RU2496898C1 - Способ переработки химического концентрата природного урана - Google Patents
Способ переработки химического концентрата природного урана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2496898C1 RU2496898C1 RU2012106292/02A RU2012106292A RU2496898C1 RU 2496898 C1 RU2496898 C1 RU 2496898C1 RU 2012106292/02 A RU2012106292/02 A RU 2012106292/02A RU 2012106292 A RU2012106292 A RU 2012106292A RU 2496898 C1 RU2496898 C1 RU 2496898C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uranium
- mol
- hno
- nitric acid
- ions
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к способам переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ), имеющих повышенное содержание примесей серы и железа, а также, возможно, фосфора. Способ включает растворение ХКПУ в растворе азотной кислоты, экстракцию и реэкстракцию урана. Растворению подвергают концентрат с содержанием железа 1,2÷3,7 мас.% к урану, серы 1,4÷4,0 мас.% к урану и фосфора 0÷0,7 мас.% к урану в растворе азотной кислоты. Азотную кислоту и воду берут в количестве, обеспечивающем в растворе, направляемом на экстракцию, концентрации: урана 450÷480 г/л, ионов трехвалентного железа 0,1÷0,3 моль/л, сульфат-ионов 0,2÷0,6 моль/л, фосфат-ионов 0÷0,10 моль/л, и свободной азотной кислоты 0,8÷2,4 моль/л, и насыщение экстрагента ураном в процессе экстракции поддерживают в соответствии с соотношением: У≤90,691-34,316·[SO4]+7,611·([Fe]-[PO4])+5,887·[HNO3]-9,921·[SO4]·[HNO3]+19,841·[SO4]2+7,481·([Fe]-[PO4])·[HNO3]-64,728·([Fe]-[PO4])·[SO4]+92,701·[SO4]·[HNO3]·([Fe]-[PO4)-185,402·[SO4]2·([Fe]-[PO4]), где У - насыщение экстрагента ураном, %, и концентрации в растворе, направляемом на экстракцию, моль/л: [SO4] - сульфат-ионов, [PO4] - фосфат-ионов, [HNO3] - азотной кислоты, [Fe] - ионов трехвалентного железа. Технический результат - получение сбросных по урану рафинатов с содержанием урана менее 0,07 г/л. 1 табл.
Description
Изобретение относится к технологии переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ), имеющих повышенное содержание примесей серы и железа, а возможно, и фосфора, с использованием трибутилфосфата (ТБФ) в углеводородном разбавителе.
Известно (В.Б. Шевченко, Б.Н. Судариков. Технология урана. М.: Госатомиздат, 1961, с.227), что экстракция уранилнитрата трибутилфосфатом резко ухудшается при наличии в растворе ряда анионов, образующих с ураном комплексные соединения, например, фосфат- и сульфат-ионов, в концентрации порядка 0,1÷0,2 N и более. Их отрицательное влияние на эффективность экстракции связано с уменьшением коэффициента распределения уранилнитрата между органической и водной фазами, что приводит к увеличению содержания урана в рафинате.
Известен способ (Ч. Харрингтон, А. Рюэле. Технология производства урана. М.: Госатомиздат. 1961, с.178÷181) переработки ХКПУ, включающий экстракцию урана из пульпы. Экстракцию проводят до насыщения экстрагента ураном 95 г/л (79%-ное насыщение экстрагента ураном). Концентрация азотной кислоты, в зависимости от содержания сульфатов, поддерживается в пределах 0,8÷1,8 моль/л. Рафинат содержит урана менее 0,1 г/л.
Известен способ переработки ХКПУ с повышенным содержанием фосфора и серы (патент №2398036, МПК С22В 60/02, С22В 3/06, С22В 3/38 (2006.01), опубл. 27.08.2010), включающий экстракцию урана из раствора. Экстракцию урана ведут из растворов с концентрацией азотной кислоты 30÷80 г/л до насыщения экстрагента ураном 60÷75%, при этом величину насыщения экстрагента ураном в указанном интервале, в %, поддерживают не выше величины (0,3×[HNO3]+51), где [HNO3] - концентрация свободной азотной кислоты в исходном водном растворе, направляемом на экстракцию, в г/л. Способ выбран за прототип.
Известные способы учитывают влияние тех или иных примесей на экстракцию. Однако совместного влияния нескольких примесей (ионов трехвалентного железа, сульфат-ионов, фосфат-ионов), их повышенного содержания, на извлечение урана в экстракт и тем самым на остаток урана в рафинате в известных способах не учитывают.
На рынке урана качество ХКПУ регламентируется международным стандартом для концентратов урановой руды ASTM С 967-08. В соответствии с этим стандартом содержание железа, как правило, составляет не более 0,15 мас. % к урану, серы - не более 1,0 мас.% к урану, фосфора - не более 0,1 мас.% к урану (так называемые пределы «без взыскания»). Этим же стандартом допускается повышенное содержание железа, серы и фосфора в концентрате урана, а именно: до 1,0 мас.% к урану для железа, до 4,0 мас.% к урану для серы и до 0,7 мас.% к урану для фосфора (так называемые пределы «без браковки», которые предусматривают дополнительную плату за переработку концентрата).
На практике в ряде случаев производители ХКПУ реализуют концентрат с еще большим содержанием примесей, например, железа, до 3,7 мас.% к урану.
Задачей изобретения является получение сбросных по урану рафинатов с содержанием урана в рафинате менее 0,07 г/л при переработке концентратов урана с повышенным содержанием примесей железа, серы и, возможно, фосфора. При этом должна быть обеспечена необходимая очистка урана от примесей, то есть уран должен быть очищен до требований международного стандарта ASTM C787-03 на гексафторид урана для обогащения.
Поставленную задачу решают тем, что в способе переработки химического концентрата природного урана, включающем его растворение в растворе азотной кислоты, экстракцию урана трибутилфосфатом в углеводородном разбавителе и реэкстракцию урана, растворению подвергают концентрат урана с повышенным содержанием железа, серы и, возможно, фосфора, а именно: железа 1,2÷3,7 мас.% к урану, серы 1,4÷4,0 мас.% к урану и фосфора 0÷0,7 мас.% к урану, при этом воду и азотную кислоту берут в количестве, обеспечивающем концентрации в растворе, направляемом на экстракцию,: урана 450÷480 г/л, ионов трехвалентного железа 0,1÷0,3 моль/л, сульфат-ионов 0,2÷0,6 моль/л, фосфат-ионов 0÷0,10 моль/л, свободной азотной кислоты 0,8÷2,4 моль/л, и насыщение экстрагента ураном в процессе экстракции поддерживают в соответствии с соотношением:
У≤90,691-34,316·[SO4]+7,611·([Fe]-[PO4])+5,887·[HNO3]-9,921·[SO4]·[HNO3]+19,841·[SO4]2+7,481·([Fe]-[РО4])·[HNO3]-64,728·([Fe]-[PO4])·[SO4]+92,701·[SO4]·[HNO3]·([Fe]-[PO4])-185,402·[SO4]2·([Fe]-[PO4]),
где У - насыщение экстрагента ураном, %, и концентрации в растворе, направляемом на экстракцию, моль/л: [SO4] - сульфат-ионов, [PO4] - фосфат-ионов, [HNO3] - азотной кислоты, [Fe] - ионов трехвалентного железа.
Были проведены эксперименты, в которых определяли влияние примесей и их количеств на извлечение урана в экстракт и тем самым на содержание урана в рафинатах. Эксперименты показали, что в случае растворов, направляемых на экстракцию, с концентрациями в интервалах: уранилнитрата в пересчете на уран 450÷480 г/л, ионов трехвалентного железа 0,1÷0,3 моль/л, сульфат-ионов 0,2÷0,6 моль/л, фосфат-ионов 0÷0,10 моль/л, и свободной азотной кислоты 0,8÷2,4 моль/л, следует, для достижения содержания урана в рафинате менее 0,07 г/л, поддерживать в процессе экстракции указанную ниже степень насыщения «У» экстрагента ураном:
Для других концентраций, не входящих в указанные выше интервалы, степень насыщения «У», соответствующая приведенному соотношению (I), не обеспечивает заданного сбросного содержания урана в рафинатах.
Указанные концентрации примесей и кислоты в растворе обеспечивают при растворении концентратов с содержанием железа 1,2÷3,7 мас.% к урану, серы 1,4÷4,0 мас.% к урану и фосфора до 0,7 мас.% к урану в азотнокислых растворах заданной концентрации.
Способ осуществляют следующим образом.
Перерабатывали ХКПУ с повышенным содержанием железа, серы и, возможно, фосфора, а именно: с содержанием железа 1,2÷3,7 мас.% к урану, серы 1,4÷4,0 мас.% к урану и фосфора до 0,7 мас.% к урану.
Раствор уранилнитрата был приготовлен растворением ХКПУ с указанным содержанием примесей в растворе азотной кислоты заданной концентрации и отделен от нерастворимого остатка декантацией; для приготовления раствора кислоту и воду берут в количестве, обеспечивающем концентрации в растворе, направляемом на экстракцию,: уранилнитрата в пересчете на уран 450÷480 г/л, ионов трехвалентного железа 0,1÷0,3 моль/л, сульфат-ионов 0,2÷0,6 моль/л, фосфат-ионов 0÷0,10 моль/л, свободной азотной кислоты 0,8÷2,4 моль/л.
Экстракцию осуществляли при заданной температуре 30%-ным ТБФ в углеводородном разбавителе из раствора с повышенным содержанием ионов трехвалентного железа и сульфат-ионов, и в некоторых случаях фосфат-ионов. Степень насыщения экстрагента ураном «У» обеспечивали заданным соотношением фаз O:В.
Экстракт промывали и промытый экстракт направляли на реэкстракцию.
Результаты опытов приведены в таблице.
В опытах 1-13, при содержании в растворе уранилнитрата примесей и азотной кислоты в заявляемых пределах и степени насыщения экстрагента ураном, соответствующей соотношению (I), обеспечено получение рафинатов с содержанием урана ниже 0,07 г/л. При степени насыщения, не соответствующей соотношению (I), сбросы урана с рафинатом превышают 0,07 г/л.
В опытах 14-15, при содержании азотной кислоты в исходном растворе уранилнитрата, выходящем за интервал 0,8-2,4 моль/л, значения степени насыщения, хотя и соответствуют соотношению (I), но не обеспечивают получение сбросных по урану (ниже 0,07 г/л) рафинатов.
| Таблица | |||||||
| № опыта | Исходный раствор, моль/л | Экстракт | Рафинат [U], г/л | ||||
| [SO4] | [HNO3] | [Fe] | [PO4] | насыщение, % | [U], г/л | ||
| 1 | 0,20 | 0,80 | 0,30 | 0 | 94,9 | 121,6 | 11,2 |
| 85,4 | 109,4 | 0,07 | |||||
| 1 расч. | У≤90,2 | У≤115,5 | - | ||||
| 2 | 0,20 | 0,80 | 0,10 | 0 | 95,4 | 122,2 | 16,4 |
| 88,6 | 113,4 | 0,07 | |||||
| 82,6 | 105,8 | 0,07 | |||||
| 2 расч. | У≤88,6 | У≤113,4 | - | ||||
| 3 | 0,20 | 1,00 | 0,30 | 0 | 96,1 | 123,1 | 8,2 |
| 92,5 | 118,5 | 0,07 | |||||
| 89,2 | 114,3 | 0,07 | |||||
| 3 расч. | У≤92,5 | У≤118,5 | - | ||||
| 4 | 0,20 | 1,00 | 0,10 | 0 | 94,2 | 120,7 | 5,3 |
| 78,1 | 100,1 | 0,07 | |||||
| 4 расч. | У≤89,9 | У≤115,1 | - | ||||
| 5 | 0,60 | 1,80 | 0,10 | 0 | 84,8 | 108,6 | 4,7 |
| 78,7 | 100,8 | 0,07 | |||||
| 71,0 | 91,0 | 0,07 | |||||
| 5 расч. | У≤78,7 | У≤100,8 | - | ||||
| 6 | 0,60 | 1,80 | 0,30 | 0 | 87,8 | 112,5 | 16,3 |
| 71,0 | 91,0 | 0,07 | |||||
| 6 расч. | У≤81,8 | У≤104,8 | - | ||||
| 7 | 0,20 | 1,60 | 0,30 | 0 | 99,5 | 127,5 | 0,07 |
| 91,0 | 116,6 | 0,07 | |||||
| 7 расч. | У≤99,5 | У≤127,5 | - | ||||
| 8 | 0,20 | 1,60 | 0,10 | 0 | 99,7 | 127,7 | 19,2 |
| 88,3 | 113,1 | <0,07 | |||||
| 8 расч. | У≤93,8 | У≤320,1 | - | ||||
| 9 | 0,60 | 2,40 | 0,10 | 0 | 92,5 | 118,5 | 3,6 |
| 82,4 | 105,6 | 0,07 | |||||
| 78,9 | 101,1 | <0,07 | |||||
| 9 расч. | У≤82,4 | У≤305,6 | - | ||||
| 10 | 0,60 | 2,40 | 0,30 | 0 | 95,9 | 122,9 | 5,2 |
| 86,4 | 110,7 | 0,07 | |||||
| 10 расч. | У≤93,1 | У≤19,3 | - | ||||
| 11 | 0,40 | 1,70 | 0,20 | 0 | 93,0 | 119,1 | 3,2 |
| 89,0 | 114,0 | 0,07 | |||||
| 82,4 | 105,6 | 0,07 | |||||
| 11 расч. | У≤89,0 | У≤114,0 | - | ||||
| 12 | 0,40 | 1,70 | 0,20 | 0,027 | 91,9 | 117,7 | 2,7 |
| 88,2 | 113,0 | 0,07 | |||||
| 79,2 | 101,5 | 0,07 | |||||
| 12 расч. | У≤88,2 | У≤13,0 | - | ||||
| 13 | 0,40 | 1,70 | 0,20 | 0,100 | 92,1 | 118,0 | 4,1 |
| 86,2 | 110,4 | 0,07 | |||||
| 78,0 | 99,9 | 0,07 | |||||
| 13 расч. | У≤86,2 | У≤310,4 | - | ||||
| 14 | 0,60 | 0,60 | 0,10 | 0 | 81,9 | 104,9 | 31,4 |
| 71,2 | 91,2 | 3,2 | |||||
| 68,0 | 87,1 | 0,41 | |||||
| 14 расч. | У≤71,2 | У≤91,2 | - | ||||
| 15 | 0,60 | 2,60 | 0,30 | 0 | 97,6 | 125,0 | 12,8 |
| 96,9 | 124,1 | 1,7 | |||||
| 93,8 | 120,2 | 0,14 | |||||
| 15 расч. | У≤96,9 | У≤124,1 | - | ||||
В реэкстрактах урана опытов 1÷13 содержание всех балластных примесей было меньше значений, приведенных в ASTM C787-03 на гексафторид урана для обогащения, т.е. обеспечена необходимая очистка урана.
Claims (1)
- Способ переработки химического концентрата природного урана, включающий его растворение в водном растворе азотной кислоты, экстракцию урана из раствора трибутилфосфатом в углеводородном разбавителе и реэкстракцию урана, отличающийся тем, что растворению подвергают концентрат урана с содержанием железа 1,2÷3,7 мас.% к урану, серы 1,4÷4,0 мас.% к урану и фосфора 0÷0,7 мас.% к урану, при этом при растворении воду и азотную кислоту берут в количестве, обеспечивающем в направляемом на экстракцию азотнокислом растворе уранилнитрата концентрации: урана 450÷480 г/л, ионов трехвалентного железа 0,1÷0,3 моль/л, сульфат-ионов 0,2÷0,6 моль/л, фосфат-ионов 0÷0,10 моль/л и свободной азотной кислоты 0,8÷2,4 моль/л, и насыщение экстрагента ураном в процессе экстракции поддерживают в соответствии с соотношением:
У≤90,691-34,316·[SO4]+7,611·([Fe]-[PO4])+5,887·[HNO3]-9,921·[SO4]·[HNO3]+19,841·[SO4]2+7,481·([Fe]-[PO4])·[HNO3]-64,728·([Fe]-[PO4])·[SO4]+92,701·[SO4]·[HNO3]·([Fe]-[PO4])-185,402·[SO4]2·([Fe]-[PO4]), где У - насыщение экстрагента ураном, %, и концентрации в растворе, направляемом на экстракцию, моль/л: [SO4] - сульфат-ионов, [PO4] - фосфат-ионов, [HNO3] - азотной кислоты, [Fe] - ионов трехвалентного железа.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012106292/02A RU2496898C1 (ru) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Способ переработки химического концентрата природного урана |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012106292/02A RU2496898C1 (ru) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Способ переработки химического концентрата природного урана |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012106292A RU2012106292A (ru) | 2013-08-27 |
| RU2496898C1 true RU2496898C1 (ru) | 2013-10-27 |
Family
ID=49163521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012106292/02A RU2496898C1 (ru) | 2012-02-21 | 2012-02-21 | Способ переработки химического концентрата природного урана |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2496898C1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3813464A (en) * | 1968-09-04 | 1974-05-28 | Allied Chem | Method of dissolving spent nuclear fuel |
| US4832924A (en) * | 1986-12-26 | 1989-05-23 | Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan | Process for producing uranium oxides |
| CN1118337A (zh) * | 1995-06-30 | 1996-03-13 | 中国核动力研究设计院 | 用硝酸溶解u3o8的新工艺 |
| EP1041578A2 (en) * | 1999-03-24 | 2000-10-04 | General Electric Company | Process for converting uranium metal alloys to UO2 powder and pellets |
| RU2003109209A (ru) * | 2002-06-21 | 2004-12-20 | Открытое акционерное общество "Ульбинский металлургический завод" | Способ переработки химического концентрата природного урана |
| RU2007130841A (ru) * | 2007-08-13 | 2009-02-20 | Федеральное государственное унитарное предпри тие "Сибирский химический комбинат" (RU) | Способ переработки концентратов природного урана |
| RU2398036C1 (ru) * | 2009-03-30 | 2010-08-27 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Способ переработки химического концентрата природного урана |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2315716C2 (ru) * | 2002-06-21 | 2008-01-27 | Открытое акционерное общество "Ульбинский металлургический завод" | Способ переработки химического концентрата природного урана |
-
2012
- 2012-02-21 RU RU2012106292/02A patent/RU2496898C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3813464A (en) * | 1968-09-04 | 1974-05-28 | Allied Chem | Method of dissolving spent nuclear fuel |
| US4832924A (en) * | 1986-12-26 | 1989-05-23 | Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan | Process for producing uranium oxides |
| CN1118337A (zh) * | 1995-06-30 | 1996-03-13 | 中国核动力研究设计院 | 用硝酸溶解u3o8的新工艺 |
| EP1041578A2 (en) * | 1999-03-24 | 2000-10-04 | General Electric Company | Process for converting uranium metal alloys to UO2 powder and pellets |
| RU2003109209A (ru) * | 2002-06-21 | 2004-12-20 | Открытое акционерное общество "Ульбинский металлургический завод" | Способ переработки химического концентрата природного урана |
| RU2007130841A (ru) * | 2007-08-13 | 2009-02-20 | Федеральное государственное унитарное предпри тие "Сибирский химический комбинат" (RU) | Способ переработки концентратов природного урана |
| RU2398036C1 (ru) * | 2009-03-30 | 2010-08-27 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Способ переработки химического концентрата природного урана |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012106292A (ru) | 2013-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tavakoli et al. | Separation of vanadium from iron by solvent extraction using acidic and neutral organophosporus extractants | |
| Kumar et al. | Solvent extraction of uranium (VI) and separation of vanadium (V) from sulfate solutions using Alamine 336 | |
| RU2517651C1 (ru) | Способ экстракционной очистки нитратных растворов, содержащих рзм | |
| RU2360988C2 (ru) | Способ переработки концентратов природного урана | |
| CN110467229B (zh) | 一种硫酸镍提纯方法 | |
| ES2261944T3 (es) | Un proceso para la recuperacion de uranio de alta pureza a partir de acido fosforico debil de calidad fertilizante. | |
| RU2398036C1 (ru) | Способ переработки химического концентрата природного урана | |
| US9932654B2 (en) | Extraction of uranium from wet-process phosphoric acid | |
| US4169880A (en) | Method of treating nitric effluents | |
| Jayachandran et al. | Liquid-liquid extraction separation of iron (III) with 2-ethyl hexyl phosphonic acid mono 2-ethyl hexyl ester | |
| CN109852796A (zh) | 一种硫酸镍溶液镍和钠萃取分离的方法 | |
| RU2496898C1 (ru) | Способ переработки химического концентрата природного урана | |
| EP2895633B1 (en) | Solvent extraction process | |
| FI66823B (fi) | Foerfarande foer tillvaratagning av uran ur oren fosforsyra | |
| CN113186396A (zh) | 一种从高钒低铬溶液中分离钒铬的方法 | |
| PL111715B1 (en) | Method of extraction of uranium from phosphoric acid manufactured in wet process | |
| CN107810283A (zh) | 从含有铀的有机相分离铁的方法和从含有铀和铁的矿物酸的水性溶液萃取铀的方法 | |
| RU2490348C1 (ru) | Способ переработки химического концентрата природного урана | |
| DE102017107097B4 (de) | Verfahren zur Abtrennung von Indium aus metallhaltigen, wässrigen Lösungen | |
| RU2654818C1 (ru) | Способ извлечения палладия из кислого медьсодержащего раствора | |
| CA2854145A1 (en) | Extraction of uranium from wet-process phosphoric acid | |
| Amaral et al. | Study of the separation of zirconium and hafnium from nitric solutions by solvent extraction | |
| FI66335C (fi) | Foerfarande foer tillvaratagning av uran ur oren fosforsyra | |
| US10280483B2 (en) | Solvent extraction of transition metals | |
| FI122453B (fi) | Menetelmä epäpuhtauksien hallitsemiseksi sinkin valmistusprosessin yhteydessä |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170222 |