Способ извлечения тория

 

Предлагаемый способ разделения урана и тория относится к гидрометаллургии, в частности к технологии разделения урана и тория в водных растворах, а также к области препаративной и аналитической химии. Целью изобретения является обеспечение возможности эффективного извлечения урана при использовании смеси солей урана и тория. Сущность предлагаемого способа состоит в том, что для разделения урана и тория в водных растворах их солей осуществляют электролиз асимметричным переменным током с частотой 55-110 Гц при величине отношения катодного полупериода к анодному 8-11. с экстракцией раствором трибутилфосфага в толуоле 15-55%-ной концентрации. Способ может найти применение для извлечения урана из промышленных растворов с отделением тория, а также для изготовления препаратов урана или тория и для анализа этих элементов в их смесях . 2 табл., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С 25 В 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4729994/26 (22) 18.08.89 (46) 07,07.92. Бюл. № 25 (71) Томский политехнический институт им.

С.М.Кирова (72) Е.Г.Вертман, В.M.Ëåâèöêèé, Л,Е,Марков и С.В.Образцов (53) 546.841(088.8) (56) Патент СШД ¹ 3948735, кл, 204-181, 1979, (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТОРИЯ (57) Предлагаемый способ разделения урана и тория относится к гидрометаллургии, в частности к технологии разделения урана и тория в водных растворах, э также к области препаративной и аналитической химии.

Изобретение относится к гидрометаллургии, в частности к технологии разделения урана и тория, и может быть использовано для получения чистого урана из технологических растворов и для целей препаративной и аналитической химии.

Наиболее близким к изобретению является способ концентрирования и выделения плутония или тория. По этому способу концентрирование и выделение плутония и тория из растворов, содержащих алюминий, америций, бериллий, кальций, жеЛезо, литий и кремний, осуществляют с помощью трехкамерного электролизера. содержащего анионо- и катионообменные мембраны.

При пропускании постоянного тока между первым анодом, расположенным в камере с питательным раствором, и катодом, находящемся в средней камере, происходит перенос катионов Pu, Pu, Th через

„„ Ж„„1745777 А1

Целью изобретения является обеспечение возможности эффективного извлечения .урана при использовании смеси солей урана и тория, Сущность предлагаемого способа состоит в том, что для разделения урана и тория в водных растворах их солей осуществляют электролиз асимметричным переменным током с частотой 55-110 Гц при величине отношения катодного полупериода к анодному 8-11, с экстракцией раствором трибутилфосфага в толуоле 15-55%-ной концентрации. Способ может найти применение для извлечения урана из промышленных растворов с отделением тория, а также для изготовления препаратов урана или тория и для анализа этих элементов в их смесях. 2 табл., 1 ил. катионообменную мембрану из питательного раствора в катодную камеру, в которой эти катионы образуют анионовые гексанитратные комплексы, которые под действием напряжения. между катодом и вторым анодом проникают через анионообменную мембрану во вторую анодную камеру. Таким образом, происходит отделение от элементов, которые не могут образовать нитратные комплексы. При пропускании электрического тока через электролизер в течение 6 ч для различных концентраций питательных растворов коэффициент концентрации составляет 6,1-11.3.

Недостатком данного способа является то, что при электролизе на постоянном токе происходит пассивация электродов. кроме того, этим способом невозможно разделить уран и торий, так как уран образуется нитратный комплекс и вместе с торием под дей1745777 ствием электрического тока проникает через анионообменную мембрану в рафинирующий раствор.

Целью изобретения является воэможность эффективного извлечения урана из водного раствора смеси солей урана и тория.

Цель достигается путем проведения электролиза асимметричным переменным током с частотой 55-110 Гц при величине отношения катодного полупериода к анодному 8-11.

Электролиэ осуществляют в трехкамерном электролизере, в катодную камеру которого заливают раствор азотной кислоты, в анодную — водный раствор смеси солей урана и тория, в экстракционную камеру— раствор трибутилфосфата в толуоле.

Электролиз ведется переменным асимметричным током частотой 55-110 Гц. В прототипе электролиз осуществляется постоянным током, Коэффициент концентрации урана (отношение концентрации урана в экстракционной камере к концент.рации урана в исходном растворе) равен 98, тогда как в прототипе коэффициент концентрации равен 11,3 при продолжительности электролиза в шесть раз большей, Таким образом, предлагаемый способ позволяет производить разделение урана и тория в водных растворах из солей.

Использование в качестве катодного раствора азотной кислоты повышает электропроводность раствора и ускоряет процесс.

Наложение электрического поля позволяет проводить экстракцию в концен.трированном (15-55 ) растворе трибутилфосфата, что увеличивает. полноту извлечения урана.

На чертеже приведена блок-схема установки, реализующей способ.

Трехкамерный электролизер 1, состоящий из анодной камеры 2 с анодом 3, катодной камеры 4 с катодом 5 и экстракционной камеры 6, разделенной катионообменной 7 и анионообменной 8 мембранами, подключен к усилителю 9, вход которого подключен к генератору 10 переменного типа, а один его выход соединен с катодом 5, другой выход — через формирователь 11 асимметричного напряжения с анодом 3, параллельно электролизеру подключены вольтметр 12 и осциллограф 13, Пример. Способ осуществляют следующим образом, 8 анодную камеру 2 электролизера 1 заливают 20 мл водного раствора азотнокислых солей урана и тория, содержащего по 5 мг/л каждой соли. в катодную камеру 4—

20 мл 8 -ного раствора НЙОз, а в экстракционную камеру 6-5 мл-40 -ного раствора трибутилфосфата в толуоле.

С генератора 10 переменного тока при

5 заданной частоте 90 Гц через усилитель 9 подается напряжение 150 В на анод 3 и катод 5 электролизера 1. Напряжение контролируется вольтметром 12. Отношение катодного полупериода в анодному, равное, 10 например 10, задается формирователем 11 асимметричного напряжения и контролируется по осциллографу 13.

Переменный асимметричный ток это частично выпрямленный ток и ему присуще

15 направленное движение ионов и заряженных частиц, хотя в то же время характерна смена полярности на электродах. Катодный полуперид это также направление тока, когда катод заряжен отрицательно, а анод—

20 положительно, то есть как при использовании постоянного тока. Анодный полупериод это обратное направление тока, при котором катод заряжается положительно, а анод— отрицательно. Если амплитуда тока в анод25 ный и катодный полупериоды одинакова, то ток переменный симметричный. При наложении переменного асимметричного тока диффузионные ограничения, присущие электролитическому разделению на посто30 янном токе, снимаются.

При подаче напряжения из анодной камеры 2 уран переходит в экстракционную камеру 6 в раствор трибутилфосфата, а торий остается в анодной камере 2, Через 1 ч

35 после начала электролиза отключают напряжение, растворы экстракционной и анодной камер используют для получения металлов урана и тория соответственно.

Исследования процесса электролиза

40 для выбора оптимальных условий разделения проводят в диапазоне частот 20-180 Гц при сохранении постоянными других параметров, описанных выше.

В исследованной области частот обна45 ружен резонансный пик в интервале частот

55-110 Гц, где коэффициент разделения достигает значения 155.

Концентрацию раствора трибутилфосфата в толуоле подбирают для трех частот

50 рабочего диапазона, Результаты даны в табл, 1, Так как при концентрации трибутилфосфата менее 15% и более 55% выход урана резко снижается, то оптимальным диапазо55 ном комбинаций принимаем концентрации

15-55 .

Исследования процесса электролиза для выбора оптимальных условий разделения проводят в диапазоне частот 20-120 Гц при сохранении постоянными других пара1745777 алиэатора. анодная камера которого отделена анионообменной мембраной, а катодная — катионообменной мембраной, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения

5 возможности эффективности извлечения урана при йспопьзовании смеси солей урана и тория, электродиализ ведут переменным.асимметричным током с величиной отношения катодного полупериода к анод10 ному 8-11 и частотой 55-110 Гц, с.подачей в катодную камеру раствора азотной кислоты, в среднюю камеру 15-55%-ный раствор трибутилфосфата в толуоле и выводом раствора насыщенного урана, а из анодной каме15 ры выводят раствор, насыщенный торием. метров, описанных выше. По результатам определения содержания урана и тория в экстракционной камере в зависимости от частоты тока электролиза составлена табл.

2, из которой выбирают рабочий диапазон частот 55-110 Гц, где достигается более высокий коаффициент разделения урана и тория.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет извлечь. торий из раствора урана и тория.

Формула изобретенияСпособ извлечения тория из водного раствора его солей электродиализом, включающий подачу исходного раствора в анодную камеру трехкамерного эпектродиТаблица 1

Та бли ца 2

4астота электрического тока, Гц

Содержание урана, отн.ед, Содержание Коэффициент тория, разделения отн.ед. U и Т/2!

2,5

0,3. 42,0

15,0

0,5

7, 5

4,0

0,4

10,0

120

12,5

2,5

5,0

9,0

5,0

6,0

20,0

31,0

0,5..

0,4

0,5

0,8

0,5

0,5

О,З

0,2

21,0

6,36

10,0

l l,2

10,0

12,0

67,0

155,0

1745777

Составитель О.Зобнин

Техред М.Моргентал

Редактор Н. Гун ь ко

Корректор О.Кундрик

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, yn,Гагарина, 101

Заказ 2366 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5