RU2554830C2 - Способ экстракционного аффинажа урана - Google Patents
Способ экстракционного аффинажа урана Download PDFInfo
- Publication number
- RU2554830C2 RU2554830C2 RU2013142795/02A RU2013142795A RU2554830C2 RU 2554830 C2 RU2554830 C2 RU 2554830C2 RU 2013142795/02 A RU2013142795/02 A RU 2013142795/02A RU 2013142795 A RU2013142795 A RU 2013142795A RU 2554830 C2 RU2554830 C2 RU 2554830C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uranium
- extraction
- extract
- dissolution
- concentrates
- Prior art date
Links
Landscapes
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу экстракционного аффинажа урана и может быть использовано в технологии переработки регенерированного из облученного ядерного топлива урана (регенерированного урана) и химических концентратов природного урана (ХКПУ). Способ экстракционного аффинажа урана включает растворение концентратов урана в азотной кислоте, экстракцию нитрата уранила ТБФ в углеводородном разбавителе, промывку экстракта реэкстрактом урана и реэкстракцию. При этом растворение концентратов урана совмещают с экстракцией нитрата уранила, подавая противотоком экстрагенту одновременно концентрат урана и водный раствор азотной кислоты. Техническим результатом является упрощение технологической схемы за счет обеспечения получения реэкстракта урана, удовлетворяющего требованиям ASTM, и сбросных по урану рафинатов. 2 пр.
Description
Изобретение относится к способам экстракционного аффинажа урана и может быть использовано в технологии переработки регенерированного из облученного ядерного топлива урана (регенерированного урана) и химических концентратов природного урана (ХКПУ).
Известен способ переработки концентратов урана (Ч. Харрингтон, А. Рюэле. Технология производства урана, М.: Госатомиздат, 1961, с.178-185) (прототип). Выщелачивание концентрата урана азотной кислотой проводят в реакторах, оборудованных мешалками и рубашками для обогрева и охлаждения, а также сдувками. Полученную пульпу нерастворимого остатка в растворе нитрата уранила накапливают в сборниках, затем передают в баки и оттуда она дозировано подается на экстракцию в смесители-декандеры, в которых экстрагент и пульпа контактируют противотоком. Полученный экстракт промывают реэкстрактом. Затем проводят реэкстракцию нитрата уранила.
Недостатками данного способа являются многостадийность и необходимость применения большого числа дополнительного технологического оборудования: реакторов для растворения ХКПУ, сборников полученных растворов и баков для их выдачи на экстракцию.
Известен способ растворения оксидов урана азотной кислотой, растворенной в трибутилфосфате [Филиппов А.П., Стрелков Л.А. Исследование процессов окисления и растворения соединений урана в неводных средах // Радиохимия, т.13, №1, 1971. - С.52-57]. Растворение проводили в одну стадию с образованием сольвата нитрата уранила, нитрозных газов (если растворяли соединения четырехвалентного урана) и воды. Этот способ не нашел применения из-за усложнения технологической схемы аффинажа урана (требуется проведение многоступенчатой экстракции азотной кислоты для насыщения ею экстрагента) и периодичности процесса растворения оксидов урана.
Известен способ очистки от примесей оксидов природного, регенерированного или оружейного урана [патент РФ 2384902, опубликован 20.03.2010], включающий растворение оксидов, экстракцию урана 30%-ным ТБФ в углеводородном разбавителе, промывку экстракта и реэкстракцию урана слабокислым водным раствором, в котором совмещают операции растворения, экстракции и промывки путем одновременного взаимодействия оксидов урана со смесью ТБФ в углеводородном разбавителе, насыщенном азотной кислотой, и водного азотнокислого раствора.
Недостаток данного способа заключается в том, что при однократном экстрагировании концентрация урана в рафинате никогда не достигает соответствующих требованиям ASTM сбросных значений <100 мг/л. Например, при насыщении экстрагента ураном ~90 г/л и концентрации HNO3 в рафинате (2-4) моль/л равновесная концентрация урана находится в интервале (40-20) г/л [Николотова З.И. Экстракция нейтральными органическими соединениями. Актиноиды. - М.: Энергоатомиздат, 1987, с.93]. В промышленных способах экстракционного аффинажа урана глубокое извлечение урана из водных азотнокислых растворов обеспечивается проведением многоступенчатой противоточной экстракции. Однако осуществить данный способ, используя многоступенчатую противоточную экстракцию, невозможно из-за одновременной реэкстракции азотной кислоты и ее потерь с рафинатом.
Проведение процесса в периодическом варианте увеличивает расход экстрагента в сравнении с непрерывным процессом растворения и экстракции. Это связано с тем, что для организации непрерывной выдачи экстракта на реэкстракцию урана потребуется либо создание запаса экстракта, либо дублирование процесса растворения в двух реакторах-растворителях с непрерывной попеременной выдачей из них экстракта на реэкстракцию урана.
Совмещение растворения оксидов урана, экстракции нитрата уранила и промывки экстракта, по сути, не что иное, как процесс экстракции нитрата уранила, совмещенный с растворением оксидов урана в водном растворе уменьшенного объема. Уменьшение объема водного раствора приводит к увеличению концентрации балластных примесей в растворе и, как следствие, к увеличению их соэкстракции с ураном.
Известен способ [патент РФ 2444576, опубликован 10.03.2012] переработки химического концентрата природного урана с повышенным содержанием кремния, включающий взаимодействие концентрата с раствором азотной кислоты, экстракцию урана из пульпы трибутилфосфатом в углеводородном разбавителе, промывку экстракта и реэкстракцию урана. Экстракцию в данном способе осуществляют из свежеприготовленной пульпы с остаточной концентрацией азотной кислоты 25-120 г/л, полученной взаимодействием суспензии концентрата в воде и раствора азотной кислоты.
Недостатками данного способа являются многостадийность и необходимость применения специального прямоточного реактора для непрерывного растворения концентрата урана.
Задачей изобретения является сокращение числа операций технологии переработки концентратов урана при сохранении требуемой степени очистки, упрощение технологической схемы и, как следствие, снижение себестоимости аффинажа природного урана.
Поставленную задачу решают тем, что в способе экстракционного аффинажа урана, включающем растворение концентратов урана в азотной кислоте, противоточную экстракцию нитрата уранила ТБФ в углеводородном разбавителе, промывку экстракта реэкстрактом урана и реэкстракцию растворение концентратов урана совмещают с экстракцией нитрата уранила, подавая противотоком экстрагенту одновременно концентрат урана и водный раствор азотной кислоты.
Пример 1.
В примере продемонстрирована возможность совместного проведения операций растворения регенерированного урана в виде концентрата UO3 в смеси экстрагента и водного раствора 6М HNO3 и экстракции растворенного урана. При этом для обеспечения очистки урана от тория-228 и продуктов его радиоактивного распада в раствор 6М HNO3 вводили фтор-ион до концентрации 0,5 г/л.
Применение 6М HNO3 продиктовано тем, что в отечественной радиохимической промышленности запрещено подавать на экстракцию водные азотнокислые растворы с [HNO3]>6,0 моль/л из-за взрывного характера реакции нитрования углеводородных разбавителей трибутилфосфата в указанных условиях.
Использовали концентрат триоксида урана с содержанием урана-232, равным 2,1·10-7 % к общему урану, мощностью экспозиционной дозы (МЭД) от тория-228 и продуктов его распада, равной 0,00385 нА/кг·кг U.
Процесс проводили на каскаде смесителей отстойников, состоящем из трех блоков: экстракции, промывки и реэкстракции.
Способ осуществляли следующим образом.
Концентрат UO3 и водный раствор 6М HNO3, содержащий фтор-ион в концентрации 0,5 г/л, одновременно подавали в экстракционный блок на ступень выдачи экстракта. Противотоком водному раствору в экстракционный блок подавали экстрагент (30%-ному ТБФ в углеводородном разбавителе). Продолжительность перемешивания органической и водной фаз на ступенях экстракционного блока составляла 3 мин. Продолжительность расслаивания фаз и их разделение - 10 минут. Температура растворов в экстракционном каскаде поддерживалась в интервале 55-62°C.
Насыщение экстрагента поддерживали в интервале 105-112 г/л.
В процессе переработки концентрата UO3 было отмечено, что уже на второй ступени весь UO3 полностью растворялся. Результаты переработки концентрата UO3 показали, что предлагаемый способ обеспечивает заданное извлечение урана с получением соответствующих требованиям ASTM сбросных по урану рафинатов ([U]<0,1 г/л). Полученный экстракт был промыт промывным раствором (частью реэкстракта урана при О:В=10:1) и далее проведена реэкстракция урана. МЭД реэкстракта урана не превышал фонового значения, равного 0,00002 нА/кг·кг U, что свидетельствовало об удовлетворительной очистке урана от тория-228 и продуктов его распада.
Пример 2.
В примере продемонстрирована возможность совместного проведения операций растворения природного урана в виде концентрата U3O8 в смеси экстрагента и водного раствора 5,7М HNO3.
Использовали концентрат U3O8 с содержанием балластных примесей близким к верхнему пределу по ASTM C967-08.
Процесс проводили на каскаде пульсационных колонн, состоящем из трех блоков: экстракции, промывки и реэкстракции.
Способ осуществляли следующим образом.
Концентрат U3O8 и водный раствор 5,7М HNO3 одновременно подавали в верхнюю часть экстракционной колонны. Противотоком водному раствору в нижнюю часть экстракционной колонны подавали экстрагент (30%-ному ТБФ в углеводородном разбавителе). Температура растворов в экстракционном каскаде поддерживалась в интервале 52-60°C.
Насыщение экстрагента поддерживали в интервале 101-114 г/л.
В процессе переработки концентрата U3O8 было отмечено, что на участке насадочной части колонны длиной 0,55 м весь U3O8 полностью растворялся. Результаты переработки концентрата U3O8 показали, что предлагаемый способ обеспечивает заданное извлечение урана с получением сбросных по урану рафинатов ([U]<0,1 г/л). Полученный экстракт был промыт промывным раствором (частью реэкстракта урана при О:В=10:1) и далее проведена реэкстракция урана. Реэкстракт урана по содержанию балластных примесей удовлетворял требованиям ASTM C787-03.
Аналогичные результаты (по степени извлечения урана и качеству полученных реэкстрактов урана) были получены при переработке других химических концентратов урана по режиму, приведенному в опыте 2: пероксида урана (UO4·H2O) и двух проб желтого кека - смеси натриевых солей: Na2U2O7, Na2U4O13, Na2U7O22 (производства СП РК «Заречное», Казахстан-Россия) и смеси аммонийно-карбонатных солей: (NH4)2U2O7, (NH4)2U4O13, (NH4)2U7O22, (NH4)2[UO2(СО3)2], (NH4)4[UO2(CO3)3] (производства ОАО «Хиагда и ОАО «Далур»).
Таким образом, предложенный способ обеспечивает возможность совместного проведения операций растворения концентратов урана и экстракции урана с получением сбросных по урану рафинатов и реэкстракта урана, удовлетворяющего требованиям ASTM. При этом достигается упрощение технологической схемы - не нужен реактор для растворения концентратов урана.
Claims (1)
- Способ экстракционного аффинажа урана, включающий растворение концентратов урана в водном растворе азотной кислоты, противоточную экстракцию нитрата уранила экстрагентом - трибутилфосфатом (ТБФ) в углеводородном разбавителе, промывку экстракта реэкстрактом урана и реэкстракцию, отличающийся тем, что растворение концентратов урана совмещают с экстракцией нитрата уранила путем подачи противотоком экстрагенту одновременно концентрата урана и водного раствора азотной кислоты.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013142795/02A RU2554830C2 (ru) | 2013-09-19 | 2013-09-19 | Способ экстракционного аффинажа урана |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013142795/02A RU2554830C2 (ru) | 2013-09-19 | 2013-09-19 | Способ экстракционного аффинажа урана |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013142795A RU2013142795A (ru) | 2015-04-10 |
RU2554830C2 true RU2554830C2 (ru) | 2015-06-27 |
Family
ID=53282226
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013142795/02A RU2554830C2 (ru) | 2013-09-19 | 2013-09-19 | Способ экстракционного аффинажа урана |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2554830C2 (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 |
RU2315716C2 (ru) * | 2002-06-21 | 2008-01-27 | Открытое акционерное общество "Ульбинский металлургический завод" | Способ переработки химического концентрата природного урана |
RU2360988C2 (ru) * | 2007-08-13 | 2009-07-10 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Способ переработки концентратов природного урана |
RU2444576C1 (ru) * | 2010-08-31 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Способ переработки химического концентрата природного урана |
-
2013
- 2013-09-19 RU RU2013142795/02A patent/RU2554830C2/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 |
RU2315716C2 (ru) * | 2002-06-21 | 2008-01-27 | Открытое акционерное общество "Ульбинский металлургический завод" | Способ переработки химического концентрата природного урана |
RU2360988C2 (ru) * | 2007-08-13 | 2009-07-10 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Способ переработки концентратов природного урана |
RU2444576C1 (ru) * | 2010-08-31 | 2012-03-10 | Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" | Способ переработки химического концентрата природного урана |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013142795A (ru) | 2015-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2558332C2 (ru) | Способ переработки отработанного ядерного топлива, не требующий восстановительной реэкстракции плутония | |
RU2542868C2 (ru) | Способ очистки урана из природного уранового концентрата | |
Strzelbicki et al. | The liquid surfactant membrane separation of copper, cobalt and nickel from multicomponent aqueous solutions | |
BR112017001370B1 (pt) | método para recuperação de terras raras por meio de extração fracionada | |
RU2352006C2 (ru) | Способ отделения урана ( vi ) от актиноидов ( iv ) и/или ( vi ) и его использование | |
Duan et al. | Separation of Nd3+ and Fe3+ by non-equilibrium solvent extraction using an annular centrifugal contactor | |
RU2554830C2 (ru) | Способ экстракционного аффинажа урана | |
RU2576562C1 (ru) | Способ переработки колумбитового концентрата | |
US2849286A (en) | Method of processing monazite sand | |
US2951740A (en) | Processing of neutron-irradiated uranium | |
RU2514947C2 (ru) | Способ реэкстракции плутония из органического раствора трибутилфосфата | |
Mukhachev et al. | Physical and chemical foundations of the technology for obtaining uranium oxides | |
JPS63198897A (ja) | ジルコニウムとウラン又はプルトニウムのごとき1種類以上の別の金属と共に有機溶媒中に存在するテクネチウムを分離すべく、特に照射済核燃料の再処理に使用し得る方法 | |
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 | |
Volk et al. | New technology and hardware for reprocessing spent nuclear fuel from thermal reactors | |
Mukhachev et al. | Purification of rare earth elements from thorium, uranium, and radioactive isotopes | |
JPS60227196A (ja) | 分裂物質のウラン及びプルトニウムの回収を妨害する物質を分離しかつ回収すべき分裂物質を相互に再処理工程で分離する改良方法 | |
FI66823B (fi) | Foerfarande foer tillvaratagning av uran ur oren fosforsyra | |
US2809091A (en) | Solvent extraction process | |
FI66335C (fi) | Foerfarande foer tillvaratagning av uran ur oren fosforsyra | |
RU2642851C2 (ru) | Способ выделения и разделения плутония и нептуния | |
Mukhachev et al. | Physical and chemical foundations of the extraction refining of natural uranium | |
RU2793956C1 (ru) | Экстракционный способ переработки урансодержащих растворов | |
RU2536312C1 (ru) | Способ извлечения урана из фосфорнокислых растворов | |
Bugrov et al. | Development and pilot testing of new Flow diagrams for plutonium purification at the RT-1 plant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180920 |