DE1110623B - Verfahren zur Vermeidung von Korrosionen an Apparaten aus rostfreien Staehlen bei der Aufarbeitung von fluorhaltigen, uranhaltigen Schlacken mit verduennter Salpetersaeure - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

U5984IVa/12n

ANMELDETAG: 12. F E B RUAR 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 13. JULI 1961

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Vermeidung von Korrosionen an Apparaten aus rostfreien Stählen bei der Herauslösung von Uran aus Schlacken, die im wesentlichen aus Magnesiumfluorid oder Calciumflorid bestehen, mittels verdünnter Salpetersäure. Derartige Schlacken fallen an bei der Uranherstellung aus Urantetrafluorid mit Magnesiumoder Calcium-Metall. Bei dieser Gewinnungsart werden die Reaktionsprodukte noch im geschmolzenen Zustand getrennt; aber die Trennung ist nicht vollständig, weil Uran teilweise in der Schlacke eingeschlossen bleibt.

Es ist bereits bekannt, Fluoridschlacken mit 0,5 bis 50%iger Schwefelsäure bei Temperaturen zwischen 80° C und dem Siedepunkt der verdünnten Schwefelsäure zu behandeln, wobei das Uran als schwefelsaures Salz in Lösung gebracht wird. Es ist weiter bekannt, radioaktive Mischungen von Plutonium und Uranium sowie dessen Spaltprodukten in Salpetersäure zu lösen und aus diesen Lösungen durch Zugabe von Wismuth- und Zirkonnitrat mit wasserlöslichen Phosphaten die wasserunlöslichen Phosphate von Plutonium, Zirkon, Wismuth und Niob auszufällen, wobei das Uran in Lösung bleibt. Schließlich ist bereits vorgeschlagen worden, für die Aufarbeitung von Fluoridschlacken auf Uran Salzsäure zu benutzen.

Für die wirtschaftliche Gewinnung des Urans aus Fluoridschlacken sind die bekannten Verfahren wenig geeignet, da es sich bei der Aufarbeitung von Fluoridschlacken um relativ große Materialmengen handelt, aus denen der Urangehalt nur mit einer Säure gewonnen werden kann, die das Arbeiten in Lösebehältern aus Edelstahl gestattet, nämlich Salpetersäure. Hierbei beeinträchtigt der Fluoridgehalt der Schlacken die Lebensdauer des Behältermaterials so stark, daß die Wirtschaftlichkeit der Aufarbeitung durch auftretende Korrosionen in Frage gestellt ist.

Es wurde nun herausgefunden, daß es möglich ist, die Korrosion des aus Edelstahl bestehenden Materials des Lösebehälters weitgehend zu vermeiden, wenn mit Salpetersäure bestimmter Konzentration gearbeitet wird. Die Konzentration dabei muß einerseits so gewählt werden, daß in wirtschaftlich tragbarer Zeit das Uran möglichst vollständig gelöst wird, während andererseits die Konzentration nur so weit gehen darf, daß bei möglichst niedrigen Temperaturen keine oder nur geringste Mengen fluorhaltiger Flußsäure aus den Fluoriden frei gemacht wird.

Bereits bei einer Temperatur von 40° C kann fast alles in den Fluoridschlacken vorhandene Uran gelöst werden, andererseits darf aber eine Temperatur von Verfahren zur Vermeidung von Korrosionen

an Apparaten aus rostfreien Stählen bei der Aufarbeitung von fluorhaltigen,

uranhaltigen Schlacken mit verdünnter Salpetersäure

Anmelder:

United Kingdom Atomic Energy Authority, London

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt, Siegen, Oranienstr. 14

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 17. Februar 1958

Thomas Garfield,

Thomas und Stanley George Wilson, London, sind als Erfinder genannt worden

80° C nicht überschritten werden, wenn nicht die korrodierenden Flußsäure-Fluor-Dämpfe auftreten sollen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet man bei den oben angegebenen Temperaturen zwischen 40 und 80° C mit Salpetersäurekonzentrationen von wenigstens Va bis höchstens 5 n. Geht man über die Konzentration von 5 η bei der Lösung des Urans aus den Fluoridschlacken hinaus, beispielsweise auf 7 n, so tritt auch bei den Temperaturen des erfindungsgemäßen Verfahrens zwischen 40 und 80° C Korrosion am Edelstahl des Lösebehälters auf. Wählt man dagegen die Salpetersäurekonzentration unter V2 n, so geht nur ein Teil des in den Schlacken eingeschlossenen Urans in Lösung.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die auf eine Korngröße von etwa 1,27 cm Durchmesser vorgebrochenen Magnesiumfluorid- bzw. Calciumfluoridschlacken in einer Naßkugelmühle unter einer Stickstoff atmosphäre so fein gemahlen werden, daß wenigstens 98% des Mahlgutes durch ein Sieb mit 100 Maschen/cm² hindurchgehen (Maschenweite kleiner als 0,6 mm). Der Gebrauch einer Naßkugelmühle verhindert Unfälle

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durch Brand oder Staub. Das feuchte Mahlgut, welches vorzugsweise 70 % Festsubstanz enthält, wird nun mit so viel 60%iger Salpetersäure in einem Lösebehälter aus VA-Stahl 12 Stunden bei einer Temperatur von etwa 60° C unter Rühren behandelt, daß die Endazidität bei etwa 1,5 η liegt. Die Endazidität darf keinesfalls bei Unterschreitung des angegebenen Wertes durch Temperatursteigerung und damit verbundene Wasserverdampfung erreicht werden, da alsdann starke Korrosionen auftreten. Vielmehr ist die Menge der zuzusetzenden 60%igen Salpetersäure vorher genau zu berechnen. Als VA-Material verwendet man vorzugsweise austenitischen Edelstahl mit 18% Chrom, 8 % Nickel und 1 % Titan, der zweckmäßig geschweißt und hitzebehandelt ist. Nach dem Lösen des Urans stumpft man zweckmäßig einen Teil der Säure durch Zusatz von Kalk oder anderen basischen Stoffen ab. Die saure Lösung wird filtriert, und die Rückstände werden uranfrei gewaschen. Wenn die saure Lösung die Filtration störende Feinstanteile enthält, kann man außerdem ein Flockungsmittel zusetzen. Man kann auch etwa 40% der flüssigen Phase dekantieren und braucht dann nur den Rest zu filtrieren. Das Filtrat — mit oder ohne Dekantat — kann dann in bekannter Weise zwecks Gewinnung des gelösten Uransalzes mit einer 20%igen Lösung von Tributylphosphat in desodorisiertem Kerosin extrahiert werden.

Wenn die Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingehalten werden, so erhält man eine wäßrige Phase, die nur etwa 4 g/l Fluor enthält. Dieser Gehalt an Fluor reicht bei der einzuhaltenden Temperatur nicht aus, um das Lösebehältermaterial stark zu korrodieren. Man findet nämlich in der wäßrigen Phase nur etwa 40 mg/1 Ni, von dem ein Teil vom Nickelgehalt der Schlacke herrührt, so daß nur Spuren Nickel aus dem Behältermaterial in Lösung gegangen sein können.

Claims (1)

1. Patentanspruch.

   Verfahren zur Vermeidung von Korrosionen bei der Aufarbeitung fluoridhaltiger Schlacken zwecks Gewinnung von Uranverbindungen in Behältern aus rostfreiem Stahl mit verdünnter Säure bei erhöhten Temperaturen, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schlacke mit wäßriger V2 bis 5η HNO₃ bei 40 bis 80° C gelaugt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Britische Patentschrift Nr. 754 651;
   USA.-Patentschriften Nr. 2 741 541, 2 780 518;
   Techn. Centralblatt, 1958, Kerntechnik, S. 406.

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