KR840001065B1 - 유기상에 포함되어 있는 우라늄의 회수방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

유기상에 포함되어 있는 우라늄의 회수방법

제1도는 여러개의 다른 형태일 수 있으며 1개의 접촉역과 1개의 요소, 또는 전해요소의 1개의 밧테리로 작동될 수 있는 주실시예시도인 액체 유체 순환의 개략도.

제2도는 1개의 접촉역과 요소의 하나의 밧테리를 갖는 다른 실시예시도.

제3도는 2개의 접촉역과 연합유체를 갖는 전해요소의 2개의 밧데리로 구성된 실시예시도.

제4도는 1개의 접촉역과 전해요소의 2개의 밧테리로 구성된 실시의 개략예시도.

제5도는 1개의 접촉역과 전해요소의 1개의 밧테리를 갖는 용액순환의 다른 형태로 된 실시예시도.

본 발명은 복합유기상에 포합되어 있는 우라늄의 회수방법에 관한 것이다.

더욱 상세히 하면 본 발명은 습식법 인산으로부터 추출한 우라늄을 농축 및 정제하는 방법에 관한 것이다.

우라늄을 분리하고 고순도의 우라늄 산화물 U₃O₈의 형태로 수득하기 위해서 액상-액상 추출 공정과 화학적 처리공정의 수단으로 처리된 광물을 이루고 있는 다른 종류(적당하면 넣어서 사용할 수 있음)로부터 우라늄을 분리하므로서, 저농도로 포함된 수용액으로부터 우라늄을 회수하는 방법이 알려져 있으며, 이것은 핵연료원으로 사용될 수 있다. 이들 방법들은 대부분 산화물 형태로 존재하는 다량 또는 소랑의 우라늄을 갖는 인산염 함유 암석과 같은 광에서 회수하는 목적에 사용되며, 더우기 이와 함께 인산과 여러가지 원료광을 제공한다. 일반적으로 이 방법은 황산, 인산, 염산 및 질산과 같은 강산으로 처리하여 다른 오염이온과 함께 매우 희석된 조건에서 우라늄이온을 함유하는 수용액을 제공하고, 여기서 우라늄이 회수 된다.

이와 같은 용액처리의 대표적인 예는 인산염 함유 암석을 황산으로 처리하여 생성된 조(粗)습식법 인산으로부터 처리하는 것이다(F.J. Hurst and D.J. Crouse, Ind, Eng, Chem, Process Des, Develop., Volume 11, No 1, 1972, page 122~128).

우라늄이 그 속에서 발견되거나 산화상태 우라늄(Ⅵ)으로 전환되는 생성용액을 추출제, 즉 디-(2-에틸헥실)포스포린산(HDEHP라 칭함) 및 트리옥틸포스핀옥사이드 (TOPO라 칭함)의 상승혼합물을 함유하는 유기용매(이것은 케토센타잎의 탄화수소에 희석되어 있음)로서 우라늄을 추출시키는 처음 사이클에서 처리된후, 우라늄(Ⅵ ) UO₂ ⁺²의 이온과 추출제의 상승혼합물 사이에 형성된 우라닐 착물의 형태로 유기용매에 추출된다. 이것을 인산 수용액으로 접촉시켜 추출된 유기상으로부터 우라늄을 회수하는데 이것은 우라늄(Ⅵ)를 우라늄(Ⅳ)으로 환원시키기에 충분한 철이온(Ⅱ)을 함유하고 유기상에서 추출되지 않은 것은 수용액상으로 이행된다. 이 수용액상을 우라늄의 산화가(Ⅵ)으로 산화시키기 위해서 다시 산화시키고 차례로 추출제 HDEHP-TOPO의 상승혼합물을 함유하는 유기상에 의해 제2순환에 의해 추출시키고 탄산암모늄 용액으로 다시 추출하면 고순도의 우라늄과 암모늄의 혼합 탄산염을 생성한다.

이 방법은 산업상 관점에서 불이익하다. 특별히 제1순환에서 재추출 단계를 환원시키는 것은 인산으로 철을 처리하여 얻어지는 철이온을 첨가하여야 하며, 이것을 매우 느리고 곤란한 반응을 일으키고 또한 철염을 도입하므로서 보조읍 이온의 도입을 해야 된다.

아무리 그렇다 할지라도 이런 방법의 처리는 상당랑의 철을 인산에 가하여야 하는 불이익이 있고, 이것은 제2우라늄 정제순환유체를 매우 심하게 방해한다. 더불어 제2추출순환은 산화된 수용액에서 수행되고, 산화제로 처리하는 것이 요구된다. 만일 산화단계가 공기에 의해 수행된다면 이 반응은 매우 느리고 상당한 장치가 요구된다. 만일 산화단계가 화학적 산화제에 의해 수행되면, 유해한 외부이온이 도입된다. 예를 들면 염소산 이온의 도입은 이것이 환원되어 강력한 부식제인 염소이온을 제공한다. 이렇지 않으면 과산화수소의 사용은 고가의 경비가 소요된다.

본 발명의 방법은 우라늄이 환원되어 우라늄이온(Ⅳ)의 형태로 추출되는 수용액에서 환원상태에서 우라늄(Ⅵ)을 우라늄(Ⅳ)로 환원시킬 수 있는 산화-환원제를 함유하는 추출수용액의 수단에 의해 적당하기로는 물과 혼합하지 않는 불활성 유기용매에 의해 희석되어 우라늄과 착화합을 형성하지 않는 추출제 또는 추출제 혼합물 과랑과 우라늄(Ⅵ) UO₂ ⁺²이온 사이에 형성된 우라닐 착화합물을 함유하는 유기상을 접촉역에서 처리하고 우라늄이 소실된 유기상과 우라늄에 대해서 가해진 수용액상을 분리하는 것을 포함하며, 이 방법은,

(1)수용액 추출액이 직류전원 분리형 전해셀의 음극 격실(隔室)·(전해셀 분리형)에서 전체적 또는 부분적으로 생기고,

(2) 우라늄이 부과된 상기 접촉역에서 나오는 상기 수용액층이 전체적 또는 부분적으로 상기 직류전원 분리형 전해셀의 양극 격실로 주입되며, 여기서 우라늄(Ⅵ) 형태로 농축되어지는 수용액상 및 생성물을 형성하는, 산화상태의 산화환원제를 회수하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따라서, 출발유기상은 우라늄 이온(Ⅵ)을 추출하나 우라늄(Ⅳ)은 거의 추출하지 않는 추출제를 함유한다. 이런 추출제의 종류는 이 분야에서 잘 알려져 있다. 이것에는 모노 또는 디알킬포스포린산, 알킬포스포린산, 알킬페닐포스포린산, 알킬포스핀산 및 알킬피로포스포린산과 같이 탄소수 4 내지 10개의 탄소원자를 함유하는 물질로서 단독 또는 혼합하여 사용되는 양측 추출제가 포함된다. 적당하기로는 전술한 추출제를 알킬포스페이트, 알킬포스포네이트, 알킬포스피네이트 또는 트리알킬포스핀옥사이드와 같은 기지의 상승효과를 갖는 추출제와 연합하여 사용될 수 있다. 포스포린산으로부터 우라늄을 추출하는 매우 적당한 쌍들은 디(2-에틸헥실)-포스포린산-트리옥틸포스핀옥사이드 혼합물을 예로 들 수 있다. 이것은 물에 녹지 않는 2급 또는 3급 알킬아민과 같은 음이온성 추출제와 트리알릴포스페이트와 같은 물과 혼합하지 않는 중성의 공지의 추출제를 함유한다.

적당하기로는 유기상의 수력을 증진시키기 위하여 추출제에 대하여 불활성인 희석제를 유기상에 포함할 수 있다. 본 발명에 따라서 여러가지의 유기용매 또는 이들의 혼합물을 희석제로 사용할 수 있다. 예를들명 케로센과 같은 지방족 탄화수소, 방향족 탄화수소, 할로계화 탄화수소 및 석유에테르 등이다. 일반적으로 불활성 희석제의 성질은 사용의 특별조건하 어떤 잇점이 있다 할지라도 절대적인 것은 아니다.

희석제중 추출제의 농도는 0.05몰 용액으로부터 순수한 추출제의 범위이나 통상 실제적으로는 0.1 내지 2몰의 추출제를 사용한다. 추출제를 상승효과를 갖는 추출제와 함께 사용할 경우에는 이 용액은 추출제 0.1 내지 2몰 및 상승효과 추출제 0.01 내지 2몰의 범위이다.

출발유기상은 전술한 용액이 형성되는 조건을 고려해 볼 때 산화가(Ⅵ)의 우라늄을 포함하고 있다. 또한 생성되는 조건에 따라서 다른 화학물질이 포함된다. 특별히 조(粗)습식법인산의 액상-액상 추출에 의해 생성된 용액의 경우에서 통상 인산과 다른 음이온과 약한 농도의 알루미늄, 철, 티타늄, 바나듐 등과 같은 양이온을 포함한다. 유기상중 우라늄의 농도는 층 1ℓ당 우라늄의 형태로 20내지 3000㎎이다. 바람직하기로는 1ℓ당 50 내지 500㎎이다. 상술한 유기층과 접촉하고 있는 수용액은 일반적으로 인산 또는 염산 및 다른 산 또는 이들의 혼합물과 같은 강한 착합제를 함유하며 이산의 존재는 우란늄의 침전을 형성하지 않는다. 또한 수용액은 우라늄(Ⅵ)을 우라늄(Ⅳ)으로 환원시키는 산화-환원제를 함유하며 이 산화-환원제는 환원상태에 있다. 문제의 수용액중 상술한 산화-환원쌍의 전기(電氣) 화학적 포텐샬은 상기 용액의 우라늄(Ⅵ)-(Ⅳ)쌍의 포텐샬보다 낮다. 대표적인 산화-환원쌍은 철(Ⅱ)/철(Ⅲ)쌍이다. 이 쌍이 사용될 경우에는 수용액은 산화가(Ⅱ)의 철을 함유한다. 한쪽에서 우라늄(Ⅵ)이온과 철(Ⅱ)이온 및 다른 한쪽에서 우라늄(Ⅳ)이온과 철(Ⅲ)이온 사이의 반응 평형을 우라늄(Ⅳ)이온을 생성하는 쪽으로 평형을 이동시키기 위해서 이 용액은 우라늄 이온에 배해 과랑의 철(Ⅱ)이온을 함유해야 한다. 용액중 (Ⅱ)의 산화가에서 철의 농도는 통상 1ℓ당 0.5 내지 100㎎이다. 용액중 강산의 농도는 넓은 범위에 걸쳐 있다. 그러나 실제로 유기용액을 최대로 소실시키기 위해서는 이 농도는 사용된 특정상(相)과 온도에 따라서 선택된다. 수용액의 강한 착합산이 인산인 경우 용액내 산의 농도는 18내지 70%, 바람직하기로는 P₂O₅의 35중량% 이상이어야 한다. 또한 이 용액은 산화가(Ⅲ)의 철이온을 함유할 수 있다. 철(Ⅱ)이온의 농도와 철(Ⅲ)이온의 농도 사이의 비는 넓은 범위에 걸쳐 있다. 그러나 실제로 0.1 이상의 값을 나타내며, 바람직하기로는 10이상이어야 한다.

산화가(Ⅵ)의 우라늄과 전술한 수용액을 함유하는 유기상은 통상의 액상-액상 추출장치 내에서 접촉반응을 하게 된다. 접촉반응은 혼합-경사장치, 충진 또는 펄스 컬럼 또는 다른 적당한 장치내에서 수행되며 이 접촉은 향류 또는 병류(co flow)를 일으킨다. 접촉온도는 절대적인 것은 아니나 실제상 20℃ 내지 80℃, 바람직하기로는 50℃ 근처에서 수행한다.

접촉역에 주입되는 유기상과 추출 수용액의 유체속도 사이의 비율은 절대적인 것은 아니나 농축용액의 형태로 우라늄을 회수하기 위해서는 가능한한 높게 해야 한다. 그러나 20 내지 50의 값이 가장 좋은 결과를 나타낸다. 이런 범위의 값은 추출역에서 내부재 순환은 고려하지 않은 것이다.

접촉작동동안 유기상과 수용액 사이의 우라늄(Ⅵ)의 분리에 대한 평형은 재빨리 성립되어야 하는 반면, 수용액중 환원제에 의한 우라늄의 환원은 느려야 한다. 2상 사이에서 우라늄(Ⅵ)과 우라늄(Ⅳ)의 분리에 대한 환원반응기구 및 등온선의 지식은 최대의 추출결과를 얻기 위해 접촉작동에 관한 상이한 변수를 조절가능케 한다.

분리후 수용액상은 우라늄(Ⅳ) 이온을 함유하는 전술한 접촉역으로부터 생기며 부분적으로 산화된 산화 환원제는 바람직하기로는 2개의 유체로 분리되고 이것은 각각 분리형 직류전원 전해셀의 격실에 공급된다.

제1유도 유체는 산화환원제가 전해적으로 환원되는 직류전압셀의 음극 격실에 공급된다. 이리하여 산화환원제로 철(Ⅲ)/철(Ⅱ)의 쌍을 사용하는 경우에는 철(Ⅲ)이온이 철(Ⅱ)이온으로 환원된다. 그 후 제1유체는 상술한 유기상고 접촉역에 다시 공급되어 폐쇄순환루프(loop)를 형성한다. 이 제1유체의 유도후 전해셀의 음극 격실내 도입되기 전에 포함된 물질에 대해서 평형이동을 평형시키기 위해서 제2유도유체로부터 취해진 것에 상당하는 양으로 바람직하기로는 강한 착합산을 함유하며 또한 산화환원쌍을 함유하는 수용액을 거기에 첨가한다. 조습식법인산의 추출에서 생긴 우라늄을 함유하는 유가상의 처리하는 본 방법을 사용하는 실제 경우에 있어서 제1유체에 가해진 수용액은 전술한 루프내 순환하는 수용액의 농도와 같은 규정농도의 인산을 함유한다. 사용된 산화 환원제가 철(Ⅲ)/철(Ⅱ)의 쌍일때, 첨가된 용액내 철은 철(Ⅱ)이온 또는 철(Ⅲ)이온의 형태이며 인산내 존재하는 철로부터 생기거나 전술한 용액에 가해진 철(Ⅱ)이온 또는 철(Ⅲ)염으로부터 생기거나 또는 인산이 철에 반응하여 생긴다.

제2유도체는 분리형 직류전원 전해셀의 양극격실에 공급되고 두 격실내의 강도는 서로 동일하며 여기서 수집된 결과물은 우라늄에 대하여 우라늄(Ⅵ) 형태로 농축수용액상이며 이것은 산화상태에서 산화-환원제를 함유하며 생성물을 조성한다. 우라늄에 대해 산화가(Ⅵ)의 우라늄을 고농도로 갖는 음극 격실로부터 생긴 수용액상은 이어서 여기서 우라늄을 회수하기 위해 물리적 및 화학적 처리(이 부분은 본 발명의 부분이 아니다)한다.

본 발명의 방법을 수행하는데 사용되는 전해셀은 기지의 분리 관형셀이다. 사용된 이 분리관은 소부 또는 포로겐 또는 이온교환막을 도입한 자기 또는 플라스틱 물질과 같은 다공성 물질이다. 이와 같은 분리관의 바람직한 형은 바람직하기로는 설폰산기를 갖는 과불화 폴리머가 함유하는 양극이온 교환막이다. 음극은 일반적으로 티타늄/귀금속 합금과 같은 것으로 덮여진 전기-활성을 갖는 금속 또는 탄소로 이루어져 있다. 이 양극은백금, 납 또는 티타늄/귀금속의 합금과 같은 물질을 포함할 수 있다. 이 셀의 배치는 넓은 전극면적과 전극 사이에 적은 공간을 차지하는 평평한 형태이다. 공업적으로 사용되는 바람직한 형태는 공지의 필터-프레스 타잎의 복합-셀 배치로 된 전해성분의 밧테리가 사용된다. 이 형태에서 음극격실은 각 성분내 액체의 유체속도를 조정할 수 있도록 평형 또는 직렬로 공급된다. 전기 화학적 반응을 촉진시키기 위하여 전극의 활성 표면이 증가하거나 용액의 실제교반이 일련의 저해배치에 의해 원인이 되도록 하는 것이 적당하다는 것을 알았다. 그와 마찬가지로 양극 격실에 공급하는 것은 연속 또는 병열형이다. 아울러 두개의 격실내 압력을 평형으로 하기 위하여 양극 격실이 생성된 용액의 재순환을 포함하여도 좋다.

제1도는 주요실시예에서 액체유체의 순환을 나타낸 것이다. 유체 1에 의해 적당하기로는 산화가(Ⅵ)의 우라늄과 불활성 유기희석제인 추출제를 함유하는 유기상이 액상-액상 접촉역(2)에 도입한다. 유체 6에 의해 환원상태에서 산화-환원제를 함유하는 추출수용액을 역2 속에 넣는다. 상을 경사분리한후 우라늄이 소실된 유기상의 유체 3과 우라늄(Ⅳ)을 함유하는 수용액상의 유체 4 및 부분적으로 산화된 산화환원제가 역 2에서 생긴다. 유체 4는 재순환루프를 형성하기 위하여 유체 6에 첨가된 유체 5로 분할된다. 잔류유체는 교대로 두 유체 7과 8로 나뉘어진다. 유체 8은 12에서 도식적으로 표시된 전해셀의 밧테리의 음극격실을 공급하는데 사용되고 유체 7은 도식적으로 표시된 바와 같이 13에서 밧테리의 양극격실을 공급한다.

또한 산화환원제를 함유하는 수용액을 함유하는 유체 10은 유체 8에 첨가된다. 음극 격실로부터 유체 5가 첨가된 후 접촉역 2에 들어가는 수용액을 형성하는 유체 9가 생긴다. 양극격실 13으로부터 저장장치를 통과하고 적당하기로는 생성물을 이루는 착합산, 실제로 U(Ⅵ)의 형태로 농축된 우라늄 및 산화상태내 산화환원제를 포함하는 수용액이 생긴다. 그때 이 용액을 이어서 여기로부터 우라늄을 회수하는 처리를 한다.

이 주요 실시의 제1의 다른 형태에서는 유체 4의 전체가 양극격실 13 속으로 통과한다. 이 때문에 음극격실 12에는 적당하기로는 착합제와 산화-환원쌍을 함유하는 새로운 수용액을 홀로 연속적으로 공급하기 위해 유체 5도 없고 유체 8도 또한 없다. 제2의 다른 형태에서는 유체 5와 8은 존재하며, 유체 10은 유체 5를 첨가한 후,차례로 유체 8로 통과해역 2를 공급하기 위한 수용액의 유체를 형성한다.

철(Ⅱ)/철(Ⅲ)쌍이 사용된 경우 용액 6은 철(Ⅱ)/철(Ⅲ)의 비 및 용액환원력에 대해 상술한 조건을 만족시켜야 한다. 이 경우에 단지 유도유체 8은 철(Ⅲ)이온을 환원시키기 위해 음극 격실 12에 공급하기 위해 사용되었다.

이 실시에의 제3의 다른 형태에서 양극격실 13에서 발생하고, 실제로 U(Ⅵ) 형태인 우라늄을 함유하는 생성용액 11에 저장시 우라늄(Ⅳ)이온을 우라늄(Ⅵ)으로 완전히 전환하기 위해 과산화수소와 같은 화학적 산화제 극소량을 가한다. 그러나 어느 경우든, 가해진 화학적 산화제의 양은 소량, 바람직하기는 본 발명의 공정을 사용하지 않는 화학적 수단에 의한 산화환원제 및 우라늄의 총 산화에 도달하는데 필요한 산화제 양의 불과 몇%에 지나지 않는 정도로 가해진다.

제2도에 대하여 설명하면 이것은 하나의 접촉역과 전해요소의 한 밧테리로 이루어진 실시예를 나타낸다. 단순화하기 위해서 접촉추출 수용액은 강한 복합산과 철이온을 함유하는 산화환원제를 포함한다. 그것이 상기 한 요구를 충족시키면 다른 산화환원제를 사용하는 것도 가능하다고 사료된다.

추출제, 적당하기로는 불활성 유기희석제와 우라늄(Ⅵ)을 함유하는 유기상은 유체 14에 의해 접촉역 16속에 도입된다. 또한 철(Ⅱ)이온을 함유하는 착합산의 수용액을 유체 21의 수단에 의해 역 16속에 도입한다. 상을 경사분리한후 우라늄이 소실된 유기상의 유체 15와 우라늄(Ⅳ), 철(Ⅱ)이온 및 철(Ⅲ)이온을 함유하는 수용액상의 유체 17이 역 16에서 생긴다. 유체 17은 두개의 유체 18 및 20으로 나뉜다. 유체 18은 전해요소의 밧테리의 양극격실에 공급되고 이것은 도표에 24로 표시되어 있으며, 생성유체이며 착합제, 실제로 U(Ⅵ)의 형태로 농축된 우라늄 및 철(Ⅲ)이온의 형태인 철을 포함하는 유체 19의 장치에 의해 생성되며 이것은 연속된 처이조작을 위해 저장고에 이송된다. 유체 20에 첨가된 것은 착합산과 철이온의 수용액을 함유하는 유체 22이다. 결합된 유체 25는 23에서 도식적으로 표시된 전해요소의 밧테리의 음극격실을 공급한다. 유체 21은 격실 23으로부터 생기며 유체 21은 환원된 상태이며 접촉역 16에 공급하는데 사용된다. 이와 같이 임의로 생성유체 19는 여기에 가해진 극소량의 화학 산화제를 갖는다.

제3도는 두 개의 접촉역과 전해요소의 두개의 밧테리를 사용하는 실시예이다. 유체 30에 의해 추출제, 적당하기로는 불활성 유기희석제 및 우라늄(Ⅵ)을 함유하는 유기상이 제1접촉역 31 속에 도입된다. 우라늄이 일부 소실된 유기상은 제2접촉역 33을 공급하는 유체 32에 의해 제1역 31로부터 생긴다. 상분리후, 우라늄이 소실된 유기상은 유체 34에 의해 생긴다. 이후에 기술되는 결합된 유체 39와 45에 의해 착합산, 철이온 및 소량의 우라늄을 함유하는 수용액이 제1역 31에 도입된다. 역 31에서 상의 접촉 및 분리후, 우라늄(Ⅳ) 철(Ⅱ)이온 및 철(Ⅲ)이온을 함유하는 수용액상 35를 꺼낸다. 이 유체는 두 개의 유체 36과 37로 나뉜다. 유체 36은 도식적으로 38로 표시된 전해요소의 제1밧테리의 음극격막을 공급하는데 사용된다. 환원후 이 유체는 제1접촉역 31을 부분적으로 공급하는 유체 39를 생성한다. 유체 37은 도식적으로 40으로 나타낸 전해요소의 제2밧테리의 양극격실을 연속적으로 공급한 다음 유체 41에 의해 상기에서 언급된 전해요소의 제1밧테리의 양극격실 42로 공급된다. 격실 42로부터 생성물을 생성하며 저장고(도식되어 있지 않음)에 통과된 유체 43이 생긴다. 제2접촉역 33에서, 유기상의 유체 32와 착합산, 철(Ⅱ)이온 및 철(Ⅲ)이온 및 소량의 우라늄(Ⅳ)을 함유하는 수용액 44 사이에 접촉이 이루어진다. 상분리후 수용액상을 역 33으로부터 꺼내고 이것은 유쳉 45와 46으로 나뉜다.

유체 45는 상기 유체 39와 합쳐져성 제일접촉역을 공급하고, 유체 46은 착합산과 철이온을 함유하는 신선한 유체를 첨가한후, 이미 전술한 전해요소의 제2밧테리의 음극격실 48을 공급한다. 이 공정 및 순환도식에서 물질평형시이트는 생성유체 43에서 생기는 양과 동일하게, 유체 47에 의해 들어가는 착합산과 철의 양이 요구된다.

제4도는 여러개의 접촉역과 단 한개의 전해요소의 밧테리로 이루어진 다른 하나의 실시예이다. 초기 유기상은 후술하는 바와 같이 수용액과 함께 역 58, 56 및 54에서 연속적으로 접촉되는 유체 50으로 나타낸다. 분리후 우라늄이 소실된 상이 유체 60에 의해 역 54로부터 생긴다. 더우기 착합산과 철을 함유하는 수용액은 유체 51에 의하여 도입된다. 이 수용액은 도식적으로 52로 표시된 전해요소의 밧테리의 음극격실을 공급하는데 사용된다. 상분리후 음극격실로부터 생긴 환원유체 53은 제1접촉역 54를 유기상으로 및 다음으로는 제2역 56 및 최후로 제3역 58로 접촉 54,55,58의 순서로 연속공급하는데 사용되는 반면 초기의 유기상은 58,56,54의 순서로 연속하여 접촉한다. 혼합-경사 분리장치의 3개의 밧테리로 이루어진 역 54,56 및 58의 각각에서, 수용액상의 일부는 최종 혼합-경사 분리장치에서 액상의 순환방향으로 꺼내고 수용상의 일부는 유체 55,57 및 59의 형태로 각 밧테리의 제1혼합 경사분리장치 속으로 각각 재도입된다. 우라늄(Ⅳ)가 증가된 수용액상 61은 접촉역 58로부터 생기고 도식에서 62로 나타낸 전해요소의 밧테리의 양극격실속으로 전부 통과하고 여기서 우라늄(Ⅵ)가 증가된 수용액 유체 63이 회수되며 이것은 저장고(도식되어 있지 않음)을 통과하여 생성물을 형성한다.

상기 기술된 실시예에서와 같이 실시예는 소량의 화학산화제에 의해 생성물을 임의로 처리하는 것을 포함한다.

제5도는 한 개의 접촉역과 전해요소의 한 개의 밧테리를 갖는 본 발명의 다른 하나의 실시예이다. 유체70으로 나타내진 우라늄을 가한 유기상을 유체 79에 의해 경사분리후 소실된 조건에서 생성되는 접촉역 74속으로 도입된다.

철(Ⅱ) 이온을 함유하며 도식적으로 72로 나타낸 분리관형 전해 요소 밧테리의 음극 격실로 부터 생기는 착합산의 수용액은 역 74내로 도입된다. 전해 요소의 밧테리의 격실은 착합산과 철 이온의 신선한 용액인 유체 71과 함께 공급된다. 상기 역에서 접촉 및 경사 분리후 우라늄(Ⅳ)에 대하여 가하여진 수용액상 76이 역의 출구에서 수집된다. 결합된 혼합-경사 분리 장치에 의해 생성된 접촉역 74 내에서, 유도유체 75는 마지막 혼합-경사 분리 장치로 부터 꺼내고 밧테리의 제1 혼합 경사분리 장치로 재도입하여 재순환 루프 75-74를 형성한다. 유체 76은 도식적으로 표시한 77인 전해 요소 밧테리의 양극 격실을 공급하는데 사용되고 생성물을 형성하는 유체 76에 의해 생긴다. 우라늄(Ⅵ(가 증가된 유체를 저장고를 통해 처리한다. 상기 실시예에서와 같이 제5도에서의 실시는 임의로 소량의 화학산화제에 의해 생성 유체 78을 처리하는 것을 포함한다.

전술한 도면에 의해 예시된 각 실시예는 단지 예시하는 것 뿐이며 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 이와 반대로 이 분야에 통상의 지식을 가진 자는 특허청구 범위에 의한 정의된 바와 같이 본 발명의 범위내에 포함되는 대안의 형태를 생각할 수 있다.

본 발명의 방법에 의해 이루어진 이점은 분리 셀에서 에너지 소비보다 산화 및 환원에 대한 에네지 소비가 낮아서 원가가 절감된다. 아울러 본 방법은 다른 이온이 도입되지 않도록 할 수 있으며, 산화-환원제로 철을 사용할때, 생성물 내 철의 비율이 종래의 기술 방법에 비해 고순도의 우라늄을 단순히 회수하는 데 허용되는 농도로 한정되어 있다.

본 발명은 다음의 실시예에 의해 예시되며 본 발명을 한정하지는7않는다. 표시된 백분율은 특별히 표시되어 있지 않는한 중량부를 나타낸다.

[실시예 1]

이 실시예는 제2도에 나타낸 실시를 예시한다. 불활성 유기 희석재로서 케로센을 함유하는 유기상을 14에서 도입 시킨다. 이상을 디-(2-에틸헥실) 포스포련산 0.5몰 농도, 트리옥틸포스핀옥사이드 0.125몰 및 우라늄(Ⅵ) 이온을 1ℓ당 190㎎을 갖는다.

이상의 유속은 시간당 5ℓ이다. 유기층은 다음 조성의 수용액 21과 함께 혼합-경사분리장치를 갖는 역 16에서 50℃에서 1시간당 5.00ℓ의 유속에서 접촉한다.

경사분리후 촉역에서 생긴 수용액상 17은 시간당 4.87ℓ의 유속에서 유체 20로 나뉘고 시간당 0.13ℓ 유속에서 유속 18로 나뉜다.

제2철 형태로 철을 1ℓ당 8g을 함유하는 35% P₂O₅인산의 수용액을 함유하는 유체 22는 시간당 0.13ℓ의 유속으로 유체 20에 가해진다.

생성 유체 25는 피플루오로네이티드 설폰플리머로 된 막(듀퐁 상품명 “나피온″을 갖는 전해셀의 음극격실 23을 공급하는 데 사용된다. 이 전해셀은 평평한 전극을 갖는 7×20㎝의 두개의 격실, 탄소로된 양극 및 납으로 된 음극으로 이루어져 있다. 막에서 음극까지의 거리는 3㎜이고 막에서 양극까지의 거리도 3㎜이다.

양극 격실 24는 파상 장치내에 노출된 배플(Baffle)이 부여되어 있으며 이것은 전극의 통로의 길이를 증가하게 할 수 있어 그 속도를 증가시킬 수 있다. 1암페어 직류를 셀에 인가하고 최종 전압을 2볼트로 하였다. 추출 후 유기상 15는 1ℓ당 우라늄 18㎎을 함유한다.

유속 18은 전해셀의 양극 격실 24를 공급한다. 다음의 이온을 함유하는 35% P₂O₅인산의 용액 19가 수집된다.

우라늄 1kg을 처리하는데 요하는 전해셀내 전기적 에너지 소비는 시간당 2km이 었다.

[실시예 2]

이 실시예는 제3도에 나타낸 실시를 예시한다. 장치를 통과한 온도는 50℃로 유지했다. 불활성 유기희석제로 케토센을 함유하는 유기상은 유체 30에 의해 도입되었다. 이상은 디-(2-에틸헥실) 포스포련산 0.5몰, 트리옥틸포스핀옥사이드 0.125몰을 가지며 우라늄(Ⅵ) 이온을 1ℓ당 220㎎의 농도였다. 이상의 유속으로 다른 하나는 후술하는 유체 45를 합하므로써 생성되는 수용액과 접촉을 일으킨다.

유체 36과 37로 나뉜 수용액 유체 35는 접촉역 31로 부터 출구에서 회수된다. 시간당 0.15ℓ의 유속을 갖는 유체 37은 실시예 1에서와 같은 구조를 갖는 제2전 해셀의 양극 격실 40을 공급하는데 사용되는 반면 유체 36은 제1셀의 음극 격실 38을 공급한다. 전류 0.4암패어를 제1 셀의 말단에 인가한다. 유체 37은 0.75암페어에서 제2셀의 양극 격실 40을 통해 통과된 후 유체 41에 의해 제1 셀의 양극 겨길 42로 도입되고 다시 다음 조성을 갖는 유체 43의 형태로 시간당 0.15미터의 유속으로 생긴다.

생성물을 형성하는 이 유체는 저장고를 통과한다. 제1 접촉역 31에서 생긴 유키상의 유체 32는 혼합-경사 분리장치에 의해 형성된 제2 역 33속으로 통과한다. 이것은 다음 조성을 갖는 수용액 44와 시간당 5ℓ의 유속으로 접촉한다.

유기상은 역 33에서 1ℓ당 우라늄 2mg의 농도로 생긴다. 역 33에서 생긴 수용액층은 두 개의 유체로 나뉜다. 즉 시간당 0.15ℓ의 유속을 갖는 제1 유체 45는 유체 39와 결합하여 제1 역 31을 공급하고 시간당 5ℓ의 유속을 갖는 제2 유체 46에 상기의 신선한 유체 47를 첨가한 후 제2 전해셀의 음극 격실 48을 공급한다. 이것은 환원 유체 44의 형태로 다시 생기고 제2 접촉역 33을 공급한다. 47에 도입된 인산염과 철이온의 양은 43에서 생긴 것과 같다.

[실시예 3]

이 실시예는 제4에 의해 나타낸 실시를 예시한다. 케로센을 함유하며 디-(2-에틸헥실) 포스포련산 0.5몰 트리옥틸포스핀옥사이드 0.125몰 및 1ℓ당 우라늄(Ⅵ) 이온을 120㎎을 함유하는 유기상을 50에 도입한다. 이상의 유속은 시간당 8ℓ이고 반응 장치의 온도는 50℃이다.

50℃의 온도에서 33% P₂O₅인산 Fe⁺³이온 18g/ℓ 및 Fe⁺²이온 12g/ℓ를 함유하는 수용액을 시간당 0.2ℓ의 유속으로 51에 도입하고 실시예 1과 같은 전해셀의 음극 격실 52로 공급된다. 이때 전기적 전류는 2.5암패어 이었다.

이 용액은 유기상 50을 통과하여 세개의 혼합-경사분리장치 54,56 및 58로 연속해서 도입되고 이것은 55,57 및 59에서 각각 재순환되고 이때의 유속은 시간당 4ℓ이었다. 역 54에서 생긴 유기상 60은 1ℓ당 1mg이하의 농도로 우라늄이 소실되었다. 역 58로 부터 생긴 수용액상 61은 시간당 0.2ℓ의 유속으로 전해셀의 양극 격실 속으로 통과한다. 생성물을 형성하는 수용액상 63은 철(Ⅲ) 이온 30g/ℓ, 우라늄이온4.76g/를 함유하며 이것은 우라늄(Ⅵ)의 형태로 4.2g/ℓ이다.

[실시예 4]

이 실시예는 제5도를 나타낸 실시를 예시한다. 이 장치의 온도는 55°이다.

디-(2-에틸헥실) 포스포린산 0.5몰/ℓ, 트리옥틸포스핀옥사이드 0.125몰/ℓ 및 우라늄(Ⅵ) 이온 150mg/ℓ를 함유하는 케로센용액이 70에 도입 되었다. 유속이 시간당 4ℓ이고 온도는 55℃이다.

설페이트 형으로 도입된 철이온 30g/ℓ(여기서 Fe⁺³중에 20g/ℓ임)를 함유하는 55℃에서 37% P₂O₅인산용액 7ℓ를 유속 0.1ℓ/시간으로 실시예 1에서와 같은 음극 격실 72내에 도입했다. 인가된 전류는 0.1암페어 이었다.

제1철 이온이 28g/ℓ로 함유된 생성 용액 73을 내부 순환 75로 부여된 혼합-경사분리 장치 74 내에 유속 3ℓ/시간으로 유기상 50으로 접촉했다. 생성된 유기상 79는 우라늄을 15mg/ℓ로 함유한다. 혼합-경사분리장치 76으로 부터 생긴 수용액은 셀의 양극 격실 77내부로 도입되고 다음 농도를 갖고 78에서 다시 생성된다.

생성물이 형성되는 용액은 저장고를 통해 이어서 처리된다.

Claims (1)

1. 추출 수용액에서 우라늄(Ⅵ)을 우라늄(Ⅳ)로 환원 시킬 수 있는 부분적 또는 전체적으로 환원 상태의 가용성 산화-환원제를 함유하는 추출 수용액을 사용하여 하나 이상의 액상-액상 접촉 대역 내에서 물과 혼합하지 않는 유기상을 처리하여 우라늄을 상기 수용액 추출물 중에서 우라늄(Ⅳ)이온 형태로 환원, 추출시킨 다음 우라늄이 소실된 유기상과 우라늄이 충진된 수용상을 분리시키는 것으로 이루어진 우라늄(Ⅳ)에 대해 추출 작용이 거의 없는 물과 혼합하지 않는 유기상 중에 포함된 산화도(Ⅵ)의 우라늄을 회수 및 농축하는 연속 방법에 있어서, 상기 수용액 추출물 6은 분리 관형 직류 전압 전해셀의 음극격실 12로 부터 전체적 또는 부분적으로 생성되며, 우라늄이 충진된 상기 접촉대역 2으로 부터의 상기 수용상 4을 두유체 7,8으로 분리 시켜서 이중 한 유체 8을 직류 전압 전해셀의 음극 격실 12에 공급(여기서, 이 유체는 전해적으로 환원됨) 시켜 상기 음극 격실로 부터 유출되는 생성수용성 유체 9이 접촉대역 2까지 상기 수용액 추출물로 재순환 되도록 하며, 다른 한 유체 7는 분리 관형 직류 전압 전해셀의 양극 격실 13에 주입시켜 산화 상태에서 산화-환원제를 함유하는 우라늄(Ⅵ) 형태로 농축된 수용상 13을 생성물로 수집함을 특징으로 하는 유기상에 포함되어 있는 우라늄의 회수방법.

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