[发明专利]钼值从铀过程馏出物的分离和回收

说明书

相关申请交叉引用

本申请要求于2012年11月16日提交的美国临时专利申请No.61/727,580的权益，其公开内容整体并入本文中作为参考。

发明领域

本发明涉及用于从核级六氟化铀的生产过程中产生的过程重质馏出物中回收钼和铀值的方法。更具体地，本发明涉及一种用于将来自此类过程的钼和铀值分离成纯度足以出售或再循环用于制造过程中的化合物的方法，所述化合物方便彼此分离并且方便地与氟化物杂质分离。

发明背景

在核级六氟化铀的生产中，将含有少量的钒、钛，并在更大程度上含有钼的粗UF₆蒸发并进料至蒸馏锅炉中进行处理。在UF₆的蒸馏开始前，容易除去低沸点杂质，即，HF、VOF₃和MoF₆，同时剩余作为四氟氧钼MoOF₄存在的钼污染物。粗六氟化铀连续批次间精制导致钼杂质在高蒸馏锅炉底部的累积。在某些时候，发生钼杂质与UF₆的共蒸馏，并且含有MoOF₄的UF₆组合物不满足质量管理规格标准。随后必须将这种含钼的UF₆组合物处置掉，或者储存起来直到开发出合适的回收技术。捕获铀值和/或钼值将提高UF₆生产过程的经济性。

从酸浸出液中回收铀值的常规分离方法是已知的。通常，这些方法利用离子交换或溶剂萃取技术。然而，在高钼和氟离子浓度的存在下，这些方法都难以实施，比如使用这些方法来处理含钼的UF₆组合物时就是这种情况。

现有技术已经认识到，需要从铀中除去钼。然而，现有技术的方法没有解决回收钼的问题。这些方法包括US专利No.3790658中Fox等人，US专利No.4092399中Ruiz等人或US专利No.4304757中Kuehl等人的离子交换工作。宣称了这些用于回收金属值以处理含钼UF₆组合物的方法的局限性。例如，众所周知钼会类似于铀反应形成将吸附在树脂上的阴离子络合物。由于钼值在树脂上继续增加，导致总的铀容量降低。在实践中，通过混合矿石浸出液来努力控制钼浓度，以保持钼的含量在0.01至0.02克/升的范围内。然而，在处理本发明所要解决的含钼UF₆组合物中，可以存在最高达90重量％或更高浓度的钼。显然，通过这些方法稀释以实现分离是不经济的。

关注更多的是该系统的过程重质馏出物水解过程中产生的高氟离子浓度。业已发现，当高浓度的氟离子(≥1000ppm)存在时，发生铀和钼的过早穿透(breakthrough)。对于再处理金属以及含有超过容许极限氟离子的最终产品而言，这必然会导致不可接受的高的交叉污染因子。需要替代方法。

例如，在US专利No.4011296中描述的尝试使用常规的溶剂萃取技术导致了有限的实用性。过程废物中高浓度的钼在胺萃取剂中累积，并以类似于使用离子交换树脂时观察到的方式充当“毒药”。当有机相的钼的浓度超过0.03g/升时通常会发生这种现象。最终，达到最大容许水平，之后出现钼杂多酸胺络合物沉淀。沉淀像粘质块一样在有机-水界面形成，这严重干扰了操作。当通过这样的方法处理含钼的UF₆组合物时，构成(compounding)该问题的是高氟离子浓度的存在。能够形成氟化铀酰，从而导致在反萃(stripping)过程中这些络合物保留在有机相中。结果是回收金属中不可接受的交叉污染水平。高氟离子浓度还由于妨碍快速相分离增强了这一问题。

试图使用由Crossley在US专利No.4393028中公开的沉淀技术；然而，发现该技术与使用含钼的UF₆组合物不相容。引入了不利于铀值再循环的不期望的阳离子，并且所有产品都被含氟化合物交叉污染到妨碍产物再循环或再出售的程度。

即使是以前获得专利权的回收这些金属值的方法，参见并入本文作为参考的US专利4584184，需要使用大量的有机醇，由于环境法规的变化也已不再是理想的方法。因此，显然最需要一种从含钼的UF₆组合物中回收钼和铀值而避免使用任何有机底物(substrates)的方法。

发明简述