DE3128855A1 - Verfahren zur ausfaellung von oxidischem uran aus sodaalkalischen loesungen durch reduktion mit metallischem eisen - Google Patents
Verfahren zur ausfaellung von oxidischem uran aus sodaalkalischen loesungen durch reduktion mit metallischem eisenInfo
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Description
.3128355;
METALLGESELLSCHAFT - -' Fxankfli3»t/Mj^ ·2^, Juni 1981
Aktiengesellschaft * ""DRML/HFA Reuterweg 14 ?
6000 Frankfurt/M. °
Prov. Nr. 8753 M
Verfahren zur Ausfällung von oxidischem Uran aus sodaalkalischen
Lösungen durch Reduktion mit metallischem Eisen
c : : ~ ——.—:—
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausfällung von oxidi- "
schem Uran aus sodaalkalischen Natriumuranylcarbonat-Lösungen durch Reduktion mit metallischem Eisen bei Temperaturen ober- ·
halb des Siedepunktes der Lösungen und unter erhöhtem Druck.
Uranhaltige Erze, deren Anteil an säureverbrauchenden Bestandteilen
zu groß für eine wirtschaftlich betreibbare saure Erzlaugung ist, werden im allgemeinen mit sodaalkalischeri wäßrigen
Lösungen gelaugt. Dabei geht das Uran als Natriumuranylcarbonat Na»[UO2(CO3)JJ in Lösung. Diese Lösungen stellen im
allgemeinen die Ausgangslösungen für die,Urangewinnung dar.
r Zur Ausfällung des Urans sind mehrere Verfahren bekannt. · Nach einem dieser Verfahren wird das Uran durch Zusatz von Na- ■
triumhydroxid als Natriumdiuranat Na2UpO7 gefällt gemäß:
2 NaJjJO2(CO3)J] + 6 NaOH-^Na2U2O7/+ 6 Na2CO3 + 3H2O
Die Fällung des Natriumdiuranats ist zeitaufwendig,, außerdem ist
Natronlauge als Fällungsreagenz vergleichsweise teuer. Zur Entfernung des meist stark überhöhten Natriumgehaltes wird
das Diuranat in Schwefelsäure aufgenommen und hernach'mit Ammoniak
als Ammoniumdiuranat gefällt. Nach einem weiteren bekannten Verfahren werden Uran-arme Laugen mit Wasserstoff und
Nickel als Katalysator bei Temperaturen von 100 bis 200 0C
und unter erhöhtem. Druck zu Uranoxid'reduziert gemäß:
+ H2 — UO2 .+ Na2CO3 + 2 NaHCO3
Als Nachteil dieses Verfahrens sind hoher Druck und die
Verwendung von teurem Wasserstoff und Katalysatoren in aufwendigen Apparaturen anzusehen.
Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, aus sodaalkalischen
Lösungen, die Natriumuranylcarbonat enthalten, unlösliche Uranoxide niederer Wertigkeitsstufe in einfacher und wirtschaftlicher
Weise zu gewinnen. Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Verfahren
zur Ausfällung von Uranoxiden aus sodaalkalischen, Uran-VI-SaIz
enthaltenden Lösungen durch Reduktion bei Temperaturen oberhalb des Siedepunktes der Lösungen und unter erhöhtem
Druck, In weiterer Ausgestaltung eines Verfahrens der genannten Art besteht die Erfindung darin, daß als Reduktionsmittel
feinteiliges metallisches Eisen der sodaalkalischen Lösung zugesetzt und das Fällungsprodukt abgetrennt wird.
Als Ausgangs-Lösungen werden geklärte Natriumuranylcarbonat-Lösungen
eingesetzt, die bei der sodaalkalischen Laugung uranhaltiger Erze gewonnen werden.
Das metallische Eisen wird zweckmäßig in feinteiliger Form verwendet, beispielsweise Eisenfeilspäne. Insbesondere eignet
sich Eisenpulver, wobei dieses in einer Korngröße von etwa 10 bis 200,.zweckmäßig in einer Korngröße von 10 bis 100/um
eingesetzt wird. Eine Korngröße von 15 bis 50/um wird .bevorzugt. Das metallische Eisen wird, auf Uran-VI bezogen, in
der 1/2- bis 1 1/2 - fachen Menge eingesetzt. Die Ausfällung des oxidischen Produktes erfolgt bei Temperaturen oberhalb
des Siedepunkts der Lösungen, insbesondere oberhalb 130 0C.
Die Fällung wird im allgemeinen in einem Rühr- oder Schüttelautoklaven
vorgenommen. Hierzu wird die zu reduzierende Lö-
312Ö855.
sung in das Druckgefäß unter Normaldruck eingegeben und die Lösung sowie das Gefäß durch Einleiten von inertem Gas., wie
Stickstoff, von anwesendem Sauerstoff befreit. Nach Zusatz des z. B. Eisenpulvers wird das Gefäß verschlossen und unter
Agitation auf Temperaturen oberhalb 130 0C, vorzugsweise
1AO bis 200 0C aufgeheizt.
Nach einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Fällungsprozeß in einem sogenannten
Rohrreaktor in einem kontinuierlichen Verfahren vorgenommen. Dabei wird die mit dem Eisenpulver versetzte sodaalkalische
Uranlösung bei turbulenter Strömung der'Feststoff-Flüssigkeits-Suspension
unter Einhaltung einer Strömungsgeschwindigkeit von mehr als 0,5 m/sec insbesondere 2 bis 3 m/sec ·
durch den Rohrreaktor geschickt, um ein Absitzen oder Festsetzen der suspendierten Feststoffteilchen im Reaktor zu
verhindern. Die Temperatur der Suspension wird auf 150 ° bis 260 °, zweckmäßig auf 170 bis 240 0C eingestellt.
Der Verlauf der Reduktion läßt sich bereits an dem Aufhellen der ursprünglich gelben 'sodaalkalischen Uranlösung erkennen.
Die Fällungsreaktion ist im allgemeinen in weniger als 30 min, im. Rohrreaktor in weniger als 10 min beendet.
Nach Abkühlung der Suspension wird das Fällungsprodukt zusammen
mit dem überschüssigen metallischen Eisen von der farblosen Lösung abgetrennt. Die sodaalkalische Lösung kann ganz
oder teilweise in den Laugungsprozeß zurückgeführt werden.
Der feinteilige abgetrennte Rückstand wird einer Magnetscheidung
zugeführt.und von den metallischen Anteilen be-freit.
Der metallische Anteil wird gegebenenfalls aufgemahlen und nochmals magnetisch aufbereitet, um restliches auf
der Metalloberfläche festhaftendes oxidisches Uran zu gewinnen.
Der nicht magnetische Anteil fällt als feines schwarzes Pulver an, das ca. 53 % Uran enthält und nach den üblichen ·
Methoden weiter aufbereitet werden kann.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind darin zu
sehen, daß ein wirtschaftliches und ohne aufwendige Apparaturen durchzuführendes Verfahren bereitgestellt wird, das
in relativ kurzen Behandlungszeiten zu einer nahezu quantitativen Ausfällung von Uran führt.
Die Erfindung wird anhand des nachstehenden Beispiels näher
und beispielhaft erläutert.
Als Reaktor wurde ein Autoklav verwendet, der mit einem Magnetrührer
: . , Strömungsbrechern und einem Tauchrohr
mit Nadelventil ausgerüstet war, an das ein spiralförmiges, durch ein Eiswasserbad kühlbares Abflußrohr angeschlossen
war. .
Der Autoklav wurde mit 3,5 1 einer wäßrigen Lösung, die 4,55 g/l Na4 [UO2(CO3J3], 120 g/l NaHCO3 und 25 g/l Na2CO3
enthielt, und 10 g Eisenpulver beschickt, mit Stickstoff gespült und unter Rühren auf 170 0C aufgeheizt. Zur Verfolgung
des Reaktionsverlaufs wurden während des Versuches dem Autoklaven über das Tauchrohr wiederholt Proben der
Reaktionslösung zur analytischen Bestimmung ihres Uran-Gehaltes entnommen. Vpr jeder Probenahme wurde der Rührer
abgestellt, um die Suspension absitzen zu lassen und ein Verstopfen des Nadelventils durch Feststoffpartikel zu vermeiden.
Die Lösung wurde b3im Durchfließen der Kühlspirale
auf RT abgekühlt und anschließend filtriert.
Die Ergebnisse sind nachstehend aufgeführt.
O I L· O O O
| Reaktionszeit | Temp. ( 0C ) | U-Gehalt d. |
| (min) | Lösung.(g/l) | |
| 0 | ! RT |
- ■-"■ 2,0 |
| 30 | 115 | a/ 1,99 |
| - 36 | 130 | ~ 1,94 |
| 50 | 145 | 0,94 |
| 6o - : | 145 | 0,44 |
| 70 | 150 | 0,20 |
| 80 | i65: | O,U8 |
| 90 | 170 | 0,05 |
Wie den Daten zu entnehmen ist, wird im Temperaturbereich.von
145 bis 170 0C bei Einsatz von 1,4 g Fe/g Uran innerhalb von
ca. 30 Minuten eine 90-%-ige und nach 40 Minuten eine 96-^-
ige Ausfällung von Uran erzielt. Durch Optimierung der.Reaktionsbedingungen
(Temperatur; Korngröße, Qualität und Menge des Eisenpulvers) kann die Umsetzung noch erheblich beschleunigt
werden.
Claims (3)
1) Verfahren zur Ausfällung von oxidischem Uran aus sodaeüLka-Iisehen,
Natriumuranylcarbonat enthaltenden Lösungen durch Reduktion bei Temperaturen oberhalb des Siedepunktes der
Lösungen und unter erhöhtem Druck, dadurch gekennzeichnet., daß als Reduktionsmittel feinteiliges metallisches Eisen
der sodaalkalischen Lösung zugesetzt wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das metallische Eisen in 0,5 bis 1,5-facher Menge, bezogen auf den Urangehalt, der Lösung zugesetzt wird.
3) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekenn-
. zeichnet, daß die Fällung in einem Rohrreaktor bei Temperaturen oberhalb 130 0C, insbesondere im Bereich von
150 bis 260 0C erfolgt.
Priority Applications (7)
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Representative=s name: RIEGER, H., DR., RECHTSANW., 6000 FRANKFURT |
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