NO160993B

NO160993B - Fremgangsmaate for separering og utvinning av uran, thorium og sjeldne jordartmetaller.

Info

Publication number: NO160993B
Application number: NO823575A
Authority: NO
Inventors: Jean-Louis Sabot; Alain Leveque
Original assignee: Rhone Poulenc Spec Chim
Priority date: 1981-10-30
Filing date: 1982-10-27
Publication date: 1989-03-13
Also published as: FR2515630B1; FI72500B; US4461748A; ES8307666A1; JPS5884122A; ZA827929B; ES516955A0; AU558890B2; NO823575L; FI823687A0; JPS5932411B2; FI823687L; PL238773A1; FI72500C; NO160993C; DE3270663D1; EP0079258B1; AU8985382A; CA1201597A; FR2515630A1

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for separering og utvinning av uran, thorium, sjeldne jordartmetaller og eventuelt jern ved væskevæskeekstraksjon mellom en vandig fase inneholdende saltene av disse metaller og en organisk

i

fase, og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er at en vandig oppløsning av klorider av uran, thorium, sjeldne jordartmetaller og eventuelt jern inneholdende minimum 30 vekt% av sjeldne jordartmetaller og med en surhet under 2N og en konsentrasjon uttrykt som oksyder av uran, thorium og sjeldne jordartmetaller på minst 50 g/l bringes i kontakt med en organisk fase inneholdende et ekstraksjonsmiddel som utgjøres av i det minste en nøytral organisk fosforforbindelse eventuelt i oppløsning i et fortynningsmiddel, idet den nøytrale organiske fosfor-forbindelse er valgt blant fosfonater, fosfinater, fosfinoksyder alene, i blanding med hverandre eller i blanding med organiske fosfater når thoriumklorid ekstraheres i den organiske fase, og den nøytrale organiske fosfor-forbindelse velges blant fosfatene, fosfonatene, fosfinatene, fosfinoksydene enten alene eller i blanding med hverandre når thoriumklorid forblir i vandig løsning.

Disse og andre trekk ved fremgangsmåten fremgår ay patent-kravene.

Uran, thorium og de sjeldne jordartmetaller er tilstede i naturlig tilstand i mineraler som f.eks. monazitt, bastne-.sitt og .xenotim . De forefinnes også i forskjellige ekstraksjonsoppløsninger som er underkastet en forut-

gående konsentrering. For å gjenvinne visse av disse elementer blir mineralene, etter maling, underkastet en alkalisk oppslutning med natriumhydroksyd i autoklav.

De dannede hydroksyder av uran, thorium og sjeldne jordartmetaller utfelles mens de oppløselige fosfater fjernes. Blandt de dannede hydroksyder forefinnes likeledes hydroksyder av forskjellige metaller som skriver seg fra metaller inneholdt i utgangsmineralene, som jern, titan og kalsium.

Hydroksydene av uran, thorium, de sjeldne jordartmetaller og eventuelt hydroksydene av de andre metaller oppløselig-gjøres ved hjjelp av en sterk syre som salpetersyre eller saltsyre.

En fremgangsmåte for separering av uran, thorium og de forskjellige sjeldne jordartmetaller består i gjennomføring av sukksesive: væske-væskeekstraksjoner fra vandige opp-løsninger av de nevnte elementer.

Uran, thorium, såvel som de forskjellige separerte sjeldne jordartmetaller kan bare anvendes innen visse områder hvis de inneholder ytterst små mengder av forurensninger og radioaktivitet.

Det er allerede kjent å isolere uran, thorium og sjeldne jordartmetaller fra salpetersyreoppløsninger (J. Appln. 11 Mars 1961,. MENZIES og RIGBY - Solvent extraction of thorium).

Det er etter artikkelen "Ekstraktsiya-Teoriya, Primenemie, Apparatura, Sb. Statei 1962, nr. 2, 160-4) kjent å ekstrahere thorium fra saltsure oppløsninger ved hjelp av et ekstraksjonsmiddel som utgjøres av diisoamylmetyl-fosfonat fortynnet i et organisk løsningsmiddel.

Forfatterne av denne artikkel antyder at ekstraksjons-koeffisienten for thorium øker med konsentrasjonen av saltsyre og nedsettes med økning av konsentrasjonen av thorium.

Denne konklusjon bekreftes av en artikkel i tidsskriftet "Fresenius'Z. Anal. Chem." (1968, 238-4) hvor forfatterne ekstraherer og separerer thorium og«cerium fra saltsure oppløsninger ved hjelp av et nøytralt organisk fosf6r-

holdig ekstraksjonsmiddel som utgjøres av tributylfosfat eller diisoamylmetylfosfonat i oppløsning i et organisk fortynningsmiddel som xylen. Forfatterne har undersøkt variasjonen i de respektive ekstraksjonskoeffisienter for cerium og thorium som funksjon av variasjonen av konsentrasjonen av saltsyren og konkluderer at for å oppnå en riktig separasjon mellom cerium og thorium må det være en minimal konsentrasjon av saltsyre i den vandige utgangs-oppløsning på 6N.

Det synes således at etter disse to artikler er ekstrak-

sjon og separering av de to elementer thorium og cerium fra saltsure oppløsninger bare praktisk gjennomførlig i de tilfeller hvor de vandige oppløsninger har en høy surhet og en lav konsentrasjon av elementer som skal ekstraheres.

Imidlertid er de oppløsninger som skriver seg fra alkalisk oppslutning av mineraler og oppløsning av oksydene med saltsyre nøytrale eller meget svakt sure oppløsninger

(konsentrasjon av saltsyre vanligvis under omtrent 2 N)

som frembyr en høy konsentrasjon av elementer som skal separeres (uran, thorium, sjeldne jordartmetaller). Ekstraksjon av disse nøytrale eller svakt sure oppløsninger med en høy konsentrasjon av elementene som skal separeres (uran, thorium og sjeldne jordartmetaller) er et industrielt problem med hensyn til oppnåelse av hvert av disse elementer i så ren tilstand som mulig ved lav omkostning. I virkeligheten kan uran, thorium og sjeldne jordartmetaller bare anvendes innen visse områder hvis de har et meget lavt innhold av forurensninger .

Ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er det tilveie-bragt en slik metode.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen tillater én interepsanfc lønnsom industriell anvendelse med oppnåelse av rené produkter med omkostninger som er lavere enn for produkter oppnådd ved hjelp av tidligere kjente metoder.

De oppløsninger som skal behandles skriver seg fra gjenopp-løsning med saltsyre av oksyder oppnådd etter alkalisk oppslutning og utgjøres hovedsakelig av klorider av uran, thorium og. sjeldne jordartmetaller men de kan også ofte inneholde klorider av forskjellige elementer som f.eks. jern.

Jern er det element som oftest forekommer i ikke uvesent-lige mengder alt etter utgangsmineralene og må i visse tilfeller fjernes.

Når jern representerer mer enn 5 vekt% av mengden av uran er det nødvendig å fjerne det for å oppnå tilstrekkelig rene oppløsninger av uran for en industriell anvendelse og denne fjernelse er gjenstand for en utførelsesform av oppfinnelsen.

I henhold til oppfinnelsen kan konsentrasjonen i vekt%

av sjeldne: jordartmetaller i den vandige utgangsoppløsning være mellom 30 og 100%/, konsentrasjonen av thoriumoksyd kan være mellom 0 og 30% og konsentrasjonen av uranoksyd kan være mellom 0 og 70%.

Når den vandige oppløsning av klorider omfatter spor av thorium (mindre enn 1 vekt%) kan konsentrasjonen av oksyder av sjeldne jordartmetaller være minst 30%.

Når den vandige oppløsning er "fattig" på thorium og inneholder en mengde thoriumoksyd lavere enn 5%, fore-trekkes det å anvendes en oppløsning inneholdende en konsentrasjon av oksyder av sjeldne jordartmetaller på minst 40 vekt%.

Når den vandige oppløsning er "rik" på thorium og inneholder

en mengde thoriumoksyd på mellom 5 og 30%, er det spesielt interessant å anvende en oppløsning inneholdende en konsen-

trasjon av sjeldne jordartmetalloksyder på minst 50 vekt%

og mer spesielt minst 70 vekt%.

Væske-væske-ekstraksjonsmetoden egner seg spesielt for ekstraksjon av vandige oppløsninger av klorider av uran, thorium og sjeldne jordartmetaller inneholdende minst

30 vekt% av sjeldne jordartmetaller, som har en surhet lavere enn eller lik 2N og foretrukket IN og en total

konsentrasjon uttrykt som totale oksyder på mellom 50 g/l

og 600 g/l.

Ekstraksjonen gjennomføres ved hjelp av et nøytralt organisk fosforholdig ekstraksjonsmiddel somer vesentlig uoppløselig i vann oa som velcres blandt de følgende fire hovedklasser:

hvori , R^ og R^ representerer aromatiske og/eller alifatiske hydrokarbonradikaler med 1-18 karbonatomer og hvori minst en av gruppene R omfatter 4-15 karbonatomer.

Blandt disse forbindelser anvendes spesielt dem som er industrielt tilgjengelig som tri-n-butylfosfat (TBP), tri-isobutyI£:osf at (TIBP) , dibutyl-butylf osfonat (DBBP) , di-2-heksyl~2:-etylheksylfosfonat (DEHEHP) og tri-oktyl-fosfinoksyd (TOPO).

Ekstraksjonsmidlene kan anvendes i ren tilstand eller i oppløsning x. et f ortynningsmiddel.

De fortynningsmidler som kan anvendes er dem som vanligvis anvendes for gjennomføring av væske-væske-ekstraksjoner og blandt disse kan nevnes alifatiske forbindelser som heksan, heptan, dodekan eller petroleumfraksjoner av kerosen-typen, aromatiske forbindelser som f.eks. benzen, toluen, etylbenzen, xylen og fraksjoner av typen "Solvesso" og endelig halogenerte derivater som f.eks. kloroform og karbontetraklorid.

Konsehtrasjonene av de organiske fosforholdige midler varierer med', ekstraksjonsmidlet innen vide grenser.

Konsentrasjonene kan variere fra 5 volumas når ekstraksjons-.midlet er i oppløsning i et fortynningsmiddel inntil omtrent 100% når midlet anvendes i ren tilstand.

Ekstraksjonene skjer lettere og konsentrasjonene av nød-vendig organisk fosforholdig middel nedsettes i den følgende rekkefølge: fosfater, fosfonater, fosfinater og fosfinoksyder.

Ekstraksjonsmidlene kan anvendes alene eller i blandinger.

Alle kombinasjoner såvel som blandinger av nøytrale organiske fosforholdige forbindelser er mulig. For hver av blandingene av de organiske fosforholdige forbindelser oppnås for et element som skal ekstraheres et område for ekstraksjonskoeffisienter og ekstraksjonsevner mellom dem som oppnås med hvert av elementene i blandingen anvendt alene.

Det er således mulig overfor hvert av elementene som skal ekstraheres (uran, thorium eller sjeldne jordartmetaller)

å komponere en blanding av ekstraksjonsmidler som tillater separering av et element fremfor andre.

Det viser seg således alt etter valget og konsentrasjonen av ekstraksjonsmidlet eller midlene at man kan separere et element fra to andre med ytterst lave innhold av forurensninger.

Hvor man i samsvar med oppfinnelsen søker å separere

uran, thorium og sjeldne jordartmetaller fra en saltsur oppløsning av disse elementer, kan man velge en blanding av ekstraksjonsmidler som tillater ekstraksjon i et første trinn av uran i organisk oppløsning med bibeholdelse av thorium og sjeldne jordartmetaller i vandig oppløsning idet de to siste elementer separeres i et etterfølgende trinn ved hjelp av samme blanding av ekstraksjonsmiddel men under anvendelse av en annen konsentrasjon eller ved hjelp av et eller flere andre ekstraksjonsmidler.

Når man søker å ekstrahere de sjeldne jordartmetaller

fra en oppløsning inneholdende thorium (uranium er allerede fjernet) eller en oppløsning inneholdende thorium og uran og eventuelt jern, anvendes foretrukket minst et av ekstraksjonsmidlene valgt blandt følgende klasser: fosfonater, fosfinater, fosfinoksyd. Disse ekstraksjonsmidler kan da anvendes alene, i blanding med hverandre eller i blanding med klassen av fosfater.

Konsentrasjonene av elementer som skal ekstraheres, uran, thorium og sjeldne jordartmetaller spiller også en viktig

t

rolle ved ekstraksjonsmekanismene.

Ekstraksjon i industriell målestokk av forskjellige elementer (uran, thorium, sjeldne jordartmetaller) lettes etterhvert som og i samsvar med at antallet av bindinger karbon-fosfor henholdsvis polariteten av fosforyl-gruppen PO i ekstraksjonsmidlet øker.

Separasjon i industriell målestokk med ekstraksjonsmidler inneholdende det minste antall karbon-fosforbindinger, såsom fosfatene, kan bare gjennomføres for totale konsentrasjoner, uttrykt som oksyder av elementer som skal ekstraheres (uran, thorium, sjeldne jordartmetaller), på minst 250 g/l, mens med ekstraksjonsmidler som har en fosforyl-gruppe som er mye mer polar, som for eksempel fosfinoksydene, er den minste nødvendige konsentrasjon 50 g/l.

To spesielle utførelsesformer for oppfinnelsen kan anvendes.

Ved en første u;tførelsesform kan man gå frem med ekstraksjon og separasjon av uran, thorium og sjeldne jordartmetaller ved væske-væske:-ekstraksjon mellom en vandig fase inneholdende saltene av disse metaller og en organisk fase inneholdende en nøytral organisk fosforholdig forbindelse og gå frem på følgende måte: i et første trinn, for å gjenvinne de sjeldne jordartmetaller, bringes den vandige oppløsning av klorider av uran, thorium og sjeldne jordartmetaller inneholdende minst 30 vekt% sjeldne jordartmetaller og med en surhet lavere enn 2N og en konsentrasjon uttrykt som totale oksyder på

mer enn 50 g/l i kontakt med organisk oppløsning som ut-gjøres av et fortynningsmiddel og ekstraksjonsmiddel slik at kloridene av uran og thorium ekstraheres i den organiske fase og kloridene av de sjeldne jordartmetaller etterlates i den vandige fase.

i en annet trinn, for å gjenvinne thorium bringes den organiske fase fra det første trinn i kontakt med vann eller en fortynnet saltsyreoppløsning slik at thorium i vandig oppløsning ekstraheres og uran etterlates i den organiske oppløsning

i et tredje trinn, for å utvinne uran, bringes den organiske fase fra det annet trinn i kontakt med vann eller en vandig oppløsning av alkalimetallkarbonat slik at uran ekstraheres i den vandige løsning.

Når utgangsmineralet inneholder en stor mengde jern kan en variant av den første utførelsesform anvendes.

Den organiske fase fra det første trinn inneholdende uran, thorium og jern vaskes med en oppløsning av salpetersyre med en konsentrasjon mellom 1 og 4N for å fjerne jernet i form av ferrinitrat.

Det annet trinn, for å gjenvinne thorium, gjennomføres fra den organiske fase hvorfra jernet er fjernet og som bringes i kontakt med en fortynnet salpetersyreoppløsning for å gjenvinne thorium i vandig løsning.

De følgende trinn gjennomføres ved den første utførelses-form beskrevet i det foregående.

Mer spesielt kan det være fordelaktig:

i det annet trinn anvendes vann eller saltsyre med en

konsentrasjon lavere enn eller lik 0,1M.

- i det tredje trinn anvendes en vandig oppløsning av alkalimetallkarbonat med konsentrasjon mellom 0,5 og 2M.

Ved en annen utførelsesform kan man foreta ekstraksjonen og separasjonen av uran, thorium og de sjeldne jordartmetaller ved væske-væske-ekstraksjon mellom en vandig fase inneholdende saltene av disse metaller og en organisk fase inneholdende en nøytral organisk fosforholdig forbindelse på følgende måte: i et første trinn, for å separere på en side de sjeldne jordartmetaller og thorium og på den annen side uran, bringes den vandiige oppløsning av klorider av uran, thorium og sjeldne jordartmetaller inneholdende minst 30% oksyder av sjeldne jordartmetaller og som har en surhet på under 2N

og en konsentrasjon uttrykt som totale oksyder på minst 50 g/l i kontakt med en organisk oppløsning inneholdende et fortynningsmiddel og et ektraksjonsmiddel for å ekstrahere i den organiske fase kloridene av uran og etterlate i den vandige fase kloridene av thorium og de sjeldne jordartmetaller

i et annet trinn, for å gjenvinne uran, bringes den organiske fase fra det første trinn i kontakt med vann

.eller en oppløsning av alkalimetallkarbonat for å ekstrahere uran inn i den vandige løsning

i et tredje trinn, for å gjenvinne de sjeldne jordartmetaller, bringes den vandige fase fra det første trinn inneholdende thorium og de sjeldne jordartmetaller i kontakt med en organisk løsning som utgjøres av et fortynningsmiddel og et ektraksjonsmiddel for å ekstrahere thorium i den organiske fase og etterlate en vandig fase med de sjeldne jordartmetaller

i et fjerde trinn, for å gjenvinne thorium, bringes

den organiske fase fra det tredje trinn i kontakt med vann eller en saltsyreoppløsning for å ekstrahere

thorium i den vandige løsning.

Når utgangsmineralet inneholder en meget stor mengde jern kan en variant av den annen utførelsesform anvendes.

Den organiske fase fra det første trinn inneholdende

uran og jern, vaskes med en oppløsning av salpetersyre med konsentrasjon mellom 1 og 4m for å fjerne jern i form av ferrinitrat.

De følgende trinn gjennomføres ved den annen utførelses-form beskrevet i det foregående.

Mer spesielt kan det være fordelaktig å anvende:

i det annet trinn, en oppløsning av alkalimetallkarbonat med en konsentrasjon mellom 0,5 og 2M.

i det fjerde trinn, vann eller en saltsyre-

oppløsning med konsentrasjon under 0,1M.

De forskjellige trinn med kontakt og vasking kan gjennom-føres i vanlige apparater for væske-væske-ekstraksjon i motstrøm. Slike apparater omfatter vanligvis flere trinn med blande-avsetningssystemer eller fylte og/eller omrørte kolonner, anordnet for å gjennomføre ekstraksjons-operasjoner, selektiv vasking og gjenvinning av elementene i vandig fase og regenerering av ekstraksjonsmidlet.

De forskjellige trinn gjennomføres ved hjelp av vanlige arbeidsbetingelser anvendt ved væske-væske-ekstraksjon idet temperaturen ved gjennomføringen vanligvis er mellom vanlig temperatur og 80°C og foretrukket mellom vanlig temperatur og |70°c.

De forskjellige gjennomstrømningstakter for organisk

fase og vandig fase fremkommer som et resultat av en kombinasjon av forskjellige parametre alt etter beregnings-

måter som er vel kjent for den fagkyndige.

De etterfølgende eksempler illustrerer oppfinnelsen, under henvisning til de vedføyde tegninger.

EKSEMPEL 1

Det følgende eksempel ble gjennomført etter den første utførelsesform i anlegget gjengitt i fig. 1 og omfatter: et første væske-væske-ekstraksjonsbatteri som virker i motstrøm og som utgjøres av en ekstraksjonsseksjon (a) omfattende seks teoretiske trinn og en vaskeseksjon (a') omfattende åtte teoretiske trinn

en regenererings-gjenvinningseksjon (b) omfattende fire teoretiske trinn

et annet væske-væske-ekstraksjonsbatteri som virker i motstrøm og som utgjøres av en ekstraksjonsseksjon (c) omfattende åtte teoretiske trinn og en vaskeseksjon (c') omfattende seks teoretiske trinn

en regenererings-gjenvinningsseksjon (d) omfattende to teoretiske trinn.

Utgangs-saltsyreløsningen har en surhet på 0,5N og en total konsentrasjon av oksyder på 340 g/l med følgende fordeling:

Man velger inngang og utgang for ekstraksjons-enhetene og enhetene for regenerering-gjenvinning i samsvar med sirkulasjonsretningen for den organiske fase.

I et første trinn:

innføres i en takt på 130 l/h ved utløpet fra ekstraksjonsenheten (a) oppløsningen av klorider og ved innløpet til den samme ekstraksjonsenhet (a) innføres i en takt på 78 l/h en oppløsning sammensatt av en blanding av dibutylbutylfosfonat 75 vekt* og trioktylfosfinoksyd 4 vekt%i kerosen.

I en takt på 13 l/h innføres i vaskeenheten (a') en molar oppløsning av saltsyre.

Man oppnår ved inngangen til ekstraksjonsenheten (a) en vandig oppløsning inneholdende 282 g/l sjeldne jordartmetalloksyder tilsvarende et ekstraksjonsutbytte på mer enn 99,9%, mindre enn 1 mg/l uranoksyd og mindre enn -5 mg/l thoriumoksyd. Deteksjonsgrensen for analyse-apparatur tillater ikke oppnåelse av en lavere grense ved bestemmelsen av uran og thorium.

Den organiske oppløsning av dibutylbutylfosfonat og trioktylfosfinoksyd fra vaskeseksjonen (a') innføres hele tiden i samme takt (78 l/h) i regenererings-gjenvinningsseksjonen (b) i motstrøm med en oppløsning av salpetersyre 2M som innføres i en takt på 65 l/h.

Man oppnår ved innløpet til regenererings-gjenvinnings-seksjonen (b) en vandig oppløsning inneholdende 2 g/l jern og inneholdende mindre enn 1 mg/l uran.

i

I et annet trinn:

den organiske løsning fra regenerings-gjenvinnings-seksjonen (b) innføres i ekstraksjonsseksjonen (c) hele tiden i en konstant takt på 78 l/h. I denne samme ekstraksjonsseksjon (c) innføres i en takt på 26 l/h en oppløsning av dibutylbutylfosfonat og trioktylfosfinoksyd med samme sammensetning som tidligere og som

skriver seg utløpet fra regenererings-gjenvinnings-seksjonen (d). I vaskeseksjonen (c') i det samme

batteri innføres i en takt på 130 l/h en oppløsning av 0,lM salpetersyre.

Man oppnår ved innløpet til ektraksjonsseksjonen (c)

en vandig oppløsning av thoriumoksyd med en konsentrasjon på 30 g/l og inneholdende mindre enn 1 mg/l uran og mindre enn 1 mg/l oksyder av sjeldne jordartmetaller.

I et tredje trinn:

den organiske løsning fra vaskeseksjonen (c') innføres i regenererings-gjenvinnings-seksjonen (d) i en takt på 104 l/h. I motstrøm i denne enhet innføres en molar oppløsning av natriumkarbonat i en takt på 26 l/h.

Man oppnår ved inngangen til regenererings-gjenvinnings-seksjonen (d) en vandig oppløsning av uran med en konsentrasjon 5 g/l og mindre enn 5 mg/l thoriumoksyd.

Den organiske løsning fra denne regenererings-gjenvinnings-enhet resirkuleres delvis til den første batteriseksjon (a) i en takt på 78 l/h og delvis til den annen batteriseksjon (c) med en takt på 26 l/h.

EKSEMPEL 2

Dette' eksempel gjennomføres ved den annen utførelsesform i anlegget representert i fig. 2 og omfatter: et første væske-væske-ekstraksjonsbatteri som virker i motstrøm og som utgjøres av en ekstraksjonsseksjon (a) omfattende fire teoretiske trinn og en vaskeseksjon (a') omfattende fem teoretiske trinn

en første regenererings-gjenvinnings-seksjon (b) omfattende fire teoretiske trinn

en annen regenererings-gjenvinnings-seksjon (c) omfattende to teoretiske trinn

en evaporator for å konsentrere den vandige oppløsning fra (a)

et annet ekstraksjonsbatteri som utgjøres av en ektraksjonseksjon (d) omfattende seks teoretiske trinn

.og en vaskeseksjon (d') omfattende åtte teoretiske trinn

en tredje regenererings-gjenvinnings-seksjon (e) omfattende seks teoretiske trinn.

Den vandige oppløsning av elementer som skal ekstraheres har en surhet på 0,5N og en total konsentrasjon av oksyder på 25 0 g/l med en følgende fordeling:

I et første trinn:

innfører man i en takt på 320 l/h ved utløpet fra ekstraksjonsenheten (a) oppløsningen av klorider.

Man innfører ved inngangen til (a) en oppløsning av dibutylbutylfosfonat 55 vekt% i kerosen i en takt på

64 l/h

- man innfører i en takt på 16 l/h i vaskeenheten (a')

en oppløsning på 0,05M saltsyre

- man oppnår ved inngangen til ekstraksjonsenheten (a)

en vandig oppløsning inneholdende thorium og sjeldne jordartmetaller og med en konsentrasjon på 240 g/l.

Denne oppløsning inndampes til 310 g/l

den organiske oppløsning av dibutylbutylfosfonat i kerosen fra vaskeenheten (a') innføres i regenererings-gjenvinnings-enheten (b) i motstrøm med en 2M salpeter-syreoppløsning som innføres i en takt på 32 l/h - man oppnår ved inngangen til enheten (b) en salpeter-syreoppløsning inneholdende 10 g/l jern og mindre enn 1 mg/l uran.

I et annet trinn:

den organiske oppløsning fra regenererings-gjenvinnings-seksjonen (b) innføres stadig med samme takt på 64 l/h i regenererings-gjenvinnings-seksjonen (c) i motstrøm med en vandig molar oppløsning av natriumkarbonat som inn-føres i en takt på 64 l/h.

man oppnår ved inngangen til regenererings-gjenvinnings-

seksjonen (c) en vandig oppløsning av uranylkarbonat på

5 g/l inneholdende mindre enn 5 mg/l thorium

den organiske oppløsning av dibutylbutylfosfonat fra regenererings-gjenvinningsseksjonen (c) resirkuleres stadig i samme takt til ekstraksjonsseksjonen (a).

I et tredje trinn:

den vandige oppløsning av thorium og sjeldne jordartmetaller som er konsentrert innføres i en takt på 224 l/h ved utløpet fra ekstraksjonsenheten (d) i motstrøm med en oppløsning av en blanding av dibutylbutylfosfonat 75 vekt* og trioktylfosfinoksyd 4 vekt% i kerosen og som innføres i en takt på 128 l/h.

Man innfører i en takt på 13 l/h i vaskeenheten (d') en molar oppløsning av saltsyre.

Man oppnår ved innløpet til ektraksjonsenheten (d) en vandig oppløsning inneholdende 292 g/l sjeldne jordartmetalloksyder (dette tilsvarer et utbytte på 99,9% og inneholdende mindre enn 1 mg/l uran og mindre enn 3 mg/l thorium.

I et fjerde trinn:

den organiske løsning fra vaskeenheten (d') innføres i regenererings-gjenvinnings-enheten fe) i motstrøm med en saltsyreoppløsning 0,2m som innføres i en takt på

112 l/h

man oppnår ved inngangen til regenererings-gjenvinnings-enheten (e) en vandig oppløsning inneholdende 60 g/l thoriumoksyd, mindre enn 1 mg/l uran og mindre enn 1 mg/l sjeldne jordartmetaller.

Den organiske oppløsning av dibutylbutylfosfonat og trioktylfosfinoksyd fra regenererings-gjenvinnings-seksjonen (e) resirk-u leres hele tiden i samme takt til ekstraksjonsseksjonen (d).

EKSEMPEL 3

Dette eksempel ble gjennomført i samsvar med den annen utførelsesform i anlegget representert i fig. 3 og omfattende: et første væske-væske-ekstraksjonsbatteri som virker i motstrøm og som utgjøres av en ekstraksjonsseksjon (a) med fem teoretiske trinn og en vaskeseksjon (a') med fire teoretiske trinn

en regenererings-gjenvinnings-seksjon (b) med fire teoretiske trinn

en inndamper for å konsentrere den vandige oppløsning fra (aj

et annet ektraksjonsbatteri som utgjøres av en ektrak-sjonsseksjon (c) med seks teoretiske trinn og en vaskeseksjon (c') med seks teoretiske trinn

en regenererings-gjenvinnings-seksjon (d) med fire teoretiske trinn

Oppløsningen av klorider som skal ekstraheres, oppnådd ved utluting med saltsyre av et konsentrat av uran, thorium og sjeldne jordartmetaller, har en surhet på 0,4N og en total konsentrasjon av oksyder på 250 g/l fordelt på følgende måte:

I det første trinn:

innføres i en takt på 500 l/h ved utgangen av ekstraksjonsenheten (a) oppløsningen av klorider som skal separeres, og ved inngangen til (a) innføres en oppløsning av tributylfosfat 50 vekt% i kerosen i en takt på 250 l/h

man innfører i en takt på 50 l/h i vaskeenheten (a')

en oppløsning av 0,1m saltsyre

man oppnår ved inngangen til ekstraksjonsenheten (a)

en vandig oppløsning inneholdende thorium og sjeldne jordartmetaller i en konsentrasjon på 200 g/l. Denne oppløsning konsentreres til 350 g/l.

I et annet trinn:

den organiske oppløsning av tributylfosfat i kerosen som skriver seg vaskeenheten (a') innføres i regenererings-gjenvinningsenheten (b) i motstrøm med vannet som inn-føres i en takt på 250 l/h

man oppnår ved inngangen til regenererings-gjenvinnings-seksjonen (b) en vandig oppløsning av uran med 50 g/l inneholdende mindre enn 1 mg/l oksyder av sjeldne jordartmetaller

den organiske oppløsning av tributylfosfat som skriver seg fra regenererings-gjenvinnings-seksjonen (b) resirkuleres stadig i samme takt til ektraksjonsseksjonen (a)

I et tredje trinn:

den vandige oppløsning av thorium og sjeldne jordartmetaller som er konsentrert innføres i en takt på 300 l/h ved utgangen fra ekstraksjonsenheten (c) i motstrøm med

en oppløsning av en blanding av dibutylbutylfosfonat 75 vekt%

og trioktylfosfinoksyd 4 vekt* i kerosen som innføres i en takt på 350 l/h.

Man innfører i en takt på 25 l/h i vaskeenheten (c') en molar oppløsning av saltsyre.

Man oppnår ved inngangen til ekstraksjonsenheten (c) en vandig oppløsning inneholdende 315 g/l oksyder av sjeldne jordartmetaller og inneholdende mindre enn 3 mg/l uran.

I et fjerde trinn:

den organiske oppløsning fra vaskeenheten (c') innføres i regenererings-gjenvinnings-enheten (d) i motstrøm med en oppløsning av 0,2M saltsyre som innføres i en takt på 35 l/h

man oppnår ved inngangen til regenererings-gjenvinnings-enheten (d) en vandig oppløsning inneholdende 17,5 g/l thoriumoksyd

den organiske oppløsning av dibutyl-butylfosfonat og trioktylfosfinoksyd som skriver seg regenererings-gjenvinnings-enheten (d) resirkuleres stadig i samme takt til ekstraksjonsseksjonen (c).

EKSEMPEL 4

Dette eksempel ble gjennomført ved hjelp av den annen ut-førelsesform i anlegget representert i fig. 3 og omfattende: et første væske-væske-ekstraksjonsbatteri som virker i motstrøm og som utgjøres av en ekstraksjonsseksjon (a) med fire teoretiske trinn og en vaskeseksjon (a') med fire teoretiske trinn. En regenererings-gjenvinnings-seksjon (b) med to teoretiske trinn en inndamper for konsentrering av den vandige oppløsning fra (a) et annet ekstraksjons-batteri som utgjøres av en ekstraksjonsseksjon (c) med seks teoretiske trinn og en vaskeseksjon (c') med seks teoretiske trinn - en regenererings-gjenvinnings-seksjon (d) med seks teoretiske trinn.

Oppløsningen av klorider av elementer som skal ekstraheres har en surhet på omtrent 2N og en konsentrasjon av totale oksyder på 50,5 g/l fordelt på følgende måte:

De to første trinn i dette eksempel gjennomføres ved en temperatur på 50°C og de to siste trinn gjennomføres ved vanlig temperatur.

I et første:

innføres i en takt på 1000 l/h ved utløpet fra ekstraksjonsenheten (a) oppløsningen av klorider som skal separeres og ved innløpet til (a) innføres en oppløsning av trioktylfosfinoksyd 20 vekt* i kerosen i en takt på

1000 l/h

i en takt på. 100 l/h innføres i vaskeenheten (a')

en oppløsning av 0,05M saltsyre

man oppnår ved inngangen til ekstraksjonsenheten (a)

en vandig oppløsning inneholdende thorium og sjeldne jordartmetaller og med en konsentrasjon på 18 g/l.

Denne oppløsning konsentreres til 370 g/1.

I et annet trinn:

den organiske oppløsning av trioktylfosfinoksyd i kerosen som skriver seg fra vaskeenheten (a') innføres i regenererings-gjenvinnings-enheten (b) i motstrøm med en molar oppløsning av natriumkarbonat som innføres i en takt på 3000 l/h.

man oppnår ved inngangen til regenererings-gjenvinnings-seksjonen (b) en vandig oppløsning av uranylkarbonat med 10 g/l.

Den vandige oppløsning av trioktylfosfinoksyd som skriver seg fra regenererings-gjenvinnings-seksjonen (b) resirkuleres stadig i samme takt til ekstraksjonsseksjonen (a).

Et tredje trinn:

den vandige oppløsning av thorium og sjeldne jordartmetaller som er konsentrert innføres i en takt på 50 l/h til utløpet fra ektraksjonsenheten (c) i motstrøm med en oppløsning av en blanding av dibutylbutylfosfonat 75 vekt% og trioktylfosfinoksyd 4 vekt% i kerosen som innføres i en takt på 50 l/h

man innfører i en takt på 5 l/h i vaskeenheten (c' )

en molar oppløsning av saltsyre

man oppnår ved inngangen til ekstraksjonsenheten (c)

en vandig oppløsning inneholdende 330 g/l sjeldne jordartmetalloksyder (tilsvarende et ekstraksjonsutbytte på 99,9%.

I et fjerde trinn:

den organiske oppløsning som kommer fra vaskeenheten (c') innføres i regenererings-gjenvinnings-enheten (d)

i motstrøm med en oppløsning av saltsyre 0,2M.

Man oppnår ved inngangen til regenererings-gjenvinnings-enheten (d) en vandig oppløsning inneholdende 25 g/l thoriumoksyd.

Den organiske oppløsning av dibutyl-butylfosfonat og trioktylfosfinoksyd som skriver seg fra regenererings-gjenvinnings-seksjonen (d) resirkuleres stadig i samme takt til ekstraksjonsseksjonen (c).

Claims

1. Fremgangsmåte for separering og utvinning av uran, thorium, sjeldne jordartmetaller og eventuelt jern ved væske-vaeskeekstraks jon mellom en vandig fase inneholdende saltene av disse metaller og en organisk fase, karakterisert ved at en vandig oppløsning av klorider av uran, thorium, sjeldne jordartmetaller og eventuelt jern inneholdende minimum 30 vekt% av sjeldne jordartmetaller og med en surhet under 2N og en konsentrasjon uttrykt som oksyder av uran, thorium og sjeldne jordartmetaller på minst 50 g/l bringes i kontakt med en organisk fase inneholdende et ekstraksjonsmiddel som utgjøres av i det minste en nøytral organisk fosforforbindelse eventuelt i oppløsning i et fortynningsmiddel, idet den nøytrale organiske fosfor-forbindelse er valgt blant fosfonater, fosfinater, fosfinoksyder alene, i blanding med hverandre eller i blanding med organiske fosfater når thoriumklorid ekstraheres i den organiske fase, og den nøytrale organiske fosfor-forbindelse velges blant fosfatene, fosfonatene, fosfinatene, fosfinoksydene enten alene eller i blanding med hverandre når thoriumklorid forblir i vandig løsning.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den vandige løsning av klorider av uran, thorium, sjeldne jordartmetaller og eventuelt jern har en lavere surhet enn IN.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at den vandige løsning av klorider av uran, thorium, sjeldne jordartmetaller og eventuelt jern har en konsentrasjon uttrykt som oksyder av uran, thorium og sjeldne jordartmetaller mellom 50 g/l og 600 g/l.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at ekstraksjonsmiddelet velges blant i det minste en av følgende klasser av nøytrale organiske fosfor-fobindeler: hvori R^, R2 og R^ representerer aromatiske og/eller alifatiske hydrokarbonradikaler med 1-18 karbonatomer og hvori minst en av gruppene R inneholder minst 4 karbonatomer.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert ved at radikalene R^, R2 og R^ representerer aromatiske og/eller alifatiske hydrokarbonradikaler hvori minst en gruppe R inneholder 4-15 karbonatomer .

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, karakterisert ved at de organiske fosfor-forbindelser velges blant fosfonatene, fosfinatene og fosfinoksydene.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 4-6, karakterisert ved at den nøytrale organiske fosfor-forbindelse velges blant tri-n-butylfosfat (TBP), tri-isobutylfosfat (TIBP), dibutylbutylfosfonat (DBBP), di-2-etylheksyl-2-etylheksylfosfonat (DEHEHP), og tri-oktyl-fosfinoksyd (TOPO).

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at fortynningsmiddelet velges blant løsningsmidler for organiske fosfor-forbindelser som alifatiske hydrokarboner, petroleumsfraks joner av typen kerosen eller Solvesso, aromatiske hydrokarboner og alifatiske halogenerte hydrokarboner.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at volumkonsentrasjonen av ekstraksjonsmiddelet er mellom 5 og 100%.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-9, karakterisert ved at: - i et første trinn, for utvinning av sjeldne jordartmetaller, bringes den vandige løsning av klorider av uran, thorium, og sjeldne jordartmetaller i kontakt med en organisk fase som ut-gjøres av et fortynningsmiddel og et ekstraksjonsmiddel slik at kloridene av uran og thorium ekstraheres i den organiske fase og kloridene av sjeldne jordartmetaller etterlates i den vandige fase idet ekstraksjonsmiddelet velges blant fosfonatene, fosfinatene og fosfinoksydene enten alene eller i blanding med hverandre eller i blanding med organiske fosfater; i et annet trinn, for utvinning av thorium, bringes den organiske fase fra det første trinn i kontakt med vann eller en saltsyreløsning for å ekstrahere thorium i den vandige løsning og etterlate uran i den organiske løsning. i et tredje trinn, for utvinning av uran, bringes den organiske fase fra det annet trinn i kontakt med vann eller en vandig oppløsning av alkalimetallkarbonat for å ekstrahere uran i vandig løsning.

11. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved at når oppløsningen inneholder jern, vaskes den organiske fase fra det første trinn med en sur nitratløsning med konsentrasjon mellom 1 og 4N for å fjerne jern i vandig løsning; det annet trinn, for å utvinne thorium, gjennomføres ved å bringe den vaskede organiske løsning som er befridd for jern i kontakt med salpetersyre med konsentrasjon lavere enn eller lik 0,1M. det tredje trinn, for utvinning av uran, gjennomføres ved å bringe den organiske oppløsning fra det annet trinn i kontakt med en oppløsning av alkalimetallkarbonat for å ekstrahere uran i vandig løsning.

12. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved at i det annet trinn har saltsyreoppløsningen en konsentrasjon på høyst 0,1M.

13- Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert ved at i det tredje trinn har den vandige oppløsning av alkalimetallkarbonat en konsentrasjon mellom 0,5 og 2M.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 10, karakterisert v^e d at etter det tredje trinn resirkuleres ekstraksjonsmidlet til det første trinn og til det annet trinn.

15. Fremgangsmåte som angitt i hvilke som helst av kravene 1 - 9, karakterisert ved at: - i et første trinn, for å separere på den ene side de sjeldne jordartmetaller og thorium og på den annen'side uran, bringes den vandige løsning av klorider av uran, thorium og sjeldne jordartmetaller i kontakt med en organisk fase som utgjøres av et fortynningsmiddel og et ekstraksjonsmiddel slik at kloridene av uran ekstraheres i den organiske fase og i den vandige fase etterlates kloridene av thorium og de sjeldne jordartmetaller, idet ekstraksjonsmidlet velges blant fosfater, fosfonater, fosfinater og fosfinoksyder hver for seg eller i blanding; i et annet trinn, for å utvinne uran, bringes den organiske fase fra det første trinn i kontakt med vann eller en oppløs-ning av alkalimetallkarbonat for å ekstrahere uran i vandig løsning; - i et tredje trinn, for å utvinne sjeldne jordartmetaller, bringes den vandige fase fra det første trinn og som inneholder thorium og sjeldne jordartmetaller, i kontakt med en organisk fase som utgjøres av et fortynningsmiddel og et ekstraksjonsmiddel, for å ekstrahere thorium i den organiske fase og etterlate de sjeldne jordartmetaller i den vandige fase, idet ekstrakssjonmidlet velges blant fosfonatene, fosfinatene og fosfinoksydene enten alene eller i blanding med hverandre eller i blanding med organiske fosfater; - i et fjerde trinn, for å utvinne thorium, bringes den organiske fase fra det tredje trinn i kontakt med en saltsyre-løsning for å ekstrahere thorium i vandig løsning.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, karakterisert ved at når oppløsningen inneholder jern vaskes den organiske fase fra det første trinn med en salpetersyreløsning med konsentrasjon mellom 1 og 4N for å fjerne jern i vandig løsning, idet det annet trinn, for å utvinne uran gjennomføres ved å bringe den organiske løsning som er vasket og frigjort for jern i kontakt med en løsning av alkalimetallkarbonat.

17. Fremgangsmåte som angitt i krav 15 og 16, karakterisert ved at i det annet trinn har den vandige løsning av alkalimetallkarbonat en konsentrasjon mellom 0,5 og 2M.

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 15, karakterisert ved at i det fjerde trinn har saltsyreløsningen en konsentrasjon på høyst 0,1M.

19- Fremgangsmåte som angitt i krav 15, karakterisert ved at den organiske løsning fra det tredje trinn resirkuleres til det første trinn og at den organiske løsning fra det femte trinn (etter fjernelsen av saltsyren) resirkuleres til det fjerde trinn.