Уран ионообменный процесс

Существенный вклад внесла аналитическая химия в решение такой важной проблемы современной науки, как синтез и изучение свойств трансурановых элементов. Предсказание химических свойств трансурановых элементов оказалось более сложным, чем для элементов, входящих в периодическую систему в ее старых границах, так как не было ясности в распределении новых элементов по группам. Трудности усугублялись и тем, что до синтеза трансурановых элементов торий, протактиний и уран относились соответственно к IV, V и VI группам периодической системы в качестве аналогов гафния, тантала и вольфрама. Неправильное вначале отнесение первого трансуранового элемента № 93 к аналогам рения привело к ошибочным результатам. Химические свойства нептуния (№ 93) и плутония (№ 94) показали их близость не с рением и осмием, а с ураном. Было установлено, что трансурановые элементы являются аналогами лантаноидов, так как у них происходит заполнение электронного 5/- слоя, и, следовательно, строение седьмого и шестого периодов системы Д. И. Менделеева аналогично. Актиноиды с порядковыми номерами 90—103 занимают места под соответствующими лантаноидами с номерами 58—71. Аналогия актиноидов и лантаноидов очень ярко проявилась в ионообменных свойствах. Хроматограммы элюирования трехвалентных актиноидов и лантаноидов были совершенно аналогичны. С помощью ионообменной методики и установленной закономерности были открыты все транс-кюриевые актиноиды. Рекордным считается установление на этой основе химической природы элемента 101 — менделевия, синтезированного в начале в количестве всего 17 атомов. Аналогия в свойствах актиноидов и лантаноидов проявляется также в процессах экстракции, соосаждения и некоторых других. Экстракционные методики, разработанные для выделения лантаноидов, оказались пригодными и для выделения актиноидов. [c.16]

Для отделения плутония от урана и продуктов его распада существует ряд различных приемов. Эти методы можно разделить на осаждение, жидкостную экстракцию (разд. 9.9) и ионообменные процессы (разд. 9.8) фактически это те же методы, которые используют для разделения искусственных радиоактивных изотопов (разд. 5.8). Все они основаны на том, что плутоний, как уран и нептуний, может иметь несколько степеней окисления и что химические свойства данного элемента в одной степени окисления сильно отличаются от химических свойств этого же элемента в другой степени окисления. Отличия между элементами в разных степенях окисления, использованные I процессах осаждения и жидкостной экстракции для выделения плутония, приведены в табл. 5.12. [c.175]

На некоторых заводах комбинируют оба метода, извлекая уран растворителем и затем используя ионообменный процесс для повышения концентрации урана в промывном растворе. [c.229]

Содержащий уран раствор пропускают через колонку из ионообменной смолы. Смола извлекает растворенный уранил, одновременно поглощая часть его примесей. Чтобы избавиться от них в возможно большей степени, смолу можно промыть раствором, не вытесняющим урана. Затем частично очищенный уран вытесняют из смолы в виде концентрированного раствора, пригодного для питания электролитических ванн. Предполагается, что процесс проводят в противоточном ионообменном аппарате непрерывного действия, хотя можно также использовать колонны с неподвижным слоем смолы. [c.164]

Японцы на своем первом урановом заводе впервые реализовали в промышленном масштабе два новых технологических процесса, разработанных в Национальной окриджской лаборатории (США). Они утверждают, что стоимость металлического урана, производимого на этом заводе, ниже, чем где-либо в другом месте. Две новые установки, использованные в технологической схеме, представляют собой ионообменную систему Хиггинса полунепрерывного действия, работающую по методу пульсирующего слоя , и электролитическую ванну для восстановления хлористого уранила. Как сообщают, система Хиггинса позволяет получить раствор хлористого уранила высокой чистоты, а электролитическая ванна обеспечивает сохранение чистоты тетрахлорида, что позволяет отказаться от дополнительных стадий, обычно применяемых для его очистки. [c.197]

Другой путь — извлечение из осколков деления урана — более перспективен, он служит основным промышленным методом получения прометия. Правда, и в этом случае можно получить небольшие количества прометия из-за потерь в процессе долгих и многообразных химических операций. Сиракузские миллиграммы , продемонстрированные в 1948 г. Паркером и Ланцем, извлекались из продуктов деления. Уран предварительно экстрагировался, продукты деления абсорбировались на ионообменных смолах затем отделялись редкоземельные элементы. Далее лантаноиды направлялись на хроматографическое разделение. Фракция, содержащая прометий, подвергалась повторной очистке, концентрировалась выпариванием, и из нее осаждалась гидроокись Рш(ОН)з. [c.173]

Ионообменное отделение основано на адсорбции анионных сернокислых комплексов урана сильноосновными анионообменными смолами и последующей десорбции путем вымывания ионов уранила, связанных в анионный комплекс, подкисленными растворами солей. Процесс обмена может быть записан в следующем виде [c.274]

Адсорбированные пленки имеют существенное значение в каталитических процессах. Развитие таких промышленных процессов, как, например, эмульсионная полимеризация каучуков, свидетельствует о том, что реакции, протекающие в самом простом и наиболее воспроизводимом поверхностном состоянии, а именно в мономолекулярной пленке, представляют интерес не только в теоретическом отношении. В качестве примера укажем лишь на некоторые из многочисленных реакций, протекающих на жидких поверхностях окисление красок и лаков, выделение урана из бедных руд, основанное на растворении в масле комплексных ионов уранила, образовавшихся ранее на границе раздела масло — вода, все эмульсионные реакции, а также реакции ряда веществ с ионообменными смолами, имеющими большую поверхность. Вопросы полярографии, как и вообще реакции на границе раздела ртуть — вода, в этом обзоре не будут рассматриваться. Свойства веществ на поверхности имеют огромное значение в ряде биологических процессов, как, например, переваривание жиров и фотоактивация красителей, а также процессов, происходящих под действием лекарственных веществ на оболочки клеток. [c.241]

Для увеличения производительности процесса можно использовать <биполярный электролизер. Чтобы предотвратить выпадение в осадок сульфата урана, в раствор добавляют комплексообразователи (ионы аммония, фтора). Восстановление хлоридных растворов можно осуществить электрохимическим способом с использованием ионообменных мембран. Высокой эффективностью характеризуется процесс электрохимического восстановления урана на ртутном катоде в этом случае одновременно с восстановлением уран очищается от ряда загрязнений, которые выделяются на катоде. [c.283]

Ценность этого нового метода заключается в том, что с его помощью можно поглощать уран ионообменной смолой непосредственно из неотфильтрованного шлама, и поэтому при переработке урановых руд устраняется стадия фильтрования. ГОлам, получающийся при кислотной обработке урановой руды, перекачивают насосом наверх колонны, в которой слой смолы движется книзу, попеременно расширяясь и сжимаясь за счет пульсирующей подачи жидкости. В этих условиях смолу можно непрерывно вводить в верхнюю часть колонны и выводить из нижней без значительного перемешивания слоев зерен по высоте колонны. Дополнительное преимущество описываемого способа заключается в том, что не происходит забивания колонны при прохождении через нее суспензии из мелких частиц. В окончательном виде сорбционная колонна представляет собой цилиндр диаметром 1220 мм, выложенный внутри резиной. Насыщенные ураном зерна смолы, выводимой из нижней части колонны, очищаются от приставшего к ним шлама и поступают в основание второй (десорбционной или промывной ) колонны, где уран вытесняют из смолы подкисленным раствором соли отмытую от урана смолу возвращают в процесс. Пока освоение этого метода ограничивается извлечением урана из руд, однако он может оказаться полезным и во многих других процессах. [c.196]

Непрерывное проведение ионообменных процессов лежит в основе технологии на урановом заводе, перерабатывающем 13 кг руды в 1 сек. После выщелачивания руды уран в виде сульфатного комплекса находится в растворе, который может быть сконцентрирован и очищен при анионообмене. Однако в руде содержатся также глинистые шламы, которые в процессе выщелачивания образуют вязкую пульпу. Чтобы исключить операцию фильтрования, которая была бы необходима при обычном проведении процесса ионообмена, на упомянутом выше заводе используют крупнозернистую смолу, свободно засыпанную в решетчатые корзины из нержавеющей стали. Эти корзины-контей-неры периодически поднимаются и опускаются в ванне, через которую течет обрабатываемая пульпа. Такое перемещение по вертикали обеспечивает поддержание смолы во взвешенном состоянии и предохраняет ее от загрязнения шламом. Пульпа на сорбцию подается через 10 последовательно соединенных ванн (размерами 15X1,83X1,83 м), в каждой из которых помещается по [c.138]

Одной из наиболее трудных и дорогостоящих операций в процессе переработки некоторых урановых руд является осветление раствора, перед тем как направить его на химический передел. Поскольку нера створи.мый остаток после выщелачивания руды химически инертен к ионообменному процессу, уран извлекают, по-возможности, без полного отделения раствора от твердых частиц, если они механически не включаются в слой смолы при проведении операции. Эго является основой процесса сорбции из пульп, который применяется на некоторых фабриках, расположенных на плато штата Колорадо. Для этого метода попользуют крупнозернистую смолу в проволочных корзинах, которые совершают колебательные движения в вертикальном папра Влении относительно горизонтального потока не полностью осветленного раствора. Оборудование приспосо блено и действует таким об разом, что при контактировании жид- [c.181]

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]

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]

Брюсом [87] описан ионообменный процесс, который применим к растворам плутония, полученным при ТБФ (пурекс)-процессе. Плутоний в них находится в трехвалентном состоянии (в которое он был переведен гидроксиламином с целью извлечения его из растворителя в распределительной колонке, как это описано в разделе 9.4.2), и его концентрация может колебаться от 0,1 до 10 г/л. Основные примеси уран, продукты коррозии и осколочные элементы — цирконий, рутений и церий. Раствор пропускают через катионообменную смолу, где плутоний адсорбируется в слое выще урана. Уран вымывается разбавленной серной кислотой, содержащей некоторое количество гидроксиламина для поддержания плутония в трехвалентном состоянии. Плутоний затем десорбируется пропускаемой снизу колонки крепкой азотной кислотой, которая содержит некоторое количество сульфаминавой кислоты, препятствующей 01кислению Ри (П1) в Ри (IV). [c.155]

Ураниловые соли, образующиеся при обработке ториевой зоны воспроизводства, могут быть или хлориднымн, если используется ионообменный процесс, или нитратными, если используется процесс жидкостной экстракции. Прежде чем вернуть их в активную зону водного реактора, нужно перевести их в сульфат уранила. Это легко сделать с помощью анионного обмена. [c.157]

Если нейтрализация производится в две ступени, например для удаления железа, то добавляют известь до установления pH = 3,7, а осадок железа возвращается на выщелачивание. Уран осаждают путем дальнейшей нейтрализации аммиаком или окисью магния с получением соответствующей соли диура-ната при pH = 6,7. Осадок после высушивания имеет степень чистоты свыше 70%. Выход при применении ионообменного процесса превышают 90%. [c.314]

Фосфорсодержащие ионообменные смолы находят широкое пршаене-ние при изучении состояния и выделения (сорбции) изучаемого катиона [15-17]. Катиониты с группами -Р(0)(0Н) или -р(0)К(0Н) обладают специфическими свойствами в связи с наличем двух типов активных группировок - фосфорильного кислорода и кислотных гидроксилов. Природа этих центров определяет возможность не только ионообменного процесса с участием гидроксильных групп, но и сорбции (особенно кислот) при участии фосфорильного кислорода аналогично экстракционному действию трибутилфосфата ХК] Комплекс с. функциональной группой ионита, образующийся при сорбции уранил-иона, схематически можно изобразить так [c.164]

Как и сланцы, лигнитовые отложения Дакоты также являются ураноноспыми содержание урана в лигните колеблется от 0,005 до 0,02%, тогда как зола его содержит от 0,05 до 0,1% известно о существовании огромных количеств бурых углей со средним содержанием урана 0,008%. При изучении способа фиксации урана, по-видимому, можно предположить, что первоначально уран был составной частью вулканической золы (бентонита), которая в больпшх количествах встречается в этом районе. Из этой золы уран был выщелочен просачивающимися водалш и в результате ионообменных процессов поглощался из них лигнитом. [c.123]

Ионообменный процесс—высокоэффективный процесс, однако требуюпдай, чтобы раствор, питающий колонку, был абсолютно прозрачным. Растворы от переработки многих руд трудно поддаются осветлению отстаиванием и фильтрацией. Поэтому требуется такой процесс, при котором можно было бы извлекать уран непосредственно из полученной пульпы без предварительной обработки последней. Опыт показывает, что уран можно сразу извлечь, если добавить к пульпе ионообменную смолу, а затем отделить ее на сите. Такая операция была успешно разработана и применена на целом ряде урановых предприятий [30]. Для этого применяют те же марки смол, что и в статических процессах с колонками, однако частицы смолы в данном случае должны быть значительно больше. Смолы помещают в перфорированные корзины из нержавеющей стали, отверстия которых меньше, чем частицы смолы, но больше, чем частицы пульпы. Пульпу первоначально отстаивают, а затем подают в линию камер, содержащих стальные корзины, частично заполненные ионообменной смолой. Корзины медленно передвигают в растворе вверх и вниз. После промывки смолу, поглотившую уран, обрабатывают элюэнтом и уран осаждают из последнего обычными способами. [c.135]

Извлечение плутония из раствордв облученного урана и очистка его представляют сложную задачу, которая обычно решается на основе осадительных, экстракцио-нных или ионообменных методов. В основе очистки осадительными методами лежит способность плутония проявлять различные свойства в зависимости от степени окисления, которую можно, по желанию, изменять на протяжении всего процесса очистки. При отделении плутония от урана используют различия в скорости окислительно-восстановительных реакций этих элементов (так, в шестивалентном состоянии более устойчив уран, а в трех- и четырехвалентном — плутоний). [c.266]

Недавно мембраны были использованы в производстве четырехфтористого урана по методу Эксцера [Higgins, Ind. Eng. hem., 50, 285, 1958)]. Основными стадиями этого процесса являются ионообменная очистка и концентрирование, осаждение из раствора гидрата после электролитического восстановления уранила в ион четырехвалентного урана и дегидратация в зеленую соль. [c.164]

Основные научные работы посвящены исследованию редкоземельных элементов. Разработал (1940-е — начало 1950-х) способ выделения индивидуальных редкоземельных элементов с помощью ионообменной хроматографии. Благодаря этому способу редкоземельные элементы стали сравнительно доступными и дешевыми материалами, Совместно с Льюисом разработал (1933) методы получения тяжелой воды. Изучал энергетические уровни ионов редкоземельных элементов. Во время второй мировой войны руководил работами по получению урана высокой степени чистоты. Предложил использовать кальций и позднее магний для восстановле1шя четырехфтористого урана в металлический уран. Разработал промышленный процесс производства высокочистого металлического торил, а также церия и иттрия. Использовал ионообменную хроматографию для разделения изотопов а,зота (получил 200 г азота-15 со степенью чистоты 99,8%). [332J [c.474]

Считают, что механизм экстракции кислот и комплексов металлов алифатическими аминами с длинной цепью сходен с процессами сорбции на анионитах [40]. Экстракция азотнокислого уранила растворами триокткламика (ТОА) в различных разбавителях представляется как процесс комплексообразования между иО2(МОз)2 и молекулами TOA-HNO3 аналогично сорбции урана с помощью ионообменных смол [41]. [c.134]

Чтобы получить подходящие для аффинажного завода растворы после кислотного выщелачивания, требуются более селективные процессы. Некоторые приемы, пр нменявшиеся ранее в процессах осаждения, не обеспечивали отделения различных примесей от урана. Теперь используются как ионообменный, так и экстракционный способы, позволяющие селективно выделять уран из различных сульфатных растворов после выщелачийания. [c.180]

Для получения pH 1 в последпие четыре чана добавляется кислота, а чтобы завершить окисление, необходимое для полного выщелачивания урана, во второй чан добавляется МпОг. Твердые частицы отделяются от выходящего из пятого реактора раствора, и чистый раствор делится поровну между двумя установками для экстракции урана. Используемая ранее установка представляла собой четыре понообменные колон ны, и она действовала подобно тому, как это показано на рис. 8.1 в качестве элюента использовался подкисленный раствор хлорида натрия. В новой установке поступающий раствор просачивается через слой железной стружки, чтобы восстановить ион железа и предотвратить его экстракцию с ураном. Затем раствор контактирует в четырех смесителях-отстойниках с поступающей ему навстречу смесью растворов 0,1 М Д2ЭГФК и 0,1 М ТБФ в керосине с высокой температурой вспышки. Из органического раствора уран реэкстрагируется раствором карбоната натрия в серии из двух смесителей-отстойников. Карбонатный раствор смешивается с урановым продуктом нз ионообменной устаиов ки, после чего смесь подкисляется и кипятится для разложения карбоната. Затем уран осаждается а ммиаком и окисью магния, отфильтровывается, сушится и отправляется на аффинажный завод. Ванадий может быть извлечен из бедных растворов обеих экстракционных установок. Такие процессы используются и на других фабриках. [c.185]

Для карбонатного выщелачивания применяют растворы, содержащие 5—10% N2 O3 и 1—5% NaH Oa. Уран переходит в карбонатный раствор в виде растворимого уранилкарбонатного комплекса. Процесс карбонатного выщелачивания ведут при 60—115° С. Уран из растворов и пульп, полученных после выщелачивания руд, извлекают сорбцией на ионообменных смолах, экстракцией органическими растворителями или осаждением малорастворимых соединений урана. [c.262]

В последнее время большое внимание уделяется исследованию поведения трансплутониевых элементов на анионитах. Из 13 М НС1 америций и кюрий извлекаются довольно слабо. В частности, четырех-и шестивалентные уран, нептуний и плутоний можно отделить от трехвалентных кюрия и америция, пропуская раствор этих элементов в 6—10 М НС1 через анионит дауэкс-1. Уран, нептуний и плутоний адсорбируются полностью, а америций и кюрий совершенно не адсорбируются. Анионные водные растворы трехвалентных актиноидов образуются лишь при очень высокой активности хлорида. Так, Ат (III) легко адсорбируется на смоле дауэкс-1 из 20 М раствора Li I. Технологические условия этого процесса рассмотрены в работе [449] отмечено, в частности, что увеличение кислотности среды до 1 М ухудшает четкость разделения. Вообще разделение америция и кюрия этим методом неудовлетворительное. Для граммовых количеств америция становится опасным нейтронное излучение за счет реакций Li (а, п), а ионообменная смола всплывает в сиропообразном растворе Li l. Более удобна адсорбция анионных тиоцианатных комплексов америция из [c.355]

Дополнительная очистка и концентрирование плутония. На заводе в Маркуле (Франция) плутоний после отделения его от большей части урана очищают и концентрируют на ионообменных смолах 19]. Процесс извлечения проводят в три ступени. На очистку поступает раствор плутония (П1), загрязненный ураном, торием (иХ]), железом и продуктами деления. В первой ступени этот раствор пропускают через катионит, на котором задерживаются все катионы. Вымывание производят 5—6н. соляной кислотой в раствор переходят плутоний, уран, торий, железо и часть продуктов деления. Во второй ступени этот раствор пропускают через анионообменную слюлу. Ионы иО + и Ре , образующие в этих условиях хлорокомплексы, хорошо адсорбируются смолой, а плутоний (III), продукты деления и следы тория не задерживаются. На третьей ступени к раствору плутония добавляют 11 н. соляную кислоту, чем доводят концентрацию кислоты в растворе до 8 н. Добавкой нитрита переводят плутоний в четырехвалентнсе состояние. Раствор пропускают через анионообменную смолу адсорбируется плутоний и часть продуктов деления, а торий не задерживается. Плутоний вымывают 0,5 н. соляной кислотой (рис. 89). [c.171]

На основе соединений с эпоксидными группами получен ряд новых полимерных материалов, принадлежащих к группе ионитов. Ионитами я вляются твердые нерастворимые высокомолекулярные продукты, характерная особенность которых — способность к ионному обмену с внешней средой за счет активных групп высокомолекулярной основы. В зависимости от знака ионов, зафиксированных на высокомолекулярном каркасе ионита, их подразделяют на катиониты и аниониты. Область применения в технике этих материалов все более расширяется. Например, ионообменная технологий широко распространена в урановой промышленности [28]. При гидрометаллургической переработке урановых руд и производстве чистых соединений урана используют процессы избирательного извлечения урана из кислых и карбонатных растворов, а также рудных пульп. Дальнейшее развитие сорбционной технологии связано с применением новых типов ионообменных смол, обладающих превосходными кинетическими характеристиками и большой селективной способностью. Необходимость этих свойств в ионитах обусловлена тем, что при химическом выщелачивании урана в растворы переходит значительное количество содержащихся в рудах примесей других элементов железа, алюминия, магния, натрия, марганца, меди, молибдена, вольфрама и др. Важной задачей поэтому является разработка таких ионитов и способов их использования, которые позволяли бы селективно извлекать уран из сложных по солевому составу технологических растворов и пульп. [c.167]

Ионный обмен. Выделение урана методом ионного обмена имеет большое значение. Ионообменные смолы являются высоко-полимеризованными полиэлектролитами, в которых присутствуют ионные функциональные группы. Вследствие наличия большого количества поперечных связей смолы не растворимы в воде. Приближенно ионообменные смолы можно рассматривать как кислоты (или основания), пе растворимые в воде, которые посредством замеш ения катионов или анионов способны образовывать не растворимые в воде соли с ионами соответствующего заряда. При помопщ ионного обмена со смолой уран может быть селективно выделен из раствора. Затем уран осаждается из элюа-та и выделяется в виде очень чистого уранового концентрата. Такой процесс может проводиться двумя путями или на стационарных колонках со смолой, через которые пропускается осветленный раствор, или смола может двигаться навстречу жидкости. Ионный обмен может применяться как к щелочным, так и к кислым растворам. Для этого можно использовать оба вида смол, однако аниониты находят более широкое применение для растворов обоих видов. [c.134]