СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОРГАНИЧЕСКОЙ ФАЗЫ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ПРИ ЭКСТРАКЦИИ УРАНА Российский патент 2004 года по МПК C01G43/00 

Изобретение относится к технологии приготовления порошков диоксида урана для изготовления топлива для АЭС, в частности к экстракционному аффинажу урана, и может быть использовано в экстракционной технологии производства металлов.

В производстве диоксида урана из его гексафторида существует экстракционный аффинаж урана. В качестве экстрагента урана из нитратных сред используется 25-30%-ный раствор трибутилфосфата в разбавителе. В кислой среде трибутилфосфат и разбавитель подвергаются гидролизу с образованием моно - и дибутилфосфорных кислот ряда полифункциональных групп высших спиртов. Присутствие данных продуктов гидролитического разложения органики в его рабочем растворе ухудшает процесс реэкстракции урана водой. В органической фазе после реэкстракции остается до 2,5 г/л урана.

Для вывода продуктов гидролиза из процесса известны следующие методы регенерации экстрагента:

- промывка экстрагента аминами (патент США №3150159, 1964, МПК С 01 G 43/025);

- промывка экстрагента раствором соды (Харрингтон Ч., Рюэле А. Технология производства урана. Госатомиздат, 1961 г., стр.184).

К недостаткам перечисленных способов регенерации экстрагента относится низкая эффективность отмывки экстрагента, недоступность и высокая стоимость некоторых реагентов (амины), сложность аппаратурного оформления процессов.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ содовой регенерации экстрагента, заключающийся в отмывке экстрагента от моно- и дибутилфосфорных кислот следующим образом: после реэкстракции урана экстрагент проходит через инжекторную колонну, заполненную 5%-ным раствором углекислого натрия для отмывки от моно- и дибутилфосфорных кислот. Окраска раствора ежечасно проверяется визуально, и находящийся в колонне содовый раствор периодически заменяется по мере его окрашивания в желтый цвет. Отработанный содовый раствор сливают в бак, в котором он кипятится для удаления гексана и разрушения углекислого натрия и затем обрабатывается едким натрием для осаждения диураната натрия. Диуранат натрия отделяется на фильтр-прессе, и фильтрат сливается в канализацию.

К недостаткам описываемого способа регенерации экстрагента относятся: частичная отмывка экстрагента от моно- и дибутилфосфорных кислот, накопление в экстрагенте полимерных соединений за счет их низкой растворимости в содовых растворах, повышение эмульгируемости экстрагента в процессе экстракции и снижение реэкстрагируемости урана, сложное аппаратурное оформление.

Задачей настоящего изобретения является полная отмывка экстрагента от продуктов гидролитического разложения трибутилфосфата и разбавителя и утилизация используемого раствора.

Поставленную задачу предлагаем решить следующим способом: для полной отмывки экстрагента от продуктов гидролитического разложения трибутилфосфата и разбавителя использовать раствор фторида аммония с концентрацией 10-50 г/л. Фторидный раствор циркулирует в процессе регенерации экстрагента, до насыщения ураном до содержания 5,0-8,0 г/л, а также продуктами гидролитического разложения трибутилфосфата и разбавителя. При достижении в растворе данной концентрации урана производится вывод одной трети фторида аммония на переработку. Очистка раствора фторида аммония производится путем осаждения черновой аммонийно-фторидной соли урана с последующим отделением соли фильтрацией и ее прокалкой. Осаждение черновой аммонийной соли проводится 20-25%-ным раствором аммиачной воды при температуре 30-60°С при доведении значения рН пульпы при осаждении до 10-12. При осаждении черновой аммонийной соли урана продукты гидролиза трибутилфосфата и разбавителя выделяются в осадок вместе с ней.

Осадок аммонийно-фторидной соли урана прокаливается до закиси-окиси урана и направляется на переработку отходов.

Раствор фторида аммония готовят путем растворения соли фторида аммония в воде или путем нейтрализации водного раствора плавиковой кислоты аммиачной водой до значения рН 4-5. Раствор фторида аммония может быть использован многократно после его очистки от урана и продуктов гидролитического разложения органики и корректировки раствора по содержанию фторида аммония.

Корректировка раствора фторида аммония производится до содержания фторида аммония 10-50 г/л.

Пример осуществления.

Для регенерации экстрагента готовили раствор фторида аммония с концентрацией 10,0 г/л путем нейтрализации водного раствора плавиковой кислоты водным раствором аммиака до значения рН 4-5.

На фторидную регенерацию выводили одну треть от общего объема экстрагента. Отмывку экстрагента проводили раствором фторида аммония с концентрацией 10 г/л при соотношении фаз водной : органической = 1:3. Фторидный раствор циркулировал в процессе регенерации экстрагента до насыщения по урану до 8,0 г/л. При достижении в растворе данной концентрации урана из процесса выводили одну треть фторидного раствора на переработку. В процесс регенерации экстрагента вводили одну треть свежего раствора фторида аммония с концентрацией 10,0 г/л.

Из отработанного фторидного раствора осаждали черновую аммонийно-фторидную соль урана 22%-ным раствором аммиачной воды при температуре 30°С при значении рН пульпы 12. При осаждении черновой аммонийной соли урана продукт гидролиза трибутилфосфата и разбавителя выделялся в осадок вместе с аммонийно-фторидной солью урана. Осадок отфильтровывали и прокаливали до закиси-окиси урана, которую отправляли на переработку отходов. После отделения осадка фторидный маточный раствор содержал не более 1,0 г/л урана. Для повторного использования фторидного раствора в процессе регенерации экстрагента производили его нейтрализацию плавиковой кислотой до значения рН 4-5. Полученный раствор фторида аммония после корректировки концентрации фторида аммония путем его разбавления водой до концентрации фторида аммония 10 г/л направляли на регенерацию экстрагента. Содержание продуктов гидролиза в экстрагенте после регенерации представлено в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ регенерации экстрагента с использованием раствора фторида аммония вместо содовых растворов позволяет провести практически полную отмывку экстрагента от продуктов гидролитического разложения трибутилфосфата и разбавителя, продлить срок использования экстрагента, нормализовать работу экстракционного оборудования и использовать водную реэкстракцию урана вместо реэкстракции урана растворами уксусной кислоты или ацетата аммония.

Использование фторидной регенерации экстрагента вместо регенерации раствора соды позволило также повысить чистоту получаемых оксидов урана по содержанию щелочных элементов (натрия, калия), содержание натрия и калия в получаемых оксидах снизилось с 80-90 до 10-20 ppm.

Изобретение относится к технологии получения порошков диоксида урана и может быть использовано при экстракционном аффинаже урана. Результат изобретения: полная отмывка экстрагента от продуктов гидролитического разложения и утилизация используемого раствора. Органическую фазу: трибутиловый эфир фосфороной кислоты обрабатывают раствором фторида аммония с концентрацией 10-50 г/л, после чего из раствора выделяют уран и продукты гидролиза органической фазы. Выделение урана и продуктов гидролиза компонентов органической фазы ведут обработкой отработанного раствора фторида аммония водным раствором аммиака с концентрацией 20-22% при 30-60°С и конечном значении рН 10-12 с последующим отделением осадка аммонийно-фторидной соли урана, содержащей продукты гидролиза компонентов органической фазы. После выделения урана и продуктов гидролиза компонентов органической фазы раствор корректируют по содержанию фторида аммония и используют повторно для регенерации органической фазы. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ регенерации органической фазы, используемой при экстракции урана, включающий ее обработку водным солевым раствором, отличающийся тем, что органическую фазу обрабатывают раствором фторида аммония с концентрацией 10-50 г/л, после чего из раствора выделяют уран и продукты гидролиза органической фазы.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выделение урана и продуктов гидролиза компонентов органической фазы ведут обработкой отработанного раствора фторида аммония водным раствором аммиака с концентрацией 20-22% при 30-60°С и конечном значении рН 10-12 с последующим отделением осадка аммонийно-фторидной соли урана, содержащей продукты гидролиза компонентов органической фазы.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после выделения урана и продуктов гидролиза компонентов органической фазы раствор корректируют по содержанию фторида аммония и используют повторно для регенерации органической фазы.