DE2844301C3 - Verfahren zur Reinigung einer für die Urangewinnung mittels Lösungsmittelextraktion vorgesehenen Naßphosphorsäurelösung - Google Patents

Description

(a) den Schlamm aus der Phosphorsäurelösung mittels einer geneigten, gewellten Plattentrennvorrichtung ohne Zusatz von chemischen Reagenzien abtrennt,

(b) die vom Schlamm befreite Phosphorsäurelösung in Mischungsbehältern mit dem Kerosin behandelt, um die organischen Verunreinigungen zu extrahieren, die Kerosinphase in nachgeschalteten Absetzbehältern absetzen laß! und

(c) die abgezogene Kerosinphase in einer Trennzentrifuge zur Rückgewinnung des Kerosins behandelt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das zurückgewonnene Kerosin als Verdünnungsmittel bei der Lösungsmittelextraktion des Urans aus der gereinigten Phosphorsäurelösung verwendet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung einer für dis Urangewinnung mittels Lösungsmittelextraktion vorgesehenen Naßphosphorsäurelösung mit einem P₂Os-Gehalt von 25 bis 35 Gewichtsprozent unter Verwendung von Kerosin.

Beim Phosphorsäure-Naßverfahren der Urangewinnung fällt als Nebenprodukt ein Schlamm an, der die Phosphorsäure (25 bis 35% PiOs) verunreinigt Dieser Schlamm ist mit Gips übersättigt und stellt eine Suspension dar, und ein beachtlicher Teil des organischen Materials oder Humus liegt darin in gelöstem oder kolloidalem Zustand vor. Es ist nicht möglich, den Schlamm durch Filtration in wirtschaftlicher Weise zu entfernen, da dieser im Kontakt mit Extraktionsmitteln im Extraktionsprozeß koaguliert und zwischen den Phasengrenzschichten der organischen und der wässerigen Phase eine Rohmaterialschicht ausbildet, die zu Schwierigkeiten bei der Trennung der Phasen fuhrt und so das Extraktionssystem stört Zur ökonomischen Durchführung des Gesamtverfahrens, nämlich der erfolgreichen Uranrückgewinnung aus der Phosphor' säure des Naßverfahrens, ist es daher erforderlich, die Naßphosphorsäurelösung zu reinigen.

In den letzten jähren wurde daher versucht, derartige Lösungen, z. B. durch Oxidation, Ausflockung, Klären, Behandeln mit Aktivkohle und Calcinieren zu reinigen [vgl.: (i) R Hurst et al, »Progress and Problems of Recovering Uranium from Wet-Proeess Phosphoric Acid«, vorgetragen auf dem 26. Annual Meeting Fertilizer Industry Roundtable, Sheraton Biltmore Hotel. Oktober 1976; (2) H. Mcintyre »New Uranium Source: Wet Process Acid«, Canadian Chemical Process, Vol. 62, Seite 12,1978; (3) R. York, »Phosphoric Acid Sludge Removed Efficiently with Inclined-Tray Settler«, Chem. Process, Seite 30, Mai 1976]. Einzelheiten über die jeweiligen Verfahren zur Reinigung der NaBphosphorsäurelösung des Naßverfahrens, bzw, einer Uranrückgewinnung aus dieser Lösung, sind jedoch nicht veröffnetlich worden. Aus der DE-OS 20 65 381 ist ein Verfahren zur Reinigung von Rohphosphorsäure bekannt Die organischen Verunreinigungen werden mittels eines Lösungsmittelgemisches, bestehend aus einem mit Wasser nicht mischbaren, sauerstoffhaltigen Lösungsmittel, nämlich Alkohol, Nitrolverbindung oder Ester, und einem Kohlenwasser stoff mit 6 bis 20 C-Atomen, nämlich Benzin, Toluol oder Dieselöl, extrahiert Das bevorzugte Lösungsmittelgemisch besteht aus Octylalkohol und Dieselöl. Die so vorgereinigte Phosphorsäure wird dann einem weiteren Reinigungsverfahren unterzogen, wobei der Phosphor säure Isopropanol zugesetzt wird. Zum Schluß wird die Isopropanolphase abgetrennt und in den ersten Extraktionsbehälter zurückgeführt, und die gereinigte wässerige Phosphorsäure abgezogen. Die DE-OS 27 53 820 betrifft ein kompliziertes Verfahren zur Reinigung von Phosphorsäure, wobei diese mit n-Butanol, Isoamylalkohol oder Methylisobutylketon als Extraktionsmittel behandelt wird, um die organischen Verunreinigungen abzutrennen. Die Offenlegungsschrift enthält keinen Hinweis darauf, daß die als Extraktionsmittel verwendeten Alkohole bzw. das Keton gegebenenfalls auch durch einen Kohlenwasserstoff ersetzt werden können. Die Abtrennung von suspendierten Feststoffen ohne Zusatz von Ausflokkungsmitteln ist ebenfalls nicht erwähnt

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Reinigung einer für die Urangewinnung mittels Lösungsmittelextraktion vorgesehenen Naßphosphorsäurelösung mit einem P2Os-Gehalt von 25 bis 35 Gewichtsprozent unter Verwendung von Kerosin zu schaffen, bei welchem sowohl die suspendierten Feststoffe, als auch die organischen Verunreinigungen möglichst effektiv abgetrennt werden, wobei der Phosphorsäureverlust und der Verlust des eingesetzten, organischen, mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmit tels möglichst minimal sein soll. Ferner sollte das Verfahren mit einer sehr geringen Menge an chemischen Reagenzien durchgeführt werden, die benötigte Vorrichtung einfach zu warten und die Anlagekosten niedrig sein.

Diese Aufgabe wurde nun durch das im Anspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in drei Stufen durchgeführt In der ersten Stufe (a) wird der suspendierte Feststoff bzw. der Schlamm aus der

so Naßphosphorsäurelösung mittels einer geneigten Trennvorrichtung mit gewellten Platten ohne Zusatz eines Ausflockungsmittels bis zu einer Menge von weniger als 0,1 Volumenprozent entfernt In der zweiten Stufe (b) wird das organische Material aus der Säure mittels eines kontinuierlichen Querstrom-Kerosin-Extraktionsverfahrsns abgetrennt Das für die Extraktion eingesetzte Kerosin wird in der Stufe (c) mittels einer Trennzentrifuge vom organischen Material abgetrennt, und kann als sehr gutes Verdünnungsmittel für das

so spätere Uran-Extraktionsverfahren verwendet werden. Der konzentrierte Schlamm kann in die Phosphorsäureanlage zurückgeführt werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das in Stufe (c) zurückgewonnene Kerosin als Verdünnungsmittel bei der Lösungsmittelextraktion des Urans aus der gereinigten Phosphorsäurelösung eingesetzt. Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nun anhand

der Zeichnung näher erläutert, Piese zeigt die Verfahrensstufe (a) zur Entfernung des suspendierten Feststoffes mittels einer geneigten Trennvorrichtung mit gewellter Platte und die weitere Verfahrensstufe (b) zur Entfernung der organischen Materialien oder des Humus durch eine Kerosin-Extraktion mit vier Mischer-Absetzbehältern. Die Naßphosphorsäurelösung aus der Naßverfahren-Phosphorsäure-Anlage mit 25 bis 35 Gewichtspruzent P2O5 enthält etwa 3,0 bis 1,0 Volumenprozent an suspendiertem Feststoff und eine gewisse Menge an kolloidalen, schwarzen, organischen Materialien. Der suspendierte Feststoff bzw. der Schlamm wird in der Verfahrensstufe (a) dadurch entfernt, daß die Naßphosphorsäurelösung von der Phosphorsäure-Anlage kontinuierlich über eine Meßvorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit zum Boden der geneigten, gewellten Plattentrennvorrichtung geführt wird, in der die Flüssigkeit von unten nach oben fließt Die geneigte, gewellte Plattentrennvorrichtung besteht aus einem rechteckigen Behälter, der in einem Winkel von 45° geneigt ist, und in dem parallele, gewellte Platten mit einem gleichmäßigen Abstand von 2 cm angeordnet sind. Die geneigten Platten entfernen den Feststoff, indem der Feststoff an den Platten herabgeleitet und in einem Sammelbehälter gesammelt wird Die Oberlaufsperre und die Einlaßleitung dieser Trennvorrichtung spielen eine wichtige Rolle für die gleichmäßige Strömungsverteilung an jeder Platte. Es werden insbesondere gewellte PVC-PIatten aufgrund des geringen Preises und der guten mechanischen Festigkeit verwendet Diese Trennvorrichtung, die für die Entfernung der organischen Materialien unwirksam ist, trennt hierbei die Hauptmenge des Feststoffes ab.

In Modellversuchen im Labor bei einem Durchsatz von 61 pro Stunde bzw. 1001 pro Stunde wurde festgestellt daß der Feststoffgehalt an der die Trennvorrichtung verlassenden Lösung geringer als 0,1 Volumenprozent war. Der konzentrierte Feststoff bzw. der Schlamm wird in regelmäßigen Abständen vom Boden der Trennvorrichtung über ein von Hand geregeltes Ventil abgezogen und in die Phosphorsäure-Anlage zurückgeführt, ohne daß dabei ein Verlust an Säure auftritt

Nach der Entfernung der suspendierten Feststoffe fließt die Säure zur Abtrennung der organischen Materialien direkt in die erste Stufe der vierstufigen Mischer-Absetzbehälter. Die Kerosin-Behandlungsstufe wird im kontinuierlichen Querstromverfahren durchgeführt Wie der Zeichnung zu entnehmen ist, fließt das Kerosh vom Vorratsbehälter zu den vier Mischer-Behältern, die Säure hingegen von einem Behälter zum nachfolgenden Behälter. Das Strömungsverhältnis von Säure zu Kerosin beträgt etwa 2 :1 bis t : 3 und ist abhängig von der Menge des in der Säure enthaltenen, organischen Materials. Am Boden des vierten Absetzbehälter wird als Ablauf eine klare Säurelösung erhalten, die direkt in das Uran-Extraktionsverfahren eingeführt werden kann, ohne daß es dabei zu Schwierigkeiten bei der Phasentrennnung kommt Das schwarze, organische Material wird in den Kerosinphasen der vier Absetzbehälter gesammelt Nach mehreren Verfahrensdurchläufen wird das schwarze, organische Material von der Kerosinphase mittels einer Trennzentrifuge in Stufe (c) (nicht gezeigt) abgetrennt Das Ausmaß der Zweiphasenmischung, die vom Mischer in den Absetzbehälter fließt, und die Verweilzeit in der Mischkammer sind wichtig für die Entfernung des organischen Materials

aus der Säurelösung durch das K^osin-Extraktionsverfahren. Unter diesen Verfahrensbef'ingungen beträgt der Kerosin-Verbrauch bei mehr als 60 Verfahrensdurchläufen weniger als 0,07% der behandelten Säure. Das in der Säure enthaltene Uran wird durch das Kerosin nicht mit dem schwarzen, organischen Meterial extrahiert Im Laboratorium wurde Uran durch eine Lösungsmittelextraktion mit D₂EHPA7TOPO-(Di-2-äthy^hexYty-phosphorsäure/Trioctylphosphinoxid-JKerosinextraktionsmitteln aus 15001 gereinigter Säure zurückgewonnen und kein organisches Material zwischen den Phasengrenzschichten der organischen der wäßrigen Phase festgestellt Beim erfindungsgemäßen Verfahren wurde weiterhin nach Durchführung mehrerer Verfahrensdurchläufe die Jodzahl des für die Extraktion eingesetzten Kerosins von 14 auf 2 herabgesetzt Das verwendete Kerosin wurde auch als Verdünnungsmittel für die Extraktion von Uran aus Phosphorsäure verwendet Die experimentell Ergebnisse haben gezeigt, daß die Menge an organischem Material, das zwischen den Phasengrenzschichten in der dritten Phase gesammelt wird, um 60% kleiner ist als die des unbehandelten Verdünnungsmittels. Es wurde jedoch festgehalten, daß es nicht zur Bildung einer schwarzen dritten Phase kommt wenn die Uranrückgewinnung mit der erfindungsgemäß behandelten Säure und dem erfindungsgemäß zurückgewonnenen Kerosin durchgeführt wird

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reinigung einer für die Urangewinnung mittels Lösungsmittelextraktion vorgesehenen Naßphosphorsäurelösung mit einem P2Os-GehaIt von 25 bis 35 Gewichtsprozent unter Verwendung von Kerosin, dadurch gekennzeichnet , daß man