从氟化渣中回收金属铀的方法技术

从氟化渣中回收金属铀的方法，所述氟化渣为氟化炉制备UF6过程中产生的炉渣，其成分包含铀氟化物和杂质金属氟化物；步骤如下：1，前处理；2，溶解铀氟化物：将氟化渣置于反应釜中，先向反应釜中添加双氧水，再向反应釜中过量添加碳酸钾溶液，使氟化渣中的铀氟化物充分反应溶解；3，滤除杂质；4，酸化处理；5，回收金属铀：向酸化溶液中添加固体氢氧化钠，以促使氟氧化铀反应生成重铀酸钾渣，并得到碱性溶液；待反应完全后滤除碱性溶液中的重铀酸钾渣。本发明专利技术的优点在于，实现了将复杂的氟化渣转型为单一成分重铀酸钾渣，所述重铀酸钾渣与铀转化废水回收系统中回收得到的重铀酸钾渣可一并收集，便于后期进一步研究回收。便于后期进一步研究回收。

【技术实现步骤摘要】
从氟化渣中回收金属铀的方法


[0001]本专利技术涉及铀转化
，特别是一种从氟化渣中回收金属铀的方法。

技术介绍

[0002]氟化炉为天然铀转化制备为六氟化铀的关键设备，该设备在反应制备六氟化铀(UF6)过程中会产生一定量的氟化渣(0.3％
‑
0.8％)，氟化渣的主要化学成分为含铀氟化物(UF4、UF5、U2F9、U4F
17
)，其铀含量最高可达40％～60％，具有很高的回收利用价值。氟化渣中除了含有金属铀元素外，还含有其他金属杂质元素和氟元素，金属杂质元素的含量可达到为30mg/L，氟离子浓度为160g/L。如何去除氟化渣中的金属杂质元素和氟元素，成为回收氟化渣中金属铀的关键所在。
[0003]目前，国内六氟化铀生产能力较小，氟化渣的产量也不多，关于该方面的研究也不多，各六氟化铀生产单位均是采取容器密封保存氟化渣。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，而提供一种从氟化渣中回收金属铀的方法，它实现了氟化渣中金属铀的循环利用，易于实现工业化，具有显著的经济效益和环保效益。
[0005]本专利技术的技术方案是：从氟化渣中回收金属铀的方法，所述氟化渣为氟化炉制备UF6过程中产生的炉渣，其成分包含铀氟化物和杂质金属氟化物；
[0006]方法步骤如下：
[0007]S01，前处理：将氟化渣放置在具有铅屏蔽层的专用厂房内，自然静置3～5个月，使其放射性强度降低至天然铀水平；
[0008]S02，溶解铀氟化物：将静置后的氟化渣置于反应釜中，先向反应釜中添加30％质量浓度的双氧水，再向反应釜中过量添加50％质量浓度的碳酸钾溶液，控制溶解温度在85～95℃，匀速搅拌，使氟化渣中的铀氟化物充分反应溶解，得到铀酰溶液；
[0009]上述过程中发生以下化学反应：
[0010]2UF5+2H2O＝UO2F2+UF4+4HF；
[0011]2U2F9+2H2O＝UO2F2+3UF4+4HF；
[0012]2U4F
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+2H2O＝UO2F2+7UF4+4HF；
[0013]UO2F2+3K2CO3＝K4[UO2(CO3)3]+2KF；
[0014]UF4+4K2CO3+H2O2＝K4[UO2(CO3)3]+4KF+H2O+CO2↑
；
[0015]S03，滤除杂质：滤除铀酰溶液中的沉淀物，得到铀酰清液，沉淀物为杂质金属氟化物；
[0016]S04，酸化处理：向铀酰清液中添加40％质量浓度的氢氟酸，匀速搅拌，调节PH值至3，控制温度在70～90℃，以去除铀酰清液中的碳酸根，从而得到酸化溶液；
[0017]上述过程中发生以下化学反应：
[0018]6HF+K4[UO2(CO3)3]＝4KF+UO2F2+3CO2↑
+3H2O；
[0019]S05，回收金属铀：
[0020]向酸化溶液中添加固体氢氧化钠，匀速搅拌，调节PH值至13，控制温度在70～90℃，以促使氟氧化铀反应生成重铀酸钾渣，并得到碱性溶液；待反应完全后滤除碱性溶液中的重铀酸钾渣，即达到回收金属铀的目的，并得到碱性清液；
[0021]上述过程中发生以下化学反应：
[0022]KOH+UO2F2＝KU2O7↓
+KF。
[0023]本专利技术进一步的技术方案是：氟化渣按照杂质金属氟化物的质量浓度从低到高分为多个等级，分别为初道渣、二道渣、三道渣
······
N道渣；
[0024]初道渣的获取方法如下：将UF4原料通过氟化炉制备UF6产生的炉渣进行收集，即得初道渣；
[0025]二道渣的获取方法如下：1、将初道渣放置在具有铅屏蔽层的专用厂房内，静置3～5个月，使其放射性强度降低至天然铀水平；2、将静置后的初道渣粉碎并筛分出20um以下的物料；3、将筛分得到的初道渣与UF4原料按照1：10的比例均匀混合，将该混合物通过氟化炉制备UF6产生的炉渣进行收集，即得到二道渣；
[0026]三道渣的获取方法如下：1、将二道渣放置在具有铅屏蔽层的专用厂房内，静置3～5个月，使其放射性强度降低至天然铀水平；2、将静置后的二道渣粉碎并筛分出20um以下的物料；3、将筛分得到的二道渣与UF4原料按照1：10的比例均匀混合，将该混合物通过氟化炉制备UF6产生的炉渣进行收集，即得到三道渣；
[0027]后续等级的氟化渣的获取方法依此类推，不再赘述；
[0028]从二道渣开始监测杂质金属氟化物的质量浓度，当杂质金属氟化物的质量浓度＞1.5％，停止获取后续等级的氟化渣，以当前等级的氟化渣用于金属铀的回收。
[0029]本专利技术再进一步的技术方案是：其还包括接续在S05步骤后的S06步骤；S06，后处理：向所述碱性清液中过量添加轻质碳酸钙粉末，匀速搅拌，直至PH值降低为10以下，将反应后的溶液进行过滤；得到氟化钙渣的收集暂存，得到的碳酸钾溶液返回S02步骤使用；
[0030]上述过程发生以下化学反应：
[0031]2KF+CaCO3＝CaF2↓
+K2CO3。
[0032]本专利技术更进一步的技术方案是：S02步骤中，氟化渣与双氧水的重量配比为5：2；控制溶解温度为90℃。
[0033]本专利技术更进一步的技术方案是：S04和S05步骤中，分别按照反应所需的摩尔量添加氢氟酸和固体氢氧化钠。
[0034]本专利技术与现有技术相比具有如下优点：
[0035]1、一方面，实现了氟化渣的回炉再使用，提高了金属铀的利用效率。另一方面，实现了将复杂的氟化渣转型为单一成分重铀酸钾渣，所述重铀酸钾渣与铀转化废水回收系统中回收得到的重铀酸钾渣可一并收集，便于后期进一步研究回收。
[0036]2、其利用碳酸钾与双氧水对铀氟化物的选择性溶解，从而解决了从氟化渣去除其他金属氟化物杂质的关键难题。
[0037]3、工艺路线基本不产生废水，并且实现了碳酸钾溶液的循环利用，且易于实现工业化，具有显著的经济效益和环保效益。
具体实施方式
[0038]实施例1：
[0039]从氟化渣中回收金属铀的方法，所述氟化渣为氟化炉制备UF6过程中产生的炉渣，其成分包含铀氟化物和杂质金属氟化物。所述氟化渣按照杂质金属氟化物的质量浓度从低到高分为多个等级，分别为初道渣、二道渣、三道渣
······
N道渣。
[0040]初道渣的获取方法如下：将UF4原料通过氟化炉制备UF6产生的炉渣进行收集，即得初道渣。
[0041]二道渣的获取方法如下：1、将初道渣放置在具有铅屏蔽层的专用厂房内，静置3～5个月，使其放射性强度降低至天然铀水平；2、将静置后的初道渣粉碎并筛分出20um以下的物料；3、将筛分得到的初道渣与UF4原料按照1：10的比例均匀混合，将该混合物通过氟化炉制备UF6产生的炉渣进行收集，即得到二道渣。
[0042]三道渣的获取方法如下：1、将二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.从氟化渣中回收金属铀的方法，所述氟化渣为氟化炉制备UF6过程中产生的炉渣，其成分包含铀氟化物和杂质金属氟化物；其特征是，方法步骤如下：S01，前处理：将氟化渣放置在具有铅屏蔽层的专用厂房内，自然静置3～5个月，使其放射性强度降低至天然铀水平；S02，溶解铀氟化物：将静置后的氟化渣置于反应釜中，先向反应釜中添加30％质量浓度的双氧水，再向反应釜中过量添加50％质量浓度的碳酸钾溶液，控制溶解温度在85～95℃，匀速搅拌，使氟化渣中的铀氟化物充分反应溶解，得到铀酰溶液；上述过程中发生以下化学反应：2UF5+2H2O＝UO2F2+UF4+4HF；2U2F9+2H2O＝UO2F2+3UF4+4HF；2U4F
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+2H2O＝UO2F2+7UF4+4HF；UO2F2+3K2CO3＝K4[UO2(CO3)3]+2KF；UF4+4K2CO3+H2O2＝K4[UO2(CO3)3]+4KF+H2O+CO2↑
；S03，滤除杂质：滤除铀酰溶液中的沉淀物，得到铀酰清液，沉淀物为杂质金属氟化物；S04，酸化处理：向铀酰清液中添加40％质量浓度的氢氟酸，匀速搅拌，调节PH值至3，控制温度在70～90℃，以去除铀酰清液中的碳酸根，从而得到酸化溶液；上述过程中发生以下化学反应：6HF+K4[UO2(CO3)3]＝4KF+UO2F2+3CO2↑
+3H2O；S05，回收金属铀：向酸化溶液中添加固体氢氧化钠，匀速搅拌，调节PH值至13，控制温度在70～90℃，以促使氟氧化铀反应生成重铀酸钾渣，并得到碱性溶液；待反应完全后滤除碱性溶液中的重铀酸钾渣，即达到回收金属铀的目的，并得到碱性清液；上述过程中发生以下化学反应：KOH+UO2F2＝KU2O7↓
+KF。2.如权利要求1所述的从氟化渣中回收金属铀的方法，其特征是：氟化渣按照杂质金属氟化物的质量浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑卫，李帅，胡锦明，
申请(专利权)人：中核二七二铀业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：