JPS5839897B2 - ウラン及びストロンチウムの脱着方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ウラン及びストロンチウムを吸着した吸着剤
からウラン及びストロンチウムをそれぞれ別個に脱着し
、かつ脱着後の吸着剤をウラン及びストロンチウムの吸
着に再使用する、ウラン及びストロンチウムの吸脱着方
法に関する。

近年、ウラン供給の安定化を目指し、海水中のウラン採
取に関する研究が行われている。

ウラン採取の方法としては、起泡分離法、共沈法、イオ
ン交換樹脂法、吸着法等様々の試みがなされているが、
このうち吸着法についての研究が多く、なかでもチタン
酸による吸着法が最も有望と考えられている。

しかし海水中からのウラン採取についてはウランのみな
らず、他の有用物質特にストロンチウムも同時に採取す
ることが好ましく、しかも工業的にはウラン及びストロ
ンチウムの吸脱着サイクルを円滑に繰り返すことが強く
望まれている。

本発明者らはこの点につき種々検討の結果、ウラン脱着
後の吸着剤を塩酸水溶液と接触させることにより、スト
ロンチウムを能率よく脱着しうるばかりでなく、吸着剤
が再使用できる程度に再生されていることを見出して本
発明を完成した。

本発明はこの知見に基づくもので、ウラン及びストロン
チウムを吸着した吸着剤を炭酸塩水溶液と接触させてウ
ランな脱着し、次いでウラン脱着後の吸着剤をｐＨ１〜
５の塩酸水溶液と接触させてストロンチウムを脱着し、
そしてストロンチウム脱着後の吸着剤をウラン及びスト
ロンチウムの吸着に再使用することを特徴とする、ウラ
ン及びストロンチウムの吸脱着方法である。

吸着剤としては任意のものが用いられるが、たとえば特
願昭５３−３１６６２号明細書に記載の方法によって得
られるチタン酸吸着剤は特に優れている。

本発明においては、ウラン及びストロンチウムを吸着し
た吸着剤はまず炭酸塩水溶液と接触されウランが着脱さ
れる。

炭酸塩水溶液がウランを脱着することは公知であり、例
えば炭酸アンモン、炭酸ソーダ、重炭酸ソーダ等の水溶
液を用いることが好ましい。

その濃度は一般に０．４〜２モノＬ／ｅ、好ましくは０
．８〜１．２モル／ｅである。

炭酸塩水溶液の常温におけるウラン脱着速度は、１２時
間までは急激であるが、それ以後は濃度上昇は微小であ
るため脱着時間は１２時間以内が好ましい。

高脱着率を得るためには例えば特願昭５０−１３２１３
号明細書に記載のように脱着液を６０〜９０℃の高温に
加熱する必要がある。

しかしこの方法は、エネルギー費においても装置の材質
においても不利である。

さらに本発明者らは、ウランの脱着を多段階接触方式で
行い、その際最初の吸脱着サイクルにおいてウランを脱
着したのちの炭酸塩水溶液（脱着液）を、次回の吸脱着
サイクルにおいて１段階前又は数段階前に相当するウラ
ン脱着工程に使用することにより、常温においても高い
脱着率が得られることを見出した。

各サイクルにおける第１段階のウラン脱着液は、濃縮し
てウランの採取に供することが好ましい。

第１図はこの多段階接触方式の好ましい実施態様を示す
フローシートであって、ウランの脱着を３段階で行う場
合が示されている。

まず吸着剤は所定の時間の吸着を終えたのち水洗（前洗
浄）され、付着した海水、ゴミ等が除去される。

次いで炭酸塩水溶液によりウランの脱着を３段階に分け
て行ったのち（脱着１、脱着２、脱着３）、水洗しく後
洗浄）、ストロンチウム脱着のための塩酸脱着に移され
る。

吸着剤が受けるこれらの処理の経時的流れが縦に示され
ており、吸着から塩酸脱着までが一つのサイクルである
。

第１サイクルのウラン脱着において、第１、第２及び第
３の脱着、すなわち「脱着１」、「脱着２」及び「脱着
３」によりそれぞれ脱着液Ａ、Ｂ及びＣが得られる。

「脱着３」を終了した吸着剤は水洗され、得られた洗浄
水に脱着剤としての炭酸塩を加えて所定濃度の脱着液り
となし、水洗後の吸着剤からはストロンチウムを脱着す
る。

次いで第２サイクルにおいては、吸着及び水洗ののち、
第１及び第２段階のウラン脱着「脱着１」及び「脱着２
」は、それぞれ第１サイクルの第２及び第３段階のウラ
ン脱着「脱着２」及び「脱着３」からの脱着液Ｂ及びＣ
を用いて行われ、脱着液官及びＣがそれぞれ得られる。

第２サイクルの第３段階のウラン脱着「脱着３」は、第
１サイクルの後洗により得られる脱着液りが用いられ、
脱着液Ｄ′が得られる。

次いで吸着剤を水洗し、得られた洗浄水に同様に吸矯剤
を加えて脱着液Ｅとなし、水洗後の吸着剤からストロン
チウムを脱着する。

次いで第３サイクルにおいては、第２サイクルの場合と
同様にして、すなわち第２サイクルのウラン脱着の各段
階から得られた脱着液をそれぞれ１段階ずつ繰り上げ使
用して、脱着１、脱着２及び脱着３はそれぞれ脱着液０
’ 、 Ｄ’及びＥを用いて行われる。

第１図には、第２サイクルにおける脱着液の流れは実線
で、第３サイクルのそれは波線で示されている。

一つのサイクルにおけるウラン脱着の段階をさらに多く
して、所望の回数の吸脱着サイクルを行うことができる
。

各サイクルの第１段階のウラン脱着により得られた脱着
液（例えばＡ、Ｂ’。

Ｃ“など）からは、濃縮によりウランが回収される。

本発明の好ましい実施態様においては、複数の吸着剤床
を並列に用いて実施することができる。

この場合はそれぞれの吸着剤における吸脱着サイクルに
おいてウランの脱着をそれぞれ別の脱着剤を用いる多段
階で行い、その際第１列のサイクルにおいてウランの脱
着を行ったのちの脱着液を、第２列のサイクルにおいて
１段階又は数段階前に相当するウラン脱着工程のために
使用する。

このように各サイクル間で脱着液を順次繰り上げ使用し
、各サイクルにおいて最初の脱着工程から得られる脱着
液を濃縮してウランの採取に供することにより、多段階
向流接触方式を用いてウランを工業的有利に採取するこ
とができる。

第２図はこの多段階交流接触方式の好ましい実施態様を
示すフローシートであって、ウランの脱着を３段階で行
う場合が示されている。

これについて説明すると、所定時間好ましくは数日ない
し数十日の吸着を終えた吸着剤は水洗され（前洗浄）、
付着した海水、ゴミ等が除去される。

次いで炭酸塩水溶液により脱着を３段階に分けて行った
のち、水洗しく後水洗）、次のストロンチウム脱着のた
めの塩酸脱着に移される。

これらの吸着剤の経時的流れが、吸着→水洗／脱着１→
脱着２→脱着３→後洗浄→塩酸脱着として示されている
。

図面には４個の縦列すなわち４個の並列吸着剤床■〜■
が示されているが、吸着剤床の数は任意に選ぶことがで
きる。

また各列における脱着段階の数も適宜に選ばれる。

脱着液の流れについて説明すると、１列の後洗浄を後え
た洗浄水には、吸着剤に付着した脱着液が溶解されてい
るので、この洗浄水に炭酸塩を溶解して所定濃度の脱着
液とする。

この脱着液はまず■例の第３段階の脱着「脱着３」にお
ける脱着に使用され、次いで■列の第２段階の脱着「脱
着２」、そして最後に■列の第１段階の脱着「脱着１」
において順次使用され、３段階（３回）の脱着を終了す
る。

こうして脱着を終了した脱着液は、常法による濃縮工程
に移され、ウランが回収される。

各列の脱着１を終了した脱着液はそれぞれ濃縮される。

脱着２及び脱着３を終了した脱着液はそのまま、次の列
の１段階前の脱着に使用され、同様にして脱着が繰り返
される。

このように多段階向流接触方式な吸着剤の脱着流れと脱
着液が向流にかつ多段に接触する方式であるが、以上の
説明は原理を説明したものであって、実際に本方式を実
施する場合には、適宜の変更及び付加を行ってもよいこ
とはもち論である。

本発明の方法のウラン脱着において、吸着剤と脱着液の
接触は、採用される接触態様によって異なるが、本発明
の好ましい態様である多段階向流接触方式の場合は、吸
着剤固定床と脱着液タンクとの間をポンプによって循環
させる方法が特に好ましい。

この際妨度は特に問題とならず、吸着剤床において１Ｉ
Ｚ７７７、／分程度が好ましい。

また脱着液量は脱着率に特に影響を与えないため、でき
るだけ少量とすることがウラン濃度も高くなり、処理液
量も小さいなどの点で有利である。

炭酸塩水溶液によるウランの脱着工程においては、スト
ロンチク４脱着りげ吸着剤にその１１残り、次の塩酸水
溶液と接触主部ことによりストロンチウムが脱着される
。

塩酸水容液は、徐々に添加しなから液ｐＨを５以下に保
持して循環することが好ましい。

塩酸水溶液処理は、ストロンチウムの脱着のほか、吸着
剤に付着したカルシウム、マグネシウムの炭酸塩等の沈
着物を分解除去させ、沈着物によりブリッジを形成して
固着した吸着剤同士をバラバ外全せる効果、並びに処理
後の吸着剤は吸着前とほぼ同程度の吸着能を回復してい
るという予想外の効果を有する。

これは従来固定床吸着層等における吸着時の目詰まりに
よってウラン回収効率が低下していた弊害を一掃し、更
に吸着剤の再生処理を頻繁に行なわなくてもよいという
点から工業上きわめて有利である。

こうして本発明方法によればウランとストロンチウムを
一連の工程で別個に脱着することができる。

しかも脱着後の吸着剤は吸着能を回復しているので、吸
脱着サイクルを円滑に繰り返すことができる。

本発明により多段階向流接触脱着を工業的規模で行なう
場合は、例えば次のように実施することが好ましい。

１群につき６個の吸着剤床を４群組合せて用いる。

各吸着剤床の吸着をｌＯ日日間次いで水洗を１２時間、
第１段階ないし第３段階のウランの脱着をそれぞれ１２
時間、そして後洗浄及び塩酸脱着を１２時間行い、吸脱
着サイクルが１２日となるようにする。

この場合各群の６個の吸着剤床における吸脱着サイクル
がそれぞれ一定時間だけ遅れて行われるように操作し、
そして４個の群の間で第２図に示すようにしてウランの
脱着を多段階向流接触方式で行う。

すなわち例えば第１群の吸着剤床Ｉで脱着１が、そして
第２群の吸着床■で脱着３が終了したならば、第２群の
吸着剤床１からの脱着液を、第１群の吸着剤床■で次に
行われる脱着２に供給し、第３群及び第４群の間でも更
に一定時間だけ遅れて同様に脱着液を一方の群から他方
の群に供給する。

こうして８０〜１００％の脱着率が達成される。

また脱着液の方は逆に脱着３、脱着２、脱着１と向流し
て使用するので順次濃度が上昇する。

本発明方法は海水からのウラン及びストロンチウムの回
収ばかりでなく、ウラン及びストロンチラムを含有する
他の希薄溶液にも利用できる。

実施例 １ チタン酸を主成分とする直径０．３〜ｏ、 ｓ ｍＴＩ
Ｌに造粒した吸着剤７６１２Ｆを、直径３０ｃＩＩＴ、
のカラム内に１０□□□、の間隔を設けて層の厚さ５□
□□、に充填して吸着床を設備した。

吸着床中の間から海水を２０ｃｍ、７分の流速で１０日
間流通したのち、上水４０ｅを５ｃＩｎ、７分の流速で
流通させて洗浄した。

ウランの脱着を３段接触方式により行った（第１図参照
）。

脱着剤液としての１モル／ｅ炭酸アンモニウム水溶液４
０６を２４時間吸着床に流通循環することにより第１段
階のウラン脱着を行い、Ａ液を得た。

次いで同様にして第２段階及び第３段階のウラン脱着を
行い、それぞれＢ液及びＣ液を得た。

第３段階のウラン脱着を行ったのち、上水４０６を５ｃ
ｍ、７分の流速で流通して後洗浄し、洗浄液に炭酸アン
モニウムを加えて１モル／ｅの濃度となし、これをＤ液
とした。

最後にストロンチウムを脱着するため、ｐＨ２の塩酸水
溶液を２時間循環し、その際ｐＨが５を越えないように
６Ｎ−塩酸を滴加した。

以上の吸着からストロンチウムウムの脱着までが第１サ
イクルである。

第１サイクルを終了したのち、同じ吸着剤充填カラムを
用いて同様にして第２サイクルを行う。

このサイクルにおいてはウランの第１段階の脱着をＢ液
、第２段階の脱着をＣ液、第３段階の脱着をＤ液を用い
て行い、それぞれＢ′液、σ液及びＵ液を得る。

次いで同様に後洗浄し、後洗浄液に炭酸アンモニウムを
加えて１モル／ｅの濃度のＥ液となし、最後にストロン
チウムな脱着した。

第３サイクルを同様に操作し、ウランの第１段階の脱着
にはσ液、第２段階の脱着にはｄ液、第３段階の脱着に
はＥ液をそれぞれ用いた。

各サイクルにより脱着されたウランの回収量（３段階で
脱着されたウランの総和量）、ウラン回収率（流通した
海水中に含まれるウラン量に対する脱着されたウラン量
の割合）、吸着時の吸着床の圧損及びストロンチウムの
回収量を第１表に示す。

比較のため、前記と同様に操作し、ただし塩酸水溶液に
よるストロンチウムの脱着を行わない場合の結果を第１
表に併わセて示す。

第１表の結果から明らかなように、本発明の吸脱着方法
によれば、吸着剤からのウラン及びストロンチウムの脱
着が良好で、３０％以上の高いウラン回収率が得られ、
また吸着時の圧力損失も小さいのでウラン及びストロン
チウムの回収量を低下することなく吸着剤を再使用する
ことができ、経済的である。

これに対し比較例の場合は圧力損失が次第に大きくなり
、ウラン回収量も著しく低下する。

実施例 ２ ３７．８μ？Ａｌのウランを吸着したチタン酸を主成分
とする粒径０．３〜ｌ、２ｍｍの吸着剤１２５Ｐを、そ
れぞれ直径３ＣＩｎ、のカラム４本（■〜■）に充填し
、第２図に示す３段階向流接触方式により脱着液を順次
に各カラムに通してウランを脱着した。

ウラン脱着剤液としては１モル／ｅ炭酸アンモニウム水
溶液を用い、各段階につき２４時間処理した。

それぞれのカラムについて各脱着段階における脱着液中
のウラン濃度及び脱着率を第２表に示す。

第２表の結果から明らかなように、この方式によれば各
カラムにおける総説着率（第３段階目の脱着率）を約９
０％以上１００％まで高めることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様の例を説明するための工程図で
あって、第１図は１個の吸着剤床、第２図は数個の吸着
剤床を用いて吸脱着サイクル繰り返えし行う方法に関す
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ウラン及びストロンチウムを吸着した吸着剤を炭酸
   塩水溶液と接触させてウランを脱着し、次いでウラン脱
   着後の吸着剤をｐＨ１〜５の塩酸水溶液と接触させてス
   トロンチウムな脱着し、そしてストロンチウム脱着後の
   吸着剤をウラン及びストロンチウムの吸収に再使用する
   ことを特徴とする、ウラン及びストロンチウムの吸脱着
   方法。 ２ 同一吸着剤を用いてウランの吸脱着サイクルを複数
   回繰返し、その際各サイクルにおいてウランの脱着をそ
   れぞれ別の脱着液を用いて数段階に分けて行い、その前
   回のサイクルの脱着工程から得られる脱着液を、次回の
   サイクルにおいて１段階前に相当する脱着工程に使用し
   、各サイクルにおいて最初の脱着工程から得られる脱着
   液を濃縮してウランの採取に供することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 複数の吸着剤を並列に用いてそれぞれ別のサイクル
   としてウランの吸脱着を行いミその際各サイクルにおけ
   るウランの脱着をそれぞれ別の脱着液を用いて数段階に
   分けて行い、その第１列のサイクルの脱着工程から得ら
   れる脱着液を、第２列のサイクルにおいて１段階前に相
   当する脱着工程に使用するように各サイクル間で脱着液
   な順次繰り上げ使用し、各サイクルにおいて最初の脱着
   工程から得られる脱着液を濃縮してウランの採取に供す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に
   記載の方法。