Ведение производственного процесса
Производственная схема экстракционного передела состоит из следующих основных операций:
- экстракция урана из азотнокислых растворов;
- промывкой органического раствора питьевой водой, с целью уменьшения кислотности среды, от кристаллов АУТК и от продуктов гидролиза трибутилфосфата;
- реэкстракция урана из экстракта карбонатными растворами с выделением кристаллов аммонийуранилтрикарбоната (АУТК);
- регенерация органической фазы и направление на операцию экстракции;
- кристаллизация кристаллов АУТК из водных азотнокислых растворов;
- обезвоживание кристаллов АУТК в центрифуге;
- прокалка АУТК с получением двуокиси урана;
Экстракция – селективное излечение целевого компонента из водной фазы в органическую фазу.
Большую роль в экстракционном аффинаже играет выбранный экстрагент – органическое соединение, не смешивающееся с водой, способное извлекать из водной фазы металл (металлы) благодаря образованию с ним растворимых в органической фазе комплексных соединений или солей. К экстрагентам, которые используют в промышленности, предъявляют определённые требования:
· высокая селективность по отношению к извлекаемому металлу,
· низкая растворимость в воде и водных растворах,
· простота регенерации экстрагента,
· химическая и радиационная устойчивость.
В экстракционном аффинаже урана на ОАО “ЧМЗ” применение нашел трибутилфосфат (ТБФ), так как он является неионизированным растворителем, то он хорошо экстрагирует молекулы уранилнитрата по гидратно-сольватному механизму. Так как ТБФ обладает высокой вязкостью и плотностью то, для того, чтобы устранить эти недостатки, он разбавляется разбавителем РЭД-3М (Разбавитель экстрагента деароматизированный).
ТБФ – нейтральный трехзамещенный алифатический эфир фосфорной кислоты эмпирическая формула (С4Н9О)3РО.
Трибутилфосфат является химически устойчивым соединением, на воздухе не окисляется, не разлагается. Токсических соединений в воздушной среде не образует.
молекулярный вес – 266
плотность при 20 0С – 0,97 – 0,98 г/см3
вязкость при 25 0С – 3,31 – 3,
температура воспламенения — 189+30С.
На производстве в качестве разбавителя применяют РЭД-3М, жидкость углеводородная нефтяная, обладающая температурой вспышки паров не ниже 650С, а как показывают проведенные на заводе исследования, равная 80 0С.
Экстракция урана описывается следующей реакцией:
UO2(NO3)2 вод+ 2ТБФорг → [UO2(NO3)2 2ТБФ]
Следующим процессом после экстракции идёт реэкстракция. Реэкстракция - это выделение нужного компонента из насыщенного им экстрагента. При принятой схеме реэкстракция урана из ТБФ ведется путем непосредственного высаливания кристаллов АУТК раствором карбоната аммония, так как растворимость кристаллов АУТК в растворах карбоната аммония ограниченна.
Процесс реэкстракции можно выразить реакцией.
[UO2(NO3)2 2ТБФ] + 3(NH4)2CO3 (NH4)4[UO2(CO3)3] + 2ТБФ + 2NH4NO3