Способ переработки огарков фторирования

Изобретение относится к способам переработки уран-фторсодержащих растворов, полученных от растворения огарков фторирования в производстве гексафторида урана. Способ включает растворение огарков в растворе азотной кислоты, извлечение урана из фторсодержащего азотнокислого раствора путем восстановления его гидразином на платиновом катализаторе, при постоянной очистке поверхности катализатора от осадка тетрафторида урана, отделение катализатора от азотнокислого раствора и осадка тетрафторида урана, обеспечение эквимолярного отношения фторид-ионов к урану (IV) в полученном растворе и разделение осадка тетрафторида урана и азотнокислотного раствора, при этом азотнокислотный раствор повторно используют для растворения огарков фторирования, предварительно доукрепив по азотной кислоте. Изобретение обеспечивает высокую степень восстановления урана и уменьшение количества нитрат-фторсодержащих отходов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к способам переработки уран-фторсодержащих растворов, полученных от растворения огарков фторирования в производстве гексафторида урана.

Переработка огарков фторирования, содержащих оксифториды урана и фториды примесных элементов, имеет своей целью регенерацию урана, которая может быть проведена, например, растворением огарков фторирования в азотной кислоте с последующей переработкой уран-фторсодержащих оборотов путем отделения урана его осаждением или экстракцией.

Известен способ переработки уран-фторсодержащих оборотов по экстракционно-осадительной схеме с предварительным концентрированном урана путем его осаждения в виде полиуранатов натрия или аммония [Тинин В.В., Балахонов В.Г., Дорда Ф.А., Лазарчук В.В., Ледовских А.К., Матюха В.А., Портнягина Э.О. Переработка уран-фторсодержащих оборотов сублиматного производства. Инновации в атомной отрасли: проблемы и решения: Материалы научно практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых 27-30 ноября 2006 г., г. Северск: Изд. СГТА, 2006, с.24]. Недостаток способа состоит в том, что фторсодержащие маточники нельзя повторно использовать при растворении уран-фторсодержащих оборотов из-за зацикловки фтора.

Известен способ восстановления урана (VI) гидразином в азотнокислых растворах с применением платиновых катализаторов [B.C. Теровский, В.Г. Балахонов, Ю.В. Буров, В.А. Матюха. Влияние способа приготовления платиновых катализаторов на ионитных носителях на эффективность восстановления урана (VI) гидразином в азотнокислых растворах // Известия Томского политехнического университета. 2010. Т.316. №3, с.39-43]. Данный способ включает введение в азотнокислый раствор нитрата уранила, содержащего гидразин, платинового катализатора. Катализатор обеспечивает восстановление урана (VI) гидразином в азотнокислых растворах до четырехвалентного состояния. В качестве носителя платины применяются анионообменные смолы. Оптимальное содержание платины составляет 4-6 мас.%. Данный способ позволяет в течение 2 часов в растворе азотной кислоты на 42-60% восстановить уран (VI) гидразином на платиновом катализаторе.

Недостатки способа:

- невысокая степень восстановления урана (VI);

- при переработке фторсодержащих растворов катализатор теряет каталитическую активность, т.к. его поверхность закрывается от раствора осадками.

Известен способ переработки высокообогащенного урана [патент РФ №2112744, МПК C01G 43/00, опубл. 10.06.1998] (прототип), в котором огарки фторирования растворяют в растворе азотной кислоты, уран извлекают экстракцией и после денитрации нитрата уранила полученный октаоксид триурана возвращают на фторирование. В рафинатах остаются фторид- и нитрат-ионы.

Недостатки способа:

- многостадийность;

- большой объем жидких радиоактивных отходов, образующихся при переработке фторид- и нитратсодержащих рафинатов. Нейтрализация рафинатов известковой пульпой [Харрингтон Ч., Рюэлле А. Технология производства урана. - М.: Госатомиздат, 1961, с.184] с отделением из нейтральной пульпы твердых частиц фторида кальция и сброс маточника в открытую гидросеть приводит к загрязнению водоемов нитратами.

Задачей изобретения является уменьшение количества нитрат-фторсодержащих отходов, образующихся в процессе переработки уран-фторсодержащих растворов, полученных от растворения огарков фторирования в производстве гексафторида урана.

Поставленную задачу решают тем, что в способе переработки огарков фторирования, включающем растворение огарков в растворе азотной кислоты, извлечение урана из азотнокислого раствора, уран восстанавливают гидразином во фторсодержащем азотнокислом растворе на платиновом катализаторе при постоянной очистке поверхности катализатора от осадка тетрафторида урана. Катализатор отделяют от азотнокислого раствора и осадка тетрафторида урана. Обеспечивают, как минимум, эквимолярное отношение фторид-ионов к урану (IV) в полученном растворе, разделяют осадок тетрафторида урана и азотнокислый раствор, который после его доукрепления по азотной кислоте повторно используют для растворения огарков фторирования. Очистку поверхности катализатора от осадка тетрафторида урана осуществляют путем механического перемешивания с катализатором или пропусканием уранофторсодержащего азотнокислого раствора через слой катализатора в каталитической колонне.

На фиг.1 представлена зависимость роста количества осадка тетрафторида урана от продолжительности процесса восстановления; на фиг.2 - изменение концентрации урана (VI) в растворе в процессе восстановления.

Способ осуществляют следующим образом.

Провели каталитическое восстановление урана (VI) гидразином на платиновом катализаторе (6% Pt на анионообменной смоле А-100 размером частиц 0,25-0,50 мм) в азотнокислом растворе, полученном от растворения огарков фторирования, содержащем U(VI) - 0,25 моль/л, HNO3 - 2,0 моль/л, HF - 1,5 моль/л и N2H4 - 1,0 моль/л. Восстановление провели при температуре 60°С. Объемное отношение катализатора к раствору составило 1:10. В процессе восстановления катализатор механически перемешивали с раствором. Через два часа раствор с осадком и катализатором перенесли на сетчатый фильтр. После фильтрации на сетке остался катализатор, а азотнокислый раствор с осадком тетрафторида урана (в виде двойной соли с гидразинфторидом) ушел в фильтрат. Осадок тетрафторида урана и азотнокислый раствор разделили фильтрацией. Азотнокислый раствор вернули на растворение огарков фторирования, предварительно доукрепив его по концентрации азотной кислоты, восполнив ее потери из-за образования окислов азота в процессе растворения огарков фторирования.

Необходимо отметить, что восстановление урана (VI) в растворах HF сопровождалось ростом количества осадка тетрафторида урана (см. фиг.1), причем появление в растворе осадка не снизило каталитической активности катализатора. Сохранение каталитической активности катализатора обеспечивалось эффективной очисткой его поверхности от осадка за счет перемешивания катализатора в растворе (в дополнительных опытах было установлено, что поверхность катализатора очищается от осадка UF4 и потоком раствора, если восстановление урана проводится в каталитической колонне с пропусканием раствора через слой катализатора).

Из фиг.2 видно, что содержание урана (VI) в растворе в течение первого часа уменьшилось с 62,9 г/л до 6,2 г/л, то есть степень восстановления урана (VI) до четырехвалентного состояния составила 90,1%; через два часа содержание урана (VI) в растворе стало равно 2,2 г/л - степень восстановления 96,5%. Для сравнения провели восстановление урана (VI) в тех же условиях, но использовали азотнокислый раствор нитрата уранила без фторид-ионов. Результат, представленный на фиг.2, показывает, что восстановление урана (VI) в отсутствие фторид-ионов проходит со значительно меньшей скоростью: за два часа восстановилось 42,2% урана (VI).

Результаты, представленные на фиг.2, позволяют сделать вывод, что именно наличие фторид-ионов позволяет практически полностью восстановить уран (VI) и перевести его в осадок тетрафторида урана. В том случае, если фторид-ионов в растворе, полученном от растворения огарков фторирования, недостаточно для полного восстановления урана (VI), в раствор после его отделения от катализатора дополнительно вводят фторид-ионы, как минимум, до эквимолярного по отношению к урану (IV) количества.

Таким образом, каталитическое восстановление урана гидразином во фторсодержащем азотнокислом растворе обеспечивает высокую степень восстановления урана (VI) и перевода его в осадок тетрафторида урана и позволяет повторно использовать отфильтрованный азотнокислый раствор на операции растворения огарков фторирования, тем самым уменьшая количество нитрат-фторсодержащих отходов.

1. Способ переработки огарков фторирования, включающий растворение огарков в растворе азотной кислоты, извлечение урана из фторсодержащего азотнокислого раствора, отличающийся тем, что уран восстанавливают гидразином во фторсодержащем азотнокислом растворе на платиновом катализаторе при постоянной очистке поверхности катализатора от осадка тетрафторида урана, катализатор отделяют от азотнокислого раствора и осадка тетрафторида урана, обеспечивают, как минимум, эквимолярное отношение фторид-ионов к урану (IV) в полученном растворе, разделяют осадок тетрафторида урана и азотнокислый раствор, который после его доукрепления по азотной кислоте повторно используют для растворения огарков фторирования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку поверхности катализатора от осадка тетрафторида урана осуществляют путем механического перемешивания с катализатором.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку поверхности катализатора от осадка тетрафторида урана осуществляют путем пропускания уранофторсодержащего азотнокислого раствора через слой катализатора в каталитической колоне.



 

Похожие патенты:
Заявленное изобретение относится к способу подготовки карбидного ОЯТ к экстракционной переработке. Заявленный способ включает подавление действия содержащихся в азотнокислом растворе карбидного топлива комплексообразующих лигандов путем их окисления азотной кислотой в присутствии катализатора, в качестве которого используют поливалентный металл, находящийся в азотнокислом растворе или вводимый в него до или после растворения карбидного ОЯТ, выбранного из ряда: церий, железо, марганец, технеций, ртуть.

Заявленное изобретение относится к средствам измерения глубины выгорания отработавших тепловыделяющих сборок реакторов на тепловых нейтронах. На дно бассейна выдержки под водой устанавливают диагностический контейнер.
Изобретение относится к области изоляции радиоактивных отходов, образующихся при переработке облученного топлива атомных электростанций (АЭС), а именно к области иммобилизации трансурановых элементов. Наиболее эффективно заявляемое изобретение может быть использовано в процессе переработки отработавшего топлива АЭС с целью длительной и надежной изоляции трансурановых элементов и одновременно с сохранением в будущем возможности их извлечения и использования, или для дальнейшей переработки с использованием процесса трансмутации. Сущность изобретения состоит в том, что оксиды трансурановых элементов смешивают с порошком металлического палладия в соотношении, мас.%: оксидов трансурановых элементов - 30-70, металлический палладий - 70-30, и полученную смесь подвергают прессованию. В результате получается композиция для долговременного хранения трансурановых элементов, которая включает оксиды трансурановых элементов в металлическом палладии, что обеспечивает высокую химическую устойчивость материала, безопасность хранения на неограниченный период времени и при этом сохраняется возможность извлечения ТПЭ после растворения предложенной композиции в азотной кислоте. Для получения предложенной композиции предлагается использовать техногенный, (“реакторный”) палладий, являющийся продуктом деления ядерного топлива.
Изобретение относится к материалам с нейтронопоглощающими свойствами для защиты от нейтронного излучения. Предложен термостойкий нейтронозащитный материал, состоящий из магнийфосфатного связующего (24-33 мас.%) и порошковой части (76-67 мас.%), при этом порошковая часть содержит гидрид титана ТiH2 (90,3-95,5 мас.%), оксид магния MgO (2,7-4,5 мас.%) и карбид бора В4С (1,8-5,2 мас.%).
Изобретение относится к радиохимической технологии и может быть использовано при производстве «реакторного» 99Мо как генератора 99mТc биомедицинского назначения, а также при анализе технологических растворов для предварительного выделения Мо или Мо и Zr при экстракционной переработке растворов технологии отработавшего ядерного топлива атомных электростанций (ОЯТ АЭС).

Изобретение относится к способу определения оптимальных параметров растворения оксидов переходных металлов в растворах, содержащих комплексообразующий агент, и может быть использовано в атомной энергетике.

Изобретение относится к области ядерной энергетики, в частности к оборудованию и методам обращения с радиоактивными отходами. Изобретение может использоваться при резке трубопроводов в труднодоступных зонах нефтехимической, газовой промышленности и общем машиностроении.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разведке, проектировании и эксплуатации полигонов глубинного захоронения жидких промышленных отходов, а так же при использовании водоносных горизонтов, содержащих высокоминерализованные подземные воды, для других целей.

Изобретение относится к области разделения жидких сред выпариванием. .
Изобретение относится к технологии рециклирования ядерных энергетических материалов, а именно к способам очистки гексафторида урана от фторидов рутения, и может быть использовано для возврата урана, выделенного из отработавшего ядерного топлива, в топливный цикл легководных реакторов.
Изобретение относится к области гидрометаллургии, в частности к способу извлечения урана из отработанных фосфорнокислых растворов. Способ заключается в том, что в исходный раствор предварительно вводят окислитель, который выбирают из ряда: KMnO4, K2Cr2O7, HNO3, H2O2, KClO3.

Изобретение относится к способу переработки кремнийсодержащего химического концентрата природного урана с повышенным содержанием кремния. Способ включает выщелачивание концентрата водным раствором азотной кислоты при повышенной температуре с получением пульпы, состоящей из твердой и водной фаз, отделение фильтрацией водной фазы в виде азотнокислого раствора нитрата уранила от твердой фазы, экстракционный аффинаж урана с применением трибутилфосфата в углеводородном разбавителе.
Изобретение относится к способу извлечения урана из маточных растворов. Способ включает получение смолы, модифицированной аминофосфоновыми группами, и получение маточного раствора, содержащего от 25 до 278 г/л сульфата и уран.

Изобретение относится к переработке урансодержащего сырья, а именно к способу подготовки сырья к экстракционной переработке. Способ включает выщелачивание урана азотной кислотой и отделение водной фазы от нерастворенного остатка.
Изобретение относится к способам извлечения америция в виде диоксида америция из радиоактивных отходов химико-металлургического производства. Способ включает растворение отходов в концентрированной азотной кислоте, оксалатное осаждение из раствора, сушку и прокаливание оксалата америция до диоксида америция.
Изобретение относится к получению топлива для энергетических реакторов. Способ получения металлического урана включает электролиз диоксида урана в расплаве хлоридов лития и калия в электролизере с графитовым анодом и металлическим катодом и выделение металлического урана на катоде и диоксида углерода на аноде.

Изобретение относится к способам переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ), имеющих повышенное содержание примесей серы и железа, а также, возможно, фосфора.

Изобретение относится к области гидрометаллургии, а именно к способу извлечения ценных компонентов из продуктивных растворов переработки черносланцевых руд. Способ включает сорбцию ценных компонентов из продуктивных растворов противотоком ионитами при регулируемом pH среды и окислительно-восстановительного потенциала Eh.

Изобретение относится к области извлечения ценных веществ - алюминия, ванадия, урана, молибдена и редкоземельных металлов из черносланцевых руд. Способ переработки черносланцевых руд включает измельчение, противоточное двухстадиальное выщелачивание раствором серной кислоты при нагревании, разделение образующихся после выщелачивания пульп на обеих стадиях фильтрованием.

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для извлечения редких металлов из бедных, упорных, ультрадисперсных руд. Способ переработки черносланцевых руд с извлечением редких металлов включает выщелачивание руды раствором серной кислоты с растворением редких металлов.
Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ и может быть использовано при переработке обедненного гексафторида урана. .

Изобретение относится к способам переработки уран-фторсодержащих растворов, полученных от растворения огарков фторирования в производстве гексафторида урана. Способ включает растворение огарков в растворе азотной кислоты, извлечение урана из фторсодержащего азотнокислого раствора путем восстановления его гидразином на платиновом катализаторе, при постоянной очистке поверхности катализатора от осадка тетрафторида урана, отделение катализатора от азотнокислого раствора и осадка тетрафторида урана, обеспечение эквимолярного отношения фторид-ионов к урану в полученном растворе и разделение осадка тетрафторида урана и азотнокислотного раствора, при этом азотнокислотный раствор повторно используют для растворения огарков фторирования, предварительно доукрепив по азотной кислоте. Изобретение обеспечивает высокую степень восстановления урана и уменьшение количества нитрат-фторсодержащих отходов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх