[發明專利]一種含有硝酸鈾酰的原料液的濃縮方法

有效

• 申請號: 202210006851.1
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114380335B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 袁中偉;孟響;左臣;晏太紅;鄭衛芳;孫艷東;劉寧
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: C01G43/00
• 分類號: C01G43/00
• 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: 王浩然

本公開涉及一種含有硝酸鈾酰的原料液的濃縮方法，首先，通過多級電滲析處理將含有硝酸鈾酰的原料液濃縮至目標濃度；其次，采用多級壓力驅動膜過程處理將透過液的鈾濃度降低至重復使用或者達到排放的指標。本公開的采用電滲析過程實現了含有硝酸鈾酰的原料液的高度濃縮，避免了由于高濃度鈾料液極高的滲透壓難以直接采用壓力驅動膜濃縮過程的問題以及實現鈾料液的高度濃縮的不足的問題，同時電滲析處理能將電滲析淡液的硝酸濃度降至極低水平，能保證壓力驅動膜過程的穩定運行。

技術領域

本公開涉及核化工技術領域，具體地，涉及一種含有硝酸鈾酰的原料液的濃縮方法。

背景技術

硝酸鈾酰溶液的濃縮是核化工領域常見的化工操作。在硝酸鈾酰轉化為UO₃的過程中，首先就需要將硝酸鈾酰溶液濃縮至硝酸鈾酰六水合物的漿液(鈾濃度高達1000g/L以上)。在后處理過程中，若后續的鈾純化循環采用濃流程，就需要將第一萃取循環得到的濃度為50～60g/L的硝酸鈾酰溶液濃縮至300～400g/L。

目前核燃料廠和后處理廠通常采用蒸發的方式來濃縮硝酸鈾酰溶液。蒸發濃縮技術存在能耗大、配套復雜、操作溫度高，存在溶解在水相以及水相所夾帶TBP的降解等問題。若對第一萃取循環得到的低濃度硝酸鈾酰溶液采用蒸發的方式濃縮，TBP的降解產物(DBP、MBP等)會對鈾純化循環的凈化效果產生不利的影響。因此建立一套操作條件溫、TBP降解程度較輕、能耗低、配套簡單的硝酸鈾酰溶液濃縮工藝具有較為重要的現實意義。

膜技術是一種無相變，操作條件溫和，能耗低的物質分離和濃縮技術。其中的電滲析是電場驅動膜過程，反滲透和納濾則是壓力驅動膜過程。電滲析是一種以電位差為推動力，利用離子交換膜的選擇透過性，從溶液中脫除或富集電解質的膜分離操作。其主要過程如下：含鹽廢水進入到電滲析器后，水中陰、陽離子分別向陽極、陰極方向遷移，由于陽膜、陰膜的選擇透過性，就形成了交替排列的離子濃度減少的淡室和離子濃度增加的濃室，分別得到脫鹽淡水和濃縮鹽水。當待處理水的含鹽量較低時，由于溶液導電性變差，電滲析的經濟性較差。壓力以反滲透和納濾為代表的壓力驅動膜過程，由于溶液滲透壓的關系，難以實現溶液的高度濃縮。一般情況下，當壓差為4MPa時，僅能將硝酸鈾酰溶液的鈾濃度濃縮至130g/L。此外，壓力驅動膜的耐酸性和耐氧化性較差，其處理對象的pH值一般在4-10之間。對于pH值小于2，且氧化性較強的HNO₃溶液，則難以處理，有時只能通過先中和再處理的方式進行。但是，中和的方式會引入雜質離子。

為了解決目前硝酸鈾酰溶液蒸發濃縮過程能耗高、操作條件惡劣、TBP易降解(導致后續純化工藝凈化效果變差)以及單獨使用壓力驅動膜濃縮工藝時滲透壓過高、設備壽命短且難以實現濃縮至較高的濃度等問題，因此尋求一種操作條件溫和、能耗低，且能長期穩定運行的硝酸鈾酰溶液的濃縮工藝成為一種需求。

發明內容

本公開的目的是提供由電滲析和壓力驅動膜過程有機耦合的硝酸鈾酰的濃縮工藝，該工藝具有操作條件溫和、能耗低、且具有長期穩定運行的優勢。

為了實現上述目的，本公開提供一種含有硝酸鈾酰的原料液的濃縮方法，所述方法包括如下步驟：

S1、將含有硝酸鈾酰的原料液經過第一級電滲析處理，得到第一級電滲析濃縮液和第一級電滲析淡液；

S2、將第一級電滲析濃縮液經過第二級電滲析處理，得到第二級電滲析濃縮液和第二級電滲析淡液，第二級電滲析淡液返回第一級電滲析進行循環處理；

S3、將第二級電滲析濃縮液經過第三級電滲析處理，得到鈾濃度在290-320g/L的第三級電滲析濃縮液和第三級電滲析淡液，第三級電滲析淡液返回第二級電滲析進行循環處理；

S4、將第一級電滲析淡液經過壓力驅動膜過程處理，經過第一級壓力驅動膜過程處理得到第一級壓力驅動濃縮液和第一級透膜液，將第一級壓力驅動濃縮液返回第一級電滲析處理，將第一級透膜液經過第二級壓力驅動膜過程處理得到第二級透膜液。