SE445208B - Ammoniumuranat i form av sferiska partiklar med god rinnformaga samt forfarande for framstellning derav - Google Patents

Description

LO '20 HO 8öÛ3770-8 och omvandlas till oxid, fluorid och metall.

Ammoniumuranatet bör också ha en halt av SOu2_-joner som är mindre än 3% (Allied Cy-standard), men tendensen går mot att sätta en gräns under 2%. Dessa SO¿2_-joner härrör från bildningen av ett basiskt uranylsulfat enligt ekvationen (1): (1) 2UO2SO¿+2NHuOH+HH2O ---à (U02)2S0u(OH)2, HH20 + (NH¿)2S0¿ som i närvaro av ett överskott av NHÄOH ger ammoniumuranat en- ligt ekvationen (2): (2)'(UO2)2SOu(OH)2, ÜH2O+ÜNHuÛH“"”“">(NHu)2 U2O7 + (NHu)2SOu+YH2O enligt ovannämnda publikation av R. MERRIT-"The extraction metallurgy of uranium", sid. 2Ä0-2U6. _ Behovet av att erhålla låg halt av SOq2_-joner leder till att utfällningen av ammoniumuranatet urföres vid mera alkaliskt pH, vilket leder till större kärnbildning och detta i sin tur till en pulverformig produkt som är svår att hantera.

Det föreligger därför ett industriellt behov av ett ammo- niumurantat som är mycket säkert att hantera, dvs. som uppvisar starkt reducerad avgivning av damm rikt på uran, samtidigt som det speciellt är mycket rent med avseende på SOu2_-joner.

Föreliggande uppfinning möter dessa krav och avser sålunda ett förfarande för framställning av ammoniumuranat av detta slag.

Enligt uppfinningen användes den teknik med fluidíserad bädd som beskrivs i den franska patentskriften 1 l87 352.

Denna teknik består i att man bildar polykristallina agglo- merat genom utfällning av en övermättad-lösning i närvaro av en fast bärare, vilken representeras av de fluidiserade partiklar som härrör från kärn- eller groddbildningen och tillväxten av lösningen. De bildade groddarna växer och sammanfogas antingen med varandra eller med de redan existerande agglomeraten. Dessa fina partiklar och dessa agglomerat upprätthålles i suspension med hjälp av en given strömningshastighet för övermättad lös- ning, som inmatas eller recirkuleras. Graden av Övermättnad häl- les konstant genom kontinuerlig tillförsel av den substans som skall kristallíseras.

För framställning av ammoniumuranat i en fluidiserad bädd enligt föreliggande uppfinning erhålles den övermättade lösning- en genom reaktion mellan uranylsulfat och en ammoniaklösning.

Enligt föreliggande uppfinning har det befunnits att, om förfarandet utföres i fluidiserad bädd vid ett pH av mellan 6,6 \,~4' KI! HO 8005770-8 och 7,2, mera speciellt mellan 6,3 cch 7,l,en produkt erhålles, som inte ger något fint material när den hanteras och enbart in- nehåller 0,5 och 1% SOu2_-joner, vilket är mycket överraskande eftersom man vet att man för att undvika att basískt uranylsul- fat uppträder eller att ekvation (2) styrs mot utfällning av ammoniumuranat, det är nödvändigt att arbeta vid högt pH-värde.

Koncentrationen av den ammoniakaliska lösning, som användes för neutralisationen av den uranhaltiga utgångslösningen, ligger mellan 5 och 200 g NH3 per liter. Neutralisationen av den uran- haltiga lösningen i den fluidiserade bädden under användning av ammoniak är en snabb och total reaktion. Utarmningen på uran i de lösningar som lämnar kristalliseringsanordningen är därför mycket god. Tillsatsen av den uranhaltiga lösningen och den ammoniakaliska lösningen bör emellertid fördelas förståndigt så att man bibehåller effektiviteten hos bädden över hela dess höjd.

Kontrollerad eller reglerad tillsats av fina partiklar av ammoniumuranat till den fluidiserade bädden är nödvändig för upprätthållande av produktion av ammoniumuranat med konstant partikelstorlek hela tiden. Vid den konventionella tekniken med kristallisation i fluidiserad bädd âstadkommes tillsatsen av fint material genom att man i den fluidiserade bädden införlivar fint material framställt medelst en ansluten process, såsom fin- fördelning av stora partiklar, vilket följaktligen bidrar till att öka kostnaderna för processen. Enligt föreliggande uppfin- ning har det befunnits att í fallet ammoniumuranat denna yttre tillsats av fint material kan elimineras genom att man reglerar pH-värdet som en funktion av tiden. En föredragen utföringsform av uppfinningen består i att man efter vartannat höjer pH-värdet inom ett område mellan 7,2 och 7,8, företrädesvis mellan 7,1 och 7,H, under bestämd tid, t.ex. mellan 10 minuter och U timmar med en veckofrekvens mellan l och lä, i en begränsad zon av reaktorn eller i dess hela volym. Åpparatêfl kan sålunda fungera av sig själv, utan att det krävs någon yttre källa för produktion av fina partiklar, även om detta också är möjligt.

Enligt uppfinningen är det möjligt att behandla uranylsulfat- lösningar innehållande mellan ca 0,05 och HU g uran per liter, vilket är speciellt intressant eftersom man kan behandla sura el- ler alkaliska lösningar, som har erhållits efter rening, med lösningsmedel eller med jonbytarharts, av de vätskor som erhålles genom angrepp på de uranhaltiga mineralerna, och att utvinna allt 50 Ä0 8003770-8 L, uran från de uranhaltiga effluenterna.

Det enligt uppfinningen erhållna ammoniumuranatet förelig- ger i form av jämna och sfäriska agglomerat, såsom de som visas i fig. 5, med en medeldiameter mellan 50 och l50-/um och mera speciellt mellan H0 och 100 /um, vilket ger den mycket goda rin- ningsegenskaper, och deras okompakterade skenbara bulkdensitet, uppmätt enligt fransk standard NF A 95-lll från februari 1977. är från 2 till 2,8 g/cmš. Under hantering av materialet förekom- mer ingen avgivning av mycket lätta och fina partiklar som föro- renar atmosfären vid användningsstället och förorsakar använda- ren olägenheter. Vad beträffar rinningsegenskaperna eller rinn- förmågan, uppmätt enligt det test av R.L. CARR som beskrivs i "Chemical Engineering" från 18 januari l965, sid. 163, gäller att värdet är större än eller lika med 95 för ammoniumuranatet erhållet enligt föreliggande uppfinning, under det att ammonium- uranat utfällt i en serie tankar i kaskadarrangemang medelst det konventionella förfarandet har en rinningsförmåga av endast ca -35.

Enligt föreliggande uppfinning är det dessutom möjligt att framställa ammoniumuranat med låg halt av SOu2_-joner, nämligen mellan 0,5 och 1%.

Följande exempel avser att illustrera uppfinningen ytter- ligare utan att för den skull begränsa densamma.

EXEMPEL l - jämförelseexempel I en l liters pyrexglasbägare innehållande 750 ml moderlut, som innehåller 72,7 g/l SO¿2_ och 28,3 g NHu+-joner per liter, in- föres 100 g ammoniumdiuranat erhållet från en föregående opera- tion, vilket diuranat har en partikelstorlek av mellan 5 och 10 /um. Suspensionen hålles vid 7000 och homogeniseras med en om- rörare, som roterar med en hastighet av 500 varv/min. (rpm).

Medelst ett rör nedsänkt i vätskan tillsättes kontinuerligt med en flödeshastighet av 0,5 l/h en uranylsulfatlösning innehållan- pH-värdet hålles konstant på 7,2-7,5 genom ínmatning av en ammoniklösning innehållande 100 g NH3 per de 20 g uran per liter. liter.

Det bildade ammoniumdiuranatet rinner genom överströmníng ner i en andra kristalliseringsanordning med volymen l liter och likaså utrustad med en omrörare, som roterar med 200 rpm, vari temperaturen håües vid 7000 och pH-värdet på 7,5-7,6 med hjälp av NHUOH.

Fig. 2 är ett fotografi av ammoniumdiuranat utvunnet kon- \J1 fu O H0 tvättat och torkat). 8003770-8 tinuerligt från den andra kristalliseringsanordningen (filtrerat, Dess fysikaliska karaktäristika är följande: - partikelstorlek mellan l och 20 /um - skenbar okompakterad bulkdensitet: 1,08 g/cmš - rinnförmåga enligt CARE-testet: 35 - innehåll av S042--joner: - l,5% Den på detta sätt erhållna produkten, vilken motsvarar den produkt som för närvarande tillverkas industriellt, har den mycket fina partikelstorlek, den låga bulkdensitet och de dåliga rinnegenskaper som gör den svår och farlig att hantera. Dess- utom är dess innehåll av SOu2_-joner högt, även om den för när- varande uppfyller de normer som gäller.

EXEMPEL 2 Samma moderlutar för kristallisation av ammoniumdiuranat som i exempel l cirkuleras från botten till topp i en sluten krets i en cylindrisk-konisk kolonn, som har en diameter av 0,08 m och en höjd av 0,6 m, vid 7090 med en strömningshastighet av 20 1/h, så att den bädd av amminiumdiuranatpartiklar fluidiseras (fig. 1).

Genom öppning nr l tillföres 0,5 l uranylsulfatlösning per timme, vilken lösning innehåller 20 g uran per liter, och en liter av samma lösning tillsättes per timme genom öppningarna 2, 3 och H i jämnt fördelade mängder. En ammoniakalisk lösning innehållande 100 g NH5 per liter tillsättes homogent via rören 5, 6 och 7 på ett sådant sätt att man i huvudsak upprätthåller stökiometrin för utfällningen. pH-värdet justeras till mellan 6,9 och 7 genom tillförsel av ammoniak vrid, vilket sker med hjälp av en pH-regulator av typ Tacussel PFIT NUM utrustad'med en elektrod avsedd för hög alkalinitet och av typ Ingold l0U05, medan mo- derlutarna från kristalliseringsanordningen passerar genom de- kanteringsanordningen ll, varvid en del därav avledes vid 12 och resten recirkuleras via pumpen 13.

Det utfällda ammoniumdiuranatet avledes diskontinuerlígt med jämna intervall vid 9, varvid dess karaktäristika är följande efter ca 50 timmars drift: - medelpartirelstorlek mellan 70 och 80 /um - skenbar okompakterad bulkdensitet: 2,5 g/cmš - rinnegenskaper enligt CARR-testet: 97 - innehåll av SOu¿_-joner: 0,8 % Det är dock svårt att bibehålla denna fluidiserade bädd i god funktion under lång tidsperiod. Partikelstorleken för de 80Ü3770-8 p vid 9 dttagna partiklarna ökar regelbundet, vilket även gäller för den granulometriska homogeniteten hos bädden, och det kan förekomma riklig och okontrollerad bildning av mycket fina par- tiklar, vilket leder till degenerering av den fluidiserade bäd- den. " EXEMPEL B Förfarandet utföres på samma sätt som i exempel 2 men un- der ökning av pH-värdet från 6,9 -.7 till 7,2 ' 7,3 under en period av 1 timme var 2U timme. Partikelstorleken för de vid 9 uttagna partiklarna är konstant med tiden och lika med: 0 > 105 /um : 0,1 % 105 <1 ® 75 (-9 < 55 /um: 62,1 % 53 ( (ö <3? /umz 5,6 73 ® <1 57 /um : 0,2 % 2,H5lg/cm; - rinnförmåga enligt CARÉ-testet : 96 - innehåll av SOu2_-joner 0,7 % De erhållna partiklarna är jämna och sfäriska. - skenbar okompakterad bulkdensitet : Fränvaron av små partiklar i dessa produkter, deras höga skenbara bulk- densitet och deras goda rínnegenskaper gör dem lätta och säkra att hantera. Vidare gäller att renheten för det bildade ammo- níumdiuranatet är utmärkt, eftersom innehållet av SOu2_-joner är mycket litet.

Claims (7)

7 8003770-8 PATENTKRAV_

1. Ammoniumuranat, vilket är lätt att hantera, k ä n - n e t e c k n a t av sfärisk partikelform, en medeldiameter av mellan 30 och 150 um, en skenbar bulkdensitet i okompakte- rad form av mellan 2 och 2,8 g/cm3, en rinnförmâga, uppmätt enligt CARR-skalan, större än eller lika med 95 samt låg halt av S042- -joner av mellan 0,5 och 1 %.

2. Ammoniumuranat enligt krav 1, k ä n n e t e c k - n a t av att partiklarnas medeldiameter ligger mellan 40 och 100 um.

3. Förfarande för framställning av ammoniumuranat en- ligt krav 1 genom utfällning av en övermättad lösning av ammo- niumuranat erhâllen genom reaktion mellan en lösning av uranyl- sulfat innehållande mellan 0,05 och 40 g uran per liter och en ammoniakalisk lösning med en koncentration av NH3 mellan 5 och 200 g/l, k ä n n e t e c k n a t av att reaktionen utföres í fluidiserad bädd och vid ett pH av mellan 6,6 och 7,2.

4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att neutralisatíonen av uranylsulfat med ammoniak i den fluidiserade bädden åstadkommes progressivt genom inmatning av uranylsulfat på olika nivåer (1, 2, 3 och 4) och av ammoniak på olika nivåer (5, 6 och 7) på ett sådant sätt att stökíomet~ rín för utfällningsreaktíonen förblir i huvudsak konstant.

5. Förfarande enligt krav 3 eller 4, k ä n n e t e c k- n a t av att man arbetar vid ett pH av mellan 6,8 och 7,1.

6. Pörfarande enligt något av kraven 3, 4 och 5, k ä n- n e t e c k n a t av att man genomför en temporär höjning av pH till ett värde av mellan 7,2 och 7,8 under en period av mel- lan 10 minuter och 4 timmar med en frekvens av mellan 1 och 14 veckor.

7. Pörfarande enligt något av kraven 3, 4 och 5, k ä n- n e t e c k n a t av att man genomför en temporär höjning av pH till ett värde av mellan 7,1 och 7,4 under en period av mel- lan 10 minuter och 4 timmar med en frekvens av mellan 1 och 14 veckor.