一种利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法与流程

本发明属于乏燃料干法后处理技术，具体涉及一种利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法。

背景技术：

1、乏燃料后处理是提高铀资源利用率，减少放射性废物，保障核电持续绿色发展利用的关键。国际关于乏燃料的后处理分为水法和干法两条路线，其中干法因其操作流程简单、可处理燃耗深的乏燃料，被认为是未来处理快堆燃料的关键技术。典型的干法后处理技术是以金属燃料作为处理对象的电解精炼流程和以氧化物燃料作为处理对象的氧化物电沉积流程，其中电解精炼技术是目前被认为最具应用前景的干法后处理技术之一。为了将该技术适用于目前的快堆和轻水堆广泛使用的氧化物乏燃料，需要将氧化物燃料转化为金属，相关的技术有金属热还原和熔盐电化学还原两种，其中熔盐电化学还原是目前公认最具应用前景的技术。熔盐电化学还原后得到的粗铀合金表面粘附/附着大量的熔盐(主要包括licl-li2o-srcl2-cscl等)，需要通过处理才可转入电解精炼工艺作为阳极使用，因为li2o会与电解精炼初始熔盐体系中的ucl3反应，生成uo2粉末，污染溶剂盐，且影响u金属的回收率。目前，研究最多的电解还原产物处理技术为减压蒸馏技术，其虽然可以将粗铀合金附着粘附的熔盐全部去除，但是存在诸多的问题：(1)操作温度过高，850℃以上，li2o对金属u的氧化不可避免；(2)阴极篮能否耐得住此高温待商榷；(3)高温、高真空装置，装置材料的选择、结构的设计等需要考虑。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有用于处理电解还原产物的减压蒸馏技术存在的不足，提供一种利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，在不产生多余放射性废物、不搭建多余装置的前提下，实现还原产物的处理，满足其作为电解精炼阳极的需求。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，包括如下步骤：

4、(1)将乏燃料熔盐电解还原工艺中的电解提取废盐加热熔融；

5、(2)将电解还原产物直接浸没在熔融的电解提取废盐中，利用电解提取废盐中的稀土离子将电解还原产物表面附着的li2o去除；

6、(3)反应完全后，将电解还原产物提出液面，升温，并静置一段时间；

7、(4)将处理后的电解还原产物转入电解精炼工艺，作为阳极使用。

8、进一步，如上所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，其中，所述的电解提取废盐是指将锕系元素去除干净的电解提取废盐。

9、进一步，如上所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，步骤(1)中所述的加热熔融的温度为353℃以上，优选的温度为450-650℃。

10、进一步，如上所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，步骤(2)中所述的电解还原产物是指经过乏燃料熔盐电解还原工艺得到的粗铀合金及阴极篮。

11、进一步，如上所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，步骤(2)中所述的li2o去除是利用稀土离子的亲氧性，将li2o中的o2-剥夺，转化为licl。

12、进一步，如上所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，步骤(2)中去除li2o的时间根据电解还原产物的量而定，一般在0.5小时以上。

13、进一步，如上所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，步骤(3)中，将电解还原产物提出液面并静置，减少阴极篮和还原产物表面的熔盐粘附量，将大量的粘附熔盐过滤掉。

14、进一步，如上所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，步骤(3)中所述的静置时间小于等于2小时，优选为1小时。

15、进一步，如上所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，步骤(3)中所述升温，是将反应温度再提高50℃以上，优选为再提高100-150℃，通过提高温度，减小熔盐的粘度，将电解还原产物表面熔盐尽可能多的去除。

16、本发明的有益效果如下：本发明提供的电解还原产物的处理方法，利用本就需要处理的电解提取废盐处理还原产物，不会产生多余的放射性废物，在完成还原产物处理的同时，实现电解提取废盐部分净化。该处理方法简单，不需要搭建额外的产物处理装置；操作温度低，不用担心金属u的再次氧化问题；不需要将还原产物与阴极篮分离，对还原产物的阴极篮无损害，与电解精炼工艺的阳极篮可共用；li2o的去除效果好，去除效率高，无需担心产物中的熔盐夹带。

技术特征：

1.一种利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，其特征在于，所述的电解提取废盐是指将锕系元素去除干净的电解提取废盐。

3.如权利要求1所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的加热熔融的温度为353℃以上。

4.如权利要求3所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的加热熔融的温度优选为450-650℃。

5.如权利要求1所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的电解还原产物是指经过乏燃料熔盐电解还原工艺得到的粗铀合金及阴极篮。

6.如权利要求1或5所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的li2o去除是利用稀土离子的亲氧性，将li2o中的o2-剥夺，转化为licl。

7.如权利要求6所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，其特征在于，步骤(2)中去除li2o的时间根据电解还原产物的量而定，一般在0.5小时以上。

8.如权利要求1所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，其特征在于，步骤(3)中，将电解还原产物提出液面并静置，减少阴极篮和还原产物表面的熔盐粘附量，将大量的粘附熔盐过滤掉。

9.如权利要求1或8所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的静置时间小于等于2小时。

10.如权利要求9所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的静置时间优选为1小时。

11.如权利要求1或8所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，其特征在于，步骤(3)中所述升温，是将反应温度再提高50℃以上，通过提高温度，减小熔盐的粘度，将电解还原产物表面熔盐尽可能多的去除。

12.如权利要求11所述的利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，其特征在于，步骤(3)中优选将反应温度再提高100-150℃。

技术总结一种利用电解提取废盐处理电解还原产物的方法，包括：将乏燃料熔盐电解还原工艺中的电解提取废盐加热熔融；将电解还原产物直接浸没在熔融的电解提取废盐中，利用电解提取废盐中的稀土离子将电解还原产物表面附着的Li<subgt;2</subgt;O去除；反应完全后，将电解还原产物提出液面，升温，并静置一段时间；将处理后的电解还原产物转入电解精炼工艺，作为阳极使用。本发明处理方法简单，不需要搭建额外的产物处理装置；操作温度低，不用担心金属U的再次氧化问题；不需要将还原产物与阴极篮分离，对还原产物的阴极篮无损害，与电解精炼工艺的阳极篮可共用；Li<subgt;2</subgt;O的去除效果好，去除效率高，无需担心产物中的熔盐夹带。技术研发人员：杨明帅,李迅,贾艳虹,何辉,姚本林,肖益群,陈辉,沈振芳受保护的技术使用者：中国原子能科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/5/8