DE1928864B2

DE1928864B2 - Verfahren zum Gewinnen von Uran aus im Meerwasser gelösten Uran-Verbindungen

Info

Publication number: DE1928864B2
Application number: DE1928864A
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Dr. 5170 Juelich Riedel
Original assignee: Kernforschungsanlage Juelich GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Juelich GmbH
Priority date: 1969-06-06
Filing date: 1969-06-06
Publication date: 1975-08-14
Also published as: NL7008039A; BE751179A; JPS5013727B1; LU60993A1; FR2045891A1; GB1310415A; DE1928864A1; FR2045891B1; US3721533A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Gewinnen von Uran aus im Meerwasser gelösten Uran-Verbindungen. Dabei liegt das Uran im allgemeinen in Tricarbonatkomplexen vor. Die Erfindung bezieht sich daher insbesondere auf die Gewinnung von Uran, das in Tricarbonatkomplexen im Meerwasser gelöst vorliegt, wobei die Gewinnung durch Austausch von UO2^{2 +}-Ionen mit den Ionen eines lonena'istauscherstoffes erfolgt. Die Gewinnung des im Meerwasser gelösten Urans ist deshalb von Bedeutung, da das Uran in der vorbezeichneten Fon.· h allen Ozeanen in einer Konzentration von 3^g/l bis zu Tiefen von 400 Metern vorkommt.

Es sind bereits mehrere Vorschläge bekannt geworden, im Meerwasser gelöstes Uran mittels lonenaustauscherstoffen zu gewinnen. Als Ionenaustauscher hat man dabei verschiedene organische und anorganische Stoffe verwendet. Davon haben sich Harzaustauscher deshalb als ungeeignet erwiesen, weil sie wegen der Gegenwart des großen Überschusses anderer Ionen im Meerwasser nur eine geringe Selektivität für Uran aufweisen. Dabei zeigte sich, daß Kondensationsprodukte, die spezifische funktionell Gruppen enthielten, bei einer Kontaktzeit von 36 bis 112 Tagen eine Uranaufnahme von 1,5 bis 1010 ug/g ergaben. Da dieses Ergebnis unbefriedigend war, hat man auch schon versucht, anorganische Stoffe, wie basisches ZnCCh ^ oder Ti(OH)4 zu verwenden. Zwar läßt sich das Uran von dem basischen Zinkcarbonat mitteis 1-m-Na2COi-Lösung schnell und vollständig eluieren. Doch sind auch bei der Verwendung dieses Austauscherstoffes die Uranaufnahme und die erforderlichen Kontaktzeiten ^₅ für die Anwendung in der Praxis ungünstig. Das gilt auch für die Verwendung von Ti(OH)^, wobei hinzukommt, daß die Eluierung des Urans von dem Titanhydroxid auf Schwierigkeiten stößt (vgl.»>Nature«. MacMillan Ltd, London. 1964. Band 203. S. 1110).

Aufgabe der Erfindung ist es daher, em Verfahren zum Gewinnen von Uran aus dem Meerwasser mittels Ionenaustauscherstoffen zu schaffen, bei dem die Ausbeute innerhalb der für einen betrieblichen Verfahrensablauf in Frage kommenden Zeit so groß ist, daß die Gewinnung auf wirtschaftliche Weise durchführbar ist, wobei außerdem als Ionenaustauscher ein wohlfeiler Stoff Verwendung finden solL

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß man das Meerwasser auf einen pH-Wert von etwa 5 ansäuert und mit Ultramarinblau als Ionenaustauscher behandelt, wobei die zugegebene Menge Ultramarinblau sich zur Meerwassermenge wie itwa 1:100 verhält und daß aus dem nach Gleichgewichtseinstellung des lonenaustausches mit Uran beladenen, in an sich bekannter Weise aus dem Meerwasser abgetrennten Ultramarinblau durch Zugabe einer 1-m Aikalicarbonatlösung das Uran eluiert wird. Dabei erfolgt die Durchmischung von Ultramarinblau und Meerwasser mittels eines Rührwerks, vorzugsweise eines mechanischen Rührwerks, oder durch Luftwirbelung. Das mit Uran beladene Ukramarinblau wird vom Meerwasser in Absitzbecken oder in Durchlaufkolonnen, aus denen das Meerwasser abgelassen wird, getrennt. Wegen seiner Wohlfeilheit hat es sich als zweckmäßig erwiesen, synthetisches Ultramarinblau zu verwenden.

Ultramarinblau ist als Ionenaustauscher an sich bekannt (»Chemical Abstracts«, 1962, S. 10 747; »Nucleonic«, 1963, S. 48 bis 54). Ultramarin wurde auch hinsichtlich seiner Einsatzfähigkeit bei der Beseitigung radioaktiven Abfalls untersucht (vergleiche B. P. Robinson, »Ion-exchange minerals and disposal of radioactive wastes - a survey of literature«. U. S. Geol. Surv„ Water Supply Papers 1616. Washington 1962). Hieraus lassen sich jedoch auf die Wirkungsweise des Ultramarins in Gegenwart von Tricarbonatkon.plexen des Uranyls keine Schlußfolgerungen ziehen.

Die Erfindung geht davon aus, daß der Ionenaustausch an Ultramarin mit den im Ultramaringitter frei beweglichen Nationen stattfindet. Ihr liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der im Meerwasser vorliegende große Na ⁺ -Ionenüberschuß den Ionenaustausch mit UOz^{2 +} -Ionen nicht nur behindert, daß es vielmehr sogar geboten ist, vor der Zugabe des Ultramarins zu dem Mehrwasser das Ultramarin mit 1-m NaCl-Lösung vorbehandeln, damit die im Gitter austauschfähigen Zentren mit Nationen besetzt sind. Die Vorbehandlung mit NaCI erfolgt dabei unter gelegentlichem Umrühren durch Eingabe von 1 -m NaCI in die Lösung.

Zweckmäßig wird das Ultramarinblau in einer Korngröße zugegeben, die kleiner als 0,2 mm ist. Zur Eluierung des Urans wird als Alkalicarbonatlösung zweckmäßig eine Na2CO3-Lösung verwendet. Dabei beträgt das Mengenverhältnis zwischen der Na2CO3-Lösung und dem mit Uran beladenen Ultramarinblau bevorzugt etwa 50:1.

Ausführungsbeispiel

Es wurden 10 g synthetisches Ultramarinblau mit einer Korngröße von <0,2mm in 100 ml 1-m NaCl unter gelegentlichem Umrühren eingegeben Anschließend wurde das so vorbehandelte Austauschermaterial bei 110⁰C getrocknet.

In einer weiteren Verfahrensstufe wurde 1 1 Meerwasser, dessen Urangehalt als Tricarbonatkomplex auf

81,6 mg angereichert worden war, mit HNOj so angesäuert, daß sich ein pH-Wert von 5 einstellte.

In dieses Meerwasser wurde das vorbehandelte Ultramarinblau eingegeben und etwa 2 Stunden durch mechanisches Rühren mit dem Meerwasser in Kontakt gebracht Dabei zeigte sich, daß 52,6% des vorhandenen Urans an dem synthetischen Ultramarinblau adsorbiert worden war. Nach Abfiltrieren des Ultramarinblaus wurde dieses anschließend mit 11 Im Na2CCh-Lösung durch mechanisches Rühren in Kontakt gebracht und

auf diese Weise das Uran von dem Ultramarinblau eluiert. Es ergab sich, daß nach 2 Stunden 97% und nach weiteren 4 Stunden 99,6% des adsorbierten Urans eluiert worden war.

Wurden die Verfahrensmaßnahmen an Meerwasser durchgeführt, das nicht angereichert worden war, sondern nur Spurenkonzentrationen enthielt, so stieg die prozentuale Uranaufnahme. Wegen der Verlangsamung der Austauschkinetik mußte jedoch die Kontaktzeit verlängert werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Gewinnen von Uran aus im Meerwasser gelösten Uran-Verbindungen, insbesondere aus im Tricarbonatkomplex vorliegendem Uran durch Austausch ve; UCh²⁺-Ionen mit den Ionen eines Ionenaustauscherstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß man das Meerwasser auf einen pH-Wert von etwa 5 ansäuert und mit Ultramarinblau als Ionenaustauscher behandelt wobei die zugegebene Menge Ultramarinblau sich zur Meerwassermenge wie etwa 1:100 verhält, und daß aus dem nach Gleichgewichtseinstellung des lonenaustausches mit Uran beladenen, in an sich bekannter Weise aus dem Meerwasser abgetrennten Ultramarinblau durch Zugabe einer 1-m-Alkalicarbonatlösung das Uran eluiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von synthetischem Ultramarinblau.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ukramarinblau in einer Korngröße von < 0,2 mm zugegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß zur Eluierung des Urans eine NaKTOi-Lösung verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mengenverhältnis zwischen der NaiCCh-Lösung und dem mit Uran beladenen Ultramarinblau etwa 50:1 beträgt.