本發(fā)明涉及核燃料循環(huán)鈾轉(zhuǎn)化，尤其涉及一種萃余水相蒸餾殘液處理方法。

背景技術(shù)：

1、國(guó)內(nèi)外濕法純化的原料從化學(xué)形式上分為重鈾酸鹽和鈾氧化物，兩種原料的加工過程還是有所區(qū)別的。以鈾氧化物為原料的純化線，萃取純化后所得萃余水相主要含硝酸，以及少量金屬雜質(zhì)元素和鈾的硝酸鹽，其后可以采用蒸發(fā)濃縮的手段將硝酸和水進(jìn)行回收，最終得到蒸餾殘液，此舉在使萃余水相剩余硝酸得到回收的同時(shí)，放射性廢水的排放體積大為減少；以非鈾氧化物為原料作為純化原料時(shí)，純化后所得萃余水相除含有硝酸、少量金屬雜質(zhì)元素和鈾的硝酸鹽外，還含有大量的硝酸鹽，如硝酸鈉、硝酸銨等，難以采用蒸發(fā)濃縮的手段將硝酸回收，將萃余水相的體積縮小，所需要處理的放射性廢水體積較大，是對(duì)環(huán)境影響較大的工藝。

2、在采用蒸發(fā)濃縮技術(shù)處理萃余水相的工藝過程中，為防止溶液殘留的鈾和雜質(zhì)元素析出，只能將溶液的體積濃縮到一定限度，而得到蒸餾殘液。在此蒸餾殘液中鈾、硝酸和雜質(zhì)元素高度富集，此時(shí)蒸餾殘液中鈾濃度約為20g/l，硝酸濃度約為10mol/l，以及大量的硅、鐵、鋁、鉬等雜質(zhì)元素。如圖1所示，現(xiàn)行的蒸餾殘液處理工藝是在殘液中加入氫氧化鈉，逐步降低殘液的酸度，將鈾和部分雜質(zhì)元素一同沉淀出來，過濾分離后，濾液深度凈化后外排，漿狀濾餅裝桶保存，干渣鈾含量約5％。

3、現(xiàn)行沉淀漿體中鈾的存在形式為重鈾酸鈉，漿體中除與鈾結(jié)合的鈉元素外，還含有大量的金屬元素雜質(zhì)，是不能作為純化原料重新萃取純化的，否則會(huì)造成鈉和雜質(zhì)元素在體系中的不斷積累，影響萃余水相蒸發(fā)濃縮的操作。因此，為避免這一惡果的出現(xiàn)，沉淀漿體只能堆置保存，此法不但造成了鈾的損失還增加了對(duì)環(huán)境處置成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種萃余水相蒸餾殘液處理方法，將蒸餾殘液中的鈾以氧化物的形式回收返回萃取純化工藝，減少?gòu)U物堆置及廢水排放。

2、一種萃余水相蒸餾殘液處理方法，包括以下步驟：

3、步驟一：將蒸餾殘液用氫氧化鈉調(diào)至ph＞5，使雜質(zhì)與鈾一同沉淀析出，然后過濾分離，得到濾液和濾餅；

4、步驟二：在所述濾液中加入碳酸氫鈉與碳酸鈉的混合液，得到浸出劑；

5、步驟三：所述浸出劑加入濾餅中，浸出其中的鈾，固液分離，得到浸出渣和浸出液；

6、步驟四：所述浸出液與酸和過氧化氫混合，控制最終溶液酸度為ph為1.5～4.0，固液分離，得到過氧化鈾固體和過氧化鈾沉淀母液；

7、步驟五：所述過氧化鈾固體經(jīng)硝酸溶解后，重新進(jìn)入萃取純化工序。

8、優(yōu)選地，所述步驟一中，還包括：

9、以水洗滌濾餅，合并洗水與濾液，得第一溶液；

10、將所述第一溶液用于步驟二中制備浸出劑。

11、優(yōu)選地，所述碳酸氫鈉濃度為0.1mol/l至飽和濃度，碳酸鈉為0～1mol/l。

12、優(yōu)選地，所述過氧化鈾沉淀母液控制鈾濃度在5mg/l以下，經(jīng)深度凈化后外排。

13、優(yōu)選地，所述步驟三中，浸出液固比l/s＞1.5。

14、優(yōu)選地，所述步驟三中，浸出溫度為10～60℃，反應(yīng)時(shí)間大于10min，控制最終ph＜12。

15、優(yōu)選地，所述步驟三中，用水或稀碳酸氫鈉溶液洗滌浸出渣，得到的洗液合并至浸出液中，進(jìn)行后續(xù)步驟。

16、優(yōu)選地，所述步驟四中，所述酸為硝酸、鹽酸或者硫酸。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的萃余水相蒸餾殘液處理方法，具有如下有益效果：

18、(1)針對(duì)萃余水相蒸發(fā)回用的純化工藝解決了鈾的回收問題

19、為避免萃余水相的排放，需采用蒸發(fā)濃縮技術(shù)縮減其體積，因此限定了鈾純化的原料中不能含有鈾以外的陽(yáng)離子，因此，硝酸溶解的原料只能為鈾氧化物。本發(fā)明將重鈾酸鹽的沉淀物轉(zhuǎn)化為uo4，可順利地返回萃取工序。

20、(2)采用堿法浸出使鈾和雜質(zhì)元素有效分離

21、利用uo22+可與co32-形成穩(wěn)定絡(luò)陰離子uo2(co3)34-的特性以碳酸氫鈉作為浸出劑，將鈾溶入溶液中，完成了鈾與金屬雜質(zhì)的分離。.

22、(3)有效避免了雜質(zhì)元素的回流

23、本發(fā)明設(shè)置了堿性、酸性兩種沉淀?xiàng)l件，充分利用鈾可溶于碳酸氫鈉與碳酸鈉緩沖體系的特點(diǎn)，去除了金屬雜質(zhì)，過氧化鈾不溶于稀酸的特性，去除了非金屬雜質(zhì)和兩性金屬，為純化過程的雜質(zhì)元素設(shè)置了出口，避免了由于雜質(zhì)元素的回返造成在體系中的積累，進(jìn)而影響純化過程的正常進(jìn)行。

24、(4)固體廢物比放射性強(qiáng)度降低，節(jié)省了存儲(chǔ)成本

25、通過堿法浸出工藝，可將沉淀渣中鈾含量由約5％降至0.02％，與鈾水冶礦山外排礦渣鈾含量相當(dāng)，拓展了存儲(chǔ)場(chǎng)地、降低了存儲(chǔ)成本。

26、(5)工藝水最大限度回用

27、原工藝殘夜中和廢水是直接外排處理的，本發(fā)明將其用至浸出劑的配制，本工藝除增加過氧化鈾洗滌用水、過氧化氫含水、堿中和耗用的濃硝酸外，沒有增加其他工藝用水。

技術(shù)特征：

1.一種萃余水相蒸餾殘液處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃余水相蒸餾殘液處理方法，其特征在于，所述步驟一中，還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃余水相蒸餾殘液處理方法，其特征在于，所述碳酸氫鈉濃度為0.1mol/l至飽和濃度，碳酸鈉為0～1mol/l。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃余水相蒸餾殘液處理方法，其特征在于，所述過氧化鈾沉淀母液控制鈾濃度在5mg/l以下，經(jīng)深度凈化后外排。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃余水相蒸餾殘液處理方法，其特征在于，所述步驟三中，浸出液固比l/s＞1.5。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃余水相蒸餾殘液處理方法，其特征在于，所述步驟三中，浸出溫度為10～60℃，反應(yīng)時(shí)間大于10min，控制最終ph＜12。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃余水相蒸餾殘液處理方法，其特征在于，所述步驟三中，用水或稀碳酸氫鈉溶液洗滌浸出渣，得到的洗液合并至浸出液中，進(jìn)行后續(xù)步驟。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的萃余水相蒸餾殘液處理方法，其特征在于，所述步驟四中，所述酸為硝酸、鹽酸或者硫酸。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及核燃料循環(huán)鈾轉(zhuǎn)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種萃余水相蒸餾殘液處理方法。所述處理方法，包括以下步驟：將蒸餾殘液用氫氧化鈉調(diào)至pH＞5，使雜質(zhì)與鈾一同沉淀析出，然后過濾分離，得到濾液和濾餅；在濾液中加入碳酸氫鈉與碳酸鈉的混合液，得到浸出劑；浸出劑加入濾餅中，浸出其中的鈾，固液分離，得到浸出渣和浸出液；浸出液與酸和過氧化氫混合，控制最終溶液酸度為pH為1.5～4.0，固液分離，得到過氧化鈾固體和過氧化鈾沉淀母液；過氧化鈾固體經(jīng)硝酸溶解后，重新進(jìn)入萃取純化工序。本發(fā)明避免了萃余水相中硝酸鈉存在對(duì)蒸餾濃縮工序的不利影響，將整個(gè)鈾純化萃取工序的回收率提高到99.99％以上。

技術(shù)研發(fā)人員：牛玉清,周志全,張佳宇,曹令華,葉開凱,趙鳳岐
受保護(hù)的技術(shù)使用者：核工業(yè)北京化工冶金研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9