙烯等水溶性高分子；
步骤2：真空过滤
预处理后的界面污物中的液相包括有机溶剂和含有硝酸铀酰的硝酸水相，这两个液相存在密度差，过滤器的过滤板孔径中填充有硝酸水相后，溶剂依靠重力是无法正常通过的，因此，利用真空系统给过滤板两侧制造较大的压差作为过滤的推动力，同时还能提高过滤速率；
预处理液用真空过滤器进行过滤；
预处理液经过真空过滤后，分为两部分，一部分是过滤板截留的固体污物，另一部分是透过过滤板的液相；
步骤3：清洗
固体污物的表面沾有硝酸铀酰，采用1～3mol/L稀硝酸对固体污物进行多次清洗，将硝酸铀酰洗脱进入液相；
步骤4：干燥
待固体污物清洗合格后，加热干燥，装桶暂存；
步骤5：液体分相
透过过滤板的液相，既有有机溶剂也有硝酸水相，与固体污物的清洗液一起进入分相器，分相获得的有机溶剂和水相分别送往相应工艺回收。
实施例
如图1、2所示，一种天然铀纯化过程形成的界面污物处理方法，包括以下步骤：
步骤1：预处理
天然铀纯化生产线萃取工序形成的界面污物从萃取柱排出进入贮槽1，用输送泵将1m3界面污物输送至过滤器3；
在聚丙烯酰胺配制槽2中配制好的2％聚丙烯酰胺溶液，通过计量将0.01～0.02m3的2％聚丙烯酰胺溶液输送至过滤器3；
在搅拌的作用下，将界面污物与2％聚丙烯酰胺溶液按照体积比为100:(1～2)混合均匀，并静置40～50h，制得预处理液；
步骤2：真空过滤
运行过滤器3的真空系统，为预处理液的过滤提供40～100kPa压差推动力；过滤所得过滤清液，进入清液贮槽4；
当过滤器3的压差在2～10kPa之间基本恒定不变时，停止过滤，停止真空系统的运行；
清液贮槽4可收集0.99m3清液，包括界面污物中的液相和聚丙烯酰胺溶液中的水，液相回收率达到98％；
步骤3：清洗
启动过滤器3的搅拌，同时将硝酸贮槽5中的1.5mol/L硝酸定量输送至过滤器3进行滤饼的清洗；
待洗涤清液中的铀浓度＜20mg/L时，滤饼清洗完毕，洗涤清液进入清液贮槽4；
步骤4：干燥
在搅拌、真空条件下，启动过滤器3的加热功能，将温度控制在50～80℃，对滤饼进行干燥；
当滤饼呈粉状且湿含量＜5％时，从过滤器3中卸出滤饼并装入废渣贮罐6，即固态废物；
固态废物的体积在0.005～0.010m3，是初始加入界面污物体积的5～10％，实现了暂存废物体积缩减率为90～95％；
步骤5：液体分相
清液贮槽4中的液相用泵输送至分相器7分相，分相器7顶部溢流出来的有机溶剂进入溶剂槽8，分相器7底部流出来的含有硝酸铀酰的硝酸水相进入硝酸槽9；
其中如图3所示，待分相的清液通过进料管10进入分相器7，在密度差的作用下，两相会自然澄清分相，上层获得的有机溶剂从分相器7上部的有机溶剂出口11流出，下层获得的水相从分相器7下部的水相出口12流出；分相过程中，用分相器水相出口阀开度控制分相界面高度，维持相界面的稳定；
所述分相器的进料管10采用插入管，插入管出口位于分相器7总高的2/5～3/5处；因待分相的清液是两相混合液，在分相器7中部进料，可减少进料对分相效果的扰动。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (10)
1.一种天然铀纯化过程形成的界面污物处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：预处理
采用絮凝剂对界面污物进行絮凝陈化处理，使界面污物中悬浮的微小颗粒团聚形成大颗粒，制得预处理液；
步骤2：真空过滤
预处理液用真空过滤器进行过滤；
经过真空过滤后，分为两部分，一部分是过滤板截留的固体污物，另一部分是透过过滤板的液相；
步骤3：清洗
固体污物的表面沾有硝酸铀酰，采用稀硝酸对固体污物进行多次清洗，将硝酸铀酰洗脱进入液相；
步骤4：干燥
待固体污物清洗合格后，加热干燥，装桶暂存；
步骤5：液体分相
透过过滤板的液相，既有有机溶剂也有硝酸水相，与固体污物的清洗液一起进入分相器，分相获得的有机溶剂和水相分别送往相应工艺回收。
2.如权利要求1所述的一种天然铀纯化过程形成的界面污物处理方法，其特征在于：步骤1中，所述的絮凝剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯醇或聚氧化乙烯。
3.如权利要求2所述的一种天然铀纯化过程形成的界面污物处理方法，其特征在于：步骤1中，在搅拌的作用下，将界面污物与2％聚丙烯酰胺溶液按照体积比为100:(1～2)混合均匀，并静置40～50h，制得预处理液。
4.如权利要求1所述的一种天然铀纯化过程形成的界面污物处理方法，其特征在于：步骤2中，为预处理液的过滤提供40～100kPa压差推动力；当过滤压差在2～10kPa之间基本恒定不变时，停止真空过滤。
5.如权利要求1所述的一种天然铀纯化过程形成的界面污物处理方法，其特征在于：步骤3中，待洗涤清液中的铀浓度＜20mg/L时，固体污物清洗完毕。
6.如权利要求1所述的一种天然铀纯化过程形成的界面污物处理方法，其特征在于：步骤4中，在搅拌、真空条件下，于50～80℃对固体污物进行干燥。
7.如权利要求1所述的一种天然铀纯化过程形成的界面污物处理方法，其特征在于：步骤4中，当固体污物呈粉状且湿含量＜5％时，干燥完成，得到固态废物装桶暂存。
8.如权利要求1所述的一种天然铀纯化过程形成的界面污物处理方法，其特征在于：步骤5中，待分相的液体通过进料管进入分相器，有机溶剂从分相器上部的有机溶剂出口流出，水相从分相器下部的水相出口流出。
9.如权利要求8所述的一种天然铀纯化过程形成的界面污物处理方法，其特征在于：步骤5中，分相过程中，用分相器水相出口阀开度控制分相界面高度，维持相界面稳定。
10.如权利要求8所述的一种天然铀纯化过程形成的界面污物处理方法，其特征在于：步骤5中，分相器的进料管采用插入管，插入管出口位于分相器总高的2/5～3/5处，以减少进料对分相效果的扰动。
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| CN1110329A (zh) * | 1994-04-04 | 1995-10-18 | 江西铜业公司科研设计所 | 一种从lix萃取铜过程产生的界面絮凝物中回收萃取剂的方法 |
| CN111074085A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-28 | 中核内蒙古矿业有限公司 | 一种铀萃取工艺产生的三相絮凝物回收处理方法及装置 |
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Patent Citations (2)
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| 中国冶金百科全书总编辑委员会，冶金工业出版社编辑部编: "《中国冶金百科全书：有色金属冶金》", 北京理工大学出版社, pages: 268 - 41 * |
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