ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Использование ионного обмена в технологии переработки ядерного горючего из "Современная радиохимия" Холлис и Мак-Артур [421] предложили технологическую схему обработки урановых руд, основанную на ионообменном извлечении урана непосредственно из пульпы. [c.173] Ионообменный процесс извлечения урана из сернокислотных растворов после выщелачивания основан на способности сульфатных комплексов урана сорбироваться анионообменной смолой. Установлено, что уран сорбируется главным образом в виде трисульфатного комплекса [1102(504)3] - и в небольшой степени в виде дисульфатного [002(804)2] и других комплексов. [c.173] Процесс извлечения урана состоит из трех основных операций. Растворы, содержащие 0,5—1,0 г/л UsOs и 10—20 г/л сульфата при рН= 1,0-=-1,5, поступают на анионит, где происходит сорбция анионных сульфатных комплексов уранила. Емкость смолы в отношении урана возрастает с увеличением значения pH раствора, поступающего в колонку. [c.173] Второй операцией является отмывка (элюирование) урана из смолы подкисленным раствором хлорида или нитрата аммония. Промывной раствор имеет примерный состав 0,9 М NH4NO3 и 0,1 М HNO3. [c.173] На третьем этапе уран осаждают из элюата путем нейтрализации последнего. Осадок, содержащий уран, отфильтровывают, а фильтрат снова используют в качестве элюента после доведения его до необходимого значения pH и концентрации хлорида или нитрата. [c.173] Для завода, перерабатывающего 540 г руды в сутки с содержанием урана 0,3% (в пересчете на UsOs), минимальное время цикла равно 2—3 ч. [c.173] Шанкар, Бхатнагар и Мюрти [422], а также Сабо и др. [423] описали ионообменный процесс извлечения и концентрирования урана из разбавленных растворов, содержащих свободный карбонат натрия. В таких растворах уран находится в виде анионных карбонатных комплексов [и02(С0з)з] , которые так же как и сульфатные комплексы, могут быть адсорбированы анионитом. [c.173] Для извлечения урана из слоя смолы использовали 0,1 М раствор нитрата натрия, содержащий карбонат натрия концентрация урана в растворе после вымывания из колонки была примерно 25 г/л. Авторы установили, что при сорбции урана из 5%-ного раствора КагСО одновременно с концентрированием урана происходит очистка его от таких часто встречающихся в щелоках ионов, как ванадат, фосфат, алюминат и др., так как эти ионы мало адсорбируются смолой. [c.174] Извлечение урана из нитратного раствора элюата можно осуществлять экстрагированием уранилнитрата. При этом достигается дополнительная очистка применяемый для элюирования нитрат натрия играет роль высаливающего агента в процессе экстрагирования растворителем, а водный раствор после экстракции можно использовать для повторного вымывания из колонки новых порций адсорбированного урана. [c.174] Ионный обмен можно с успехом применять также для выделения протактиния-231 из отходов переработки урановых руд. Извлечение протактиния возможно как с помощью фосфатных катионитов типа РФ, ВФ или СФ [422], так и на анионитах типа деацидит РР в виде анионных фторидпых комплексов [423]. [c.174] При обработке облученного ядерного горючего ионообменные процессы чаще всего используют в комбинации с другими, например экстракционными, процессами. Как правило, ионный обмен применяют для концентрирования и окончательной очистки плутония после отделения его от основной массы урана и осколочных элементов. [c.174] Цирконий и ниобий вымываются с плутонием лишь в небольшой степени, и остающаяся после каждого цикла часть этих элементов накапливается в фазе смолы. После проведения нескольких циклов цирконий и ниобий удаляют из смолы пропусканием пяти колоночных объемов 0,5 М раствора щавелевой кислоты при скорости не выше 0,2 мл мин- см ). Концентрация плутония в конечном растворе достигает примерно 50—60 г/л, а содержание урана составляет 0,001 г на 1 г плутония. [c.174] Еще более эффективными, чем катионообменные методы, оказались методы выделения и очистки плутония и нептуния, основанные на использовании анионитов. Наибольшее распространение получили методы, основанные на способности плутония и нептуния образовывать анионные комплексы с нитратными ионами. [c.175] Коэффициент распределения уменьшается также с повышением температуры. Однако часто бывает выгодным вести процесс не при комнатной температуре, а при 60° С, так как повышение температуры приводит к существенному увеличению скорости сорбции. [c.175] Десорбцию плутония можно проводить или путем восстановления плутония (IV) до плутония (III) гидроксиламином, или путем разрушения гексанитратных комплексов в разбавленной HNO3. Последний способ нашел более широкое распространение благодаря простоте осуществления. Использование гидроксиламина приводит к выделению газов во время восстановления и образованию газовых пробок в слое ионита. [c.175] Райан и Уилрайт на основании своих исследований предложили оптимальные условия проведения процесса выделения и очистки плутония на анионите дауэкс 1Х4 в нитратной форме. [c.175] Никольский, Попик, Мордберг, Халтурин (цит. по [435]) показали, что загрязнение плутония продуктами деления (2гН-КЬ) значительно уменьшается при добавлении в питаюший раствор щавелевой кислоты ( 2 г/л). Дополнительной 10—20-кратной очистки от циркония и ниобия можно достичь путем фильтрования раствора перед сорбцией на анионите через колонку с силикагелем [436]. [c.176] Вернуться к основной статье