Патент на изобретение №2159741
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА
(57) Реферат: Изобретение относится к атомной технологии и касается способов переработки железо- и уранcодержащих растворов, получаемых в результате дезактивации радиоактивного металлического оборудования растворами различных кислот. Проводят сорбцию урана из сернокислого раствора, содержащего уран в четырех-, а железо – в двухвалентном состояниях. В случае переработки растворов после длительной выдержки в них предварительно вводят восстановитель. В качестве восстановителя и для стабилизации пары уран (IV) – железо (II) перед сорбцией добавляют сульфит натрия в количестве 0,045-0,09 г на 1 г железа. Сорбцию урана проводят на низкоосновном анионите типа АН-31 в SO4 – форме из 1-3 мас.% растворов серной кислоты. Уран из смолы извлекают раствором азотной кислоты 2-2,5 моль/л. Достигается достаточно полное извлечение ионов урана (IV) из растворов и его отделение от ионов железа (II), которое не образует комплексных сульфатных анионов и обеспечивается рециклирование сернокислого раствора для многократного использования. 6 з.п.ф-лы, 1 табл. Изобретение относится к атомной технологии и касается способов переработки железо- и урансодержащих растворов, получаемых в результате дезактивации радиоактивного металлического оборудования растворами различных кислот. В настоящее время в практике дезактивации все более широкое применение находят однорастворные сернокислотные методы отмывки отработанного оборудования и многократные использования полученного моечного раствора после разделения урана и железа и вывода урана из раствора сорбционным методом, что позволяет значительно сократить количество радиоактивных отходов. Известен ряд способов извлечения урана из сернокислых растворов. Так, в работе [патент США N 4026987, С 01 G 43/00, 1977 г.] улучшен способ извлечения урана из сернокислого выщелачивающего раствора сорбцией урана в виде анионного сульфатного комплекса слабоосновной анионообменной аминосмолой. По данным Плаксина и Тэтару [Плаксин И.Н., Тэтару С.А Гидрометаллургия с применением ионитов. М., Металлургия, 1964, 282 с.] ионы урана (VI) из сульфатных растворов сорбируются анионитами различной основности. Однако во всех случаях наблюдается неселективная сорбция урана, т.к. вместе с ураном сорбируются и ионы железа (III), которые также находятся в анионной форме. Для их разделения и очистки урана от железа требуются дополнительные технологические приемы, например различные вытеснительные промывки, что значительно усложняет технологическую схему извлечения урана и является существенным недостатком этого процесса. Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ [патент США N 4427639, С 01 G 43/00, 1984 г. (прототип)] сорбционного извлечения урана из раствора, содержащего небольшое количество ионов урана, а также в качестве нежелательного компонента – ионы железа (III). Этот раствор пропускают через сорбционную колонну, заполненную смолой, имеющей сродство к комплексным сульфатным анионам урана. На смоле сорбируются ионы урана совместно с ионами железа (III) в виде комплексных анионов. Из колонны выводят раствор (сорбат), обедненный ионами урана и содержащий несорбированные ионы железа (III). Затем смолу, насыщенную ионами урана и частично ионами железа, удаляют из колонны и помещают в камеру концентрирования, где через смолу пропускают с регулируемой скоростью раствор, обогащенный ионами урана и обедненный ионами железа (III) при pH среды, обеспечивающим увеличение отношения ионов урана (VI) к ионам железа (III) в смоле за счет ионообмена между раствором и смолой. В результате происходит насыщение смолы ураном, который вытесняет ионы железа. Таким образом, осуществляется разделение ионов урана (VI) и ионов железа (III). Из камеры концентрирования выводится отработанный раствор, который рециклируют в исходный раствор, а смолу, насыщенную ураном, направляют в колонну элюирования урана. Недостатком этого способа является то, что извлечение урана и его отделение от железа достигается в результате использования длительной и трудоемкой схемы, связанной с перегрузками смол, изменениями потоков растворов, что снижает эффективность извлечения урана. Технической задачей, решаемой изобретением, является устранение указанных недостатков и повышение степени извлечения урана и очистки урана от железа. Решение поставленной задачи, при одновременном упрощении процесса, обеспечивается тем, что при осуществлении способа сорбционного извлечения урана и его отделении от ионов железа с использованием анионообменных смол с последующим извлечением урана из смолы, сорбцию урана проводят из сернокислого раствора, содержащего уран в четырех-, а железо в двухвалентном состояниях. В случае переработки растворов после длительной выдержки, в них предварительно вводят восстановитель. В качестве восстановителя и для стабилизации пары уран (IV) – железо (II) перед сорбцией добавляют сульфит натрия в количестве 0,045-0,09 г на 1 г железа. Сорбцию урана проводят на низкоосновном анионите типа АН-31 в SO4 – форме из 1 – 3 мас.% растворов серной кислоты с последующим извлечением урана из смолы раствором азотной кислоты 2-2,5 моль/л. Благодаря этому достигается достаточно полное извлечение ионов урана (IV) из растворов и его отделение от ионов железа (II), которое не образует комплексных сульфатных анионов, и обеспечивается рециклирование сернокислого раствора на многократное использование. Отработанный раствор (сорбат), содержащий ионы железа (II) после многократного использования в качестве дезактивирующего раствора при отмывке металла от радионуклидов и очищенный практически полностью от ионов урана направляется на коагуляцию для очистки водно-хвостовых растворов от радионуклидов, где железо (II) используется как коагулянт. Пример. Через колонну с анионитом АН-31 (10 мл), предварительно переведенную перед сорбцией в SO4-форму, в динамических условиях при комнатной температуре пропускают по 200 мл исходного раствора (полученного от мойки металлических образцов загрязненного оборудования), содержащего уран (IV) – 1,57 г/л, железо (II) – 10,9 г/л при концентрации серной кислоты в растворе 1-3 мас.%. При извлечении урана и его очистки от железа по известному способу (опыт I) ионы урана и железа находились в шести- и трехвалентном состоянии соответственно. В опытах II и III ионы урана присутствовали в четырех-, а ионы железа в двухвалентном состояниях, но в опыте III для стабилизации пары уран (IV) – железо (II) перед сорбцией дополнительно вводили в раствор восстановитель – сульфит натрия в количестве 0,045-0,09 г на 1 г железа. Время контакта раствора со смолой составляло 20-30 мин колоночный объем. Извлечение урана из смолы осуществляли раствором азотной кислоты 2,0-2,5 моль/л. Результаты представлены в таблице. Таким образом, по сравнению с известным предлагаемый способ обеспечивает высокую степень извлечения урана из раствора и, кроме того, позволяет получить глубокую очистку от железа. Так, сорбция урана в присутствии восстановителя сульфита натрия 0,09 г на 1 г железа проходит на 99,97 %. Коэффициент очистки урана от железа при этом составил более 10000. Получаемый побочный продукт – сорбат сернокислого железа (закисного) чистого по урану может быть использован в качестве реактива, например, в процессе коагуляции для очистки водно-хвостовых растворов от радионуклидов в радиохимическом производстве. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 09.06.2004
Извещение опубликовано: 10.03.2005 БИ: 07/2005
|
||||||||||||||||||||||||||
