(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810067662.9
(22)申请日 2018.01.24
(71)申请人 中国原子能科学研究院
地址 102413 北京市房山区新镇三强路1号
院
(72)发明人 袁中伟 汪润慈 晏太红 郑卫芳
(51)Int.Cl.
G21F 9/06(2006.01)
G21F 9/10(2006.01)
C02F 9/04(2006.01)
(54)发明名称
(57)摘要
本发明提供了一种重铀酸铵沉淀母液的处
理工艺。该工艺包括以下步骤：(一)向重铀酸铵
沉淀母液中添加碳酸铵，并保持碳酸铵浓度为
200～600mg/L；(二)对于添加碳酸铵后的重铀酸
铵沉淀母液，采用纳滤膜进行2级以上的纳滤处
理；纳滤过程的操作压力为0.5～2.5MPa，膜面流
速为5～40cm/s。权利要求书1页 说明书4页CN 108470593 A 2018.08.31
C N 108470593
A
1.一种重铀酸铵沉淀母液的处理工艺，其特征在于该工艺包括以下步骤：
(一)添加碳酸铵
向重铀酸铵沉淀母液中添加碳酸铵，并保持碳酸铵浓度为200～600mg/L；
(二)纳滤处理
对于添加碳酸铵后的重铀酸铵沉淀母液，采用纳滤膜进行2级以上的纳滤处理；纳滤过程的操作压力为0.5～2.5MPa，膜面流速为5～40cm/s。
2.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：所述纳滤处理第1级以后的每级纳滤所产生的浓缩液返回上一级进行循环处理。
3.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：所述纳滤膜的截留相对分子质量为120～250Da。
4.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：所述纳滤处理为2～4级。
5.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：所述纳滤过程的操作压力为1.0～
1.5MPa。
6.如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：所述膜面流速为10～20cm/s。
7.如权利要求1-6任一项所述的处理工艺，其特征在于：向所述重铀酸铵沉淀母液中添加碳酸铵以前，还包括脱氨处理步骤，具体为：将重铀酸铵沉淀母液加热，通过空气鼓泡的方式将滤液的pH值降至6～7。
8.如权利要求7所述的处理工艺，其特征在于：所述重铀酸铵沉淀母液的加热温度为50～70℃。
9.如权利要求1-6任一项所述的处理工艺，其特征在于：向所述重铀酸铵沉淀母液中添加碳酸铵以前，还包括微滤预处理步骤，具体为：采用孔径为1～5μm的微滤膜对重铀酸铵沉淀母液进行微滤预处理。
10.如权利要求9所述的处理工艺，其特征在于：所述微滤预处理采用死端过滤，且死端过滤的操作压力为0.2～1.5bar。
权 利 要 求 书1/1页CN 108470593 A
重铀酸铵沉淀母液的处理工艺
技术领域
[0001]本发明属于放射性废液处理领域，特别涉及一种重铀酸铵沉淀母液的处理工艺。
背景技术
[0002]铀的纯化与转化是铀资源利用过程的一个重要步骤，无论是水冶厂得到的粗铀产品还是后处理厂得到的堆后铀，只有通过铀的纯化与转化，才能在后续工艺中制成核燃料加以利用。重铀酸铵沉淀(在硝
酸铀酰水溶液中通入氨气得到重铀酸铵沉淀)是一个常见的铀转化步骤，通过过滤、煅烧重铀酸铵沉淀获取UO3是欧洲一些国家和我国采用的主要工艺，但是重铀酸铵沉淀过程会不可避免地产生大量盐分含量较高的重铀酸铵沉淀母液。重铀酸铵沉淀母液一种典型成分为：硝酸铵30-40g/L，铀50mg/L，氨水1mol/L左右，pH值7-9。[0003]目前核燃料厂主要采用的重铀酸铵沉淀母液处理工艺为多级硅胶吸附工艺，吸附后的重铀酸铵沉淀母液直接排入天然蒸发池中。该工艺存在吸附效率较低、吸附在硅胶上的宝贵铀资源不易回收利用、产生的二次放射性废物量大且不易处理等问题，特别是对高盐分放射性废液的处理，其为放射性废液处理领域的难点。
发明内容
[0004]为解决现有重铀酸铵沉淀母液处理工艺存在的吸附效率较低、铀资源不易回收利用、产生的二次放射性废物量大且不易处理等问题，本发明提供了一种重铀酸铵沉淀母液的处理工艺。该工艺包括以下步骤：
[0005](一)添加碳酸铵
[0006]向重铀酸铵沉淀母液中添加碳酸铵，并保持碳酸铵浓度为200～600mg/L；[0007](二)纳滤处理
[0008]对于添加碳酸铵后的重铀酸铵沉淀母液，采用纳滤膜进行2级以上的纳滤处理；纳滤过程的操作压力为0.5～2.5MPa，膜面流速为5～40cm/s。
[0009]根据一个扩展，所述纳滤处理第1级以后的每级纳滤所产生的浓缩液返回上一级进行循环处理。
[0010]进一步地，所述纳滤膜的截留相对分子质量可以为120～250Da。
[0011]进一步地，所述纳滤处理可以为2～4级。
[0012]进一步地，所述纳滤过程的操作压力可以为1.0～1.5MPa。
[0013]进一步地，所述膜面流速可以为10～20cm/s。
[0014]根据一个扩展，向所述重铀酸铵沉淀母液中添加碳酸铵以前，还可以包括脱氨处理步骤，具体为：将重铀酸铵沉淀母液加热，通过空气鼓泡的方式将滤液的pH值降至6～7。[0015]进一步地，所述重铀酸铵沉淀母液的加热温度可以为50～70℃。
[0016]根据一个扩展，向所述重铀酸铵沉淀母液中添加碳酸铵以前，还可以包括微滤预处理步骤，具体为：采用孔径为1～5μm的微滤膜对重铀酸铵沉淀母液进行微滤预处理。[0017]进一步地，所述微滤预处理采用死端过滤，且死端过滤的操作压力为0.2～
1.5bar。
[0018]本发明应用了纳滤技术，该技术能够实现单价离子和多价离子之间，以及小体积分子和大体积分子之间的分离。同时，由于纳滤所产生的废物主要是更换下来的纳滤膜组件，因此具有二次废物量少的特点。在重铀酸铵沉淀母液中，铀以较大分子或多价离子形态存在，而硝酸铵以单价离子形态存在，因此可以利用纳滤技术的特性，选择性截留重铀酸铵沉淀母液中微量的铀，而透过常量的硝酸铵，实现二者的分离。
[0019]但是，重铀酸铵沉淀母液属于饱和溶液，如果采用纳滤技术进行分离，则必然会在纳滤膜表面发生明显的结垢现象，严重影响纳滤效果。为此，本发明向重铀酸铵沉淀母液中添加了碳酸铵，通过深入研究发现，重铀酸铵沉淀母液中的UO22+与添加的碳酸铵的CO32-之间能发生络合反应，显著提高铀的溶解度，能够有效避免铀在纳滤膜表面结晶析出，产生结垢现象，并且无需外加聚电解质和除垢剂，无需外加硝酸调节pH值等工艺；同时，UO22+与CO32-络合而成的[UO2(CO3)3]4-体积更大，荷电更多，因此更易被纳滤膜所截留，显著提高了纳滤过程对铀的截留效率。
[0020]另外，添加的碳酸铵还能通过加入少量硝酸的方式较为方便的转化为料液中原先就大量存在的硝酸铵，而不在体系中引入新的物质，使得铀和硝酸铵的回收利用过程更为简单，且二次废物产生量很少。
[0021]综上所述，本发明在采用纳滤技术的基础上，通过在重铀酸铵沉淀母液中添加碳酸铵，解决了现
有重铀酸铵沉淀母液处理工艺存在的问题，具有铀截留效率高(大于98％)、不引入新的物质、二次废物量少、工艺简单、额外添加试剂量少(仅需外加少量的碳酸铵和硝酸)、对后续处理工艺无影响、后续铀和硝酸铵的回收利用过程简单方便等优点，取得了良好效果。
具体实施方式
[0022]下面通过具体实施方式及实施例对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。
[0023]根据一个实施方式，本发明提供了一种重铀酸铵沉淀母液的处理工艺，该工艺包括以下步骤：
[0024](一)添加碳酸铵
[0025]向重铀酸铵沉淀母液中添加碳酸铵，并保持碳酸铵浓度为200～600mg/L，使其中的铀转化为[UO2(CO3)3]4-形态。添加更多的碳酸铵，不但没有更明显的作用，反而会造成二次废物量增加及原料浪费。
[0026](二)纳滤处理
[0027]对于添加碳酸铵后的重铀酸铵沉淀母液，采用纳滤膜进行2级以上的纳滤处理；纳滤过程的操作压力为0.5～2.5MPa，膜面流速为5～40cm/s。
[0028]根据一个示例，所述纳滤处理第1级以后的每级纳滤所产生的浓缩液返回上一级进行循环处理。第1级纳滤浓缩可达50倍，浓缩液的铀浓度在1～2g/L左右，加硝酸中和后返回铀纯化转化主工艺；后续纳滤每级浓缩10～20倍；最终透过液为铀浓度低于50μg/L的硝酸铵溶液，经过浓缩结晶后，所得硝酸铵可作为化工原料或者化肥使用。
[0029]进一步地，所述纳滤膜的截留相对分子质量可以为120～250Da。
[0030]进一步地，所述纳滤处理可以为2～4级。
[0031]进一步地，所述纳滤过程的操作压力可以为1.0～1.5MPa。
[0032]进一步地，所述膜面流速可以为10～20cm/s。
[0033]根据一个示例，向所述重铀酸铵沉淀母液中添加碳酸铵以前，还可以包括脱氨处理步骤，具体为：将重铀酸铵沉淀母液加热，通过空气鼓泡的方式将滤液的pH值降至6～7，此时料液的氨水浓度降至0.01～0.04mol/L左右，脱除的氨气经吸收后可回收利用。[0034]新鲜的重铀酸铵沉淀母液中含有1mol/L左右的氨水，由于氨水具有挥发性，使得废液处理过程中其浓度变化较大，且挥发出来的氨气会对操作
人员和环境产生不利的影响，因此可以对重铀酸铵沉淀母液进行脱氨处理。
[0035]进一步地，所述重铀酸铵沉淀母液的加热温度可以为50～70℃。
[0036]根据一个示例，向所述重铀酸铵沉淀母液中添加碳酸铵以前，还可以包括微滤预处理步骤，具体为：采用孔径为1～5μm的微滤膜对重铀酸铵沉淀母液进行微滤预处理，以除去重铀酸铵沉淀母液中的悬浮颗粒等杂质，从而起到保护纳滤膜，延长其使用寿命的作用。[0037]进一步地，所述微滤预处理采用死端过滤，且死端过滤的操作压力为0.2～1.5bar。
[0038]实施例1
[0039]将重铀酸铵沉淀母液加热至50℃，通过空气鼓泡的方式将滤液pH值降至7左右。采用孔径为5μm的微滤膜，在0.2bar的操作压力下以死端过滤的方式对重铀酸铵沉淀母液进行微滤。向微滤后的重铀酸铵沉淀母液中添加适量碳酸铵，使碳酸铵浓度为200mg/L。[0040]采用截留相对分子质量为250Da的纳滤膜，对添加碳酸铵后的重铀酸铵沉淀母液进行4级纳滤处理。第1级浓缩50倍，操作压力为2.5MPa，膜面流速为40cm/s，浓缩液铀浓度在2.5g/L左右，浓缩液加硝酸中和后返回铀纯化转化主工艺以回收铀。第2级浓缩20倍，操作压力为1.5MPa，膜面流速为20cm/s，浓缩液返回第1级。第3级浓缩10倍，操作压力为1.0MPa，膜面流速为10cm/s，浓缩液返回第2级。第4级浓缩10倍，操作压力为0.5MPa，膜面流速为5cm/s，浓缩液返回第3级。第4级透过液为铀浓度低于50μg/L的硝酸铵溶液，经过浓缩结晶后
回收。
[0041]实施例2
[0042]将重铀酸铵沉淀母液加热至70℃，通过空气鼓泡的方式将滤液pH值降至6左右。采用孔径为1μm的微滤膜，在1.5bar的操作压力下以死端过滤的方式对重铀酸铵沉淀母液进行微滤。向微滤后的重铀酸铵沉淀母液中添加适量碳酸铵，使碳酸铵浓度为600mg/L。[0043]采用截留相对分子质量为120Da的纳滤膜，对添加碳酸铵后的重铀酸铵沉淀母液进行2级纳滤处理。第1级浓缩20倍，操作压力为1.0MPa，膜面流速为40cm/s，浓缩液铀浓度在1.0g/L左右，浓缩液加硝酸中和后返回铀纯化转化主工艺以回收铀。第2级浓缩10倍，操作压力为1.5MPa，膜面流速为40cm/s，浓缩液返回第1级。第2级透过液为铀浓度低于50μg/L 的硝酸铵溶液，经过浓缩结晶后回收。
[0044]实施例3
[0045]将重铀酸铵沉淀母液加热至60℃，通过空气鼓泡的方式将滤液pH值降至6.5左右。采用孔径为3μm的微滤膜，在1.bar的操作压力下以死端过滤的方式对重铀酸铵沉淀母液进
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议