RU2268510C2 - Method of purification of uranyl nitrate the fission products and a device for its realization - Google Patents
Method of purification of uranyl nitrate the fission products and a device for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2268510C2 RU2268510C2 RU2004105647A RU2004105647A RU2268510C2 RU 2268510 C2 RU2268510 C2 RU 2268510C2 RU 2004105647 A RU2004105647 A RU 2004105647A RU 2004105647 A RU2004105647 A RU 2004105647A RU 2268510 C2 RU2268510 C2 RU 2268510C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- washing
- solution
- uranyl nitrate
- mother liquor
- crystals
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии массообменных противоточных непрерывных процессов между твердой и жидкой фазами, таких как промывка, выщелачивание, растворение и может быть использовано в радиохимической, химической, гидрометаллургической и других отраслях промышленности. С наибольшим эффектом изобретение может быть использовано для непрерывной очистки нитрата уранила от продуктов деления путем кристаллизации.The invention relates to a technology of mass transfer countercurrent continuous processes between solid and liquid phases, such as washing, leaching, dissolution, and can be used in radiochemical, chemical, hydrometallurgical, and other industries. With the greatest effect, the invention can be used for continuous purification of uranyl nitrate from fission products by crystallization.
Известен способ очистки нитрата уранила [Патент Японии №10167730, 1998-06-23, G 21 C 19/46, C 01 G 43/00].A known method of purification of uranyl nitrate [Japan Patent No. 10167730, 1998-06-23, G 21 C 19/46, C 01 G 43/00].
По этому способу кристаллы гексагидрата нитрата уранила (ГНУ) восстанавливают и извлекают из урансодержащих растворов азотной кислоты при увеличении концентрации азотной кислоты. Увеличение концентрации азотной кислоты осуществляют при поддержании температуры урансодержащего раствора азотной кислоты 0-25°С и добавлении к раствору концентрированной азотной кислоты концентрацией 60-98%, или выпариванием и концентрированном раствора, или при приготовлении азотнокислых урансодержащих растворов при температуре выше 25°С и охлаждении раствора до температуры 0-25°С. Степень извлечения кристаллов ГНУ составила от 54% до 69%.In this method, crystals of uranyl nitrate hexahydrate (GNU) are reduced and recovered from uranium-containing solutions of nitric acid with increasing concentration of nitric acid. The increase in the concentration of nitric acid is carried out while maintaining the temperature of the uranium-containing solution of nitric acid 0-25 ° C and adding to the solution of concentrated nitric acid with a concentration of 60-98%, or by evaporation and concentrated solution, or when preparing nitric acid uranium-containing solutions at a temperature above 25 ° C and cooling solution to a temperature of 0-25 ° C. The degree of extraction of GNU crystals ranged from 54% to 69%.
К недостаткам этого способа следует отнести периодичность процесса, сложность организации непрерывного процесса очистки нитрата уранила, большое количество вспомогательных операций, не проработан вопрос очистки выделенных кристаллов ГНУ от маточного раствора, сложность организации дистанционного обслуживания и управления, значительный объем перерабатываемых растворов.The disadvantages of this method include the periodicity of the process, the complexity of organizing a continuous process for cleaning uranyl nitrate, a large number of auxiliary operations, the issue of cleaning the separated GNU crystals from the mother liquor has not been worked out, the complexity of organizing remote maintenance and control, a significant amount of processed solutions.
Известен способ очистки нитрата уранила [Approach to the extreme safety in a nuclear fuel reprocessing system in mild aqueous solutions. Asanuma N., Asono Y., Tomiyasu H., Mizumachi K., Ikeda Y., Asou M., Hanzawa M. JAERI-Conf. 1999, №99-004 (Pt 1). с.192-201. Англ.].A known method of purification of uranyl nitrate [Approach to the extreme safety in a nuclear fuel reprocessing system in mild aqueous solutions. Asanuma N., Asono Y., Tomiyasu H., Mizumachi K., Ikeda Y., Asou M., Hanzawa M. JAERI-Conf. 1999, No. 99-004 (Pt 1). p.192-201. English].
По этому способу проводят кристаллизацию ГНУ из раствора 3М HNO3 путем его охлаждения до температуры -20°С, при этом извлекают до 70% урана из раствора после растворения топлива.In this method, crystallization of GNU from a solution of 3M HNO 3 is carried out by cooling it to a temperature of -20 ° C, while up to 70% of uranium is extracted from the solution after dissolving the fuel.
Недостатком этого способа является необходимость охлаждения урансодержащих растворов до температуры ниже температуры их замерзания, что требует наличия крупномасштабного холодильного оборудования и, как следствие, снижается экономичность процесса.The disadvantage of this method is the need for cooling of uranium-containing solutions to a temperature below their freezing temperature, which requires the availability of large-scale refrigeration equipment and, as a result, reduces the efficiency of the process.
Известен способ порционной очистки урана или плутония, подлежащих возвращению в процесс переработки облученного ядерного топлива и/или делящихся материалов [Патент США №4759878, 1988, G 21 C 19/46], выбранный за прототип.A known method of batch cleaning of uranium or plutonium to be returned to the processing of irradiated nuclear fuel and / or fissile materials [US Patent No. 4759878, 1988, G 21 C 19/46], selected for the prototype.
Процесс порционной очистки урана или плутония, заключается в том, что после первичной очистки от примесей, каждую порцию раствора нитрата уранила, содержащего остаточные количества примесей, кристаллизуют и получаемые кристаллы ГНУ отделяют от маточного раствора, промывают и выгружают. Исходный раствор доводят до концентраций по урану 48-480 г/л и подготовленный урановый раствор охлаждают ниже 0°С для проведения кристаллизации. Продолжительность от начала до окончания кристаллизации задается между 0,1 и 10 часами. Количество выделяющихся кристаллов ГНУ соответствует менее чем 80 весовым процентам от внесенного урана. Отношение объемов кристаллической формы к объему получаемого маточного раствора составляет не более 0,5. В маточном растворе устанавливают конечную концентрацию азотной кислоты, равную 6-12 моль/л при комнатной температуре. При этом совместной кристаллизации нитрата уранила с водой в виде льда и/или тригидрата азотной кислоты избегают. Получаемый маточный раствор отделяют от кристаллов ГНУ и возвращают в рецикл. Отделенные кристаллы промывают небольшое время раствором азотной кислоты той же концентрации и при той же температуре, что и в отделяемом маточном растворе после окончания кристаллизации. Порционный процесс очистки плутония или плутония и урана проводят аналогичным образом.The process of batch cleaning of uranium or plutonium consists in the fact that after the initial purification from impurities, each portion of a solution of uranyl nitrate containing residual impurities is crystallized and the resulting GNU crystals are separated from the mother liquor, washed and discharged. The initial solution is adjusted to uranium concentrations of 48-480 g / l and the prepared uranium solution is cooled below 0 ° C to conduct crystallization. The duration from the beginning to the end of crystallization is set between 0.1 and 10 hours. The amount of separated GNU crystals corresponds to less than 80 weight percent of the introduced uranium. The ratio of the volume of the crystalline form to the volume of the resulting mother liquor is not more than 0.5. In the mother liquor, the final concentration of nitric acid is set at 6-12 mol / L at room temperature. In this case, co-crystallization of uranyl nitrate with water in the form of ice and / or nitric acid trihydrate is avoided. The resulting mother liquor is separated from the GNU crystals and returned to recycling. The separated crystals are washed for a short time with a solution of nitric acid of the same concentration and at the same temperature as in the separated mother liquor after crystallization is completed. The batch process for the purification of plutonium or plutonium and uranium is carried out in a similar manner.
К недостаткам этого способа следует отнести невысокую концентрацию исходного раствора по урану и, как следствие, значительный объем перерабатываемых растворов и необходимость в многостадийной кристаллизации, потребность в холодильном оборудовании, что также снижает экономичность процесса переработки.The disadvantages of this method include the low concentration of the initial solution for uranium and, as a result, a significant amount of processed solutions and the need for multi-stage crystallization, the need for refrigeration equipment, which also reduces the efficiency of the processing process.
За прототип предлагаемого устройства выбрано устройство кристаллизатора [Патент Японии №7140294, 1995-06-02, G 21 C 19/46, В 01 D 9/02, C 01 G 43/00] для осуществления непрерывной кристаллизации растворов ядерного топлива и процессов кристаллизационной очистки урана и плутония при ограниченной критичности, содержащее наружнюю трубу, установленную горизонтально или наклонно, в ней размещена внутреняя труба, вращаемая приводом. На периферии внутренней трубы размещены направляющие лопатки, наружняя труба снабжена патрубками подачи раствора нитрата уранила, кислоты, хладоагента и вывода маточника и кристаллов ГНУ. Раствор нитрата уранила охлаждают в межтрубном пространстве с образованием кристаллов и ильных отложений, содержащих и кристаллы. Кристаллы и маточный раствор выводят через отдельные отверстия, при этом имеет место захват маточника кристаллами.For the prototype of the proposed device, a crystallizer device was selected [Japan Patent No. 7140294, 1995-06-02, G 21 C 19/46, B 01
К недостаткам этого устройства следует отнести малую надежность в работе за счет наличия подвижных частей, трудность защиты сальников, находящихся в зоне кристаллизации, это приводит к необходимости обслуживания, что опасно для обслуживающего персонала, отсутствие промывки кристаллов, а также выгрузка кристаллов совместно с захватом маточного раствора приводит к низкой степени очитки от продуктов деления, потребность в холодильном оборудовании также снижает экономичность процесса.The disadvantages of this device include low reliability due to the presence of moving parts, the difficulty of protecting the seals located in the crystallization zone, this leads to the need for maintenance, which is dangerous for maintenance personnel, the absence of washing crystals, as well as unloading crystals together with the capture of the mother liquor leads to a low degree of purification from fission products, the need for refrigeration equipment also reduces the efficiency of the process.
Техническим результатом осуществления способа очистки нитрата уранила является организация непрерывного процесса очистки нитрата уранила и повышение степени его очистки от продуктов деления, значительное сокращение объемов перерабатываемых растворов, повышение экономичности процесса кристаллизации за счет проведения процесса в положительном температурном интервале, повышение степени кристаллизации нитрата уранила.The technical result of the method for purification of uranyl nitrate is the organization of a continuous process for purification of uranyl nitrate and an increase in its degree of purification from fission products, a significant reduction in the volume of processed solutions, an increase in the efficiency of the crystallization process due to the process in a positive temperature range, and an increase in the degree of crystallization of uranyl nitrate.
Техническим результатом осуществления устройства для очистки нитрата уранила является повышение экономичности и надежности работы устройства за счет исключения холодильного оборудования, а также повышения безопасности его работы.The technical result of the implementation of the device for purification of uranyl nitrate is to increase the efficiency and reliability of the device by eliminating refrigeration equipment, as well as increasing the safety of its operation.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является достижение технических результатов при осуществлении способа и устройства очистки нитрата уранила от продуктов деления.The problem to which the invention is directed is to achieve technical results in the implementation of the method and device for purification of uranyl nitrate from fission products.
Для решения поставленной задачи способ очистки нитрата уранила от продуктов деления включает кристаллизацию гексагидрата нитрата уранила из раствора путем его охлаждения, отделение полученных кристаллов от маточного раствора, их промывку и выгрузку, причем предварительно раствор нитрата уранила упаривают до концентрации по урану 800-1300 г/л и по азотной кислоте 0,5-3,0 моль/л, кристаллизацию проводят в прямотоке образующихся кристаллов гексагидрата нитрата уранила и маточного раствора при постоянном охлаждении раствора до температуры 15-30°С, образующиеся кристаллы отделяют от маточного раствора и подвергают противоточной промывке при температуре 15-30°С промывным раствором, содержащим 250-300 г/л урана и 3,0-6,0 моль/л азотной кислоты, затем кристаллы отделяют от промывного раствора, расплавляют при температуре более 60° и выгружают под действием разницы гидростатического давления, причем кристаллизацию, промывку и выгрузку проводят под действием вертикальных пульсаций, а отработавший промывной раствор вместе с маточным раствором, содержащим продукты деления, выводят из процесса в зоне их соприкосновения, при этом плотность отработавшего промывного раствора поддерживают на 2-5% выше плотности маточного раствора.To solve this problem, a method of purifying uranyl nitrate from fission products involves crystallization of uranyl nitrate hexahydrate from a solution by cooling it, separating the obtained crystals from the mother liquor, washing and unloading, and the uranyl nitrate solution is previously evaporated to a uranium concentration of 800-1300 g / l and with nitric acid 0.5-3.0 mol / l, crystallization is carried out in the direct flow of the formed crystals of uranyl nitrate hexahydrate and the mother liquor with constant cooling of the solution to a temperature of 15-30 C, the crystals formed are separated from the mother liquor and subjected to countercurrent washing at a temperature of 15-30 ° C with a washing solution containing 250-300 g / l of uranium and 3.0-6.0 mol / l of nitric acid, then the crystals are separated from the washing solution is melted at a temperature of more than 60 ° C and discharged under the influence of a difference in hydrostatic pressure, and crystallization, washing and unloading are carried out under the influence of vertical pulsations, and the spent washing solution together with the mother liquor containing fission products is removed from the process and in a zone of contact, while the density of the spent wash solution is maintained at 2-5% above the density of the mother liquor.
В частном варианте очистку нитрата уранила ведут в 2-3 ступени.In a particular embodiment, the purification of uranyl nitrate is carried out in 2-3 steps.
Для решения поставленной задачи устройство для очистки нитрата уранила от продуктов деления содержит кристаллизатор, выполненный в виде трубы с наружным охлаждением, снабженный штуцером подачи раствора нитрата уранила, причем устройство выполнено U-образной формы и установлено вертикально, на одной стороне устройства в его верхней части размещен кристаллизатор со штуцером для подачи раствора нитрата уранила, расположенным в верхней части кристаллизатора, нижняя часть кристаллизатора установлена соосно в промывочной колонне и закреплена в отверстии ее крышки, крышка снабжена штуцером для совместного вывода маточного и отработавшего промывного растворов, соединенным с гидрозатвором, нижняя часть промывочной колонны имеет конусное днище и снабжена штуцером подачи промывного раствора, другая сторона устройства выполнена в виде трубопровода, имеющего рубашку наружного обогрева, в нижней части трубопровод соединен с конусным днищем промывочной колонны и пульсационной цилиндрической камерой, а в верхней части трубопровод снабжен сливным патрубком.To solve the problem, a device for cleaning uranyl nitrate from fission products contains a crystallizer made in the form of a pipe with external cooling, equipped with a nozzle for supplying a uranyl nitrate solution, the device is made in a U-shape and installed vertically, on one side of the device in its upper part a mold with a fitting for supplying a uranyl nitrate solution located in the upper part of the mold, the lower part of the mold is coaxially mounted in the wash column and fixed len in the opening of its cover, the cover is equipped with a fitting for the joint withdrawal of the mother and spent washing solutions connected to a water seal, the lower part of the washing column has a conical bottom and equipped with a washing solution supply, the other side of the device is made in the form of a pipeline having an external heating jacket, the lower part of the pipeline is connected to the conical bottom of the washing column and the pulsating cylindrical chamber, and in the upper part of the pipeline is equipped with a drain pipe.
В частном варианте нижняя часть кристаллизатора установлена в промывочной колонне на глубину, равную 2-3 диаметра кристаллизатора.In a particular embodiment, the lower part of the mold is installed in the washing column to a depth equal to 2-3 diameters of the mold.
В другом частном варианте трубопровод подсоединен к нижней части конусного днища.In another particular embodiment, the pipeline is connected to the bottom of the conical bottom.
В другом частном варианте трубопровод подсоединен к боковой поверхности конусного днища.In another particular embodiment, the pipeline is connected to the side surface of the conical bottom.
В другом частном варианте рубашка наружного обогрева трубопровода состоит из секций.In another particular embodiment, the jacket for external heating of the pipeline consists of sections.
В другом частном варианте сливной патрубок размещен с возможностью регулирования его по высоте трубопровода.In another private embodiment, the drain pipe is placed with the possibility of regulating it along the height of the pipeline.
В другом частном варианте промывочная колонна, штуцер подачи промывного раствора и пульсационная цилиндрическая камера снабжены рубашками наружного обогрева.In another particular embodiment, the washing column, the nozzle for supplying the washing solution and the pulsating cylindrical chamber are provided with external heating jackets.
Сущность изобретения поясняется фиг.1 и фиг.2, где схематически представлен вертикальный разрез устройства.The invention is illustrated in figure 1 and figure 2, which schematically shows a vertical section of the device.
Устройство выполнено U-образной формы и установлено вертикально. На одной стороне устройства в его верхней части размещен кристаллизатор, выполненный в виде трубы 1 с наружным охлаждением 2, снабженный штуцером 3 подачи раствора нитрата уранила, расположенным в его верхней части. Нижняя часть кристаллизатора установлена соосно в промывочной колонне 4 и закреплена в отверстии ее крышки 5. Крышка снабжена штуцером 6 для совместного вывода маточного и отработавшего промывного растворов, соединенным с гидрозатвором 7. Нижняя часть промывочной колонны снабжена штуцером 8 подачи промывного раствора, имеет конусное днище 9. Другая сторона устройства выполнена в виде трубопровода 10, имеющего рубашку наружного обогрева 11. В нижней части трубопровод соединен с конусным днищем промывочной колонны и пульсационной цилиндрической камерой 12, а в верхней части трубопровод снабжен сливным патрубком 13. Нижняя часть кристаллизатора 1 установлена в промывочной колонне 4 на глубину, равную 2-3 диаметра кристаллизатора. Трубопровод 10 подсоединен к нижней части конусного днища 9 (фиг.1). Трубопровод 10 подсоединен к боковой поверхности конусного днища 9 (фиг.2). Рубашка наружного обогрева трубопровода 10 состоит из секций 11. Сливной патрубок 13 размещен с возможностью регулирования его по высоте. Промывочная колонна 4, штуцер подачи промывного раствора 8 и цилиндрическая камера 12 снабжены рубашками наружного обогрева 14, 15 и 16 соответственно.The device is U-shaped and mounted vertically. On one side of the device in its upper part is placed a mold made in the form of a pipe 1 with external cooling 2, equipped with a fitting 3 for supplying a solution of uranyl nitrate located in its upper part. The lower part of the mold is mounted coaxially in the
Предложенное устройство работает следующим образом. Раствор после выпаривания до концентрации по урану 800-1300 г/л и по азотной кислоте 0,5-3 моль/л непрерывно поступает через штуцер питания 3 в трубу 1 кристаллизатора, в котором его охлаждают до температуры 15-30°С при постоянном перемешивании гидравлическими импульсами, поступающими из цилиндрической камеры 12. Образующиеся кристаллы ГНУ попутно с маточным раствором движутся вниз, и в точке выхода из кристаллизатора происходит их разделение от маточного раствора. Кристаллы под действием сил гравитации продолжают движение вниз в соосную кристаллизатору промывочную колонну 4, пройдя которую, собираются в ее нижней части, из которой непрерывно поступают в трубопровод 10, расплавляются при температуре более 60°С и плав выводится самотеком через штуцер 13 (под действием разницы гидростатического давления на сторонах U-образного устройства) в последующую ступень кристаллизации или в обогреваемый сборник. Промывной раствор непрерывно подают через штуцер 8 в нижнюю часть промывочной колонны 4, он поднимается вверх противотоком к падающим кристаллам. Далее в верхней части колонны на выходе из промывной зоны он встречается с маточным раствором, увлекает последний за собой (т.к. маточный раствор по удельному весу меньше промывного) и совместно оба раствора выходят через штуцер 6 в крышке промывочной колонны 4 и далее через гидрозатвор 7 из процесса.The proposed device operates as follows. The solution after evaporation to a concentration of uranium 800–1300 g / l and nitric acid 0.5–3 mol / l continuously enters through the supply nozzle 3 into the pipe 1 of the mold, in which it is cooled to a temperature of 15–30 ° C with constant stirring hydraulic pulses coming from the
Наложение вертикальных пульсаций на жидкую фазу препятствует налипанию кристаллов на внутренних поверхностях устройства, способствует псевдоожижению кристаллов в зоне накопления, интенсифицирует массообмен в зоне промывки и теплообменные процессы в зонах кристаллизации и плавления. Наложение пульсации также расширяет возможность управления всеми процессами в аппарате за счет изменения интенсивности пульсации (интенсивность пульсации {I, мм/мин} есть произведение {f, 1/мин} на размах колебаний {2А, мм}), варьируя изменением частоты и амплитуды в зонах кристаллизации, промывки плавления кристаллов и вывода плава. А именно в зоне кристаллизации регулировать процесс зарождения кристаллов, обеспечить необходимое время пребывания кристаллов в кристаллизаторе для получения кристаллов необходимой дисперсности с максимальным выходом; в зоне промывки - обеспечить оптимальное время пребывания и оптимальное перемешивание кристаллов с промывным раствором, что влияет на качество отмывки кристаллов от маточного раствора; в зоне накопления дает возможность обеспечить псевдоожижение кристаллов, что будет способствовать их продвижению в зону плавления; а в зоне плавления обеспечить перемешивание раствора и получить равномерную его концентрацию.The application of vertical pulsations to the liquid phase prevents the buildup of crystals on the internal surfaces of the device, promotes fluidization of crystals in the accumulation zone, intensifies mass transfer in the washing zone and heat transfer processes in the crystallization and melting zones. The imposition of pulsation also expands the ability to control all processes in the apparatus by changing the intensity of the pulsation (the pulsation intensity {I, mm / min} is the product {f, 1 / min} on the amplitude of the oscillations {2A, mm}), varying by changing the frequency and amplitude in zones of crystallization, washing of melting crystals and withdrawal of melt. Namely, in the crystallization zone to regulate the process of crystal nucleation, to provide the necessary residence time of crystals in the crystallizer to obtain crystals of the required dispersion with maximum yield; in the washing zone - to ensure the optimal residence time and optimal mixing of the crystals with the washing solution, which affects the quality of washing the crystals from the mother liquor; in the accumulation zone makes it possible to provide fluidization of crystals, which will facilitate their advance into the melting zone; and in the melting zone to ensure mixing of the solution and get a uniform concentration.
Примеры выполнения изобретения.Examples of the invention.
Пример 1.Example 1
Для проведения исследований по кристаллизации нитрата уранила был приготовлен маточный раствор состава 320 г/л урана и 3,75 моль/л азотной кислоты, что соответствует насыщенному раствору при комнатной температуре. В часть маточного раствора был введен кристаллический нитрат уранила до соотношения твердой и жидкой фаз, равного 1:1,5 и раствор нитрата циркония (как имитатор продуктов деления). После нагрева системы до 65°С водный раствор имел следующий состав: 800 г/л урана, 8 г/л циркония и 1,7 моль/л азотной кислоты. Раствор медленно охлаждали и давали кристаллической фазе отстояться в течение 2 часов, после чего маточный раствор и кристаллы разделяли фильтрацией. Влажные кристаллы промывали при перемешивании исходным моточным раствором с соотношением Т:Ж=1,5. Фазы после отстаивания разделяли фильтрацией. Кристаллическая фаза содержала 1300 г/л нитрата уранила и 0,8 г/л нитрата циркония. Таким образом, после однократного проведения кристаллизации и промывки относительное содержание циркония уменьшилось в 15-17 раз. После второго цикла «кристаллизация-промывка» кристаллическая фаза содержала 1300 г/л урана и 0,012 г/л циркония. Относительное содержание циркония уменьшилось в 65 раз. После третьего цикла «кристаллизация - промывка» цирконий в урановом продукте не обнаружился.For studies on the crystallization of uranyl nitrate, a mother liquor of 320 g / l uranium and 3.75 mol / l nitric acid was prepared, which corresponds to a saturated solution at room temperature. Crystalline uranyl nitrate was introduced into a part of the mother liquor to a ratio of solid and liquid phases equal to 1: 1.5 and a solution of zirconium nitrate (as an imitator of fission products). After heating the system to 65 ° C, the aqueous solution had the following composition: 800 g / l of uranium, 8 g / l of zirconium and 1.7 mol / l of nitric acid. The solution was slowly cooled and the crystalline phase was allowed to stand for 2 hours, after which the mother liquor and crystals were separated by filtration. Wet crystals were washed with stirring with the original skein solution with a ratio of T: W = 1.5. The phases after settling were separated by filtration. The crystalline phase contained 1300 g / l of uranyl nitrate and 0.8 g / l of zirconium nitrate. Thus, after a single crystallization and washing, the relative zirconium content decreased by 15-17 times. After the second crystallization-washing cycle, the crystalline phase contained 1300 g / l of uranium and 0.012 g / l of zirconium. The relative content of zirconium decreased by 65 times. After the third crystallization-washing cycle, zirconium was not detected in the uranium product.
Пример 2.Example 2
Испытания устройства на модельном продукте - исходный раствор состава 1000 г/л урана, 8,2 г/л циркония и 3,35 моль/л азотной кислоты подавали в охлаждающую трубку кристаллизатора с расходом 150-170 мл/ч. В качестве промывного раствора использовали раствор 360 г/л урана и 4,55 моль/л азотной кислоты, который подавали в нижнюю часть промывочной колонны с расходом 60-65 мл/ч. Установка проработала 9 часов, было переработано 1500 мл раствора. Выходящие расплавленные кристаллы ГНУ содержали 1360 г/л урана и 0,01 г/л циркония. Относительное содержание циркония уменьшилось в 1100 раз, что соответствовало двум циклам «кристаллизация-промывка» в статическом режиме.Tests of the device on a model product — an initial solution of 1000 g / l of uranium, 8.2 g / l of zirconium and 3.35 mol / l of nitric acid, were fed into the cooling tube of the crystallizer at a flow rate of 150-170 ml / h. A solution of 360 g / l of uranium and 4.55 mol / l of nitric acid was used as a washing solution, which was supplied to the lower part of the washing column at a flow rate of 60-65 ml / h. The unit worked for 9 hours; 1,500 ml of the solution was processed. The outgoing molten GNU crystals contained 1360 g / l of uranium and 0.01 g / l of zirconium. The relative zirconium content decreased by 1100 times, which corresponded to two crystallization-washing cycles in the static mode.
Было установлено, что наложение пульсации с интесивностью I=700-1000 мм/мин, при частоте пульсации f=1/мин, стабильно обеспечивает работу устройства во всех зонах (кристаллизация, промывка, расплавление и вывод расплавленных кристаллов).It was found that the imposition of a pulsation with an intensity of I = 700-1000 mm / min, with a pulsation frequency f = 1 / min, stably ensures the operation of the device in all zones (crystallization, washing, melting and removal of molten crystals).
Таким образом, испытания модельной установки на модельном продукте показали, что процесс очистки нитрата уранила непрерывный, выход кристаллов нитрата уранила составил более 80% от содержания урана в исходном растворе, рефлакс урана составил 3-5%, после третьей кристаллизации, при исходном весовом соотношении Zr/U=10-2, цирконий в урановом продукте не обнаруживался, соотношение Zr/U в маточном растворе менее 10-5.Thus, tests of the model installation on the model product showed that the uranyl nitrate purification process was continuous, the yield of uranyl nitrate crystals was more than 80% of the uranium content in the initial solution, the uranium reflux was 3-5%, after the third crystallization, at the initial weight ratio Zr / U = 10 -2 , zirconium was not detected in the uranium product, the Zr / U ratio in the mother liquor was less than 10 -5 .
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004105647A RU2268510C2 (en) | 2004-02-24 | 2004-02-24 | Method of purification of uranyl nitrate the fission products and a device for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004105647A RU2268510C2 (en) | 2004-02-24 | 2004-02-24 | Method of purification of uranyl nitrate the fission products and a device for its realization |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004105647A RU2004105647A (en) | 2005-08-10 |
RU2268510C2 true RU2268510C2 (en) | 2006-01-20 |
Family
ID=35844603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004105647A RU2268510C2 (en) | 2004-02-24 | 2004-02-24 | Method of purification of uranyl nitrate the fission products and a device for its realization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2268510C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2755474C1 (en) * | 2020-12-04 | 2021-09-16 | Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" | Method for crystallization separation and purification of uranyl nitrate hexahydrate and device for its implementation |
-
2004
- 2004-02-24 RU RU2004105647A patent/RU2268510C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004105647A (en) | 2005-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4444680A (en) | Process and apparatus for the volume reduction of PWR liquid wastes | |
US3892539A (en) | Process for production of crystals in fluidized bed crystallizers | |
CN104925986A (en) | Near-zero discharge treatment system for pickling waste liquid and washing wastewater in steel industry and process thereof | |
RU2268510C2 (en) | Method of purification of uranyl nitrate the fission products and a device for its realization | |
US20050115363A1 (en) | Method and apparatus for processing a suspension | |
US3392539A (en) | Fractional crystallization | |
JP2014503460A (en) | Method for purifying phosphoric acid | |
US3292999A (en) | Crystallizer with baffled recirculation flow | |
RU2244966C2 (en) | Method and device for cleaning uranyl nitrate from fission products | |
KR20090042205A (en) | Method of replacing dispersion medium | |
US3867410A (en) | Cleaning of the lower finned tubes in the separation of phthalic anhydride | |
CN1171890C (en) | Prepn process and plant of high-purity eudesmin | |
US3435625A (en) | Process and apparatus for the continuous separation of solid materials contained in a liquid | |
JPH0699346B2 (en) | Method and apparatus for crystallizing a manifold | |
RU2755474C1 (en) | Method for crystallization separation and purification of uranyl nitrate hexahydrate and device for its implementation | |
CN218107679U (en) | KCl evaporation salting production device | |
RU2427938C1 (en) | Device for purification of uranyl nitrate from fission products | |
RU2802285C1 (en) | Installation for continuous production of purified paracetamol, method for continuous production of purified paracetamol | |
CN215781630U (en) | Oxalic acid crystallization system | |
RU2528399C2 (en) | Method for crystallisation separation and purification of uranyl nitrate hexahydrate and apparatus therefor | |
US2467274A (en) | Process and apparatus for recovering in the form of alkali metal salts the oxides of nitrogen from gases containing the same | |
US9472312B2 (en) | Method for precipitating one or more solutes | |
Mukhachov et al. | Intensification of leaching of uranium concentrates | |
RU52246U1 (en) | DEVICE FOR CLEANING NITRATE FROM FUEL PRODUCTS | |
SU1011149A1 (en) | Method of salt crystallization from solutions |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110225 |