Способ извлечения тория

.М.Левицкий, Л М 3948735 л, 2 54) СПОСОБ ИЗВЛ 57) Предлагаемый а и тория относит астности к технол ория в водных рас репаративной и ЕЧЕН спасо ся к ги огии р ворах анал ИЯ ТО б раз дроме вздел , атак итиче РИЯ елен талл ния же к кой ия ураргии, в рана и бласти химии. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 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 Ро, Рв, Тп через Ж 1745777 А 1 Целью изобретения является обеспечение возможности эффективного извлечения .урана прииспользовании 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 энодному 8-11, с экстракцией раствором трибутилфосфа га в толуоле 15-550-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 действием 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 анод- ному 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 электрол из осуществляется постоянным током, Коэффициент концентрации урана (отношение концентрации урана в экстракционной камере к концентрации 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 концентрированном (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,П р и м е р. Способ осуществляют следующим образом,Б анодную камеру 2 электролизера 1 заливают 20 мл водного раствора азотно- кислых солей урана и тория, содержащего по 5 мг/л каждой соли. в катодную камеру 4 -20 мл 8-ного раствора НИОз, а в экстракционную камеру 6-5.мл-ного растворатрибутилфосфата в толуоле.С генератора 10 переменного тока при5 заданной частоте 90 Гц через усилитель 9подается напряжение 150 В на анод 3 икатод 5 электролизера 1. Напряжение контролируется вольтметром 12. Отношение катодного полупериода в анодному, равное,10 например 10, задается формирователем 11асимметричного напряжения и контролируется по осциллографу 13,Переменный асимметричный ток это частично выпрямленный ток и ему присуще15 направленное движение ионов и заряженных частиц, хотя в то же время характернасмена полярности на электродах. Катодныйполуперид это также направление тока, когда катод заряжен отрицательно, а анод -20 положительно, то есть как при использовании постоянного тока. Анодный полупериодэто обратное направление тока, при котором катод заряжается положительно, а анод -отрицательно. Если амплитуда тока в анод 25 ный и катодный полупериоды одинакова, тоток переменный симметричный. При наложении переменного асимметричного токадиффузионные ограничения, присущиеэлектролитическому разделению на посто 30 янном токе, снимаются.При подаче напряжения из анодной камеры 2 уран переходит в экстракционнуюкамеру 6 в раствор трибутилфосфата, а торий остается в анодной камере 2, Через 1 ч35 после начала электролиза отключают напряжение, растворы экстракционной и аноднойкамер используют для получения металловурана и тория соответственно.Исследования процесса электролиза40 для выбора оптимальных условий разделения проводят в диапазоне частот 20-180 Гцпри сохранении постоянными других параметров, описанных выше,В исследованной области частот обна 45 ружен резонансный пик в интервале частот55-110 Гц, где коэффициент разделения достигает значения 155,Концентрацию раствора трибутилфосфата в толуоле подбирают для трех частот50 рабочего диапазона,Результаты даны в табл, 1,Так как при концентрации трибутилфосфата менее 15% и более 55% выход уранарезко снижается, то оптимальным диапазо 55 ном комбинаций принимаем концентрации15-55.Исследования процесса электролизадля выбора оптимальных условий разделения проводят в диапазоне частот 20-120 Гцпри сохранении постоянными других пара1745777 ализатора, анодная камера которого отделена анионообменной мембраной, а катодная - катионообменной мембраной, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения 5 возможности эффективности извлеченияурана при йспопьзовании смеси солей урана и тория, электродиализ ведут переменным асимметричным током с величиной отношения катодного полупериода к анод ному 8-11 и частотой 55-110 Гц, с.подачей вкатодную камеру раствора азотной кислоты, в среднюю камеру 15-55;-ный раствор трибутилфосфата в толуоле и выводом раствора насыщенного урана, а из анодной каме ры выводят раствор, насыщенный торием. Таблица 1 Та бли ца 2 Частотаэлектрического тока,Гц Содержаниеурана,отн.ед. Содержание Коэффициенттория, разделенияотн.ед. 0 и Т/2 12,5 2,5 5,0 9,0 5,0 6,0 20,0 31,0 2,5 0,3. Й 2,0 15,0 0,5 ч,О О,ч 10,0 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 коэффициент разделения урана и тория.Таким образом, предлагаемый способ позволяет извлечь. торий из раствора урана и тория,Формула изобретения .Способ извлечения тория из водного раствора его солей электродиализом, включающий подачу исходного раствора в анодную камеру трехкамерного эпектроди 20 ЙО Ц 5 50 60 70 85 90 95 100 105 110 115 120 0,5 О,ч 0,5 0,8 0,5 0,5 0,3 0,2 21,0 6,36 10,0 11,2 10,0 12,0 67,0 155,01745777 Составитель О.ЗобнинТехред М.Моргентал Корректор О,Кунд Редактор Н.Г изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 аз 2366 Тираж Под ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и113035, Москва, Ж,Раушская наб исное ткрытиям при ГКНТ СС /5