本發(fā)明涉及一種四氟化鈾的溶解方法。
背景技術(shù)：
為了將四氟化鈾(UF4)從乏燃料中分離出來，經(jīng)進(jìn)一步處理加工后返回到反應(yīng)堆再次利用，達(dá)到燃料循環(huán)使用的目的，在核燃料后處理流程水法段，需要研究如何提高UF4在水溶液中的溶解率，以實(shí)現(xiàn)UF4的有效分離、回收和利用。已有的溶解UF4的方法是使用雙氧水與硝酸體系，但采用此方法溶解UF4時(shí)為保證UF4中的U4+可以完全被氧化為UO22+通常會加入過量的雙氧水，然而過量的雙氧水又會與氧化生成的UO22+離子反應(yīng)生成UO4，造成UF4的溶解效率不高，導(dǎo)致UF4的使用浪費(fèi)。因此，如何提高UF4的溶解效率和使用率已成為本領(lǐng)域面臨的重要課題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有的四氟化鈾溶解效率不高以及使用率不高的缺陷，提供一種四氟化鈾的溶解方法。本發(fā)明的溶解方法能夠使UF4溶解最大化，且溶樣時(shí)間短，充分提高了UF4的使用率，降低了UF4的使用浪費(fèi)。
本發(fā)明提供了一種四氟化鈾的溶解方法，其包括如下步驟：
(1)將四氟化鈾和雙氧水反應(yīng)5分鐘以上，所述四氟化鈾和所述雙氧水中的H2O2的摩爾比大于等于1:1；
(2)加入氨水反應(yīng)5分鐘以上，所述氨水中的NH3·H2O與所述雙氧水中的H2O2的摩爾比大于等于2:3；
(3)加入硝酸，加熱至120℃以上，反應(yīng)即可；所述硝酸中的HNO3與所述雙氧水中的H2O2的摩爾比大于等于1.3:1。
步驟(1)中，所述反應(yīng)可在室溫下進(jìn)行，所述反應(yīng)時(shí)間不少于5分鐘可避免因反應(yīng)不充分而導(dǎo)致雜質(zhì)的產(chǎn)生。
步驟(1)中，所述雙氧水的濃度較佳地為10～40wt％。
步驟(1)中，所述四氟化鈾和所述雙氧水中的H2O2的摩爾比較佳地大于等于2.4:1。
步驟(2)中，所述氨水的濃度較佳地為25～30wt％。
步驟(2)中，所述氨水中的NH3·H2O與所述雙氧水中的H2O2的摩爾比較佳地大于等于1.1:1。
步驟(2)中，所述反應(yīng)可在室溫下進(jìn)行。
步驟(3)中，在所述加入硝酸前，較佳地還進(jìn)行加熱處理，以除去過量的氨水，防止生成(NH4)2UO2(NO3)4。
步驟(3)中，所述硝酸的濃度較佳地為50～69wt％。
步驟(3)中，所述加熱較佳地為敞口加熱，以除去反應(yīng)中產(chǎn)生的氫氟酸，以免反應(yīng)逆行。所述反應(yīng)的時(shí)間較佳地為至四氟化鈾完全溶解所需的時(shí)間。
步驟(3)中，所述反應(yīng)結(jié)束后，較佳地還進(jìn)行如下處理：將所得樣品冷卻至室溫，然后加入去離子水溶解定容。
本發(fā)明中，所述室溫指的是室內(nèi)環(huán)境溫度，一般為20～30℃。
在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí)例。
本發(fā)明所用試劑和原料均市售可得。
本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：
本發(fā)明的溶解方法選用雙氧水、氨水和硝酸作為溶劑，使得四氟化鈾的溶解最大化，且溶樣時(shí)間短，充分提高了四氟化鈾的使用率，降低了使用浪費(fèi)。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。下列實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)方法，按照常規(guī)方法和條件，或按照商品說明書選擇。
下述實(shí)施例中，所用四氟化鈾和溶劑均市售可得。
實(shí)施例1
一種四氟化鈾的溶解方法，其包括如下步驟：稱取120mg的四氟化鈾，依次向其中加入1.7mL濃度為30wt％的雙氧水，室溫反應(yīng)5分鐘；加入3.4mL濃度為30wt％的氨水，室溫反應(yīng)5分鐘；加入2.2mL濃度為68wt％的硝酸，加熱至120～130℃，除去反應(yīng)中生成的氫氟酸，冷卻至室溫，向冷卻后樣品中加去離子水溶解定容至10mL。整個(gè)四氟化鈾的溶樣時(shí)間在25～30min。
實(shí)施例2
一種四氟化鈾的溶解方法，其包括如下步驟：稱取100mg的四氟化鈾，依次向其中加入4.3mL濃度為10wt％的雙氧水，室溫反應(yīng)10分鐘；加入8.6mL濃度為30wt％的氨水，室溫反應(yīng)5分鐘；加入5.6mL濃度為69wt％的硝酸，加熱至120～130℃，除去反應(yīng)中生成的氫氟酸，冷卻至室溫，向冷卻后樣品中加去離子水溶解定容至10mL。整個(gè)四氟化鈾的溶樣時(shí)間在25～30min。
實(shí)施例3
一種四氟化鈾的溶解方法，其包括如下步驟：稱取150mg的四氟化鈾，依次向其中加入1.6mL濃度為40wt％的雙氧水，室溫反應(yīng)10分鐘；加入3.9mL濃度為25wt％的氨水，室溫反應(yīng)10分鐘；加入2.8mL濃度為50wt％的硝酸，加熱至120～130℃，除去反應(yīng)中生成的氫氟酸，冷卻至室溫，向冷卻后樣品中加去離子水溶解定容至10mL。整個(gè)四氟化鈾的溶樣時(shí)間在25～30min。
對比例1
一種四氟化鈾的溶解方法，其包括如下步驟：稱取118mg的四氟化鈾，依次向其中加入1.5mL濃度為40wt％的雙氧水，室溫反應(yīng)10分鐘；加入 1.5mL濃度為25wt％的氨水，室溫反應(yīng)10分鐘；加入1.5mL濃硝酸，加熱至100℃，冷卻至室溫，其中可明顯看到有未完全溶解的四氟化鈾固體，向冷卻后樣品中加去離子水溶解定容至10mL。該對比例整個(gè)溶樣時(shí)間達(dá)45分鐘，且仍有小部分四氟化鈾固體未完全溶解。
效果實(shí)施例1
采用2-(5-溴-2-吡啶偶氮)-5-二乙氨基酚(5-Br-PADAP)紫外分光光度法分析實(shí)施例1和對比例1中四氟化鈾的U濃度，根據(jù)計(jì)算公式溶解率＝實(shí)際濃度值/理論濃度值計(jì)算UF4的溶解率，其中，UF4實(shí)際濃度值是根據(jù)紫外分析方法得到的U濃度結(jié)合稀釋的倍數(shù)以及定容的體積得到。經(jīng)計(jì)算，實(shí)施例1的UF4溶解率大于97％，對比例1的UF4溶解率僅為80％。由此可見，本發(fā)明的溶解方法顯著提高了UF4在水溶液中的溶解率。