SU1745777A1 - Способ извлечени тори - Google Patents

Abstract

Предлагаемый способ разделени  урана и тори  относитс  к гидрометаллургии, в частности к технологии разделени  урана и тори  в водных растворах, а также к области препаративной и аналитической химии. Целью изобретени   вл етс  обеспечение возможности эффективного извлечени  урана при использовании смеси солей урана и тори . Сущность предлагаемого способа состоит в том, что дл  разделени  урана и тори  в водных растворах их солей осуществл ют электролиз асимметричным переменным током с частотой 55-110 Гц при величине отношени  катодного полупериода к анодному 8-11. с экстракцией раствором трибутилфосфага в толуоле 15-55%-ной концентрации. Способ может найти применение дл  извлечени  урана из промышленных растворов с отделением тори , а также дл  изготовлени  препаратов урана или тори  и дл  анализа этих элементов в их смес х . 2 табл., 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к гидрометаллургии , в частности к технологии разделени  урана и тори , и может быть использовано дл  получени  чистого урана из технологических растворов и дл  целей препаративной и аналитической химии.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ концентрировани  и выделени  плутони  или тори . По этому способу концентрирование и выделение плутони  и тори  из растворов, содержащих алюминий, америций, бериллий, кальций, железо, литий и кремний, осуществл ют с помощью трехкамерного электролизера, содержащего анионо- и катионообменные мембраны. При пропускании посто нного тока между первым анодом, расположенным в камере с питательным раствором, и катодом, наход щемс  в средней камере, происходит перенос катионов Pu3+, Pu , Th4 через

катионообменную мембрану из питательного раствора в катодную камеру, в которой эти катионы образуют анионовые гексанит- ратные комплексы, которые под действием напр жени  между катодом и вторым анодом проникают через анионообменную мембрану во вторую анодную камеру. Таким образом, происходит отделение от элементов , которые не могут образовать нитратные комплексы. При пропускании электрического тока через электролизер в течение 6 ч дл  различных концентраций питательных растворов коэффициент концентрации составл ет 6,1-11,3.

Недостатком данного способа  вл етс  то, что при электролизе на посто нном токе происходит пассиваци  электродов, кроме того, этим способом невозможно разделить уран и торий, так как уран образуетс  нитратный комплекс и вместе с торием под

N ел х|

XI XI

ствием электрического тока проникает через анионообменную мембрану в рафинирующий раствор.

Целью изобретени   вл етс  возможность эффективного извлечени  урана из водного раствора смеси солей урана и тори .

Цель достигаетс  путем проведени  электролиза асимметричным переменным током с частотой 55-110 Гц при величине отношени  катодного полупериода к анодному 8-11.

Электролиз осуществл ют в трехкамер- ном электролизере, в катодную камеру которого заливают раствор азотной кислоты, в анодную - водный раствор смеси солей урана и тори , в экстракционную камеру - раствор трибутилфосфата в толуоле.

Электролиз ведетс  переменным асимметричным током частотой 55-110 Гц. В прототипе электролиз осуществл етс  посто нным током. Коэффициент концентрации урана (отношение концентрации урана в экстракционной камере к концентрации урана в исходном растворе) равен 98, тогда как в прототипе коэффициент концентрации равен 11,3 при продолжительности электролиза в шесть раз большей.

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет производить разделение урана и тори  в водных растворах из солей.

Использование в качестве катодного раствора азотной кислоты повышает электропроводность раствора и ускор ет процесс .

Наложение электрического пол  позвол ет проводить экстракцию в концентрированном (15-55%) растворе трибутилфосфата , что увеличивает полноту извлечени  урана.

На чертеже приведена блок-схема установки , реализующей способ.

Трехкамерный электролизер V, состо щий из анодной камеры 2 с анодом 3, катодной камеры 4 с катодом 5 и экстракционной камеры б, разделенной катионообменной 7 и анионообменной 8 мембранами, подключен к усилителю 9, вход которого подключен к генератору 10 переменного типа, а один его выход соединен с катодом 5, другой выход- через формирователь 11 асимметричного напр жени  с анодом 3, параллельно электролизеру подключены вольтметр 12 и осциллограф 13.

Пример. Способ осуществл ют следующим образом.

В анодную камеру 2 электролизера 1 заливают 20 мл водного раствора азотнокислых солей урана и тори , содержащего по 5 мг/л каждой соли, в катодную камеру 4 20 мл 8%-ного раствора НМОз, а в экстракционную камеру 6-5 мл 40%-ного раствора трибутилфосфата в толуоле.

С генератора 10 переменного тока при

заданной частоте 90 Гц через усилитель 9 подаетс  напр жение 150 В на анод 3 и катод 5 электролизера 1. Напр жение контролируетс  вольтметром 12. Отношение катодного полупериода в анодному, равное,

0 например 10, задаетс  формирователем 11 асимметричного напр жени  и контролируетс  по осциллографу 13.

Переменный асимметричный ток это частично выпр мленный ток и ему присуще

5 направленное движение ионов и зар женных частиц, хот  в то же врем  характерна смена пол рности на электродах. Катодный полуперид это также направление тока, когда катод зар жен отрицательно, а анод 0 положительно, то есть как при использовании посто нного тока. Анодный полупериод это обратное направление тока, при котором катод зар жаетс  положительно, а анод - отрицательно. Если амплитуда тока в анод5 ный и катодный полупериоды одинакова, то ток переменный симметричный. При наложении переменного асимметричного тока диффузионные ограничени , присущие электролитическому разделению на посто0  нном токе, снимаютс .

При подаче напр жени  из анодной камеры 2 уран переходит в экстракционную камеру 6 в раствор трибутилфосфата, а торий остаетс  в анодной камере 2. Через 1 ч

5 после начала электролиза отключают напр жение , растворы экстракционной и анодной камер используют дл  получени  металлов урана и тори  соответственно.

Исследовани  процесса электролиза

0 дл  выбора оптимальных условий разделени  провод т в диапазоне частот 20-180 Гц при сохранении посто нными других параметров , описанных выше.

В исследованной области частот обна5 ружен резонансный пик в интервале частот 55-110 Гц, где коэффициент разделени  достигает значени  155.

Концентрацию раствора трибутилфосфата в толуоле подбирают дл  трех частот

0 рабочего диапазона.

Результаты даны в табл, 1. Так как при концентрации трибутилфосфата менее 15% и более 55% выход урана резко снижаетс , то оптимальным диапазо5 ном комбинаций принимаем концентрации 15-55%.

Исследовани  процесса электролиза дл  выбора оптимальных условий разделени  провод т в диапазоне частот 20-120 Гц при сохранении посто нными других параметров , описанных выше. По результатам определени  содержани  урана и тори  в экстракционной камере в зависимости от частоты тока электролиза составлена табл. 2, из которой выбирают рабочий диапазон частот 55-110 Гц, где достигаетс  более высокий коэффициент разделени  урана и тори .

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет извлечь торий из раствора урана и тори .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ извлечени  тори  из водного

   раствора его солей электродиализом,

   включающий подачу исходного раствора в

   анодную камеру трехкамерного электроди0

   ализатора, анодна  камера которого отделена анионообменной мембраной, а катодна  - катионообменной мембраной, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  возможности эффективности извлечени  урана при использовании смеси солей урана и тори , электродиализ ведут переменным асимметричным током с величиной отношени  катодного полупериода к анодному 8-11 и частотой 55-110 Гц, с подачей в катодную камеру раствора азотной кислоты, в среднюю камеру 15-55%-ный раствор три- бутилфосфата в толуоле и выводом раствора насыщенного урана, а из анодной камеры вывод т раствор, насыщенный торием .

   12,5

   2,5

   5,0

   9,0

   5,0

   6,0

   20,0

   31,0

   12,5

   7,5

   М

   Таблица 1

   21,0 6,36 10,0 11,2 10,0 12,0 67,0 155,0

   ч2,0 15,0 10,0

   J 5

   w

   JT