Способ извлечения урана Советский патент 1992 года по МПК C22B60/00 

Изобретение относится к области химии и технологии редких радиоактивных элементов, преимущественно ,к технологии получения урана из морской воды.

Известен способ извлечения урана из морской воды, при котором морскую воду пропускают через водоросли, жизнеспособные при повышенных- по отношению к морской воде концентрациях урана.

Известен способ адсорбции урана волокнистым материалом, покрытым титанатом поливинилового спирта.

Недостатками этих способов являются длительность процесса, загрязнения окружающей среды и трудность применения способа в промышленных масштабах.

Наиболее близким к предлагаемому является способ извлечения урана из солевых растворов типа морской

f

LO

воды, включающий выделение урана на неорганическом материале.

Недостатками этого способа является невысокая степень и селективность извлечения урана.

VJ

Целью изобретения является повыСО 00 СО О шение степени и селективьости извлечения урана.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве неорганического материала используют металлический алюминий с удельной поверхностью 1-10 м на 1 г материала.

Способ заключается в следующем.

Первоначально уран (Vl) в виде уранил-ионов адсорбируется на оксидной защитной пленке, покрывающей алюминий. Тем самым вблизи поверхности металла создается достаточно высокая концентрация уранилионов. Затем за счет диффузии по дефектам оксидной пленки (поры, трещины и т.д.) уран (VI) поступает к поверхности металлического алюминия, где происходит его-электрохимическое восстановление до смеси окислов низших валентностей, не растворимых в солевых растворах типа морской воды. Подобный процесс обычно называют цементацией. Кинетически этот процесс лимитируется стадией диффузии урана (vi) в оксид. ной пле1-1ке, Лоэтому для получения Л. статочно высокой скорости извлечения урана из раствора необходимо либо иметь материал, обладающий боль шой (HQ-менее 1 и /г) удельной повер ностью по металлу, либо изменять толщину и дефектность оксидной пленки травлением последней кислотами или воздействием любых механических и физических нагрузок (ультразвук, облучение тяжелыми частицами и т.п.) Описанный выше процесс на металлическом алюминии определяется в основном окислительно-восстанови-. тельными потенциалами. Поэтому более электроотрицательные, чем алюминий, металлы (Са, Mg, Sr, Na,Cs, К и дру гие) не будут выделяться на алюминии Эти металлы составляют основное коли чество сорбируемых металлов в прототипе, В связи с этим предлагаемый . способ является более селективным по отношению к урану, так как указан ные выше металлы составляют основное количество от сорбируемых металлов в прототипе. Пример , В колбу на 50 мл вносят 0,1 г мелко нарезаннойалюминиевой фольги толщиной 1б мм и удел ной поверхностью и добавляют 20 мл кврбонатсодержащего раствора урана, меченого ураномг233 с заранее определенной удельной (Х -радиоактивностью раствора, Состав раствора: Na О,-(8 г-ион/л; К 0,053 г-ион/л, 0,01 г-ион/л, , ио| 2, г-ион/л, S0|- 0,029 гион/л,- Cl 0,56 г-ион/л, С0| 1х 10 г-ион/л, рН 8,0, Эксперимен проводят при комнатной темпе ратуре при перемешивании раствора с помощью лопастной мешалки. По истечении опр деленных промежутков времени отбираю пробы раствора (по 0,025 мл) для из мерения удельной С -радиоактивностью раствора, которое проводят с п 9- . мощью прибора 2)51-I-IM Прототип. На основании полученных результатов рассчитывают степень извлечения урана по формуле Г „UY. (1 ,.г/с.Л ™Ae --p.o ujp - исходная концентрация урана в растворе, г/мл; - объем раствора, мл; - масса алюминиевой фольги в опыте,г; ,риа - удел ная поверхность алюминиевой фольги, , Ipg и 1р - исходная и текущая удельные -радиоактивности раствора, имя/(сек.мл), Пример2. В условиях, логичных примеру 1, в колбу загружают ff,1 г алюминиевой пудры /удельная поверхность - 5 w/r, концентрация урана и карбонат иона в растворе составляют соответственно i,06-10 2 и 3,3-Ю г-ион/л, рН 8,.2/ Радиометрический анализ раствора показал, что уже через 100 ч извлечение урана алюминиевой пудрой достигает л,50 мг урана на 1 г пудры, что соответствует величине Г 1 мкг/см . Различия в скорости ; звлечения урана из солевых растворов типа морсь;сй воды фольгой, порошком и пудрой металлического алюминия объясняются различной толщиной.и степенью дефектности защитной оксидной пленки на поверхности металла. Полученные результаты показывают, мто если для извлечения урана использовать пористый материал, содержащий металлический алюминий с удельной . поверхностью алюминия А 1 , то извлечение урана будет достигать не менее 10 мг урана на 1 г алюминия, что значительно превосходит сорбционную емкость по урану прототипа. Кроме того, в процессе выделения урана на металлическом алюминии не будут поглощаться ионы щелочных и щелочноземельных элементов, что повышает селективность предлагаемого способа по урану. Сравнительные характеристики протстипа и предлагаемого способа приведены в таблице.

Т

Характеристика

Поглотитель

Активированный уголь, пропитанный гидроокисью титана

9

2 101 .0

i:

Предлагаемый способ

прототип

Пористый материал, содержащий металлический алюминий, с удельной поверхностью по металлу л/1 м /г

1,8-10

0,15 10

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА, из солевых растворов типа морской воды, включающий выделение урана на неорганическом материале, о тличающийся тем, что, с целью повышения степени и селективности извлечения урана, в качестве неорганического материала используют металлический алюминий л с удельной поверхностью 1-10 м на 1 грамм материала.