ГИДРОЛИЗ ПРОДУКТОВ КАРБАМИДНОЙ ДЕНИТРАЦИИ АЗОТНОКИСЛЫХ РАФИНАТОВ ЭКСТРАКЦИОННОГО АФФИНАЖА УРАНА

Рассмотрен азотно-кислотный экстракционный аффинаж урана, существенным недостатком которого является отсутствие технологии утилизации азотной кислоты из рафинатов. В подавляющем большинстве случаев отработанная азотная кислота нейтрализуется щелочным агентом, а нитраты щелочных или щелочноземельных металлов сбрасываются в хвостохранилища. Один из возможных способов обращения с рафинатами – их карбамидная денитрация, сводящая к минимуму непроизводительные потери азотной кислоты. Однако до настоящего времени вопрос эффективного обращения с осадком нитрата мочевины (СО(NH2)2·HNO3) оставался нерешённым.

Изложены результаты исследований, направленных на решение проблемы утилизации нитрата мочевины. Нитрат мочевины может быть переработан в аммиачную селитру посредством кислотного гидролиза мочевины. Предметом исследований был раствор, содержащий 200 г/л нитрата мочевины, и раствор, содержащий 200 г/л нитрата мочевины и 100 г/л азотной кислоты. Процесс изучали в интервале температур 70–150 ºС при атмосферном и повышенном давлениях с использованием автоклава. ИК-спектры продуктов гидролиза нитрата мочевины подтвердили полноту протекания процесса в течение 4 часов при 150 ºС и давлении 30 атм. Введение в реакционный объём эквимолярного количества азотной кислоты увеличивает скорость гидролиза нитрата мочевины в 2 раза и не препятствует полноте его превращения в нитрат аммония. Энергия активации гидролиза нитрата мочевины составляет 28,9 кДж/моль, что сопоставимо с энергией активации ферментативного (уреаза) гидролиза мочевины. Гидролизат нитрата мочевины (нитрат аммония) может быть использован в качестве десорбирующего раствора в процессе сорбционного аффинажа урана при подземном выщелачивании урана. 

1. Шевченко, В.Б. Технология урана / В.Б. Шевченко, Б.Н. Судариков. – М.: Госатомиздат, 1961. – 330 с.

2. Жиганов, А.Н. Технология диоксида урана для керамического ядерного топлива / А.Н. Жиганов, В.В. Гузеев, Г.Г. Андреев. – Томск: STT, 2002. – 326 с.

3. Urbanek, V. Study of formation and composition of ammonium urinates [Text] / V. Urbanek, V. Sara, J. Моravec // J. Inorg. Nucl. Chem. – 1979. – V. 41. – № 4. – Р. 537–540.

4. Майоров, А.А. Технология получения порошков керамической двуокиси урана / А.А. Майоров, И.Б. Браверман. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 128 с.

5. Островский, Ю.В. Карбамидная денитрация азотнокислых экстракционных рафинатов [Текст] / Ю.В. Островский [и др.] // Радиохимия. – 2004. – Т. 46. – № 3. – С. 232–235.

6. Пат. 2253161 Российская Федерация, МПК7 G21F9/04, C02F1/54. Способ извлечения азотной кислоты из раствора и обезвреживания осадка нитрата мочевины / Островский Ю.В., Заборцев Г.М., Шпак А.А., Александров А.Б., Сайфутдинов С.Ю., Дробяз А.И., Хлытин А.Л.: заявители и патентообладатели ООО Научно-производственный центр «ЭЙДОС», ОАО «Новосибирский завод химконцентратов». – № 2003113489/06; заявл. 07.05.03; опубл. 27.05.05, Бюл. № 15. – 6 с.

7. Островский, Ю.В. Экстракционный аффинаж концентратов урана с использованием нитрата мочевины [Текст] / Ю.В. Островский [и др.] // Радиохимия. – 2009. – Т. 51. – № 1. – С. 30–32.

8. Пат. 2295168 Российская Федерация, МПК7 G21F9/06, G21C19/42. Способ экстракционного аффинажа урана /Островский Ю.В., Заборцев Г.М., Александров А.Б., Сайфутдинов С.Ю., Дробяз А.И, Хлытин А.Л.: заявители и патентообладатели ООО Научно-производственный центр «ЭЙДОС», ОАО «Новосибирский завод химконцентратов». – № 2005131808/06; заявл. 13.10.05; опубл. 10.03.07, Бюл. № 7. – 7 с.

9. Короткевич, В.М. Экстракционная переработка урансодержащих растворов [Текст] / В.М. Короткевич, Ф.А. Дорда, В.С. Загуменное // Тезисы докладов Второй Российской конференции по радиохимии. – Димитровград 22–26 сентября, 1997. – С. 212–213.

10. Пат. 2114469 РФ МПК7 G21F9/06, G21C19/46 Способ экстракционной переработки урансодержащих растворов / Хандорин Г.П., Короткевич В.М., Дорда Ф.А., Дедов Н.В., Деменко А.А., Белов В.А., Голощапов Р.Г., Загуменнов В.С.: заявитель и патентообладатель Сибирский химический комбинат. – № 97100868/25; заявл. 22.01.97; опубл. 27.06.1998, Бюл. № 18. – 7 с.

11. Gelin, R. Technology of atomic raw materials [Текст] / R. Gelin, Н. Mogard, В. Nеlsоn // Ргос. 2nd United Nations Int. Conf. On Peaceful Uses of Atomic Energy. – Geneva 1-13 september, 1958. – V. 4. – Р. 36.

12. Балахонов, В.Г. Влияние содержания карбамида в азотнокислых растворах урана на аммиачное осаждение полиуранатов аммония [Текст] / В.Г. Балахонов [и др.] //Радиохимия. – 2004. – Т.46. – № 5. – С. 440–443.

13. Емельянов, В.С. Металлургия ядерного горючего / В.С. Емельянов, А.И. Евстюхин. – М.: Атомиздат, 1968. – 482 с.

14. ] Зеликман, А.Н. Металлургия редких металлов / А.Н. Зеликман, Б.Г. Коршунов. – М.: Металлургия, 1991. – 432 с.

15. Шевченко, М.А. Очистка природных и сточных вод от пестицидов / М.А. Шевченко, П.Н. Таран, В.В. Гончарук. – Л.: Химия, 1989. – 184 с.

16. Пат. 2056408 Российская Федерация, МПК6 C07C273/04, B01D3/22. Способ гидролиза мочевины, содержащейся в отработанной воде установок синтеза мочевины, и колонный аппарат для его осуществления / Винченцо Лагана: заявитель и патентообладатель Уриа Казале С.А. – № 92 92004374; заявл. 22.10.92; опубл. 23.10.1991, Бюл. № 1. – 4 с.

17. Пат. 4220635 США, МПК3 C07C126/08, C10L1/08. Catalytic method for hydrolyzing urea / Schell L.P.; заявитель и патентообладатель Olin Corporation. – № US 06/039,231; заявл. 14.05.79; опубл. 2.09. 80. – 6 p.

18. Narayanan Kutty, T.R. Physico-chemical properties of urea nitrate. Part I. Preparation and characterization [Текст] / T.R. Narayanan Kutty, A.R. Vasudeva Murthy // Indian J. Technol. – 1972. – V. 10. – № 8. – P. 305–308.

19. Лурье, Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод / Ю.Ю. Лурье –М.: Химия, 1984. – 448 с.

20. Юинг, Г.В. Инструментальные методы химического анализа / Г.В. Юинг. – М.: Мир, 1989. – 608 с.

21. Рябин, В.А. Термодинамические свойства веществ / В.А. Рябин, М.А. Остроумов, Т.Ф. Свит - Л.: Химия, 1977. – 392 с.

22. Абрамова, Г.В. Строение и термохимические свойства амидов и анилидов [Текст] / Г.В. Абрамова, Н.Н. Нурахметов // Вестник КазНУ. Сер. химическая. – 2010. – №1(57). – С. 154–159.

23. Никольский, Б.П. Физическая химия / Б.П. Никольский – Л.: Химия, 1987. – 880 с.

24. Левченков, С.И. Физическая и коллоидная химия. Часть 4. Коллоидная химия. / С.И. Левченков. – Ростов-на-Дону: РГУ, 2004. – 28 c.

25. Пат. 5827490 США, МПК6 C01B21/00, C01C1/08. Method for converting urea to ammonia / Jones D.G.; заявитель и патентообладатель Noell, Inc. – № US 08/598,092; – заявл. 7.02.96; опубл. 27.10. 98. – 18 p.