RU2373155C2 - Method of extractant purification of regenerated uranium - Google Patents
Method of extractant purification of regenerated uranium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2373155C2 RU2373155C2 RU2007136339A RU2007136339A RU2373155C2 RU 2373155 C2 RU2373155 C2 RU 2373155C2 RU 2007136339 A RU2007136339 A RU 2007136339A RU 2007136339 A RU2007136339 A RU 2007136339A RU 2373155 C2 RU2373155 C2 RU 2373155C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uranium
- technetium
- extraction
- solution
- extract
- Prior art date
Links
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
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам экстракционной очистки регенерированного урана и может быть использовано в технологических процессах переработки облученного ядерного топлива, в которых в качестве экстрагента используется трибутилфосфат (ТБФ) в органическом разбавителе и где необходима очистка урана от бета-активного технеция-99.The invention relates to methods for the extraction purification of regenerated uranium and can be used in technological processes for the processing of irradiated nuclear fuel, in which tributyl phosphate (TBP) is used as an extractant in an organic diluent and where it is necessary to purify uranium from beta-active technetium-99.
Проблема экстракционной очистки урана от технеция заключается в том, что технеций в азотнокислых растворах урана находится в семивалентном состоянии, в котором он соэкстрагируется трибутилфосфатом вместе с ураном в виде анионного комплекса: UO2(NO3)2(ТБФ)2+ТсО4 -=UO2NО3ТсO4(ТБФ)2+NО3 - The problem of extraction purification of uranium from technetium is that technetium in nitric acid solutions of uranium is in the heptavalent state in which it is coextracted with tributyl phosphate together with uranium in the form of an anionic complex: UO 2 (NO 3 ) 2 (TBP) 2 + TCO 4 - = UO 2 NO 3 TcO 4 (TBP) 2 + NO 3 -
В основу известных процессов экстракционной очистки урана от технеция с использованием в качестве экстрагента растворов ТБФ в углеводородных разбавителях положен перевод технеция из семивалентного состояния, в котором он соэкстрагируется с ураном, в четырехвалентное - слабо экстрагируемое трибутилфосфатом состояние. Чем более полно восстановлен технеций из семивалентного состояния в четырехвалентное состояние, тем выше экстракционная очистка урана от технеция.The known processes of extraction purification of uranium from technetium using TBP solutions in hydrocarbon diluents as the extractant are based on the transfer of technetium from the heptavalent state, in which it is coextracted with uranium, into the tetravalent state, weakly extracted with tributyl phosphate. The more fully restored technetium from the heptavalent state to the tetravalent state, the higher the extraction purification of uranium from technetium.
Применительно к процессу экстракционной очистки облученного урана с использованием 30%-ного ТБФ известен способ очистки урана от технеция, в котором технеций (VII) в азотнокислом растворе уранилнитрата перед экстракцией восстанавливают гидразином, то есть переводят технеций (VII) в неэкстрагируемую валентную форму [патент США 4443413, МПК C01G 43/00; C01G 57/00, опубл. 17.04.1984]. При этом восстановленное соединение технеция остается в рафинате. Недостатком данного способа является низкая степень извлечения урана в процессе его многоступенчатой экстракции 30%-ным ТБФ из-за необходимости поддерживать низкую концентрацию азотной кислоты в водном растворе (0,01-0,1 моль/л) для стабилизации технеция в восстановленном состоянии.In relation to the extraction purification process of irradiated uranium using 30% TBP, a method for purifying uranium from technetium is known, in which technetium (VII) in a nitric acid solution of uranyl nitrate is reduced with hydrazine before extraction, that is, technetium (VII) is converted into an unextractable valence form [US patent 4443413, IPC C01G 43/00; C01G 57/00, publ. 04/17/1984]. In this case, the reduced technetium compound remains in the raffinate. The disadvantage of this method is the low degree of uranium extraction during multistage extraction with 30% TBP because of the need to maintain a low concentration of nitric acid in an aqueous solution (0.01-0.1 mol / L) to stabilize technetium in a reduced state.
Известен способ экстракционной очистки урана (VI) от технеция, в котором технеций (VII) в азотнокислом растворе UO2(NО3)2 перед экстракцией урана 30%-ным ТБФ в органическом разбавителе восстанавливают гидразином и восстановленный технеций закомплексовывают щавелевой кислотой, то есть переводят технеций (VII) в неэкстрагируемую форму [патент США 4528165, МПК C01G 43/00; C01G 57/00, опубл. 09.07.1985] - прототип. Оксалатный комплекс технеция (IV) образуют при концентрации азотной кислоты 0,1N, а экстракцию осуществляют из водного раствора с концентрацией азотной кислоты 1N. Очистка урана от технеция происходит на стадии экстракции; промывка экстракта в прототипе не предусмотрена.A known method of extraction purification of uranium (VI) from technetium in which technetium (VII) in a nitric acid solution of UO 2 (NO 3 ) 2 before extraction of uranium with 30% TBP in an organic diluent is reduced with hydrazine and reduced technetium is complexed with oxalic acid, that is, translated technetium (VII) in non-extractable form [US patent 4528165, IPC C01G 43/00; C01G 57/00, publ. 07/09/1985] - a prototype. The technetium (IV) oxalate complex is formed at a 0.1N nitric acid concentration, and extraction is carried out from an aqueous solution with a 1N nitric acid concentration. Purification of uranium from technetium occurs at the extraction stage; washing the extract in the prototype is not provided.
В водном растворе регенерированного урана, в который ввели восстановитель и комплексообразователь, между двумя валентными формами технеция устанавливается подвижное равновесие. Это равновесие в процессе экстракции нарушается, так как для обеспечения более полного извлечения урана в экстракт экстракцию проводят при повышенном (по сравнению с водным раствором, в котором закомплексовали восстановленный технеций) содержании азотной кислоты. В процессе многоступенчатой экстракции возможное окисление части технеция азотной кислотой вновь до семивалентного состояния и переход его в экстракт на каждой ступени снижает в целом очистку урана от технеция.In an aqueous solution of regenerated uranium, into which a reducing agent and a complexing agent were introduced, a mobile equilibrium is established between the two valence forms of technetium. This equilibrium is violated during the extraction process, since in order to ensure a more complete extraction of uranium into the extract, the extraction is carried out at a higher (in comparison with the aqueous solution, in which reduced technetium was complex) nitric acid content. In the process of multistage extraction, the possible oxidation of part of technetium with nitric acid again to the heptavalent state and its transition to the extract at each stage reduces the overall purification of uranium from technetium.
От перешедшего в экстракт технеция уран (VI) можно было бы отмыть на операции промывки экстракта с использованием промывного раствора, содержащего уран (VI) и восстановитель. Обычно экстракт промывают раствором, содержащим в качестве восстановителя уран (IV) и стабилизатор урана (IV) - гидразин. При этом чтобы не потерять уран (VI), перешедший в промывной раствор, отработанный промывной раствор возвращают на операцию экстракции урана (VI). Применительно к прототипу в процессе экстракции урана (VI) будут образовываться нерастворимые оксалаты урана (IV) при взаимодействии щавелевой кислоты с оставшимся в отработанном промывном растворе ураном (IV). Поэтому применение урана (IV) для промывки в прототипе невозможно.Uranium (VI) could be washed off from the technetium transferred to the extract during washing of the extract using a washing solution containing uranium (VI) and a reducing agent. Typically, the extract is washed with a solution containing uranium (IV) and a stabilizer of uranium (IV) hydrazine as a reducing agent. In this case, in order not to lose uranium (VI), which transferred to the washing solution, the spent washing solution is returned to the uranium (VI) extraction operation. In relation to the prototype, in the process of uranium (VI) extraction, insoluble uranium (IV) oxalates will form upon the interaction of oxalic acid with the remaining uranium (IV) in the spent washing solution. Therefore, the use of uranium (IV) for washing in the prototype is impossible.
Применение промывного раствора, содержащего из восстановителей технеция только гидразин, не позволит получить очистку урана от технеция, так как гидразин в отличие от четырехвалентного урана не экстрагируется, а потому восстановления семивалентного технеция гидразином в экстракте на операции промывки не произойдет.The use of a washing solution containing only hydrazine from technetium reducing agents will not allow purification of uranium from technetium, since hydrazine, unlike tetravalent uranium, is not extracted, and therefore the restoration of heptavalent technetium with hydrazine in the extract will not occur during the washing operation.
Задачей изобретения является расширение арсенала способов экстракционной очистки урана от технеция и повышение степени очистки урана от технеция.The objective of the invention is to expand the arsenal of methods for the purification of uranium from technetium and to increase the degree of purification of uranium from technetium.
Поставленную задачу решают тем, что в способе экстракционной очистки регенерированного урана (VI) от технеция (VII), включающем восстановление технеция (VII) в водном азотнокислом растворе регенерированного урана (VI) гидразином, комплексование восстановленного технеция, корректировку полученного раствора по содержанию азотной кислоты путем повышения ее концентрации и экстракцию урана (VI) трибутилфосфатом в органическом разбавителе, комплексование восстановленного технеция проводят гексаметафосфатом натрия, который вводят до концентрации не более 0,02 моль NaPO3 на литр раствора, экстракт урана (VI) промывают азотнокислым раствором, содержащим уран (IV), стабилизированный гидразином, отработанный промывной раствор объединяют с раствором урана (VI) на операции экстракции.The problem is solved by the fact that in the method of extraction purification of regenerated uranium (VI) from technetium (VII), including the restoration of technetium (VII) in an aqueous nitric acid solution of regenerated uranium (VI) with hydrazine, complexing the restored technetium, adjusting the resulting solution according to the content of nitric acid by increasing its concentration and extraction of uranium (VI) with tributyl phosphate in an organic diluent, the combination of reduced technetium is carried out with sodium hexametaphosphate, which is introduced to a concentration of and not more than 0.02 mol of NaPO 3 per liter of solution, the uranium (VI) extract is washed with a nitric solution containing uranium (IV) stabilized with hydrazine, the spent wash solution is combined with a solution of uranium (VI) in an extraction operation.
Заявленный способ позволяет увеличить коэффициент очистки урана от технеция на операции экстракции урана и обеспечить очистку урана от технеция на операции промывки экстракта.The claimed method allows to increase the coefficient of purification of uranium from technetium in the operation of uranium extraction and to ensure the purification of uranium from technetium in the operation of washing the extract.
В способе используют гексаметафосфат натрия (NаРО3)n·nН2О (другие названия - соль Грахама, полифосфат натрия, ГОСТ 20291-80).The method uses sodium hexametaphosphate (NaPO 3 ) n · nH 2 O (other names - Graham salt, sodium polyphosphate, GOST 20291-80).
В примерах представлены результаты четырех опытов по экстракционной очистке регенерированного урана от технеция. В опытах 1-3 в исходный раствор регенерированного урана вводили до заданных концентраций гидразин и гексаметафосфат натрия, а в опыте 4 - гидразин и щавелевую кислоту. Затем в растворах поднимали концентрацию азотной кислоты (для повышения коэффициентов распределения урана и его более полного извлечения на операции экстракции) и проводили экстракцию 30%-ным ТБФ в углеводородном разбавителе. Экстракция регенерированного урана из подготовленного к экстракции водного раствора во всех четырех опытах проведена в варианте противоточной трехступенчатой экстракции.In the examples, the results of four experiments on the extraction cleaning of regenerated uranium from technetium are presented. In experiments 1-3, hydrazine and sodium hexametaphosphate were introduced into the initial solution of regenerated uranium to specified concentrations, and in experiment 4, hydrazine and oxalic acid were introduced. Then, the concentration of nitric acid was raised in the solutions (to increase the distribution coefficients of uranium and its more complete extraction during the extraction operation) and extraction was carried out with 30% TBP in a hydrocarbon diluent. Extraction of regenerated uranium from an aqueous solution prepared for extraction in all four experiments was carried out in a countercurrent three-stage extraction variant.
В первых двух опытах после экстракционной очистки регенерированного урана от технеция была проведена одноступенчатая промывка экстракта регенерированного урана азотнокислым раствором уранилнитрата, содержащим четырехвалентный уран. В третьем опыте промывка экстракта была проведена таким же промывным раствором, но уже на двух ступенях.In the first two experiments, after extraction cleaning of regenerated uranium from technetium, a single-stage washing of the extract of regenerated uranium was carried out with a nitric acid solution of uranyl nitrate containing tetravalent uranium. In the third experiment, the extract was washed with the same washing solution, but already in two steps.
В четвертом опыте, имитирующем экстракционную очистку регенерированного урана по способу-прототипу, промывка экстракта не проводилась.In the fourth experiment, simulating the extraction purification of regenerated uranium according to the prototype method, the extract was not washed.
Результаты опытов представлены в таблице.The results of the experiments are presented in the table.
ный к
экстракции растворPrepared
n to
extraction solution
ный к
экстракции растворPrepared
n to
extraction solution
ный к
экстракции растворPrepared
n to
extraction solution
ный к
экстракции растворPrepared
n to
extraction solution
Из данных, представленных в таблице, видно, что показатели очистки урана от технеция в опыте №1 ниже, чем в опыте №2, хотя концентрация гексаметафосфата натрия в опыте №1 выше (0,02 моль NаРО3/л или в пересчете на технеций в исходном растворе 420 моль NaPO3 на 1 моль технеция), чем в опыте №2 (0,004 моль NаРО3/л или 83 моль NаРО3 на 1 моль технеция). Это связано с тем, что в опыте №1 в процессе экстракции урана на 2 и 3 ступенях (по ходу водной фазы) наблюдалось образование осадков фосфатов урана (VI) и технеция, осадки частично переносились с экстрактом, что снижало очистку урана от технеция.From the data presented in the table, it is seen that the indicators of uranium removal from technetium in experiment No. 1 are lower than in experiment No. 2, although the concentration of sodium hexametaphosphate in experiment No. 1 is higher (0.02 mol of NaPO 3 / L or in terms of technetium in the initial solution, 420 mol of NaPO 3 per 1 mol of technetium) than in experiment No. 2 (0.004 mol of NaPO 3 / L or 83 mol of NaPO 3 per 1 mol of technetium). This is due to the fact that in experiment No. 1, in the process of uranium extraction at steps 2 and 3 (along the water phase), precipitation of uranium (VI) phosphates and technetium was observed, sediments were partially transferred with the extract, which reduced the purification of uranium from technetium.
В опыте №2 образования осадков фосфатов не наблюдалось. Очистка урана от технеция в этом опыте максимальна - на операции экстракции коэффициент очистки урана от технеция равен 266, а в целом на переделе экстракция - промывка коэффициент очистки составил 2950.In experiment No. 2, the formation of precipitation of phosphates was not observed. The purification of uranium from technetium in this experiment is maximum - during the extraction operation, the coefficient of purification of uranium from technetium is 266, and in general at the redistribution of extraction – washing, the purification coefficient was 2950.
В третьем опыте при концентрации гексаметафосфата натрия 0,0008 моль NаРО3/л (или 16 моль NаРО3 на 1 моль технеция), коэффициент очистки урана от технеция оказался равным на экстракции 92, а с промывкой экстракта на двух ступенях - 4730 (после первой промывной ступени коэффициент очистки урана от технеция составил 1000). Снижение коэффициента очистки урана от технеция на экстракции связано с уменьшением концентрации гексаметафосфата натрия в водном растворе, а увеличение суммарного коэффициента очистки объясняется увеличением числа промывных ступеней до двух.In the third experiment, at a concentration of sodium hexametaphosphate 0.0008 mol NaPO 3 / L (or 16 mol NaPO 3 per 1 mol of technetium), the coefficient of uranium removal from technetium turned out to be 92 at the extraction, and 4730 after washing the extract at two stages (after the first leaching stage, the coefficient of purification of uranium from technetium was 1000). A decrease in the coefficient of purification of uranium from technetium during extraction is associated with a decrease in the concentration of sodium hexametaphosphate in an aqueous solution, and an increase in the total coefficient of purification is explained by an increase in the number of washing steps to two.
Коэффициент очистки урана от технеция в опыте №4 оказался равным 69,6.The coefficient of purification of uranium from technetium in experiment No. 4 was equal to 69.6.
В промышленном варианте осуществления способа отработанный промывной раствор, содержащий остатки урана (IV), будет на операции экстракции объединяться с подготовленным к экстракции раствором урана (VI). Осадков на экстракции четырехвалентный уран с гексаметафосфатом натрия при объединении подготовленного к экстракции раствора урана (VI) и отработанного промывного раствора в исследованной области концентраций не дает. В отдельно поставленном эксперименте при смешении промывного раствора, содержащего уран (IV) в концентрации 2,0 г/л, с подготовленным к экстракции раствором урана (VI), содержащим 0,02 моль NаРО3/л, не образовывалось осадков фосфатов урана (IV).In an industrial embodiment of the method, the spent wash solution containing residues of uranium (IV) will be combined with the uranium (VI) solution prepared for extraction during the extraction operation. There is no precipitation on extraction of tetravalent uranium with sodium hexametaphosphate when the uranium (VI) solution prepared for extraction is combined with the spent wash solution in the studied concentration range. In a separate experiment, when a washing solution containing uranium (IV) at a concentration of 2.0 g / l was mixed with a solution of uranium (VI) prepared for extraction containing 0.02 mol of NaPO 3 / l, no precipitation of uranium phosphates formed (IV )
Таким образом, благодаря применению в качестве комплексообразователя гексаметафосфата натрия заявленный способ обеспечивает очистку урана от технеция на операции экстракции и позволяет применять промывной раствор, содержащий уран (IV), стабилизированный гидразином, на операции промывки экстракта - для увеличения степени очистки урана от технеция на операции промывки.Thus, due to the use of sodium hexametaphosphate as a complexing agent, the claimed method ensures the purification of uranium from technetium in the extraction operation and allows the use of a washing solution containing uranium (IV) stabilized with hydrazine in the washing operation of the extract to increase the degree of purification of uranium from technetium in the washing operation .
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007136339A RU2373155C2 (en) | 2007-10-01 | 2007-10-01 | Method of extractant purification of regenerated uranium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007136339A RU2373155C2 (en) | 2007-10-01 | 2007-10-01 | Method of extractant purification of regenerated uranium |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007136339A RU2007136339A (en) | 2009-04-10 |
RU2373155C2 true RU2373155C2 (en) | 2009-11-20 |
Family
ID=41014471
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007136339A RU2373155C2 (en) | 2007-10-01 | 2007-10-01 | Method of extractant purification of regenerated uranium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2373155C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2490210C1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" | Method of processing nitrate solution of recovered uranium combined with removal of technetium |
RU2562604C1 (en) * | 2014-02-26 | 2015-09-10 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Method of refining uranium by extraction |
-
2007
- 2007-10-01 RU RU2007136339A patent/RU2373155C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2490210C1 (en) * | 2011-12-20 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" | Method of processing nitrate solution of recovered uranium combined with removal of technetium |
RU2562604C1 (en) * | 2014-02-26 | 2015-09-10 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Method of refining uranium by extraction |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007136339A (en) | 2009-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2438200C2 (en) | Grouped separation of actinides from strongly acidic aqueous phase | |
RU2456689C2 (en) | Total removal of actinoids from strongly acidic water phase by means of solvating extractants in salting-out medium | |
US20140193317A1 (en) | Methods of Recovering Scandium from Titanium Residue Streams | |
JP5689467B2 (en) | Method for selectively recovering americium from aqueous nitrate phase | |
RU2537952C2 (en) | Improved method to process spent nuclear fuel | |
RU2517651C1 (en) | Method for solvent refining of nitrate solutions containing rare-earth metals | |
FI91086C (en) | Process for the recovery of germanium from an acidic aqueous solution | |
RU2373155C2 (en) | Method of extractant purification of regenerated uranium | |
US4442071A (en) | Extraction of plutonium ions from aqueous sulfuric acid solutions with D2 EHPA or D2 EHPA/TOPO | |
RU2398036C1 (en) | Procedure for processing chemical concentrate of natural uranium | |
RU2514947C2 (en) | Method for re-extraction of plutonium from organic solution of tributyl phosphate | |
CN103361488B (en) | The recovery method of scandium in a kind of titanium dioxide wastewater | |
US2937925A (en) | Solvent extraction process for uranium from chloride solutions | |
RU2430175C1 (en) | Processing method of nitric-acid solution of regenerated uranium with removal of technetium (versions) | |
Collins et al. | The development and application of a process for the recovery of over 100g of protactinum-231 from a uranium refinery waste material | |
JPS63198897A (en) | Method particularly used for reprocessing irradiated nuclear fuel in order to separate technetium existing in organic solvent together with one kind or more of other metal such as zirconium and uranium or plutonium | |
JPH0453277B2 (en) | ||
RU2490348C1 (en) | Method of processing chemical concentrate of natural uranium | |
RU2211871C1 (en) | Method of processing loparite concentrate | |
JPH0375617B2 (en) | ||
RU2642851C2 (en) | Method of extraction and separation of plutonium and neptunium | |
RU2354728C2 (en) | Method of extraction reprocessing of restored uranium | |
JP2962980B2 (en) | Continuous conversion of one hydroxylamine salt to another. | |
Mukhachev et al. | Physical and chemical foundations of the extraction refining of natural uranium | |
RU2447523C2 (en) | Method for treatment of reprocessed uranium |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091002 |