[发明专利]一种分步制备四价铀的装置及方法

说明书

本发明提供了一种分步制备四价铀的装置及方法，该装置能够使得四价铀的制备过程依次在无隔膜电解装置和隔膜电解装置中分步进行，这能够有效避免较高浓度的四价铀在无隔膜电解装置中被阳极直接氧化或被阳极氧化产物间接氧化，因此，本公开的装置能够有效提升四价铀的产率，制备得到较高浓度的四价铀。

技术领域

本申请涉及核化工技术领域，具体涉及一种分步制备四价铀的装置及方法。

背景技术

四价铀具有广泛的用途，例如，在普雷克斯PUREX流程的铀钚分离阶段，由于采用四价铀具有不引入杂质、不增加废液盐含量等优势，因此目前大都采用四价铀作为还原剂，将有机相中的四价钚还原为不易萃取的三价钚，再反萃至水相，来实现铀钚的相互分离。

四价铀的制备方法主要有电解还原法、肼催化还原法和氢催化还原法等，其中，电解还原法无需额外添加还原剂，在通电条件下，UO₂²⁺在阴极得到电子即可生成四价铀，因此具有设备结构简单、维护容易、反应条件温和以及过程易控等优势。

电解制备四价铀的装置大体可分为有隔膜和无隔膜两类。其中，利用无隔膜电解装置制备四价铀时，随着四价铀浓度的逐渐升高，四价铀会被阳极直接氧化或被阳极氧化产物间接氧化，而导致其产率较低。

发明内容

本公开的目的在于解决现有四价铀无隔膜电解装置中存在的四价铀产率低的问题，提供一种分步制备四价铀的装置及方法。

为了实现上述目的，本公开提供一种分步制备四价铀的装置，该装置包括无隔膜电解装置和隔膜电解装置；

所述无隔膜电解装置包括电解室、第一阳极片、第一阴极片和第一料液罐，所述第一阳极片和所述第一阴极片各自独立地设置在所述电解室中，所述电解室的电解液入口与所述第一料液罐的出口连通，所述电解室的电解液出口与所述第一料液罐的入口连通；

所述隔膜电解装置设有阴极室，所述阴极室的阴极液入口能够与所述电解室的电解液出口连通，以供所述电解室中的电解液流入所述阴极室中。

可选地，所述隔膜电解装置包括阳离子交换膜、阴极室、阳极室、第二阳极片、第二阴极片、第二料液罐和第三料液罐，所述第二阳极片设置在所述阳极室中，所述第二阴极片设置在所述阴极室中，所述阳离子交换膜设置在所述阳极室和所述阴极室之间；

所述阳极室的阳极液入口与所述第二料液罐的出口连通，所述阳极室的阳极液出口与所述第二料液罐的入口连通；所述阴极室的阴极液入口与所述第三料液罐的出口连通，所述阴极室的阴极液出口与所述第三料液罐的入口连通。

可选地，所述电解室的电解液入口与所述第一料液罐的出口之间设有第一输液泵，用于将所述第一料液罐中的电解液送入所述电解室中；

所述阳极室的阳极液入口与所述第二料液罐的出口之间设有第二输液泵，用于将所述第二料液罐中的阳极液送入所述阳极室中；

所述阴极室的阴极液入口与所述第三料液罐的出口之间设有第三输液泵，用于将所述第三料液罐中的阴极液送入所述阴极室中。

可选地，所述电解室的电解液出口与所述第三料液罐的入口连通，以供所述电解室中的电解液流入所述第三料液罐中，进而流入所述阴极室中；

所述电解室的电解液出口与所述第三料液罐的入口之间设有控制阀和第四输液泵。

可选地，所述第一料液罐、所述第二料液罐和所述第三料液罐分别设有保温层。

本公开还提供一种分步制备四价铀的方法，该方法包括：

S01.使含有高价铀的初始电解液在无隔膜电解装置的电解室中进行第一次电解，得到中间电解液；