使UO3和/或U3O8转化为水合UO4的方法技术

一种用于使UO3和/或U3O8转化为分子式为UO4·nH2O的水合UO4的方法，其中n为2或4，包括下列连续步骤：a)制备UO3粉末和/或U3O8粉末的水性悬浮液；b)将过氧化氢H2O2加入到UO3粉末和/或U3O8粉末的水性悬浮液，使UO3和/或U3O8转化为水合UO4，以及使水合UO4在该悬浮液中沉淀、结晶；c)回收水合UO4的沉淀；d)可选地，洗涤回收的水合UO4的沉淀；e)可选地，重复步骤d)；以及f)可选地，干燥该沉淀；其中，进行将H2O2加入到水性悬浮液，从而使得相对于起始于UO3的反应：UO3+nH2O+H2O2→UO4·nH2O+H2O(1)或起始于U3O8的反应UO2.67+1.33H2O2+nH2O→UO4·nH2O+H2O(2)的化学计量，该悬浮液含有化学计量过剩的H2O2，并且该悬浮液的pH在步骤a)和b)中保持在包括在2和3之间的值处。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使UO3和/或U3O8转化为水合UO4的方法
本专利技术涉及一种使UO3或U3O8转化为水合UO4(UO4水合物)的方法。
技术介绍
铀矿的处理具有从矿石中提炼铀、纯化铀以及使铀化合的目的，从而得到被称为精矿或铀酸盐的产品，或进一步得到富铀的“黄饼(yellowcake)”，例如包括高于70wt％的铀。首先，将铀矿压碎，并且随后磨碎，然后使经磨碎的铀矿承受被称为腐蚀或浸出的操作，以通过碱或酸(例如碳酸钠或硫酸)使铀进入溶液。在将来自矿石浸出物的溶液纯化和浓缩之后，例如在硫酸根介质中铀以通常为含铀的、铀酸盐化的(uraniated)的酸、液体、溶液形式回收。根据预先纯化-浓缩步骤，这些溶液也可能是在氯化物介质，氨水介质，硝酸盐介质或碳酸盐介质中。通过用沉淀剂，例如苏打、氧化镁、氨水、三碳酸铀酰胺以及过氧化氢H2O2的沉淀，通过过滤和干燥可从这些含铀的醇溶液得到铀精矿或“黄饼”。根据所使用的沉淀剂，铀精矿或“黄饼”将因此分别基于铀酸钠、铀酸镁、重铀酸铵、三碳酸铀酰胺或过氧化铀。因此，随后使制备的铀精矿或“黄饼”转变，尤其转变为UF4且随后转变为UF6。上面描述了含铀精矿，例如“黄饼”的制备，但是其他含铀的三氧化铀或六氧化铀的含铀精矿不能直接显著地被转化为UF6。事实上，一方面，相对于ASTM富集标准的接续的同位素分离步骤(也被称为富集)，他们含铀过多的杂质；另一方面，某些化合物的存在可能使氟化方法恶化(redhibitory)。此外，某些氧化物对于产生UF4的还原/氢氟化步骤没有足够的反应性。为了找到对所有这些问题的改进，在使精矿转化之前，对其进行纯化。因此，纯化方法是已知的，其中，首先，将“黄饼”溶解在硝酸中，并且然后将溶液输送至逆流液-液抽提器，在逆流液-液抽提器中，使用TBP和火油的混合物抽提硝酸铀酰的溶液。该方法是复杂的，且使用必须进行处理过的硝酸盐和挥发性有机化合物。尤其必须进行用过的溶剂和硝酸盐废水的处理。用H2O2使铀沉淀是已知能够净化许多杂质污染的方法。然而，用H2O2使铀沉淀的所有已知的方法在通过加入充氧水(oxygenatedwater)使UO4·4H2O再沉淀之前，对铀进行预先溶解。然而，该技术具有下述两个主要不足：在溶解步骤中酸的加入以及因此例如硫酸根、氯根离子、硝酸根等关联阴离子(associatedanion)的引入。这些阴离子被证明在连续的转化步骤中是令人讨厌的杂质；在水合UO4的沉淀中，为了维持pH恒定的碱的加入以及因此例如钠、钾、铵阳离子的关联阳离子的加入。这些阳离子是对于UF4的形成是非常令人讨厌的杂质(Na、K...)，或还产生气体流出物。尽管进行重复的洗涤，某些加入的杂质可能部分随同铀，并且对于UF4转化法是令人讨厌的。具体地，硫酸根释放腐蚀性H2S的同时，钠和钾形成低共熔物。在描述用H2O2使精矿沉淀的文献中，WO-A1-2009/013759提及了用于纯化目的，该文献描述了一种用于精炼“黄饼”的方法，以制备核纯度的铀，在该方法中，为了同时去除重金属、硼和其他稀土金属，在单一步骤中实现沉淀。在该方法中，开始于在适度搅拌下，使“黄饼”溶解在硝酸中以产生硝酸铀酰的溶液，并且在预定温度和pH下加入过氧化氢以选择性地沉淀水合过氧化铀。该文献的方法包括上文中列出的硝酸溶解精矿的预先步骤的所有不足。文献FR-A-2438623涉及一种用于纯化水合过氧化铀(VI)的方法，其中，在氟络合剂的存在下，在酸性水溶液中，尤其是硝酸的溶液中消化铀精矿，从而得到铀的水性溶液，并且铀的该水性溶液与过氧化氢反应以使水合过氧化铀(VI)沉淀。再一次，该文献的方法包括上文中列出用酸，例如用硝酸溶解精矿的预先步骤的所有不足。文献FR-A-2429747涉及一种用于从水合四氟化铀制备水合过氧化铀(VI)的方法，其中，在起沉淀作用的氟化物的试剂的存在下，在酸性水溶液中，尤其是硝酸的溶液中消化水合四氟化铀，用于使氟离子沉淀并且得到铀的水性溶液，过滤该铀的水性溶液，并且调节pH，并且使水性铀溶液与过氧化氢反应以使水合过氧化铀(VI)沉淀。这里再一次的，该文献的方法包括上文中列出用酸，例如用硝酸溶解精矿的预先步骤的所有不足。因此，考虑上文，存在对使UO3或U3O8转化为水合UO4的方法的需要，该方法将能实现水合过氧化铀的制备，该水合过氧化铀具有较低的杂质含量，尤其是杂质的含量足够低，以使得该水合过氧化铀可直接转化为UF4并随后转化为UF6。更具体地，存在对这样方法的需要，该方法允许UO4水合物的制备完全或大致符合ASTMC-787标准，该ASTMC-787标准涉及用于转化为UF6的水合UO4的纯度。该方法还应该允许具有高比表面积和对UF4的转化具有良好反应性的水合过氧化铀的制备。这里进一步存在对这样方法的需要，该方法是简单的、可靠的、安全且包括有限数目的步骤。这里还存在对这样方法的需要，该方法使用无毒的试剂，并且不会引起对环境任何不利，而且是低成本的。本专利技术的目的是提供一种用于使UO3或U3O8转化为水合UO4的方法，并且该方法符合上文列出的全部需要和要求。本专利技术的目的还是提供这样的一种方法，该方法不具有现有技术的方法的不足、缺陷、限制和不利，例如尤其是通过上述文献示出的不足、缺陷、限制和不利，并且该方法解决现有技术的方法的问题。
技术实现思路
用根据本专利技术的使UO3和/或U3O8转化为分子式为UO4·nH2O的水合UO4的方法可达到该目的以及进一步的其他目的，其中n为2或4，包括下列连续步骤：a)制备UO3粉末和/或U3O8粉末的水性悬浮液；b)将过氧化氢H2O2加入到UO3粉末和/或U3O8粉末的所述水性悬浮液，使UO3和/或U3O8转化为水合UO4，以及使所述水合UO4在该悬浮液中沉淀、结晶；c)回收UO4水合物的沉淀、晶体；d)可选地，洗涤该回收的UO4水合物的沉淀、晶体；e)可选地，重复步骤d)；f)可选地，干燥该沉淀、晶体；其中，进行将H2O2加入到水性悬浮液，从而使得相对于起始于UO3的反应：UO3+nH2O+H2O2→UO4·nH2O+H2O(1)或起始于U3O8的反应UO2.67+1.33H2O2+nH2O→UO4·nH2O+H2O(2)的化学计量，所述悬浮液含有化学计量过剩的H2O2，并且所述悬浮液的pH在步骤a)和b)中保持为包括在2和3之间的值(包括2和3)处。有利地，所述悬浮液的pH在步骤a)中通过将酸加入至所述悬浮液而被调节至包括在2和3之间的值。有利地，所述酸选自草酸、硫酸以及它们的混合物。有利地，相对于反应(1)的化学计量，H2O2的化学计量过量为大于1至10，优选为1.5至3；相对于反应(2)的化学计量，H2O2的化学计量过量为大于1.33至10。有利地，过氧化氢以浓度为30wt％至70wt％的水性溶液形式加入。有利地，UO3和/或U3O8的所述水性悬浮液对于UO3具有的铀浓度为10至500g/L(gU/L)，优选100至200g/L；对于U3O8具有的铀浓度为10至500g/L，优选100至200g/L，例如250g/L。有利地，可在搅拌下进行步骤a)和步骤b)。有利地，在步骤a)和/或步骤b)中，将络合阴离子引入到所述悬浮液中。有利地，所述络合阴离子选自硫酸根离子、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.12.24 FR 10612491.一种用于使UO3和/或U3O8转化为分子式为UO4·nH2O的水合UO4的方法，其中n为2或4，所述方法由下列连续步骤组成：a)制备UO3粉末和/或U3O8粉末的水性悬浮液；b)将过氧化氢H2O2加入到UO3粉末和/或U3O8粉末的所述水性悬浮液，使UO3和/或U3O8转化为水合UO4，以及使所述水合UO4在该悬浮液中沉淀、结晶；c)回收UO4水合物的沉淀、晶体；d)可选地，洗涤回收的所述UO4水合物的沉淀、晶体；e)可选地，重复步骤d)；f)可选地，干燥所述沉淀、晶体；其中，进行将H2O2加入到所述水性悬浮液，从而使得相对于起始于UO3的反应：UO3+nH2O+H2O2→UO4·nH2O+H2O(1)或起始于U3O8的反应：UO2.67+1.33H2O2+nH2O→UO4·nH2O+1.33H2O(2)的化学计量，所述悬浮液含有化学计量过剩的H2O2，并且所述悬浮液的pH在步骤a)和b)中保持在包括在2和3之间的值处。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述悬浮液的pH在步骤a)中通过将酸加入至所述悬浮液而被调节至包括在2和3之间的值。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述酸选自草酸、硫酸以及它们的混合物。4.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于反应(1)的化学计量，H2O2的化学计量过量为大于1至10；相对于反应(2)的化学计量，H2O2的化学计量过量为大于1.33至10。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，过氧化氢以浓度为30wt％至70wt％的水性溶液加入。6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，UO3的水性悬浮液和U3O8的水性悬浮液对于UO3具有的铀浓度为10至500g/L(gU/L)；对于U3O8具有的铀浓度为10至500g/L。7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在搅拌下进行步骤a)和步骤b)。8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在步骤a)和/或步骤b)中，将络合阴离子引入到所述悬浮液中。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述络合阴离子选自硫酸根离子、草酸根离子以及它们的混合物。10.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，选择步骤b)的持续时间以使得UO3和/或U3O8完全转化为UO4水合物。11.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，步骤b)包括下列连续步骤b1)和b2)：b1)将过氧化氢H2O2加入到UO3粉末和/或U3O8粉末的所述水性悬浮液，并且，然后停止该加入；b2)使所述悬浮液熟化。12.根据权利要求11所述的方法，其中，步骤b1)的持续时间为1至8小时；以及步骤b2)的持续时间为1至24小时。13.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在步骤b)的整个持续时间中进行过氧化氢H2O2的加入。14.根据权利要求13所述的方法，其中，步骤b)的持续时间为1至8小时。15.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述步骤a)和/或步骤b)中，使所述悬浮液经受超声波的作用。16.根据权利要求1至4中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：伯特兰·莫雷尔，大卫·阿麦瑞基，迈赫迪·阿拉布，鲁迪·托马斯，米里耶勒·瑞文特，弗朗西斯·亚伯拉罕，
申请(专利权)人：金属和氟化铀炼制公司，
类型：
国别省市：