с. 1
ЕКСТРАКЦІЙНИЙ афінажу УРАНА З ВИКОРИСТАННЯМ НІТРАТУ СЕЧОВИНИ
Ю.В. Островський 1. Г.М. Заборцев 2. А.Б. Александров 3. С.Ю. Сайфутдінов 3,
1) ВАТ «Новосибірський« ВНДПІЕТ », 2) ТОВ НВЦ« ЕЙДОС », Новосибірськ,
3) ВАТ «НЗХК», Новосибірськ
Технологічна схема екстракційного афінажу урану на підприємствах галузі, які отримують керамічний діоксид урану через стадію осадження поліураната амонію (АДУ-процес), включає розчинення уранових концентратів в азотній кислоті, екстракцію нітрату уранілу розчином трибутилфосфату (ТБФ) в органічному розчиннику в присутності висалівателя з подальшою реекстракції урану і висновком рафината, що містить до 200 г / л азотної кислоти, з процесу [1].
Недоліками цієї технології є безповоротні втрати азотної кислоти через нейтралізації рафінат гідроксидом кальцію і скидання нітратів зі стічними водами на полігон зберігання рідких радіоактивних відходів.
Нами розроблений технологічний процес екстракційного афінажу концентратів урану, який би як зниження скидання нітрат-іонів і урану зі стічними водами, так і суттєве скорочення витрат азотної кислоти за рахунок використання в процесі екстракції урану в якості подкисляемой реагенту нітрату сечовини, що утворюється в результаті карбамідної денітрації рафінат [ 2].
Технологічна схема екстракційного афінажу урану з використанням нітрату сечовини (рис. 1) включає розчинення уранових концентратів в азотній кислоті, підкислення отриманого розчину нітратом сечовини, екстракцію урану, карбамідну денітрації рафината з отриманням осаду нітрату сечовини і поверненням його в голову процесу. реекстракції урану і осадження поліураната амонію з отриманням товарної закису-окису урану, використання нітрату сечовини для зв'язування оксидів азоту, що виділяються при розчиненні уранових концентратів [2].
Для встановлення впливу нітрату сечовини на процес аффінажу урану досліджували екстракцію нітрату сечовини і урану в системі UO2 (NO3) 2 - HNO3 - CO (NH2) 2 * HNO3 - H2 O, при концентрації урану до 75 г / л; азотної кислоти - 30 г / л і нітрату сечовини CO (NH2) 2 × HNO3 - 75 г / л. Використовуваний екстрагент - 23% ТБФ в органічному розчиннику.
З'ясовано, що екстракція нітрату сечовина в ТБФ з нитратно - сечовинного розчину, що містить> 50 г / л урану, практично відсутня. Показники екстракції урану з нитратно-сечовинного і азотнокислого розчинів нітрату уранілу близькі і 3 ÷ 4 ступені екстракції забезпечують залишкові концентрації по урану на рівні СU = 0.013-0.014 г / л при початковій концентрації СU = 70.0 г / л.
Ємність з урану екстрагента - 23% ТБФ в органічному розчиннику при екстракції урану з нитратно-сечовинного і азотнокислого розчинів досить близькі і досягають 70-72 г / л, що пояснюється слабкою екстракцією нітрату сечовини в присутності нітрату уранілу. Реекстракції урану підкисленою водою при рН = 3 протікає досить ефективно.
Малюнок 1 Схема екстракційного афінажу урану з використанням нітрату сечовини
На ефективність процесу екстракції урану впливає концентрація нітрату сечовини (кислотність розчину) в вихідному розчині (рис. 2). З ростом концентрації нітрату сечовини помітно зростає коефіцієнт розподілу урану (Кр). Утворення осаду нітрату сечовини при екстракції урану з нитратно-сечовинного розчину не виявлено.
Для виключення непродуктивного накопичення осаду нітрату сечовини розчинення уранових концентратів доцільно вести в розчині азотної кислоти зниженій кислотності.
Дослідження розчинення закису-окису урану в азотній кислоті різної концентрації показали, що при 90 ° С і концентрації азотної кислоти 70 г / л (надлишок над стехіометрією 0.5 моль / л) забезпечується час розчинення U3 О8. порівнянне з умовами промислового виробництва при температурі 70 ° С і вихідної концентрації азотної кислоти 160 г / л (рис. 3).
Були проведені укрупнені лабораторні випробування схеми екстракційного афінажу урану з використанням нітрату сечовини, починаючи від розчинення уранового концентрату і закінчуючи виготовленням таблеток з порошку керамічної двоокису урану.
Урановий концентрат - закис-окис урану розчинили в азотній кислоті при 90ºС з подальшою добавкою нітрату сечовини і отриманням розчину з концентрацією урану 104 г / л і нітрату сечовини 175 г / л при загальній кислотності розчину 113.4 г / л. Екстракцію урану проводили 23% -ним розчином ТБФ в органічному розчиннику. Умови екстракції - реекстракції урану представлені в таблиці.
Було отримано екстракт і рафінат, загальна кислотність якого склала 92.0 г / л, а концентрація урану 0.66 г / л. Екстракція нітрату сечовини в екстрагент була відсутня. При реекстракції урану підкисленою водою при рН = 3 було отримано реекстракт, в якому містилося 99,4% спочатку розчиненого урану.
Малюнок 2 - Залежності кислотності рафината і Кр від концентрації нітрату сечовини в вихідному розчині
Малюнок 3 - Розчинення закису-окису урану в азотній кислоті при
температурах 70 і 90 ° С
Осадження поліураната амонію з реекстракта проводили в одну стадію при нагріванні до 50-60 ° С і рН = 6.8. Отримали матковий розчин з концентрацією по урану 0.36 мг / л і амонійну сіль вологістю 75%.
Таблиця - Умови екстракції-реекстракції урану з нітратно-
За результатами екстракційного афінажу урану з використанням нітрату сечовини в якості оборотного висалівателя можна зробити наступні висновки:
здійснена регенерація нітрату сечовини з екстракційного рафината;
перехід сечовини з вихідного розчину в екстрагент що невиявлений;
кислотність рафината знижується з 2.5 до 0.6 моль / л;
в присутності нітрат сечовини екстрагується до 99.4-99.9% урану:
з порошку керамічної двоокису урану отримані таблетки, що володіють кондиційної щільністю.
Нітрат сечовини, що містить 49% (по масі) сечовини, також може бути використаний для уловлювання оксидів азоту, образующіейся при розчиненні уранових концентратів.
Таким чином, нітрат сечовини може бути використаний в якості висалівателя в процесі екстракційного афінажу урану без погіршення якості продукції - керамічного діоксиду урану, а пропонована схема екстракційного афінажу урану забезпечує істотне зниження скидання нітрат-іонів зі стічними водами і дозволяє знизити витрату азотної кислоти до 50 70% від діючого за рахунок заміни її нітратом сечовини.