Патент на изобретение №2264671

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ УРАНСОДЕРЖАЩЕЙ ЗОЛЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области переработки твердых радиоактивных отходов. Сущность изобретения: способ переработки урансодержащей золы включает сушку, измельчение, термообработку, двухстадийное выщелачивание, фильтрование и осаждение. При этом после измельчения золы в нее добавляют углеаммонийные соли и перемешивают. Термообработку проводят при температуре 550-600°С. Обе стадии выщелачивания проводят смесью кислот в соотношении HNO₃:HCl как 3:1. После фильтрования урансодержащий раствор направляют на осаждение раствором аммиака, а нерастворимый осадок промывают в воде и отправляют в отвал. Преимущества изобретения заключаются в повышении степени извлечения урана. 1 табл.

Изобретение относится к технологии переработки урансодержащих зол после сжигания фильтров вентсистем, фильтровальных полотен, бумаги и других твердых горючих урансодержащих отходов, концентрация общего урана в которых, составляет 1-20%.

Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому результату – прототипом, является способ извлечения урана из золы при помощи карбонатного выщелачивания с целью извлечения урана, описанный в статье “Выщелачивание урана из каменноугольной золы” М.Иванович, Н.Пакович “Технология атомного сырья” под редакцией А.П.Земфирова, стр.16-21, М.: Издательство главного управления по использованию атомной энергии при Совете Министров СССР. 1959.

Способ включает обжиг золы при температуре 600°С в течение 3 часов, первую стадию выщелачивания при температуре 180°С в течение 6-12 часов раствором карбоната натрия и гидрокарбоната натрия, сгущение, распульповку, вторую стадию выщелачивания в автоклаве в окислительной атмосфере при 180°С в течение 6-12 часов, сгущение и фильтрацию, осветление урансодержащего раствора, осаждение урана гидрооксидом натрия.

Недостатками прототипа являются: низкая степень извлечения урана, составляющая 85%, сложное аппаратурное оформление, применение гидроксида натрия, привносящего дополнительные примеси в концентрат урана.

Задача изобретения: повышение степени извлечения урана из золы, упрощение аппаратурного оформления и получение концентрата урана, пригодного для возврата в производство.

Задача решается благодаря тому, что в способе переработки урансодержащей золы, включающий сушку, измельчение, термообработку, двухстадийное выщелачивание, фильтрование и осаждение, согласно формулы изобретения, после измельчения золы в нее добавляют углеаммонийные соли, перемешивают, термообработку проводят при температуре 550°-600°С, обе стадии выщелачивания проводят смесью кислот в соотношении HNO₃:HCl как 3:1, после фильтрования урансодержащий раствор направляют на осаждение раствором аммиака, а нерастворимый осадок промывают в воде и отправляют в отвал.

Указанная совокупность признаков позволяет решить поставленную задачу, так как добавление углеаммонийных солей способствует при последующей термообработке золы получению более растворимых в кислотах соединений урана. Реагентом для выщелачивания выбрана смесь азотной и соляной кислот в объемном соотношении 3:1, позволяющая повысить степень извлечения урана в раствор, а применение раствора аммиака для осаждения урана из урансодержащего раствора позволяет избежать попадания дополнительных примесей, например натрия и получение концентрата урана, пригодного для возврата в производство.

Способ переработки урансодержащих зол с концентрацией 1-20% по урану, заключается в следующем: золу сушат при 100°С в течение 0,5-1 часа, далее измельчают, не выгружая из измельчителя смешивают с углеаммонийными солями, проводят термообработку при 550°-600°С в течение 1 часа, затем золу выщелачивают реагентом при 80°-100°С в течение 1,5-2 час, полученную пульпу фильтруют, урансодержащий раствор отделяют, нерастворенный остаток промывают в воде, полученную пульпу фильтруют, промывную воду отделяют, нерастворенный остаток направляют на вторую стадию выщелачивания. Вторую стадию выщелачивания проводят при тех же условиях, что и первую стадию, полученную пульпу фильтруют, урансодержащий раствор отделяют, нерастворенный остаток промывают в промывной воде после первого выщелачивания, полученную пульпу фильтруют, промывную воду отделяют; все урансодержащие растворы осаждают раствором аммиака с получением полиуранатов аммония, твердые остатки направляют на захоронение.

Пример осуществления способа переработки урансодержащей золы. Для проведения эксперимента была использована зола с содержанием общего урана 19,8%. Золу сушат при 100°С, измельчают на вибрационной микромельнице, смешивают с углеаммонийными солями и подвергают термообработке при температуре 550-600°С в течение 1 часа. После термообработки золу выщелачивают реагентом при температуре 80°-100°С в течение 1,5-2 часов, проводят фильтрование, урансодержащий раствор отделяют, нерастворенный остаток промывают в воде, проводят фильтрование, промывную воду отделяют, нерастворенный остаток направляют на вторую стадию выщелачивания при температуре 80°-100°С в течение 1-1,5 часов, в меньшем объеме реагента, проводят фильтрацию, урансодержащий раствор отделяют, нерастворенный остаток промывают в воде, проводят фильтрование, промывную воду отделяют. В урансодержащих растворах и в твердом остатке определяют концентрацию урана. Уран распределился следующим образом:

Общий процент извлечения урана из золы составляет 99,85%.

Концентрация урана в нерастворимых остатках составила 0,06% масс., что составляет 0,15% от количества урана, находящегося в исходной золе.

Из объединенного раствора раствором аммиака осаждают полиуранаты аммония. Осадок отфильтровывают, а маточный раствор анализируют на содержание урана, концентрация которого составила 0,034 мг/л.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить степень извлечения урана из золы, получить отходы, пригодные для захоронения, упростить аппаратурное оформление и получить концентрат урана, пригодный для возврата в производство.

Формула изобретения

Способ переработки урансодержащей золы, включающий сушку, измельчение, термообработку, двухстадийное выщелачивание, фильтрование и осаждение, отличающийся тем, что после измельчения золы в нее добавляют углеаммонийные соли, перемешивают, термообработку проводят при температуре 550-600°С, обе стадии выщелачивания проводят смесью кислот в соотношении HNO₃:HCl как 3:1, после фильтрования урансодержащий раствор направляют на осаждение раствором аммиака, а нерастворимый осадок промывают в воде и отправляют в отвал.