JPS5932409B2 - ウランを溶存する溶液の処理法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ウランを溶存する溶液の処理法に関する。

より詳しく述べれば、ウラン含有鉱石や化学沈澱物を鉱
酸またはアルカリで浸出して得られる浸出液や、ウラン
含有杭内水などのようなウランを溶存する溶液を処理し
てウランを回収または除去する方法に関する。

低濃度のウラン含有溶液を処理してウランを回収または
除去する方法は、従来いろいろ提案されているが、商業
的に満足できるよい方法がないのが現状である。

たとえば、有機化合物やキレート樹、脂を用いる方法は
高価につくし、界面活性剤でもって不溶性のウラン化合
物を生成させ気泡とともに浮上させて分離する方法では
、処理液が界面活性剤で汚染される問題がある。

また、水酸化第二鉄を使用してウランを共沈する方法も
あるが、沈澱が微細なために濾過が難かしく、しかもウ
ランの回収には再溶解が必要であり、鉄との分離操作が
はいるため繁雑であって商業的な処理法とはなりえない
。

したがって、本発明の目的は、低濃度のウラン含有溶液
を処理してウランを回収または除去するための、操作が
簡単でかつコストも安い商業的な方法を提供することに
ある。

本発明によれば、含水鉄酸化物は、２ないし９好ましく
は３ないし６のｐＨにおいてウランを溶存する溶液から
ウランを迅速に吸着し、しかもそのウランを吸着した含
水鉄酸化物は、固液分離が極めて容易であることがわか
った。

かくして、本発明は、ウランを溶存する溶液のｐＨを２
〜９好ましくは３〜６に調整した後、当該溶液を含水鉄
酸化物と接触させ、これにより前記含水鉄酸化物にウラ
ンを捕捉させることを特徴とするウランを溶存する溶液
の処理法を提供する。

本発明の方法に用いる含水鉄酸化物としては、ゲーサイ
ト（α−ＦｅＯＯＨ）、レピドクロサイト（γ−Ｆｅ０
０Ｈ）およびアカガネマイト（β−Ｆｅ００Ｈ）からな
る群から選んだ結晶性含水鉄酸化物が好ましく、それら
は単独でまたは組合わせて本発明の実施に使用できる。

また、用いる含水鉄酸化物の比表面積は、１ ｙ１２／
９以上特に１ｏＴｒＬ′／９以上であるのが好ましい
。

これらの含水鉄酸化物は、硫酸第一鉄、塩化第一鉄また
は硝酸第一鉄のような第一鉄塩を原料として、常温でま
たは高温加圧下で空気酸化することにより容易に製造で
き、また市場安価に入手することができる。

加えて、ウランを吸着した含水鉄酸化物の分離、ウラン
の溶離および使用済含水鉄酸化物の再生が極めて容易で
あり、これらの事実は本発明方法が実用的な商業的方法
であることを示すものである。

溶存ウランの含水鉄酸化物上への吸着は、溶液のｐＨに
依存する。

後記実施例１および第１図に示す如く、溶液のｐＨが２
よりも実質的に低いかまたは９よりも実質的に高いと、
効果的なウランの吸着はおこらない。

したがって、ウランを溶存する溶液を含水鉄酸化物と接
触させる前に当該溶液のｐＨを２〜９に好ましくは３〜
６に調整することが肝要である。

最良の結果は、約４の邑初ｐＨで得られることがわかっ
た。

ｐＨ調整には、被処理溶液の種類により、適宜の酸また
はアルカリを使用できる。

たとえば、ウラン含有鉱石や化学沈澱物を硫酸で浸出し
た浸出液や、硫酸酸性の含つラン抗内水の場合には。

ＮａＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３、ＮａＨＣＯ３，ＮＨ４ＯＨ−
Ｃａ （ＯＨ）２およびＣａＣＯ３のようなアルカリ剤
でｐＨ調整を行なうことができる。

もつともＣａ（ＯＨ）２ を使用した場合には、生成し
た石膏を沢過分離した後、含水鉄酸化物と接触させるの
がよい。

また、ウラン含有鉱石や化学沈澱物を炭酸ナトリウムや
重炭酸ナトリウムで浸出した浸出液の場合には、鉱酸で
たとえば硫酸や塩酸でｐＨ調整できる。

この場合浸出液中に存在した炭酸ウラニル錯陰イオンは
酸の添加により硫酸ウラニル錯陰イオンや塩化ウラニル
錯陰イオンに変化する。

特にｐＨを４またはそれ以下に調整した場合には、炭酸
塩は実質的吸着されるものと思われる。

含水鉄酸化物が溶存するウラン（ウラニル錯陰イオン）
を吸着する正確な作用機構は、まだ解明されていない。

だが、後記実施例）と示す如く、含水鉄酸化物に接触さ
せることにより処理液のｐＨが若干上昇する事実が観察
されている。

この事実からすれば、ウラニル錯陰イオンと含水鉄酸化
物との間に、たとえば次式で示されるようなイオン交換
反応機構が少くとも部分的に作用しているものと思われ
る。

主として 一部では このように、本発明による処理によれば処理液のｐＨが
上昇するので、ｐＨ調整をした処理液のｐＨが排水規準
ｐＩ（！５．ｓ〜８．６以下であっても、廃棄のための
ｐＨ調整を必要としないかまたはそれに必要なアルカリ
が少くてすむ。

既述の如く、ウラン（より正確にはウラニル錯陰イオン
）を吸着した含水鉄酸化物は固液分離が極めて容易であ
る。

したがって、本発明の方法を回分法で実施した場合には
、ウランを捕捉した含水鉄酸化物を沢過または遠心分離
のような簡単な固液分離技法により難なく液相から分離
できる。

加えて含水鉄酸化物によるウランの吸着は極めて迅速で
あるので、本発明方法はカラム法により、すなわち含水
鉄酸化物をカラムまたはｐ退部に充填し、これにｐＨ調
整したウラン含有溶液を通液することにより、好都合に
実施することができる。

一連の実験においては、時空速度を４０（単位ｈｒつか
ら２００にわたる範囲でいろいろに変えカラム法を実施
してみたが、ウラン吸着量の変動は約５％以内であった
。

これは含水鉄酸化物によるウランの捕捉が、試験をした
範囲内の通液速度によっては殆んど影響を受けない程、
極めて迅速であることを示す−ものである。

さらに１本発明によれば、ウランを捕捉した含水鉄酸化
物を処理液から分離後、これを０．１−Ｅ：）し４以上
の濃度のアルカリ溶液と接触させれば、捕捉したウラン
を効果的に溶離できることがわかった。

かくして、本発明は、ウランを溶存する溶液のｐＨを２
〜９に調整した後、当該溶液を含水鉄酸化物と接触させ
、これにより前記含水鉄酸化物にウランを捕捉させ、ウ
ランを捕捉した含水鉄酸化物を分離した後これを０．１
モル／を以上の濃度のアルカリ溶液と接触させてウラン
を溶離することを特徴とするウランを溶存する溶液の処
理法を提供する。

溶離に用いるアルカリ液としては、炭酸ナトリウムもし
くは重炭酸ナトリウムの溶液またはそれらの混合液が好
ましい。

ウランを捕捉した含水鉄酸化物と溶離用アルカリ液との
接触は、回分法の場合は前者を処理液から分離後行うが
、カラム法の場合は、カラムへの処理液の通液を止める
だけでウランを捕捉した含水鉄酸化物が処理液から分離
されるので、カラムへの処理液の通液を止めた後カラム
へ溶離用アルカリ液を通液することによりウランの溶離
を行うのが好都合である。

後記実施例２に示す如く、約０．３モル／を以上の濃度
の溶離液で実質上定量的に溶離を達成できるから、大抵
の場合、０．３ないし０．７モル／ｌの濃度の溶離液の
使用が好ましく、１モル／を以上の高濃度の溶離液の使
用は不必要である。

ウランを溶離した含水鉄酸化物は、これを水洗すること
により容易に再生できることがわかった。

再生した含水鉄酸化物は、本発明方法の実施に反復して
使用できる。

次の具体例により本発明をさらに説明する。

実施例 １ 炭酸ナトリウムによるウラン浸出液（Ｕ ； ７９０ｑ
７を含有）を２倍に希釈した液５００Ｍを硫酸でｐＨ２
，４，６，８および１０に調整した後、缶液をゲーサイ
トで次のようにして処理した。

（１）バッチ法 １ｔビーカーに前記液５００ｍ１およびケーサイト（α
−Ｆｅ００Ｈ，４０９／ ｔ ）を約５ｇとなるように
添加し、６０分間インペラ攪拌を行った。

攪拌後、Ａ２Ｐ紙を用いて真空濾過を行い、Ｐ液を分析
してそのｐＨを測定すると共に、ウラン含量を定量し、
ゲーサイトによるウラン吸着量を算出した。

（２）カラム法（吸引涙過法） ９ｍｒｎ内径の磁製渥過渥斗用い、５ＢＦ紙を敷いた上
にゲーサイト（α−Ｆｅ００Ｈ１４０Ｅｌ／ｌ ）を約
５ｇとなるように入れ、真空ポンプで吸引してゲーサイ
トの吸着ケーキ層を作成した。

これに、１）Ｈ調整をした前記缶液５００ｍ１を通過さ
せ、ろ液を前記（１）におけると同様に分析した。

得られた結果を第１図に示す。

第１図において横軸は処理液の初期ｐＨを、白丸印およ
び黒丸印はそれぞれバッチ法およびカラム法におけるウ
ラン吸着量■−Ｕ／、！ｌｉ’−ＦｅＯＯＨを、そして
白角印および黒三角印はそれぞれバッチ法およびカラム
法における処理後の液のｐＨを示す。

第１図の結果によれば、処理液の初期ｐＨが２よりも実
質的に低いか９よりも実質的に高いとゲーサイトへのウ
ラニルイオンの効果的な吸着はおこらないこと、処理液
の好ましい初期ｐＨは３ないし６であり、最良の結果は
処理液の初期ｐＨを約４にすることにより得られること
、そしてゲーサイト処理により処理液のｐＨは若干上昇
することがわかる。

また、第１図では、バッチ法の方がカラム法よりもよい
結果を示しているが、この差はカラム法におけるゲーサ
イトの充填および／または溶液の通路の関係から生じた
ものと思われる。

実施例 ２ 実施例１と同様にカラムを用いてゲーサイト（α−Ｆｅ
００Ｈ４０１１／ ｌ ）を約５ｇとなるように真空ポ
ンプで吸引してゲーサイトのケーキ層６個を造った。

次に炭酸ナトリウムによるウラン浸出液（Ｕ；７９０属
／を含有）を２倍に希釈した液３ｔを２等分して硫酸で
ｐＨを４および６に調整した後５００ｍ１ずつゲーサイ
トのケーキ層を通過させ、ウランを捕捉したゲーサイト
ケーキ層を造った。

次にケーキ層中のウラン浸出液を除くため水１００属で
ゲーサイトケーキ層を洗浄した。

通過液と洗浄液からウランの捕捉量を算出した。

一方炭酸ナトリウムの溶液（０６１〜０．７モル／２）
とした液４種）、炭酸水素ナトリウム溶液（０，３モル
／７）および炭酸ナトリウム（０，３モル／Ａ）、炭酸
水素ナトリウム（０，１モル／４）の混合液？溶離剤と
して各々２００ｒＩ′Ｌｌ各ケ一キ層を通過させ通過液
を分析してウランの溶離量を算出した。

得られた結果を次表に示す。

実施例 ３ ■ｔビーカーに炭酸ナトリウムによるウラン浸出液（Ｕ
含量１００ｍ４１／ｌ ）を５００ｍ１入れ、硫酸でｐ
Ｈ４に調整した後、ゲーサイト（α−Ｆｅ００Ｈ４０ｇ
／ｌ）を約５〃となるように添加※※し、３０分間イン
ペラ攪拌を行った。

攪拌後１１６．２ Ｆ濾紙を用いて濾過し、Ｐ液を分析
した結果からウランの捕捉率を算出した。

得られた結果を次表に示す。

実施例 ４ ５ＢＦ紙を敷いた内径９ｍｍの磁製濾過沢斗に、ゲーサ
イト（α−ＦｅＯＯＨ，４０９／ ｔ ）を約５ｇとな
るように入れ、真空ポンプで吸引して吸着材層をつくっ
た。

こ桐こ、炭酸ナトリウムによミ鎖茨ラン浸出液（Ｕ；５
０〜／を含有）５ｏｏｍｚを硫酸でｐＨ４または６に調
整した後、通液した。

通過液を分析した結果からゲーサイトへのウランの捕捉
率を算出した。

結果を次表に示す。実施例 ５ 実施例４の手法により、内径９朋の磁製濾過沢斗上にゲ
ーサイト約５ｇからなる吸着剤層をつくった。

これにｐＨ４に調整した硫酸酸性ウラン溶液（Ｕ；５０
〜／を含有）５００属を通した。

次いでＮａ２ＣＯ３５０ｆｉ ／ を液１００Ｍを通し
てウランを溶離した後、水洗してゲーサイトを再生した
。

同様なウラン溶液５００ｍ１の通液と、溶離および再生
とを３回反復した。

各回における通過ウラン溶液および通過溶離液を分析し
てウラン濃度を測定した。

結果を次表に示す。実施例 ６ 実施例４の手法により、内径９朋の磁製瀘過沢斗上にゲ
ーサイト約２ｇからなる吸着剤層をつくった。

これに、ウラン約３０〜／ｌを含有するアルカリ浸出液
を塩酸でｐＨ’５．０とした後、１００ａを通し、ウラ
ンを捕捉させた。

次いで溶離液としてＮａ２ＣＯ３５０ｇ／ｌの溶液を５
０ｍＡ通した後水洗してゲーサイト層を再生した。

このアルカリ浸出液１００ｍ１の通液と、溶離液の通液
および水洗による再生とを１０回反復した。

各回におけるウランの捕捉量および溶離量は次表に示す
とおりであった。

実施例 ７ 実施例４の手法により、内径９ｍｍの磁性ｐ過Ｐ斗上に
、アカカネマイト（β−Ｆｅ００Ｈ）２ｇからなる吸着
剤層を造った。

これに硫酸酸性ウラン溶液（ウランとして約３０〜／４
）をＮ ａ ＯＨでｐＨ４とした後、１００ｍ１を通し
、次に溶離液としてＮａ２ＣＯ３３０ｇ／ｌを５０ｒＬ
１通した。

そして水洗を行い、同様の操作を２回繰返した結果を通
過液と溶離液のウランの分析結果から求めた。

結果を次表に示す。

実施例 ８ ウラン、モリブデン、バナジウム含有化学沈澱物を硫酸
浸出し、モリブデン、バナジウムを除去した液を力性ソ
ーダでｐＨ４とし、内径９朋の磁製濾過沢斗上に作成し
たα−ＦｅＯＯＨ約５ｇの層に通した。

ｐＨ調整した液のウラン濃度は約１００ｗｊ／ｌで通液
量は、５００Ｍであった。

通過液のウランを分析した結果から、捕捉率を求めた。

結果を次表に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ウラン含有処理液の初期ｐＨと、含水鉄酸化
物によるウラン吸着量および処理後のｐＨとの関係を示
すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ウランを溶存する溶液のｐＨを２〜９に調整した後
   、当該溶液を含水鉄酸化物と接触させ、これにより前記
   含水鉄酸化物にウランを捕捉させることを特徴とするウ
   ランを溶存する溶液の処理法。 ２ ウランを溶存する溶液のｐＨを３〜６に調整する特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 含水鉄酸化物がゲーサイト、レピドクロサイトおよ
   びアカガネマイトからなる群から選んだ少くとも一種の
   結晶性含水鉄酸化物である特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の方法。 ４ 含水鉄酸化物の比表面積が１ｒｒＬ２／ｇ以上であ
   る特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５ ウランを溶存する溶液のｐＨを２〜９に調整した後
   、当該溶液を含水鉄酸化物と接触させ、これにより前記
   含水鉄酸化物にウランを捕捉させ、ウランを捕捉した含
   水鉄酸化物を分離した後これを０．１モル／ｌ以、上の
   濃度のアルカリ溶液と接触させてウランを溶離すること
   を特徴とするウランを溶存する溶液の処理法。 ６ ウランを溶存する溶液のｐＨを３〜６に調整した後
   含水鉄酸化物と接触させる特許請求の範囲第５項記載の
   方法っ ７ 含水鉄酸化物がゲーサイト、レピドクロサイトおよ
   びアカガネマイトからなる群から選んだ少くとも一種の
   結晶性含水鉄酸化物である特許請求の範囲第５項または
   第６項記載の方法。 ８ 含水鉄酸化物の比表面積が１ｍ２／ｇ以上である特
   許請求の範囲第７項記載の方法。 ９ ウランを溶離した含水鉄酸化物を水洗することによ
   り再生する特許請求の範囲第５項ないし第８項のいずれ
   か一項に記載の方法。