[發明專利]一種分步制備四價鈾的裝置及方法

有效

• 申請號: 202111422266.1
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114016045B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 袁中偉;孟響;晏太紅;鄭衛芳
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: C25B1/01
• 分類號: C25B1/01;C25B9/17;C25B9/19
• 代理公司: 北京英創嘉友知識產權代理事務所(普通合伙) 11447
• 代理人: 鄒宇寧

本發明提供了一種分步制備四價鈾的裝置及方法，該裝置能夠使得四價鈾的制備過程依次在無隔膜電解裝置和隔膜電解裝置中分步進行，這能夠有效避免較高濃度的四價鈾在無隔膜電解裝置中被陽極直接氧化或被陽極氧化產物間接氧化，因此，本公開的裝置能夠有效提升四價鈾的產率，制備得到較高濃度的四價鈾。

技術領域

本申請涉及核化工技術領域，具體涉及一種分步制備四價鈾的裝置及方法。

背景技術

四價鈾具有廣泛的用途，例如，在普雷克斯PUREX流程的鈾钚分離階段，由于采用四價鈾具有不引入雜質、不增加廢液鹽含量等優勢，因此目前大都采用四價鈾作為還原劑，將有機相中的四價钚還原為不易萃取的三價钚，再反萃至水相，來實現鈾钚的相互分離。

四價鈾的制備方法主要有電解還原法、肼催化還原法和氫催化還原法等，其中，電解還原法無需額外添加還原劑，在通電條件下，UO₂²⁺在陰極得到電子即可生成四價鈾，因此具有設備結構簡單、維護容易、反應條件溫和以及過程易控等優勢。

電解制備四價鈾的裝置大體可分為有隔膜和無隔膜兩類。其中，利用無隔膜電解裝置制備四價鈾時，隨著四價鈾濃度的逐漸升高，四價鈾會被陽極直接氧化或被陽極氧化產物間接氧化，而導致其產率較低。

發明內容

本公開的目的在于解決現有四價鈾無隔膜電解裝置中存在的四價鈾產率低的問題，提供一種分步制備四價鈾的裝置及方法。

為了實現上述目的，本公開提供一種分步制備四價鈾的裝置，該裝置包括無隔膜電解裝置和隔膜電解裝置；

所述無隔膜電解裝置包括電解室、第一陽極片、第一陰極片和第一料液罐，所述第一陽極片和所述第一陰極片各自獨立地設置在所述電解室中，所述電解室的電解液入口與所述第一料液罐的出口連通，所述電解室的電解液出口與所述第一料液罐的入口連通；

所述隔膜電解裝置設有陰極室，所述陰極室的陰極液入口能夠與所述電解室的電解液出口連通，以供所述電解室中的電解液流入所述陰極室中。

可選地，所述隔膜電解裝置包括陽離子交換膜、陰極室、陽極室、第二陽極片、第二陰極片、第二料液罐和第三料液罐，所述第二陽極片設置在所述陽極室中，所述第二陰極片設置在所述陰極室中，所述陽離子交換膜設置在所述陽極室和所述陰極室之間；

所述陽極室的陽極液入口與所述第二料液罐的出口連通，所述陽極室的陽極液出口與所述第二料液罐的入口連通；所述陰極室的陰極液入口與所述第三料液罐的出口連通，所述陰極室的陰極液出口與所述第三料液罐的入口連通。

可選地，所述電解室的電解液入口與所述第一料液罐的出口之間設有第一輸液泵，用于將所述第一料液罐中的電解液送入所述電解室中；

所述陽極室的陽極液入口與所述第二料液罐的出口之間設有第二輸液泵，用于將所述第二料液罐中的陽極液送入所述陽極室中；

所述陰極室的陰極液入口與所述第三料液罐的出口之間設有第三輸液泵，用于將所述第三料液罐中的陰極液送入所述陰極室中。

可選地，所述電解室的電解液出口與所述第三料液罐的入口連通，以供所述電解室中的電解液流入所述第三料液罐中，進而流入所述陰極室中；

所述電解室的電解液出口與所述第三料液罐的入口之間設有控制閥和第四輸液泵。

可選地，所述第一料液罐、所述第二料液罐和所述第三料液罐分別設有保溫層。

本公開還提供一種分步制備四價鈾的方法，該方法包括：

S01.使含有高價鈾的初始電解液在無隔膜電解裝置的電解室中進行第一次電解，得到中間電解液；