Роль железа в переработке урана

   Процессы очистки

   Очистка урана чаще всего достигается  растворением концентратов урана в  азотной кислоте, с последующей  экстракцией растворителями, используя раствор трибутилфосфата (ТБФ) в керосиновом растворителе. Обычно уран извлекается в органическую фазу как соединение уран/ТБФ/нитрат. Органическая фаза затем контактирует с небольшим количествам воды (т.е. промывается) для удаления большинства примесей. Далее очищенная органическая фаза контактирует с большим количествам воды (часто немного подкисленной) для повторного извлечения или выделения урана с целью получения водного уранонитратного раствора, который соответствует техническим характеристикам, требуемым для производства ядерного топлива.

   В органических концентратах могут присутствовать фосфаты, и фосфорная кислота часто добавляется в исходный раствор для торможения извлечения некоторых примесей, таких как торий. Когда ионы трехвалентного железа также присутствуют в растворе, они могут бороться за комплексообразование с ионами фосфата и уменьшать эффективность этих ионов в предотвращении извлечения тория. Некоторые другие катионы, такие как Мо, Zr и V также соединяются с фосфатами и  также могут уменьшать эффективность фосфата в предотвращении совместного извлечения тория.

   Более того, образование фосфатных соединений может повысить извлечение данных металлов, и они являются одними из самых сложных для удаления примесей с целью достижения чистоты конечного продукта. Для молибдена наличие железа благоприятно вследствие того, что он предпочтительно соединяется с ионами фосфата, и таким образом затормаживает извлечение соединений фосфомолибдатов. Эффективность железа в этой роли также находится под влиянием степени, в которой присутствуют продукты разложения ТБФ, такие как дибутилфосфорная кислота. Добавление железа в исходный раствор также зависит от срока раствора; оказывается, если уже образовался поддающийся извлечению вид фосфомолибдата, он сложно  видоизменяется с помощью последующего добавления железа. Добавление большого количества железа, тем не менее, представляет интерес по причине отрицательного эффекта на предотвращение извлечения тория и  значительного переноса железа в органическую фазу. Данный перенос образует

   гидроксиды железа, в то время как раствор трибутилфосфата очищается основными растворами (восстанавливающими), в рамке процесса следует избегать накопление в растворе продуктов разложения. Данное поведение ранее было указано в книге, которая именно и направлена на изучение использования диэтила как извлекателя, хотя и указывались только сведения о нем как «несмешивающийся с водой селективно-органический растворитель».

   Трехвалентное железо также образует соединения с  хлоридом и фторидом. Это может послужить причиной распространения других металлов, которые также соединяются с этими анионами. Железо комплексы намного  извлекаемы в органической фазе и могут увеличить перемещение обоих металлов и галидов в очищенный уран.

   ПЕРЕРАБОТКА УРАНОВОГО ТОПЛИВА

   Железо  также участвует в переработке  выработанного топлива в качестве обычно применяемого метода (ПУРЕКС процесс, технология извлечения плутония из облученного урана), включая экстракцию урана и плутония растворителем трибутилфосфата , за которым следует селективная повторная экстракция плутония  в водяном растворе с достаточным для восстановления количеством сульфамата двухвалентного железа, который изменяет плутоний до +3 степени окисления.  Обычно водный раствор содержит 0.0025М сульфамата двухвалентного железа, 0.3Н гидразина (с содержанием 0.2М азотной кислоты) либо другое восстановительное вещество. Долгое время сульфамат двухвалентного железа являлся восстановительным веществом селекции и с того момента его действие считается быстрым  и легкоразрушаемым в переработке плутония. Сульфамат делает устойчивыми ионы железа в растворе азотной кислоты путем разрушения азотистой кислоты, которая иначе бы окисляла ионы железа. Затем, появилась тенденция к восстановлению сульфамата железа через химические восстановители, которые практически не приводили к ущербу; к таким восстановителям относятся уран (IV), добавочный нитрат гидразина или нитрат гидроксиламина.

   Нитрат  железа иногда добавляется для предотвращения коэкстракции молибдена с ураном. Полученные из соли трехвалентного железа добавочные нитрат-ионы, также способствуют образованию комплекса органической фазы  плутоний/нитрат/трибутилфосфат и следовательно коэкстракцию плутония с ураном.

   ЗАКЛЮЧЕНИЕ

   Выше  описанное изложение точно указывает  на важную роль использования железа в гидрометаллургических процессах извлечения урана. Минералы урана часто сравнивают с минералами железа, но в растворе железо является окислительным выщелачивателем в восстановлении урана. Контроль равномерного распределения примесей также влияет на обогащении  и очищении, путем растворения железа. После того, как примеси выбрасываются из технологического процесса, железо часто скапливает другие примеси и способствует стабилизации отходу производства в окончательном удалении. В зависимости от дальнейшего развития процесса можно предвидеть синергическое поведение железа в обработке урана, которое является основным фактором в этом процессе.