RU2174492C2 - Method of reprocessing uranium-containing solutions - Google Patents
Method of reprocessing uranium-containing solutions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2174492C2 RU2174492C2 RU99120854A RU99120854A RU2174492C2 RU 2174492 C2 RU2174492 C2 RU 2174492C2 RU 99120854 A RU99120854 A RU 99120854A RU 99120854 A RU99120854 A RU 99120854A RU 2174492 C2 RU2174492 C2 RU 2174492C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uranium
- crystals
- zone
- centrate
- reextractor
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области экстракционных процессов, в частности для твердофазной реэкстракции урана из органической фазы в водную насыщенным раствором карбоната аммония с образованием кристаллов аммонийуранилтрикарбоната (АУТК) (NH4)4[UO2(CO3)]3, центрифугировании суспензии с последующим прокаливанием кристаллов АУТК до закиси-окиси урана U3O8.The invention relates to the field of extraction processes, in particular for solid-phase re-extraction of uranium from an organic phase to an aqueous saturated solution of ammonium carbonate with the formation of crystals of ammonium uranyl tricarbonate (AUTC) (NH 4 ) 4 [UO 2 (CO 3 )] 3 , centrifugation of the suspension followed by annealing of the crystals AUTC to uranium oxide U 3 O 8 .
Известен способ экстракционного аффинажа урана с применением экстрагентов типа ДАМФК или ТБФ (1). Способ заключается в том, что концентраты растворяют в азотной кислоте и полученный раствор направляют на экстракционную переработку. Уран экстрагируют в органическую фазу, а полученный экстракт направляют на реэкстракцию. Реэкстракцию проводят 25% раствором карбоната аммония. Уран выпадает в осадок в виде кристаллов АУТК. Полученную суспензию разделяют на твердую (кристаллы АУТК) и жидкую составляющие (маточный раствор). АУТК прокаливают до окислов урана, а маточный раствор нагревают для перевода растворенной части АУТК до монокарбоната уранила UO2CO3 по реакции:
• 2H2O + NH3+ CO2+ H2O
Недостатком способа является наличие энергоемкой операции по упариванию маточных растворов и фильтрованию от монокарбоната уранила.A known method of extraction refining of uranium using extractants such as DAMPA or TBP (1). The method consists in the fact that the concentrates are dissolved in nitric acid and the resulting solution is sent for extraction processing. Uranium is extracted into the organic phase, and the resulting extract is sent for re-extraction. Reextraction is carried out with a 25% solution of ammonium carbonate. Uranium precipitates in the form of AUTC crystals. The resulting suspension is divided into solid (crystals AUTK) and liquid components (mother liquor). AUTC is calcined to uranium oxides, and the mother liquor is heated to transfer the dissolved part of AUTC to uranyl monocarbonate UO 2 CO 3 by the reaction:
• 2H 2 O + NH 3 + CO 2 + H 2 O
The disadvantage of this method is the presence of energy-intensive operation for evaporation of the mother liquor and filtering from uranyl monocarbonate.
В качестве прототипа взято решение по патенту Германии N 1918133 C 01 G 43/01 (2). As a prototype, a decision was made according to German patent N 1918133 C 01 G 43/01 (2).
Решение, защищенное этим патентом, относится к области переработки ядерно-делящихся материалов и предназначено для получения ядерного топлива, в частности для получения диоксида урана UO2.The solution protected by this patent relates to the field of reprocessing of nuclear fissile materials and is intended to produce nuclear fuel, in particular to produce uranium dioxide UO 2 .
Основные стадии переработки:
- гексафторид урана UF6 пропускают через воду;
- полученный в результате гидролиза водный раствор уранилфторида UO2F2 обрабатывают аммиачным раствором и получают диоксид урана (NH4)2U2O7;
- полученную суспензию направляют в непрерывнодействующую центрифугу;
- в центрифуге отделяется легкая составляющая - фугат (маточный раствор) и тяжелая составляющая, содержащая кристаллы диураната аммония;
- кристаллы соли (NH4)2U2O7 направляют на прокалку в печь для получения двуокиси урана UO2;
- фугат направляют на дополнительную переработку.The main stages of processing:
- uranium hexafluoride UF 6 is passed through water;
- the aqueous solution of uranyl fluoride UO 2 F 2 obtained by hydrolysis is treated with an ammonia solution and uranium dioxide (NH 4 ) 2 U 2 O 7 is obtained;
- the resulting suspension is sent to a continuous centrifuge;
- in the centrifuge, the light component is separated - the centrate (mother liquor) and the heavy component containing crystals of ammonium diuranate;
- salt crystals (NH 4 ) 2 U 2 O 7 are sent to calcination in a furnace to obtain uranium dioxide UO 2 ;
- the centrate is sent for additional processing.
Данный способ применяется при переработке химически чистых продуктов, тогда как в аналоге имеют дело с растворами, загрязненными примесями, для чего используют дополнительную очистку. This method is used in the processing of chemically pure products, whereas in the analogue they deal with solutions contaminated with impurities, for which additional purification is used.
Задачей изобретения по патентуя N 1918133 является создание необходимых условий для равномерной и усредненной подачи суспензии из центрифуги в прокалочную печь, что обеспечивает получение двуокиси урана с заданными технологическими свойствами. The objective of the invention according to patenting N 1918133 is to create the necessary conditions for uniform and average supply of suspension from a centrifuge to a calcining furnace, which ensures the production of uranium dioxide with desired technological properties.
Поставленная задача достигается тем, что между центрифугой и прокалочной печью установлены дополнительные устройства. The task is achieved in that between the centrifuge and the calcining furnace installed additional devices.
Задачей настоящего изобретения является усовершенствование известного способа, повышения его эффективности при улучшении качества полученного продукта. The objective of the present invention is to improve the known method, increase its efficiency while improving the quality of the resulting product.
Поставленная задача достигается тем, что в известном способе, включающем экстрагирование урана из водной фазы в органическую, реэкстрагирование урана из органической фазы в водную с формированием кристаллов АУТК, отделение центрифугированием кристаллов АУТК и их прокалкой, отличающейся тем, что полученный после центрифугирования фугат перед направлением в реэкстрактор разделяют на два потока, один из которых направляют в зону смешения реэкстрактора, а второй - нижнюю часть зоны разделения. The problem is achieved in that in the known method, including the extraction of uranium from the aqueous phase into the organic phase, re-extraction of uranium from the organic phase into the aqueous phase with the formation of AUTC crystals, separation by centrifugation of AUTC crystals and their calcination, characterized in that the centrate obtained after centrifugation before being sent to the stripper is divided into two streams, one of which is directed into the mixing zone of the stripper, and the second is the lower part of the separation zone.
При этом в зону смешения подают такое количество фугата (реэкстрагента), какое необходимо для создания оптимальных условий для образования и роста кристаллов АУТК. При этом концентрация урана в суспензии должна составлять 8. . . 12 г/л. В зону разделения подают 50...70% от общего потока. При этом максимальное количество подаваемого фугата определяется временем разделения фаз, при котором исключается попадание органической фазы вместе с кристаллами АУТК, загрязняющей закись-окись урана фосфором. Фугат в зону разделения подают через трубку, расположенную у перегородки, разделяющей зону формирования кристаллов АУТК и зону разделения. Подачу осуществляют параллельно днищу реэкстрактора в направлении движения суспензии к окну, расположенному между зонами разделения и вывода кристаллов АУТК. At the same time, such a quantity of centrate (stripping agent) is fed into the mixing zone as is necessary to create optimal conditions for the formation and growth of AUTC crystals. In this case, the concentration of uranium in the suspension should be 8.. . 12 g / l 50 ... 70% of the total flow is fed into the separation zone. In this case, the maximum amount of the centrate fed is determined by the phase separation time, at which the organic phase does not get in together with AUTC crystals polluting uranium oxide with phosphorus. The centrate in the separation zone is fed through a tube located at the partition separating the zone of formation of crystals AUTC and the separation zone. The feed is carried out parallel to the bottom of the reextractor in the direction of movement of the suspension to the window located between the zones of separation and output crystals AUTK.
Введение фугата в определенном количестве в зону разделения и ориентированное движение объединенной массы суспензии в направлении к окну, расположенному между зонами разделения и вывода кристаллов АУТК, позволяют удерживать кристаллы АУТК во взвешенном состоянии. При этом происходит усреднение суспензии и снижается накопление осадка в зоне разделения. The introduction of a centrate in a certain amount into the separation zone and the oriented movement of the combined suspension mass in the direction of the window located between the separation and withdrawal zones of the AUTC crystals allows the AUTC crystals to be kept in suspension. In this case, the suspension is averaged and sediment accumulation in the separation zone is reduced.
На чертеже изображена схема, позволяющая осуществить поставленную задачу. The drawing shows a diagram that allows you to carry out the task.
Схема состоит из:
1 - экстрактор;
2 - реэкстрактор;
3 - смотровой фонарь;
4 - центрифуга;
5 - прокалочная печь;
6 - контейнер;
7 - камера;
8 - сборник;
9 - насос.The scheme consists of:
1 - extractor;
2 - reextractor;
3 - viewing lamp;
4 - centrifuge;
5 - calcination furnace;
6 - container;
7 - camera;
8 - collection;
9 - pump.
Для контроля за расходами на линиях подачи фугата в зону смешения установлен ротаметр 11, а в зону разделения - ротаметр 10. To control the costs, a rotameter 11 is installed in the mixing zone on the centrate supply lines, and a rotameter 10 is installed in the separation zone.
На экстракторе 1 установлены патрубки:
12 - на линии подачи экстрагента;
13 - на линии вывода обедненного ураном раствора (рафината);
14 - на линии подачи урансодержащего раствора.On the extractor 1 installed pipes:
12 - on the supply line of the extractant;
13 - on the output line of a depleted uranium solution (raffinate);
14 - on the supply line of a uranium-containing solution.
На реэкстракторе 2 установлен патрубок 15 на сливе суспензии. On the stripper 2 installed pipe 15 on the discharge of the suspension.
На линии подачи суспензии к фонарю 3 и центрифуге 4 установлен вентиль 17, на линии слива фугата из сборника 8 установлен вентиль 18. On the supply line of the suspension to the flashlight 3 and the centrifuge 4, a valve 17 is installed; on the drain line of the centrate from the collection 8, a valve 18 is installed.
Для регулирования расхода установлены на линии подачи фугата в зону разделения вентиль 19, в зону смешения - вентиль 20. To control the flow rate, valve 19 is installed on the centrate feed line into the separation zone, valve 20 to the mixing zone.
На реэкстракторе установлены:
21 - вентиль для подачи барботажного воздуха;
22 - патрубок для подачи фугата в зону смешения;
23 - патрубок для подачи экстракта в зону смешения;
24 - трубка для подачи барботажного воздуха;
25, 26 - вентили для подачи горячей воды;
27 - перегородка, разделяющая зону формирования кристаллов АУТК и зону разделения;
28 - перегородка, разделяющая зону формирования кристаллов АУТК и зону разделения органической и водной фаз;
29 - трубка для подачи оборотного фугата;
30 - перфорированная перегородка;
31 - патрубок для вывода экстрагента;
32 - мешалка;
33 - змеевик для обогрева зон смешения и формирования кристаллов АУГК;
34 - патрубок для подачи фугата в зону разделения;
35 - окно между зоной разделения и зоной вывода кристаллов АУТК;
36 - вентиль на линии освобождения зон разделения и вывода от кристаллов АУТК.On the stripper installed:
21 - valve for supplying bubbling air;
22 - pipe for supplying the centrate in the mixing zone;
23 - pipe for supplying the extract to the mixing zone;
24 - a tube for supplying bubble air;
25, 26 - valves for supplying hot water;
27 - a partition separating the zone of formation of crystals AUTC and the separation zone;
28 - a partition dividing the zone of formation of crystals AUTC and the zone of separation of organic and aqueous phases;
29 - a tube for supplying a revolving centrate;
30 - perforated partition;
31 - pipe for extractant withdrawal;
32 - mixer;
33 - coil for heating the mixing zones and the formation of crystals AUGK;
34 - pipe for feeding the centrate in the separation zone;
35 is a window between the separation zone and the zone of output crystals AUTK;
36 - valve on the line for the liberation of the zones of separation and output from crystals АУТК.
Способ осуществляется следующим образом: урансодержащий раствор и экстрагент через патрубки 14 и 12 соответственно подают в экстрактор 1. Рафинат через патрубок 13 направляется на известкование. Экстракт через патрубок 23 поступает в реэкстрактор. Одновременно в зону I реэкстрактора через патрубок 22 подают реэкстрагент (фугат), через вентиль 21 и трубку 24 подают барботажный воздух. Через вентили 25, 26 и змеевик 33 подают горячую воду. Через патрубок 34 и трубку 29 в зону III подают оборотный фугат. Включают мешалку 32. The method is as follows: the uranium-containing solution and the extractant through the nozzles 14 and 12, respectively, are fed into the extractor 1. The raffinate through the nozzle 13 is sent to liming. The extract through the pipe 23 enters the stripper. At the same time, a stripping agent (centrate) is supplied to zone I of the reextractor through the pipe 22, bubbler air is supplied through the valve 21 and the tube 24. Through the valves 25, 26 and the coil 33 serves hot water. Through the pipe 34 and the tube 29 in the zone III serves a revolving centrate. The stirrer 32 is turned on.
В зоне I происходит перемешивание водной и органической фаз и образование зародышей кристаллов АУТК. Суспензия через щель под перегородкой 27 поступает в зону II, где происходит формирование кристаллов АУТК. Затем суспензия переливается через перегородку 28 и поступает в зону III, где происходит разделение органической и водной фаз. Водная фаза (взвешенные кристаллы АУТК) и оборотный фугат движутся к окну 35 и далее поступают в зону IV. In zone I, the mixing of the aqueous and organic phases and the formation of nuclei of AUTC crystals occur. The suspension through the gap under the partition 27 enters the zone II, where the formation of crystals of AUTC. Then the suspension is poured through the partition 28 and enters the zone III, where the separation of the organic and aqueous phases. The aqueous phase (suspended AUTC crystals) and the reverse centrifuge move to window 35 and then enter zone IV.
Отделившаяся в зоне III органическая фаза непрерывно выводится из реэкстрактора через патрубок 31 и после фильтрования вновь поступает в экстрактор 1. The organic phase separated in zone III is continuously discharged from the reextractor through the pipe 31 and, after filtration, again enters the extractor 1.
Кристаллы АУТК непрерывно поступают в прокалочную печь 5. Полученная закись-окись урана поступает в контейнер 6, установленный в камере 7. Образовавшиеся при термическом разложении АУТК газы CO2 и NH3 направляются на улавливание в скрубберную установку.The АУТК crystals continuously enter the calcining furnace 5. The obtained uranium oxide enters the container 6 installed in the chamber 7. The CO 2 and NH 3 gases formed during the thermal decomposition of the АУТК are sent to a scrubber unit.
Фугат через вентиль 17 поступает в сборник 8. Периодически, в целях укрепления маточного раствора, в сборник 8 подают насыщенный раствор карбоната аммония. Фугат из сборника 8 через вентиль 18 поступает в насос 9. Насосом 9 часть фугата через вентиль 20, ротаметр 11 и патрубок 22 подают в зону I реэкстрактора, другую часть потока фугага через вентиль 19, ротаметр 10 и патрубок 34 подают в зону III реэкстрактора. The centrate through the valve 17 enters the collection 8. Periodically, in order to strengthen the mother liquor, a saturated solution of ammonium carbonate is fed into the collection 8. The centrate from the collection 8 through the valve 18 enters the pump 9. By the pump 9, part of the centrate through the valve 20, rotameter 11 and pipe 22 is fed into zone I of the stripping unit, the other part of the centrifugal stream through valve 19, rotameter 10 and pipe 34 is fed into zone III of the stripping machine.
Использование предлагаемого способа переработки растворов в целом позволяет:
во-первых, на стадии экстракция-реэкстракция освободится от примесей, не образующих летучие фториды (Fe, Al, Cu), определяющих общее содержание урана в закиси-окиси урана (по СТП ≥ 81%), а также освободится от примесей, образующих жгучие фториды (V, Cr, Mo, W) (по СТП V < 0,005%, Cr, Mo, W < 0,05%), что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к закиси-окиси урана, предназначенной для получения гексафторида урана.Using the proposed method for processing solutions in general allows:
firstly, at the extraction-re-extraction stage, it will be freed of impurities that do not form volatile fluorides (Fe, Al, Cu), which determine the total content of uranium in uranium oxide-oxide (by STP ≥ 81%), and also freed of impurities that form burning fluorides (V, Cr, Mo, W) (according to STP V <0.005%, Cr, Mo, W <0.05%), which meets the requirements for uranium oxide, intended for uranium hexafluoride.
Примерный состав примесей в исходных растворах по отношению к урану составляет, мас.%:
Fe - 3375
V - 0,07
Al - 75
Cr - 15
Cu - 15,3
Mo - 0,52
W - 0,11
Примерный состав указанных элементов в получаемой закиси-окиси урана составляют, мас.%:
U - > 81%
V - 0,00002
Fe - 1,3
Cr - 0,002
Al - 0,005
Mo - 0,0004
Cu - 0,0004
W - 0,0003
Таким образом, поучаемая закись-окись урана намного качественнее, чем предъявляемая по СТП;
во-вторых, введение оборотного фугата в реэкстрактор в указанных пределах дает возможность:
- значительно снизить накопление осадка в отстойной зоне и улучшить транспортабельность его от реэкстрактора до центрифуги;
- обеспечить усреднение и более равномерную подачу суспензии в центрифугу и АУТК их центрифуги в прокалочную печь. При этом достигается содержание влаги в закиси-окиси урана в соответствии с СТП;
- гарантирует полное разделение органической и водной фаз и, следовательно, исключает унос органической фазы с АУТК и возможность загрязнения закиси-окиси фосфором.The approximate composition of impurities in the initial solutions with respect to uranium is, wt.%:
Fe - 3375
V - 0.07
Al - 75
Cr - 15
Cu - 15.3
Mo - 0.52
W - 0.11
An approximate composition of these elements in the resulting nitrous oxide of uranium is, wt.%:
U -> 81%
V - 0.00002
Fe - 1.3
Cr - 0.002
Al - 0.005
Mo - 0,0004
Cu - 0,0004
W - 0,0003
Thus, the taught uranium oxide is much better than that presented under the STP;
secondly, the introduction of a recycled centrate in the stripper within the specified limits makes it possible:
- significantly reduce the accumulation of sediment in the settling zone and improve its transportability from a reextractor to a centrifuge;
- to ensure averaging and more uniform supply of the suspension to the centrifuge and the automatic control system of their centrifuge in the calcining furnace. In this case, the moisture content in the uranium oxide is achieved in accordance with STP;
- guarantees a complete separation of the organic and aqueous phases and, therefore, eliminates the entrainment of the organic phase from the AUTC and the possibility of contamination of nitrous oxide with phosphorus.
Источники информации
1. В.Б.Шевченко, Б.Н.Судариков. Технология урана. Государственное издательство литературы в области атомной науки и техники. М.: 1961, с/ 234.Sources of information
1. V. B. Shevchenko, B. N. Sudarikov. Uranium technology. State Publishing House of Literature in the Field of Atomic Science and Technology. M .: 1961, s / 234.
2.Патент Германии N 1918133, C 01 G 43/01. 2. German patent N 1918133, C 01 G 43/01.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99120854A RU2174492C2 (en) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | Method of reprocessing uranium-containing solutions |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99120854A RU2174492C2 (en) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | Method of reprocessing uranium-containing solutions |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99120854A RU99120854A (en) | 2001-09-27 |
| RU2174492C2 true RU2174492C2 (en) | 2001-10-10 |
Family
ID=20225451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99120854A RU2174492C2 (en) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | Method of reprocessing uranium-containing solutions |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2174492C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2489357C2 (en) * | 2011-01-11 | 2013-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method of processing uranium hexafluoride |
-
1999
- 1999-09-29 RU RU99120854A patent/RU2174492C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГАЛКИН Н.П. Технология урана. - М.: Атомиздат, 1964, с.200-201. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2489357C2 (en) * | 2011-01-11 | 2013-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method of processing uranium hexafluoride |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102899485B (en) | Resin in pulp process is from containing the method extracting scandium scandium material | |
| CN105439356B (en) | A kind of method and device that sulfuric acid and fluorine chlorine are synchronously reclaimed from waste acid | |
| KR950013190B1 (en) | Process for the recovery of germanium from solutious that contain it | |
| EA024078B1 (en) | Industrial extraction of uranium using ammonium carbonate and membrane separation | |
| RU2139752C1 (en) | Method of continuous and simultaneous collection and precipitation of mercury from mercury-containing gases | |
| RU2315716C2 (en) | Method of the natural uranium chemical concentrate processing | |
| CN113979476A (en) | Method for preparing ammonium tetramolybdate product by back extraction and impurity removal | |
| RU2174492C2 (en) | Method of reprocessing uranium-containing solutions | |
| JPS6057919B2 (en) | Treatment method for nitric acid-containing waste liquid | |
| CN1049642A (en) | Stone coal ash sulfuric acid is mixed the acid slaking water logging of heating and is extracted the vanadium pentoxide technical process | |
| US4486392A (en) | Process for the selective separation of uranium from accompanying metals | |
| EP0026132A1 (en) | Process for global recovery of uranium, rare earth metals, thorium and yttrium from an acid solution | |
| CN110382109B (en) | System and method for processing lanthanide-containing minerals and producing rare earth oxides | |
| US5698173A (en) | Purification of uranium alloys by differential solubility of oxides and production of purified fuel precursors | |
| RU2477758C1 (en) | Method of extracting americium | |
| RU2444576C1 (en) | Method of processing chemical concentrate of natural uranium | |
| Valenzuela et al. | Recovery of copper from leaching residual solutions by means of a hollow-fiber membrane extractor | |
| RU2229178C2 (en) | METHOD FOR RECOVERING SPENT NUCLEAR FUEL (ALTERNATIVES), Np(VI)-\lang1033\f1 TO\lang1049\f0 -Np(V) REDUCER, Pu(IV)-TO-Pu(III) REDUCER, AND JOINED Np(VI)-TO-Np(V) AND Pu(IV)-TO- (Pu(III) REDUCER | |
| EP0066419B1 (en) | Method of recovering uranium | |
| SU982362A1 (en) | Method of extracting molybdenum | |
| De Schepper | Liquid-liquid extraction of gallium by tri-n-butyl phosphate | |
| Lutskiy et al. | Determination of the mutual entrainment of the extractant and the aqueous phase in the extraction of rare-earth elements from the technological phosphoric acid solution | |
| CN85100148A (en) | Extraction process is produced the processing method of fluorescent lanthanum oxide | |
| CN111087114A (en) | Treatment method of tantalum-niobium production wastewater | |
| JPS631245B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110930 |