DE1920301C3

DE1920301C3 - Verfahren zur Abtrennung von Verunreinigungen aus Uranverbindungen

Info

Publication number: DE1920301C3
Application number: DE19691920301
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 6451 Doernigheim Pirk; Fritz Dipl.-Chem.Dr. 6455 Klein-Auheim Ploeger; Horst Dipl.Chem.Dr. 6454 Grossauheim Vietzke
Original assignee: Nukem GmbH
Current assignee: Nukem GmbH
Priority date: 1969-04-22
Filing date: 1969-04-22
Publication date: 1975-02-20
Also published as: FR2039338B1; FR2039338A1; DE1920301B2; DE1920301A1; SE352614B; ES370362A1

Description

Beispiel 1

Einer Uranylnitratlösung mit 400 g U/l und einem Säureüberschuß von 0,2 m Salpetersäure wurden definierte Mengen Verunreinigungen zugesetzt. Die nicht abgetrennten Verunreinigungen wurden im Ammoniumuranylcarbonat-Niederschlag (AUC) wie folgt gemessen:

Element	Zusatz in ppm bezogen auf Uran	ppm gefunden im AUC, bezogen auf Uran
Bor Vanadium Kupfer Chrom Thorium Phosphor	50 55 20 60 1000 100	0,21 <3 <0,3 <3 52 3

Beispiel 2

Ein Urandioxid-Schleifschlamm aus den Schleifabfällen von Urandioxid-Sinterkörpern wurde in geringer überschüssiger Salpetersäure gelöst und nach Filtration vom Unlöslichen als AUC-Niederschlag ausgefällt.

Bor ... Eisen .. Silizium

Urandioxid-Schleifschlamm Angaben in ppm, bezogen auf Uran

AUC-Fälhmg

Angaben in ppm,

bezogen

auf Uran

310

13000

<0,08 76 17

Bor

Kalzium . · Chlor .... Kupfer ...

Eisen

Molybdän Natrium ..

PO₄

SiO₂

Thorium .

Titan

V*O_S

Zirkonium

K-Onzentnit-

verun-

reinigung

in'/»

bezogen

auf Uran

0,001

0,1

0,01

0,06

0,02

5,04

0,02

0,09

0,01

ppm im AUC, bezogen auf Uran

<0,08 900 <3 <0,3

53 <1

42

12

18

<0,2

0,8

<0,2

ppm nach

Extraktion,

bezogen

auf Uran

0,1 <20 <3

2,7

20

<3

12

0,4 1,4 30

Beispiel 4

Ein Konzentrat wurde mit Schwefelsäure zu einer Uranylsulfatlösung aufgelöst. Nach Filtration der Lösung wurde das Uran als AUC ausgefällt und die Verunreinigungen im Niederschlag bestimmt.

Kalzium ..

Eisen

Molybdän Natrium .. Thorium .. Zirkonium Vanadium

Konzentrat-Verunreinigung

in ·/„ bezogen auf U rar

0,1

0,0550

0,2

8,4

0,0046

0,3

0.0278

Verunreinigungen im AUC in ppm, bezogen auf Uran

63 80

1 39

105 <6

Beispiel 3

Ein Uran-Konzentrat wurde zu einer Konzentration von 400 g Uran/1 und 0,2 m freier Säure in Salpetersäure gelöst. Das Uran wurde nach Filtration der Uranylnitratlösung als AUC ausgefällt.

Die Verunreinigungen wurden sowohl im AUC-Niederschlag bestimmt und mit den Werten verglichen, die durch Extraktion mit Tri-n-butylphosphat an identischem Ausgangsmaterial erhalten wurden.

Beispiel 5 Einer Uranylnitratlösung mit 400 g Uran/1 wurden

♦5 definierte Mengen (jeweils 10 ppm) der Elemente

Titan, Tantal, Niob, Antimon, Ruthenium zugesetzt

und das Uran aus dieser Lösung als Ammonium-

uranylcarbon&t abgeschieden. Im AUC-Niederschlag

wurden die zugesetzten Verunreinigungen bestimmt:

so Titan = 0,2 ppm, Tantal = 1,0 ppm, Niob = 0,2 ppm,

Antimon = 0,5 ppm, Ruthenium = 1 ppm.

Claims

I 920 301

1 2

wie sie teilweise besser mich z. B. durch Flüssig-Flüssig-

_ . Extraktion nicht abgetrennt werden können.

Patentanspruch: ^ _Voneü ^₆₅₄₅₅ erfindungsgemäßen Verfahrens

Hegt eindeutig in der Einsparung eines zusätzlichen,

Verfahren zur Ab&ennung von Verunreinigun- 5 apparativ aufwendigen und arbeitsintensiven Reinigen aus titanverbindungen durch Fällung des gungsschrittes, der iasbesondere durch die in der Urans aus wäßrigen Uranylsalzlösungen als Am- Praxis meist zahlreichen, aber kleineren Mengen aufmoniumuranylcarbonat, dadurch gekenn- zuarbeitender Abfälle besonderes Gewicht erhält, da zeichnet, daß die wäßrigen Uranylsalzlösun- mit jedem durch Auftrag oder Anreiche-ungsgrad begen 200 bis 450 g Uran/!· vorzugsweise 400 g 10 dingten Wechsel umfangreiche AnIa; einigungen Uran/1, enthalten. und bei Extraktionen das Auswechselnd^, ^xtraktions-

mittels unter Umständen verbunden sind.

Bei der Herstellung von HexafJuorid aus Uranerzkonzentraten wird bei den bisher bekannten Ver-15 fahren die Abtrennung der Verunreinigungen von

Uran entweder durch Reinigungsextraktion oder im

Falle eines modernen trockenchemischen Verfahrens

durch Verflüchtigung von Verunreinigungen in den

einzelnen Verfahrcnsstufen erreicht, wobei die schwie-

ao rige Abtrennung von Molybdän und Vanadin meist

Das Verfahren der Erfindung bezieht sich auf die durch Rektifikation des Hexafluorids erfolgt. Auch Abtrennung von typischen Verunreinigungen des die letzteren Elemente werden gemäß der vorliegenden Urans durch Anwendung der Fällung des Urans als Erfindung besonders wirkungsvoll abgetrennt, wie die Ammoniumuranylcarbonat aus Uranylsalzlösungen. nachfolgenden Beispiele 3 und 4 zeigen. Von großem Bei der Darstellung nuklea ieiner Uranverbindun- 35 Vorteil ist auch die hervorragend gute Abtrennung gen haben sich bis heule nui wenige Verfahren be- von Natrium auch bei relativ hohen Konzentrationen, währt. Üblich sind Reinigungsschritte über die Flüssig- da Natriumuranatkonzentrate kostspielige Vorbehand-Flüssig-Extraktion oder in Verbindung mit diesem lungen bei trockenchemischen Verfahren der Hexalonenaustauschverfahren oder die Rektifikation bi- fluoridherstellung notwendig machen. Aus den Ernärer Halogenide des Urans. 3° gebnissen dieser Untersuchungen ergibt sich, daß die

Während die Flüssig-Flüssig-Extraktion bei der Herstellung von Hexafluorid aus Uranerzkonzen-Reinigung des Urans aus Uranerzkonzentraten, bei traten mit einer Ammoniumuranylcarbonat-Fällung der Reinigung von Fabrikationsschrotte η und bei der beginnen könnte. Dabei mag es indessen noch wirt-Aufarbeitung bestrahlten Brennstoffes angewandt schaftliche' sein, dieses (-ällprodukt als Endstufe der wird, haben thermische Trennverfahren (Rektifikation, 35 Uranerzkonzentrierung zu erzeugen.
Sublimation, Adsorption) Bedeutung bei der Rein- Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens

darstellung von Hexafluorid für Anreicherungszwecke bringt wirtschaftliche Vorteile durch Einsparung kost- bzw. für die Verfahren der trockenen Aufarbeitung be- spieliger Verfahrensstufen und erlaubt bessere Reakstrahlten Brennstoffes. tionsführungen. Das Fällungsprodukt mit seinen be-

Sie alle berücksichtigen eine Vielzahl von ehe- 40 kannten guten Pulvereigenschaften macht die normischen Verunreinigungen, z. B. als Bestandteile von malerweise nötige Konditionierung des Lranerz-Uranerzkonzentraien oder Fabrikationsabfällen oder Konzentrates überflüssig. Die Pulvereigenschaften ertypischen Spaltproduktelementen. In derartigen Fällen möglichen gute Umsetzbedingungen zu Urandioxid, ist die Anwendung eines wirkungsvollen Verfahrens Urantetrafluorid und Hexafluorid durch hohe Reakunumgänglich. 45 tionsgeschwindigkeiten bei guten Raum-Zeit-Umsätzen

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 159 919 und der und niedrigen Temperaturen sowie geringen Oberdeutschen Auslegeschrift 1209114 ist es bekannt, Schüssen an Reaktionspartnern 7. B. in Wirbelschichtaus vorher über Flüssig-Flüssig-Extraktion oder öfen.

lonenaustauschverfahren gereinigten Uranlösungen Die Anwendung der Ammoniumuranylcarbonat-

das Uran als Ammoniumuranylcarbonat aus den über- 50 Fällung bringt auch insofern wesentliche Vorteile, als sättigten Lösungen auszufällen. Dabei wird das Uran unvermeidlich anfallender Fabrikationsschrott eine auch von mitextrahiertem Molybdän gereinigt. Diese sofortige direkte Rückführung gestattet, wodurch das bekannten Verfahren haben aber den Nachteil, daß Gesamtverfahren technisch wesentlich vereinfacht und der eigentlichen Uranabtrennung ein umfangreicher wirtschaftlich deutlich verbessert wird.
Reinigungsschritt vorgeschaltet werden muß. 55 Die Spezifikationen für aufgearbeitetes angereicher-

Es wurde nun gefunden, daß in vielen Fällen, ins- tes Uran, das den Anreicherungsanlagen zurückgebesondere bei Fabrikationsabfällen der Kernbrenn- führt wird, sind für die Elemente Titan, Tantal, Niob, Hoff-und Kernbrennelementfertigung.aufdieZwischen- Antimon und Ruthenium besonders eng. Im allgeschaltung eines obengenannten aufwendigen Reini- meinen ist für jedes Element die Grenze auf 1 ppm gungsschrittes verzichtet werden kann, wenn, aus- 60 festgesetzt.

gehend von der Abtrennung von Verunreinigungen Beispiel 5 zeigt auch hier die gute Reinigungsaus Uranverbindungen durch Fällung des Urans aus wirkung durch die Anwendung der Fällung als Amwäßrigen Uranylsalzlösungen als Ammoniumuranyl- moniumuranylcarbonat.

carbonat, erfindungsgemäß die wäßrigen Uranylsalz- Bei allen Untersuchungen wurde der nach dem er-

lösungen 200 bis 450 g Uran/1, vorzugsweise etwa 65 findungsgemäßen Verfahren erzielte Reinigungseffekt 400 g/I, enthalten. sowohl für Uranylsalzlösungen aus sulfatischen,

Dabei werden typische Verunreinigungen, wie nach- nitrathaltigen, fluoridischen und chloridischen Lösunfolgende Beispiele 1 und 2 zeigen, derart abgetrennt, gen gefunden.