KR840000811B1 - 습식처리인산으로부터 우라늄을 회수하는 방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

습식처리인산으로부터 우라늄을 회수하는 방법
습식처리인산으로부터 우라늄을 회수하는 공정의 계통선도.
본 발명은 습식처리인산으로부터 우라늄을 회수하는 방법에 관한 것이다.
인산염 진핵축적물에 존재하는 우라늄을 회수하는 방법은 습식처리인산류에 잔존하는 우라늄의 산화와 이산에서 산화된 우라늄을 비혼합성 유기 추출물로 추출하는 것을 포괄한다.
효과적으로 산화된 우라늄(U＋6)을 추출하는 유기추출물은 공지된 기술로서 디알킬인산과 트리알킬 포스포산화물의 조합을 포괄한다.
이같은 추출물의 실제에는 디(2-에틸헥실)인산(D2EHPA)과 트리옥틸포스핀산화물(TOPO)을 함유하는 액체탄화수소 희석제이다. 습식처리인산(WPA)에서 우라늄을 회수하는 방법은 에프. 제이. 허스트의“습식처리인산으로부터의 우라늄용제추출”로 명명된 ORNL-TM2522(미 에이. 이. 시. 리포트)에 상술 되어있다.
유기추출물로부터 우라늄을 연속 스트리핑하는 효과적인 방법은 철이온을 지니는 인산수용액의 사용을 포괄한다. 일차순환에서의 추잔액(인산용액)은 스트리핑 조작, 즉, 수용성 스트립액과 잠유기산을 혼합하는 동안 우라늄 U＋6에서 U＋4로 환원시키는 철이온을 함유한 경우에 적절한 스트리핑 용액이다. 이같은 효과적인 환원 스트리핑 조작은 미 에이. 이. 시. ORNL-TM-4592, 화학공학부 개발리포트 185와 186페이지(1 970년 9월)에 상술되어있다.
다양한 산화제는 먼저 우라늄을 다양한 장단점을 지닌 ＋6가의 우라닐이온(U O2＋2)으로 산화시킬 수 있다. 질산이 특히 알맞은 산화제가 될 수 있다. 비교적 비싸지 않으므로 이것은 습식처리산을 급속히 산화시켜서(산환전위의 측정 지시될 수 있음) D2EHPA-TOPO를 지닌 유기물을 산출한다. 일반적으로 질산 산화 반응의 이론적 해설에 의하면, 산화는 아질산이온의 생산 및 존재로 발생될 수 있다. 일차순환 추출에 앞서 습식산을 산화시키는 질산 및 아질산의 사용을 포괄하는 공정은 일반적으로 양호한 것이다.
산화된 우라늄을 추출하는 유기층은 흡착성을 지녔으며 따라서 질산산화습식처리산에서 불순물로 지지될 수 있는 아질산염과 질산염 모두를 추출함을 알게 되었다. 또한, 추출물에 이들 아질산염 혹은 질산염이 존재하는바 연속적인 환원 스트리핑 조작의 효율성을 감퇴시킴을 알게 되었다. 아질산염 혹은 질산염은 스트립 수용액에서 철이온과 반응한다. 철이온은 스트리핑 조작에서 구동력을 발휘한다. 질산-아질산 이온불순불과 반응하는 성분으로 인하여 철이온의 농도를 증가시키는 것은 스트리핑 조작의 효율을 환원시키는 방법이지만, 극의 우라늄 생산물이 첨가된 과량철과 더욱 잘 오염되게 한다.
물론 연속적인 철의 오염없이 환원 스트립의 효율 혹은 효율성을 유지하는 것이 바람직하다. 미합중국 특허 3,528,797은 우레아에 의한 질소산화물의 유출억제를 기술하고 있다.
비. 에이. 케른스,“질소 산화물의 화학적 억제”263-265페이지 4권, 3번, 1965년 7월 I＆EC 공정디자인 및 개발에서는 질산 금속피클링 공정에 사용되는 우레아에 의한 질산염이온의 파괴를 설명하고 있다.
핵연료 재처리 공정, 저스틴 리. 롱(Ed) 1967년 173페이지에는 다른 수용성매체에서의 우라늄의 질산 산화반응이 서술되어 있다.
미합중국 특허 3,980,750에서는 질산염제거와 우라늄의 주출를 기술하고, 미합중국 특허 2,849,277에서는 질산용액에서의 철이온의 산화를 기술하고, 미합중국 특허 3,711,591에서는 철이온을 지닌 용액에 의한 환원 스트리핑 공정을 기술하고, 미합중국 특허 3,737,513에서는 철이온을 지닌 인산용액에 의한 스트리핑과 이차순환추출에 앞서 산화제로 작용하는 질산을 기술하고 있다.
따라서, 본 발명은 유기용액이 산화된 습식처리인산과 질산 및 질산염 이온과 접촉하는 유기추출물로부터 우라닐이온의 환원스트리핑에서 철이온의 효율을 유지하는 방법으로서, 유기물이 인산과 첩촉하기전에 산화된 인산에 우레아를 가하는 단계로서 특징지울 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 유기물이 추기단계에서 질산으로 산화된 인산용액으로부터 우라늄을 추출하였을 경우 잠유기물로부터 산화된 U＋6우라늄의 환원 스트리핑효율을 유지하는데 있다. 스트리핑의 효율은 스트리핑 조작시에 수용액에 잔존하는 철이온과 같은 환원물의 농도에 의존한다. 추출단계이전 즉, 질산 산화후 인산용액에 우레아를 가하는 것은 바람직하지 아니한 추출과 유기물로의 질산염 및 혹은 아질산염 이온의 이전을 방해한다. 이들 이온이 유기물에 의해 전혀 이전되지 않거나 추출되지 아니하므로, 이것은 인산스트립용액에서 철이온의 효율을 저해하지 아니한다.
본 발명을 좀더 확실히 이해하기 위하여, 습식처리산으로부터 우라늄을 회수하는 블록다이어그램과 함께 실시예로 설명할 것이다.
도면에 의하면, 플로리다 우라니페러스 인산염광과 황산을 전형적인 인산플렌트의 침지기(1)에 공급하고 있다. 습식처리 인산과 석고생산물은 석고 폐기물의 제거를 위하여 산 플랜트필터(2)에 통과된다. 산은 원료 지탱크(3)에 도입된후 급속냉각기(4)로 계량된다. 세척기(5)에서 석고는 더 제거되어 산화반응기(6)로 이척된 습식처리산을 옮긴다. 반응개시제로서 질산과 소량의 아질산 이온을 반응기(6)내의 습식처리산에 가하였다. 반응기(6)에서 나온 질산 산화된 습식처리산은 약600mV 이산의 레독스전위를 지녀야하는데, 이는 우라늄을 ＋6추출 가능상태로 산화시켜준다. 다단계 용매추출기 (8)에 통과되기전에, 우레아를 탱크(7)의 충분량이 산화된 습식처리산에 가하여 아질산염이나 질산이온 오염물과 반응되도록 약600mV이하의 레독스전위로 낮춘다. 우라늄은산화된 ＋6추출가능상태로 잔존하며 0.5M. D2EHPA-0.125M, TOPO-탄화수소(AMSCO 450) 유기물로 추출되어진다. 아질산 및 질산이온은 우레아로 파괴도거나 비교적 추출성인 형태로 전환되는 유기물로 되어진다.
추출기(8)로부터 생성된 습식처리산은 산플랜트 증발기(9)로 회수되어 54% P2O5로 농축되고 플루오로실리식산을 회수하게된다. 잠유기물은 25g/ℓ철이온을 지닌 환원 인산스트립 수용액을 접촉시키는 다단계 환훤 스트리퍼에 도입된다. 우라늄은 스트립용액에 옮겨져 이차순환추출부에 도입되며 반면에 유기물은 추출기로 재순환된다. 이 후자의 단계는 미합중국 특허 3,711,591에 상세히 설명되어있다. 질산은 이차순환에서 산화제로 편리하게 사용될 수 있다. 일차순환의 환원스트리핑 조작에서 철이온의 효율은 우레아의 첨가로 스트리퍼에서 철이온에 대한 질산염 및 혹은 아질산의 저해효과를 파괴하기 때문에 유지된다.
세척냉각된 습식처리산을 15,000 갈론산화반응기(6)에 700gpm 계속 유지시키면서, 약1gpm의 50%질산 및 경우에 따라 아질산을 반응조에 가하여서 반응조에 존재하는 산화된 산에 대하여 약 600mV의 레독스전위를 유지한다. 약3파운드의 우레아를 매분(수용액으로)요매추출이 발생되기전에 15,000 탱크(7)에 가한다. 이것은 차후에 발생하는 환원성 스트립이 철이온의 효율에 뚜렸한 손실이 없게하는데 충분할 것이다. 산화초기 혹은 질산 및 질산염 화합물의 과량첨가에 의한 급속한 마지막 산화회수시 비교적 높은 농도의 질산염 및 아질산이온이 산출된다.
산출제의 주입비율과 스트립산에서 소비된 Fe＋2사이의 관계를 결정하기 위하여 실험을 행한바 소비율을 감소시켰다. 초기실험은 쉐이크아우트 같은 싸여지지 아니한 유리제품에 행하였다. 이 실험에서, 다양한 양의 질산으로 산화된 산500ml를 100ml의 용매와 접촉시켰다. 이 O/A비율은 우라늄과 질산염/아질산을 지닌 용매를 통상의 플랜트에서 기대되는 것과 동일한 점까지 근사적으로 부가하도록 선택하였다. 이 부하된 용매는 15분간 스트립산10ml와 접촉시키고, 2가 철농도를 접촉전후에 측정하였다. 표 1에 이결과를 나타났다. 초기실험에 의하면 스트립산에서 소비된(산화된) 2가 철은 산화에 사용된 질산과 연관되었음을 알 수 있다. 실험6-11에서 추출전에 우레아를 원료산에 가하는 것으로 2가철의 소비를 2/3로 줄일 수 있음을 보여준다. 질소 스퍼징으로 수행된 최종의 2가지 실험은 원료산에 대한 우레아 첨가의 효율을 보인것이다. 마지막 두 실험의 경우, 2, 3과 2, 7의 추출계수(우레아처리산)가 얻어지는데, 요소가 우라늄이 아닌 질산/아질산염만을 감소시킴을 지적하고 있다.
표 2는 용매에서 질소의 농도(질산/아질산의 측정)가 다양한 량의 우레아를 지닌 산화산과 접촉됨을 나타낸 것이다. 나타난 바와같이 우레아는 용매로 추출된 질산염/아질산의 양을 감소시키지만, 그 자체는 거의 추출되지 아니한다.
[표 1]
Figure kpo00001
[표 2]
Figure kpo00002
* C. P. 등급산을 이 실험에 사용하였으며, 습식공정인산은 기타 모든실험에 사용되었음.
질산을 지닌 습식처리산의 산화와 질산염이나 아질산 이온을 지닌 우레아의 반응을 지시하는 레독스전위의 사용의 경우에 레독스전위는 600mV 주위에서 불안정하며, 이력현상이 있음을 알아야한다. 만일 습식처리사이 산화되어서 약 600mV 이상의 레독스전위가 관찰되거나 측정되면, 우라늄은 원하는 ＋6상태임을 확신할 수 있다. 사실, 레독스전위가 차우에 관찰되면, 600mV 이상이 될 것이다. 다시한번, 역방향으로 진행하면 동일한 현상이 발견된다. 따라서, 만일 충분량의 우레아를 산화도니 산에 가하여서 약 600mV 이하의 레독스전위가 관찰되거나 측정되는 경우에 우라늄이 ＋6상태이며, 질산염이나 아질산 이온이 산화성 추출을 따르는 환원성 스트리핑으로 저해되지 아니함을 확신할 수 있다.
유기추출물 그자체(즉, 희석액에서의 D2EHPA-TOPO)는 현존하은 질산염 및 아질산과 산의 질산산화에 의해 역으로 영향받지 아니한다. 우레아는 산화단계(즉, 추출단계)의 문제를 제거하기 위하여 가하기 보다는 추출단계의 문제를 해결하기 위해 가하는 것이다(즉, 철이온 용액에 의한 환원성 스트리핑). 미반응 질산염이나 아질산이온을 남기는 소량의 우레아 첨가가 유익한 이유는 우레아첨가가 전혀없는 것보다 좀더 많은 철이온이 스트리핑조작에서 효과적이기 때문이다. 과량의 우레아는 불필요한 경비이외는 공정에 대하여 역효과를 나타내지 않는다.

Claims (1)

  1. 질산 및 질산염이온으로 산화된 습식처리인산을 유기추출제와 접촉시킨후 이로부터 우라닐이온을 환원스트리핑시킴에 있어서 상기 산화인산을 우레아에 가한후 유기추출제와 인산을 접촉시킴을 특징으로하여 제1철 이온의 환원효율을 유지시키는 방법.
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