一种重铀酸铵的铀纯化方法与流程

本发明属于铀纯化转化过程中重铀酸铵的溶解纯化处理工艺技术领域，具体包括重铀酸铵的溶解，硝酸铀酰溶液萃取纯化处理等技术。

背景技术：

目前公开的铀纯化转化生产线建设项目生产线采用前端湿法纯化技术，以铀矿浓缩物(U₃O₈)为原料，经溶解、萃取纯化得到硝酸铀酰溶液。硝酸铀酰溶液再经蒸发浓缩后，通过脱硝得到UO₃，UO₃再经水合提高活性后还原制得UO₂。UO₂再经氢氟化、氟化、冷凝液化等工序制得符合天然六氟化铀技术条件的UF₆产品。一旦原料来源、化学形态及其杂质组成与含量发生较大变化，该生产线及其配套设施能否满足安全生产、连续稳定运行要求尚待确认。

在铀纯化转化生产线设计时，以U₃O₈为原料生产采用前端湿法纯化工艺，利用HNO₃溶液溶解制备硝酸铀酰溶液，再利用TBP对铀饱和容量大，在接近饱和条件下对杂质元素有较高净化能力的特点，最终完成铀的精制提纯。

重铀酸铵在铀的湿法精制过程中，有两种选择：一是采用高温煅烧的方式，裂解制备出八氧化三铀，再通过溶解纯化工艺，制备出净化合格的硝酸铀酰溶液；二是直接将重铀酸铵溶解，进行纯化提纯，但是会产生大量的含硝酸铵废液。

为尽可能减少工艺变更，以重铀酸铵物料作为铀纯化转化生产线原料组织生产时，采用直接溶解的方法，现有生产设备的适应性和工艺条件及控制参数均需要探索和验证。

在铀纯化转化过程中，现有设备对不同来源、化学形态及其杂质组成的原料的适应性直接关系到铀纯化转化原料的加工采购选择限制。为了进一步拓宽铀纯化转化过程对原料的限制，亟需研制一种重铀酸铵纯化处理方法，以实现重铀酸铵的铀精制纯化。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提出一种重铀酸铵物料的精制提纯方法，实现了重铀酸铵中铀的除杂净化目标。

为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：

一种重铀酸铵的铀纯化方法，包括以下步骤：

(1)溶解

物料是铀含量为70-75wt％，夹杂含铀物质的重铀酸铵；

通过星型给料机将物料加入酸度5～10mol/L的硝酸溶液中进行溶解；

利用机械搅拌和压空搅拌的共同作用，将重铀酸铵溶解制备出硝酸铀酰溶液；

通过陈化操作使溶液中不溶性杂质小颗粒聚集便于实现固液分离；

通过离心分离操作将陈化后的溶液与固体杂质分离；

通过调料操作将硝酸铀酰溶液的铀浓度控制在400～450g/L，酸度控制在0.8mol/L～3mol/L；

经过上述步骤，为萃取纯化制备出合格的硝酸铀酰溶液；

(2)萃取

脉冲萃取柱内按1：0.5～6的流比加入萃原液和萃取剂；其中，萃原液是步骤(1)得到的硝酸铀酰溶液，萃取剂是磷酸三丁酯-稀释剂；

使萃原液和萃取剂在脉冲萃取柱内充分混合传质，将物料中的铀载带进入萃取剂中，得到含铀有机相；

(3)洗涤

在脉冲洗涤柱内按8～20：1流比加入步骤2中得到的含铀有机相和洗涤剂；其中，洗涤剂为0.3～1mol/L的硝酸溶液；

使含铀有机相和洗涤剂在脉冲洗涤柱内充分混合传质，将含铀有机相中的杂质元素重新洗涤进入水相中，进一步提高铀的纯度，得到净化后的含铀有机相；

(4)反萃

将净化后的含铀有机相和反萃剂按1：1～3流比加入脉冲反萃柱中；其中，反萃剂为去离子水；

使净化后的含铀有机相和洗涤剂在脉冲洗涤柱内充分混合传质，将铀再次反萃进入水相中，得到纯化后的硝酸铀酰溶液；

纯化后的硝酸铀酰溶液再通过浓缩脱硝的方式制备铀氧化物。

进一步的，如上所述的一种重铀酸铵的铀纯化方法，步骤(1)中，溶解温度为40-100℃，溶解时间为3-6h。

进一步的，如上所述的一种重铀酸铵的铀纯化方法，步骤(1)中，陈化时间为4～10h。

进一步的，如上所述的一种重铀酸铵的铀纯化方法，步骤(2)中，萃取剂中，磷酸三丁酯的体积分数为20～30％，稀释剂为加氢煤油。

进一步的，如上所述的一种重铀酸铵的铀纯化方法，步骤(2)中，脉冲萃取柱内控制脉冲频率20～30r/min，脉冲压力0.02～0.08MPa。

进一步的，如上所述的一种重铀酸铵的铀纯化方法，步骤(3)中，脉冲洗涤柱内控制脉冲频率20～30r/min，脉冲压力0.02～0.08MPa。

进一步的，如上所述的一种重铀酸铵的铀纯化方法，步骤(4)中，脉冲反萃柱控制脉冲频率20～30r/min，脉冲压力0.02～0.08MPa。

本发明技术方案的有益效果在于：通过提供一种重铀酸铵的精制纯化处理技术，不仅可以通过前端湿法纯化技术处理重铀酸铵，拓展湿法纯化对原料的适用范围，同时，还可以利用脉冲萃取柱，通过萃取、洗涤和反萃的过程，将重铀酸铵中其它杂质元素除去，实现铀的精制纯化。最终，通过该工艺路线，为实际重铀酸铵湿法纯化的工程化应用提供了一定的工艺操作依据。

附图说明

图1为废水中铀处理技术工艺流程简图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。

通过对重铀酸铵和八氧化三铀溶解反应原理的分析，主要的区别在于重铀酸铵硝酸溶解产生了硝酸铵，不存在气体的产生，而八氧化三铀硝酸溶解伴随着氮氧化物气体的产生，不会有其他杂质的引入；本专利根据其溶解反应的不同，提出了如图1所示的以下技术方案：

一种重铀酸铵的铀纯化方法，包括以下步骤：

(1)溶解

物料是铀含量为70-75wt％，夹杂含铀物质的重铀酸铵；

通过星型给料机将物料加入酸度5～10mol/L的硝酸溶液中进行溶解；溶解温度为40-100℃，溶解时间为3-6h。

利用机械搅拌和压空搅拌的共同作用，将重铀酸铵溶解制备出硝酸铀酰溶液；

通过陈化操作使溶液中不溶性杂质小颗粒聚集便于实现固液分离；陈化时间为4～10h。

通过离心分离操作将陈化后的溶液与固体杂质分离；

通过调料操作将硝酸铀酰溶液的铀浓度控制在400～450g/L，酸度控制在0.8mol/L～3mol/L；

经过上述步骤，为萃取纯化制备出合格的硝酸铀酰溶液；

(2)萃取

脉冲萃取柱内按1：0.5～6的流比加入萃原液和萃取剂；其中，萃原液是步骤(1)得到的硝酸铀酰溶液，萃取剂是磷酸三丁酯-稀释剂；萃取剂中，磷酸三丁酯的体积分数为20～30％，稀释剂为加氢煤油。

脉冲萃取柱内控制脉冲频率20～30r/min，脉冲压力0.02～0.08MPa，使萃原液和萃取剂在脉冲萃取柱内充分混合传质，将物料中的铀载带进入萃取剂中，得到含铀有机相；

(3)洗涤

在脉冲洗涤柱内按8～20：1流比加入步骤2中得到的含铀有机相和洗涤剂；其中，洗涤剂为0.3～1mol/L的硝酸溶液；

脉冲洗涤柱内控制脉冲频率20～30r/min，脉冲压力0.02～0.08MPa，使含铀有机相和洗涤剂在脉冲洗涤柱内充分混合传质，将含铀有机相中的杂质元素重新洗涤进入水相中，进一步提高铀的纯度，得到净化后的含铀有机相；

(4)反萃

将净化后的含铀有机相和反萃剂按1：1～3流比加入脉冲反萃柱中；其中，反萃剂为去离子水；

脉冲反萃柱控制脉冲频率20～30r/min，脉冲压力0.02～0.08MPa，使净化后的含铀有机相和洗涤剂在脉冲洗涤柱内充分混合传质，将铀再次反萃进入水相中，得到纯化后的硝酸铀酰溶液；

纯化后的硝酸铀酰溶液再通过浓缩脱硝的方式制备铀氧化物。

通过上述重铀酸铵的溶解纯化处理操作，获得了重铀酸铵湿法纯化的最佳工艺操作参数，验证了该新型工艺技术路线的可行性，为重铀酸铵的处理提供了一种高效稳定的技术路线。