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~73~3~5
PROCEDE D '_OE~T~:NTION D ' U~l CONCENTRE URANIFE:RE DE GRANDE
PURETE A PARTIR_DE LIOUEURS CONTAMINEES
P~R DU Z IRCONIUM
L'invention a pour objet un procédé de purifica-
tion d'uranium contaminé par du zirconium, pour obtenirde l'uranium de haute pureté.
L'invention vise également a fournir un procédé
de purification d'uranium contaminé par du zirconium,
contenu notamment dans des solutions uranifères, les-
quelles contiennent éventuellement des ions carbonate,bicarbonate, sulfate, sodium, et le cas échéant du
phosphore et du molybdène, ces solutions pouvant être
obtenues notamment à partir de liqueurs uranifères ré-
sultant du traitement acide ou alcalin de minerais d'u-
ranium. L'invention vise également à fournir un procédéde purification d'uranium, se présentant notamment sous
la forme d'uranates, tels que uranate de sodium, uranate
d'ammonium et uranate de magnésium, obtenus à l'issue de
la mise en oeuvre d'un procédé destiné à la récupération
de l'uranium.
Les usines de traitement de minerais d'uranium
produisent des concentrés uranifères contenant environ
~O d'uranium. Ces concentrés doivent répondre à des
normes de pureté très strictes, afin d'éviter des diffi-
cultés dans les phases suivantes de raffinage et de con-
version aboutissant, à partir des uranates de soude,
d'ammonium ou de magnésium, à l'hexafluorure d'uranium.
L'une des impuretés gênantes contenues dans les
minerais uranifères, est constituée par le zirconium. Sa
présence est responsable de la formation de crasses dans
les colonnes, ce qui nuit à la bonne marche des procé-
dés.
Par ailleurs, étant donné qu'une partie du zir-
conium est entrainée avec l'uranium, la pureté de
l'hexafluorure d'uranium s'en trouve affectée.
9L~273~i
Ceci explique la raison pour laquelle on a fixé
des normes très strictes concernant les teneurs maxima-
les en zirconium.
Le zirconium, lGrsqu'il est contenu dans les gi-
sements d'uranium, peut se trouver sous diverses formes,telles que zircone ou sels de zirconyle, dont certaines
sont dissoutes au cours du traitement d'attaque des con-
centrés d'uranium.
Au cours des différentes étapes ultérieures du
traitement de l'uranium, le zirconium se retrouve avec
l'uranium et précipite avec celui-ci en milieu alcalin.
On a proposé, dans le brevet US n- 3 288 570, de
récupérer le zirconium à partir d'une solution de carbo-
nates contenant de l'uranium, du zirconium et du molyb-
dène.
Le procédé décrit consiste à faire précipitex lezirconium essentiellement sous forme de carbonate de
zirconium. Pour y parvenir, il s'avère en fait nécessai-
re de chauffer la solution à une température comprise
entre 80 et 100-C, pour transformer les dérivés de zir-
conium qui peuvent contenir ces solutions -notamment les
bicarbonates- en carbonates. Il en résulte des risques
de précipitation prématurée de proportions notables d'u-
ranium, ce qui impose en fait de réaliser l'opération de
précipitation à un pH inférieur ou au plus égal à 10.
En outre, le contrôle du pH est très difficile.
En effet, comme il est indiqué dans le brevet américain,
les mesures de pH doivent être faites à la température
de 25 à 30'C, afin d'obtenir une lecture e~acte, car à
des températures supérieures, les mesures sont soumises
à des erreurs considérables, même si l'on a xecours à un
co~pensateur de température.
Par conséquent, tous les inconvénients qui ré-
sultent de la nécessité de travailler à température com-
prise entre BO et 100-C, rendent le procédé inapplicable
~L273~305
industriellement.
On a également proposé de traiter des solutions
contenant de l'uranium, du zirconium et du molybdène par
une débicarbonatation partielle, suivie d'un traitement
par Ca(0~)2. Le traitement par Ca(OH)2 a pour but d'é-
lever le pH des solutions à la valeur d'environ 13, ce
qui entraîne la précipitation de l'uranium et du zirco-
nium, tandis que le molybdène reste en solution. Ensui-
te, le solide uranium-zirconium est soumis à une attaque
acide jusqu'a pH d'environ 1 pour être solubilisé. La
solution ainsi obtenue est traitée par de la magnésiP,
jusqu'à pH d'environ 7, ce qui entraîne la précipitation
de l'uranium sous forme d'uranate de magnésium, mais
l'inconvénient est que la plus grande partie du zirco-
nium précipite en même temps que l'uranium~
On a également proposé de traiter des solutionsalcalines d'uranium contaminé par du zirconium, en alca-
linisant davantage encore la solution à un pH compris
entre 11 et 12 à une température inférieure à 60-C, et
ne dépassant pas celle pour laquelle on obtiendrait éga-
lement une précipitation d'au moins 5 ~ en poids de la
teneur en uranium.
Mais, on s'est aperçu que la précipitation sé-
lective du zirconium, à pH 11-12, par rapport à l'ura-
nium, à ces valeurs de pH, est dépendante notamment dela teneur en ions carbonate dans la solution.
Par ailleurs, ce procédé permet d'obtenir de
l'uranium contenant d'environ 2 à 3 ~. en poids de zir-
conium, mais ne semble pas permettre d'atteindre l'ura-
nium contenant moins de 2 à 3 ~ de zirconium.
L'un des aspects de l'invention est de fournirun procédé permettant d'obtenir de l'uranium de très
haute pureté, à partir d'uranium conta~iné par du zirco-
nium, l'uranium obtenu contenant au plus 0,5 % de zirco-
nium (pourcentage exprimé en poids par rapport à
~73aO5
l'uranium).
Un autre aspect de l'invention est de fournir unprocédé de séparation sélective de l'uranium et du zix-
conium à partir de solutions uranif ères contaminées par
du zirconium, de façon à ce que l'uranium, après avoir
été séparé du zirconium, ne contienne pas plus de 0,5 ~O
de zirconium (exprimé en pourcentage en poids par rap-
port à l'uranium) et de façon à ce que le zirconium,
après avoir été séparé de l'uranium ne contienne pas
plus d'environ 1 -0 d'uranium exprimé en pourcentage en
poids par rapport à la quantité totaled'uranium.
Un autre aspect de l'invention est de fournir un
procédé industriel permettant d'obtenir, dès la première
- mise en oeuvre du procédé, de l'uranium de haute pureté
à partir de solutions uranifères contaminées par du zir-
conium et dans lequel il n'est pas nécessaire de retrai-
ter le précipité zirconifère obtenu, étant donné le très
faible pourcentage de l'uranium qui précipite avec le
zirconium.
20Un autre aspect de l'invention est de fournir un
procédé industriel permettant d'obtenir -dès la première
mise en oeuvre du procédé- de l'uranium de haute pureté
à partir de solutions uranifères contaminées par du zir-
conium et dans lequel il n'est pas nécessaire de recy-
cler la solution uranifère obtenue, étant donné le très
faible pourcentage de zirconium qui reste avec l'ura-
nium.
Un autre aspect de l'invention est d'obtenir de
l'uranium de haute pureté, sans que le rendement en ura-
nium soit pour autant modifié.
Un autre aspect de l'invention est de fournir unprocédé de purification de solutions uranifères contami-
nées par du zirconium, dans lequel les différentes éta-
pes du procédé sont relativement simples à mettre en
oeuvre.
~;~73al~
Un autre aspect de l'invention est de fournir un
procédé de purification de l'uranium contaminé par du
zirconium, applicable aux solutions -notamment alcali-
nes- provenant de l'attaque alcaline de concentrés ura-
nifères, ainsi qu'aux solutions de réextraction, obte-
nues notamment à l'issue de la lixiviation acide de con-
centrés uranifères bruts.
Un autre aspect de l'invention est de fournir un
procédé de purification de solutions uranifères contami-
nées par du zirconium, quelle que soit la nature des es-
pèces ioniques en solution, et indépendamment de la con-
centration en matieres organiques, sans que le rendement
en uranium ~n soit affecté.
Un autre aspect de l'invention est de fournir un
procédé de purification de solutions uranifères contami-
nées par du zirconium, et qui ne soit pas tributaire de
la concentration d'ions carbonate en solution.
Un autre aspect de l'invention est de fournir un
procédé permettant d'obtenir de l'uranium de haute pure-
té à partir de solutions contaminées par du zirconium etdu phosphore, et dans lequel les différentes étapes sont
simples à mettre en oeuvre
Un autre aspect de l'invention est de fournir un
procédé de purification de solutions uranifères contami-
nées par du zirconium, facile à mettre en oeuvre à l'é-
chelle industrielle
Un autre aspect de l'invention est de fournir un
procédé de purification de l'uranium, contaminé par du
zirconium, applicable à de l'uranium sous forme d'urana-
te, tel qu'uranate d'ammonium, uranate de sodium, urana-
te de magnésium obtenu après un traitement préalable de
solutions uranifères.
La Sociéte Demanderesse a trouvé de façon tout à
fait inattendue qu'en ajustant le pH d'une solution con-
tenant de l'uranium et du zirconium à une valeur d'envi-
ron 2,5 à environ 3, en maintenant ce pH à cette valeur,
tandis que la température de la solution est éle~ée à
une valeur d'environ 30 à environ 60 C, pendant un temps
suffisamment long, il se pIoduit une précipitation sé-
lective du zirconium, tandis que l'uranium reste en so-
lution.
Le procédé conforme à l'invention de purifica-
tion d'une solution uranifère contaminée par du zirco-
nium est caractérisé en ce que la solution uranifère est
telle, que la valeur du rapport pondéral entre l'uranium
et le zirconium est égale ou supérieure à environ 25 et
en ce qu'on solubilise l'uranium et le zirconium en por-
tant le pH de la solution les contenant à une valeurallant de 1 à 3, puis on ajuste le pH de ladite solution
contenant l'uranium et le zirconium à l'état soluble à
une valeur de 2,5 à 3, puis on maintient le p~ à cette
susdite valeur tout en chauffant la solution à une tem-
pérature d'environ 30 à environ 60 C, pendant une duréesuffisante pour qu'il y ait précipitation sélective d'au
moins 70 % en poids de la quantité totale du zirconium,
tandis que l'uranium reste à l'état soluble.
On a constaté qu'à partir d'une solution conte-
nant du zirconium et de l'uranium, dans laquelle lerapport pondéral U/Zr est supérieur ou égal à environ
25, l'uranium et le zirconium étant tous les deux à l'e-
tat solu~le, on peut faire précipiter sélectivement le
zirconium, tandis que l'uranium reste à l'état soluble,
en ajustant le pH de la solution à une valeur de 2,5 à
3, en maintenant le pH a cette valeur et en chauffant la
solution à une température allant d'environ 30 à environ
60-C, pendant le temps nécessaire pour qu'il y ait pré-
cipitation sélective d'au moins 70 % en poids de la
quantité totale de zirconium.
~273~3~5i
7_ 27620-4
La précipitation d'au moins 70% en poids de la quantité
totale de zirconium en mettant en oeuYre le procédé de l'invention
est tout à fait inattendue, étant donné qu'à partir d'une solution
non uranifère contenant du zirconium, en ajustant le pH de la
solution à la valeur de 2,5-3 et en la maintenant à une température
d'environ 30 à environ 60C, la cinétique de précipitation du
zirconium est très lente et la quantité de zirconium précipitée
ne peut pas dépasser 40 à 50% en poids du zirconium total.
Afin que l'uranium obtenu soit de haute pureté, il faut
éliminer au moins 70% en poids de la quantité totale du zirconium.
De fa~on générale, une élimination d'au moins environ
70%, avantageusement d'au moins environ 90% en poids de la
quantité totale de zirconium, est nécessaire et suffisante, d'une
part pour réduire la teneur en zirconium à des valeurs compatibles
avec les normes actuellement en vigueur, et d'autre part, pour
obtenir de l'uranium de haute pureté.
I,e pourcentage de précipitation sélective du zirconium
par rapport à l'uranium dépend essentiellement de trois paramètres,
à savoir : le pH, la durée et la température.
Relativement aux dessins qui illustrent la réalisation
de l'invention,
La figure 1 représente la variation du pourcentage de pré-
cipitation sélective du zirconium en fonction de la durée,
La figure 2 représente la variation du pourcentage de salubil-
isation de l'uranium et du zirconium en fonction du pH,
La figure 3 représente le diagramme de l'ensemble de modes
de réalisation du procédé selon l'invention.
~273~0~
-7a- 27620-4
La i~ure 1 représente la variation du pourcentage (en
poids) de précipitation sélective du zirconium en Fonction de la
durée, pour des pH et des températures déterminés, dans une
solution contenant de l'uranium (par exemple 40 à 80 g~l) contaminé
par du zirconium (par exemple 0,5 à 1,2 gJl~.
En abscisses, on a porté la durée pendant laquelle le
pH de la solution est maintenu à une valeur déterminée (2,5 ou 3)
(exprimée en minutes) et en ordonnées, le pourcentage (en poids)
de précipitation du zirconium.
~ 2738~;
On constate les éléments suivants :
- à 30 C, en maintenant le p~ de la solution à
2,5, pendant 2 heures, on précipite environ 55 ~0 en
poids de la quantité totale de zirconium contenu dans la
solution ;
- en opérant à 50'C, et en maintenant le pH à
2,5, pendant 2 heures, on précipite environ 80 ~O en
poids de la quantité totale de zirconium ;
- en opérant à 30-C, et en maintenant le pH de
la solution à 3, pendant 2 heures, on précipite environ
83 ~ en poids de la quantité totale de zirconium ;
- en opérant à 50 C, et en maintenant le pH de
la solution à 3, pendant 2 heures, on précipite environ
93 ~. en poids de la quantité totale de zirconium.
On s'est aperSu qu'en milieu acide, le zirconium
contenu dans une solution uranifère est susceptible de
précipiter, si le pH de ladite solution est de 2,5 à 3,
et qu'en dehors de cette gamme de pH, le zirconium ne
précipite pas sélectivement et la quantité d'uranium
précipité devient importante, ce qui nécessite un re-
traitement du concentré zirconifère pour récupérer l'u-
ranium.
Par ailleurs, la loi cinétique qui régit cette
précipitation sélective est telle que si l'on opère à
température ambiante même en maintenant, pendant un
temps très prolongé, le pH à la valeur de 2,5-3, le
pourcentage de précipitation du zirconium atteint une
valeur limite qui est inférieure à 70 ~ en poids, de la
quantité totale du zirconium, ce qui n'est pas suffisant
pour obtenir de l'uranium de haute pureté.
On s'est aperçu que pour une valeur de pH déter-
minée, allant de 2,5 à 3, en chauffant la solution à une
valeur de 30 à 60-C, de préférence de 40 à 60 C, la pré-
cipitation sélective d'au moins 70 ~ du ~irconium se
produit et la duree de cette précipitation est tout à
~Z~3~305
fait compatible avec les exigences industrielles. La
température de 60-C n'est pas critique et si on chauffe
au-delà de 60 C, la réaction de précipitation du zirco-
nium est plus rapide. Mais l'optimisation du réglage des
paramètres, sur le plan industriel, impose avantageuse-
ment une température ne dépassant pas environ 60'C, dans
la mesure où la réaction de précipitation s'effectue sur
une durée industriellement acceptable, c'est-à-dire
d'environ 2 à environ 4 heures.
Or, pour un pH déterminé, compris de 2,5 a 3, il
est possible de fixer la température correspondante en-
tre environ 30 et environ 60 C, afin que la durée néces-
saire à la précipitation d'une proportion maximum de
zirconium soit d'environ 2 à environ 4 heures.
Dans la pratique, on fera en sorte que le couple
de paramètres (pH, température) soit choisi de sorte que
la précipitation sélective maximale du zirconium ait
lieu au bout d'environ 2 heures.
De façon pratique, dans la détermination du cou-
ple (pH, température), on privilégie généralement le pa-
ramètre constitué par le pH et on fixe la température en
fonction de celui-ci.
De façon préférée, on fixe le pH de la solution
à 3 pendant environ 2 heures, en chauffant la solution à
la température d'environ 50-C.
Etant donné que la réaction de précipitation sé-
lective du zirconium est réalisée à une température ne
dépassant généralement pas environ 60'C, il est possible
de faire des réglages et des surveillances de pH extrê-
mement précis, le cas échéant en continu, sinon à descourts intervalles de temps, ces mesures pouvant être
faites avec des équipements industriels classiques.
La figure 2 représente la variation du pourcen-
tage de solubilisation exprimé en pourcentage en poids
~,Z73a~
(en ordonnées) en fonction du pH ten abscisses), res-
pectivement pour l'uranium et le zirconium, à la tempé-
rature de 30 C, dans une solution contenant de l'uranium
(par exemple de 40 à 80 g/l) contaminée par du zirconium
(par exemple 0,5 à 1,2 gll).
On constate que pour la valeur de p~ 3, on pré-
cipite environ 87,6 % du zirconium, tandis que l'on ne
précipite qu'environ 0,4 ~ de l'uranium, ce qui signifie
qu'environ 99,6 % de l'uranium restent en solution.
A pH 4, la quantité d'uranium précipitée est de
2,4 ~0, ce qui signifie que 2,4 ~ de l'uranium ont préci-
pité avec le zirconium, ce qui est économiquement inac-
ceptable sans ajouter une étape supplémentaire pour
retraiter le concentré de zirconium, afin de récupérer
l'uranium.
Le choix du pH dans la gamme de pH de 2,5 à 3
permet de réaliser le meilleur compromis entre d'une
part la perte minime et acceptable économiquement d'u-
ranium par rapport à l'uranium global et, d'autre part,
l'élimination suf f isante du zirconium pour décontaminer
l'uranium dans le but d'obtenir de l'uranium de haute
pureté.
Généralement, la solution à traiter, contenant
l'uranium contaminé par du zirconium est, avant l'étape
de précipitation sélective du zirconium, à un pH supé-
rieur à 3, et peut même avoir une valeur de p~ telle que
l'uranium et le zirconium sont tous les deux à l'état
complètement ou partiellement insoluble. Afin de solubi-
liser l'uranium et le zirconium, on peut opérer selon
deux méthodes.
Selon une première méthode, on peut acidifier la
solution à une valeur de 1 à 1,5, af in de solubiliser le
zirconium et la totalité de l'uranium. Cette acidifica-
tion se fait par addition d'acide, notamment d'acide
35 sulf urique.
1 1
On a~uste ensuite le pH à la valeur de 2,5 à 3,
par addition d'une base, notamment la soude.
La concentration de la base utilisée varie d'en-
viron 200 à environ 500 g/l. ~ne lessive de soude de
concentration 400 g/l est avantageusement utilisée.
Selon une deuxième méthode, on peut acidifier
directement la solution contenant l'uranium et le zirco-
nium à la valeur de 2,5 à 3, par la quantité appr~priée
d'acide. Comme acide, on peut utiliser l'acide chlorhy-
drique, l'acide nitrique, mais l'acide sulfurique estavantageusement utilisé. Dans chacune des deux méthodes, qui viennent
d'etre exposées, on utilise de préférence de l'acide
sulfurique assez concentré, pour éviter les trop grandes
dilutions.
L'acide sulfurique utilisé est par exemple de
l'acide sulfurique classiquement utilisé dans l'indus-
trie et dont les concentrations varient de 92 à 98 -0,
par exemple 93 ~0.
De façon pratique, la pompe d'introduction d'a-
cide servant à acidifier les solutions, et la pompe
d'introduction de base, servant, si besoin est, à alca-
liniser les solutions, sont asservies à un pH mètre et
la régulation est effectuée sans difficulté à 0,1 unité
de pH près.
Pendant l'opération de précipitation sélective
de zirconium, le précipité qui se ~orme sera ci-après
désigné par 52. C'est un précipité de texture extrême-
ment fine, constitué essentiellement par du zirconium
~d'environ 5 à environ 12 ~O) et contenant une très fai-
ble proportion de l'uranium global égale ou inférieure à
environ 1 ~0).
Le précipité de zirconium formé comprend notam-
ment de l'hydroxyde de zirconium, et peut également con-
tenir des zirconates.
~27~80~
Selon un mode de réalisation préféré, le procédéconforme à l'invention de purification d'une solution
uranifère contaminée par du zirconium est caractérisé en
ce que la solution uranifère est telle, que la valeur du
rapport pondéral entre l'uranium et le zirconium est
égale ou supérieure a environ 25 et en ce qu'on solubi-
lise l'uranium et le zirconium en portant le pH de la
solution les contenant à une valeur allant de 1 à 3,
puis on ajuste le pH de ladite solution contenant l'u-
ranium et le zirconium à l'état soluble à une valeur de2,5 à 3, puis on maintient le pH à cette susdite valeur
tout en chauffant la solution à une température d'envi-
ron 30 à environ 60C, pendant une durée suffisan~e pour
qu'il y ait précipitation sélective d'au moins 70 ~0 en
poids de la quantité totale du zirconium, tandis que
l'uranium res~e à l'état soluble, la quantité d'uranium
restant à l'état soluble représentant au moins environ
99 ~0 de la quantité totale d'uranium.
En ce qui concerne l'uranium décontaminé du zir-
conium, la séparation entre l'uranium et le zirconium
entraîne une perte en uranium au plus égale à environ
1 ~0, par rapport à la quantité solubilisée d'uranium,
ladite perte résultant du fait qu'une très faible partie
de l'uranium précipite avec le zirconium.
Etant donné que la solubilisation de l'uranium
est pratiquement totale, on peut considérer que la sé-
paration entre l'uranium et le zirconium entraîne une
perte en uranium au plus égale à environ 1 ~ par rapport
à la quantité globale d'uranium.
Le procédé selon l'invention s'applique avanta-
geusement aux solutions contenant outre l'uranium conta-
miné par du zirconium, du phosphore.
Un mode de réalisation du procédé de purifica-
tion d'une solution d'uranium contaminé par du zirconium
et du phosphore, est caractérisé en ce qu'on solubilise
~:73~30~;
13
l'uranium, le zirconium et le phosphore en portant le pH
de la solution à une valeur de 1 à 3, puis on ajuste le
pH de ladite solution contenant l'uranium, le zirconium
et le phosphore à l'état soluble, à une valeur de 2,5 à
3, puis on maintient le pH à cette susdite valeur tout
en chauffant la solution à une température d'enviIon 30
à environ 60-C, pendant une durée suffisante pour qu'il
y ait précipitation sélective d'au moins 70 -~ en poids
de la quantité totale de zirconium et de phosphore, tan-
dis que l'uranium reste à l'état soluble.
On a constaté qu'à partir d'une solution conte-
nant de l'uranium, du zirconium et du phosphore à l'état
soluble, on peut faire précipiter sélectivement le zir-
conium et le phosphore, tandis que l'uranium reste à
l'état soluble, en ajustant le pH de la solution à une
valeur de Z,5 à 3, en maintenant le pH à cette valeur et
en chauffant la solution à une température allant d'en-
viron 30 à environ 60 C, pendant le temps nécessaire
pour qu'il y ait précipitation sélective d'au moins 70 ~
du zirconium et du phosphore, exprimée en pourcentage en
poids par rapport à la quantité totale de phosphore et
de zirconium.
Selon un mode de réalisation préféré du procédé
de l'invention, on opère avantageusement à la températu-
re d'environ 40 à environ 60 C, notamment d'environ50-C.
Selon un mode de réalisation préféré de l'inven-
tion, on maintient le pH à 2,5-3 à une température d'en-
viron 40 à environ 60-C, pendant une durée suffisante
pour qu'il y ait précipitation d'au moins 90 % de la
quantité totale de zirconium et de phosphore.
Le precipité obtenu à l'issue de cette opération
sera ci-après désigné par S2. Il est constitué essen-
tiellement de zirconium et de phosphore, principalement
sous forme de phosphate de zirconyle, d'hydroxyde de
~273~5
14
zirconium ~et peut également contenir des zirconates.
Lorsque la réaction est terminéel le précipité
S2 est séparé de la solution, qui sera dans la suite dé-
signée par solution C. Etant donné la finesse du préci-
pité, la séparation solide-liquide est effectuée soit
par centrifugation, soit sur filtre à précouche, ou par
toute autre technique appropriée.
Les solutions uranifères soumises au procédé se-
lon l'invention contiennent généralement des ions sulfa-
10 te, car l'uranium et le zirconium sont solubilisés es-
sentiellement respectivement sous forme de sulfate d'u-
ranyle et de sulfate de zirconyle.
Les solutions uranifères soumises au procédé se-
lon l'invention sont de préférence pratiquement exemptes
15 d'ions carbonate, car il est avantageux de débicarbona-
ter les solutions pour les raisons exposées ci-après.
Les solutions uranifères soumises au procédé de
l'invention peuvent contenir des ions sodium notamment:
- dans le cas où le pH des solutions à traiter a
20 été préalablement porté à une valeur de pH de 1-1,5,
pour solubiliser totalement l'uranium, et qu'il est en-
suite ajusté à la valeur de précipitation sélective du
zirconium, c'est-à-dire à pH 2,5-3 par addition de NaOH,
ainsi que
- dans le cas où les solutions à traiter pro-
viennent de solutions initiales contenant l'uranium sous
forme d'uranyl tricarbonate de sodium.
Les solutions uranifères contaminées par du zir-
conium peuvent provenir de solutions pouvant contenir de
l'uranium, du zirconium, du molybdène, éventuellement du
phosphore.
Dans le cas d'une telle solution, un mode de
réalisation préféré du procédé selon l'invention com-
prend :
- l'obtention d'une pulpe par précipitation de
~273~305
l'uranium en portant le p~ de la solution contenant l'u-
ranium, le zirconium, le molybdène et éventuellement le
phosphore, à la valeur de 11,5 à 11,8, par addition
d'une base, tandis que le zirconium précipite également,
ainsi qu'éventuellement le phosphore, et que le molybdè-
ne reste à l'état soluble ;
- la séparation solide-liquide de cette pulpe,
pour obtenir d'une part un précipité désigné ci-après
par S1, contenant essentiellement l'uranium, le zirco-
nium et éventuellement le phosphore, et d'une part unesolution effluente désignée ci-après par solution B ;
- la mise en solution du précipité S1 en addi-
tionnant de l'acide, notamment sulfurique, jusqu'à pH
1-3 ;
- 15 - l'obtention d'une pulpe par précipitation sé-
lective du zirconium et éventuellement du phosphore, en
ajustant et en maintenant le pH de la solution à la va-
leur de 2,5-3 et en élevant la température d'environ 30
à environ 60 C, pendant un temps suffisant pour qu'au
moins 70 ~ du zirconium et éventuellement du phosphore
précipitent sélectivement ;
- la séparation solide-liquide de cette pulpe
pour obtenir d'une part un précipité ci-après désigné
par solide S2, constitué essentiellement de zirconium et
éventuellement de phosphore et d'autre part une solution
effluente contenant l'uranium, et dénommée ci-après so-
lution C.
Dans ce mode de réalisation du procédé selon
l'invention, l'étape de précipitation de l'uranium et du
zirconium se fait à pH de 11,5-11,8 de préférence à pH
voisin de 11,7, par addition de soude, car l'utilisation
de Ca(OH)2 est susceptible d'entraîner la formation de
crasses dans les installations.
L'uranium précipite essentiellement sous forme
73~3~5
d'oxyde ou de diuranate de sodium, selon la quantité fi-
nale de soude en excès et le zirconium essentiellement
sous forme d'hydroxyde de zirconium.
Les réactions de précipitation de l'uranium peu-
vent s'écrire comme suit :
U02S04 ~ 2NaOH ~ (x - 1)H20----~U03.XH20 ~ Na2504 (1)
x variant de O à 2 ;
2U254 + 6NaOH ~ Na2U27 + 2Na2S4 + 3H20 (2)
Dans la mise en oeuvre du procédé selon l'inven-
tion, étant donné qu'on travaille avantageusement avecun excès limité de soude, c'est surtout la réaction (1)
qui a lieu, et X est alors généxalement égal ou infé-
rieur à 1.
Pour fixer les idées, la soude utilisée est une
lessive de soude de concentration d'environ 200 à envi-
ron 500 g/l, de préférence d'environ 400 g/l.
Le procédé selon l'invention s'applique égale-
ment aux solutions uranifères contaminées par du zirco-
nium éventuellement du phosphore, lesquelles solutions
proviennent de solutions initiales pouvant contenir de
l'uranium,du zirconium,éventuellement du phosphore, du
molybdène, des matières organiques, des ions sodium, des
ions carbonate,des ions bicar~onate et des ions sulfate.
Dans le cas d'une telle solution uranifère, dé-
nommée ci-après solution A, un mode de réalisation pré-
féré du procédé selon l'invention comprend :
- la débicarbonatation préalable pratiquement
totale de la solution A, à l'aide d'un acide pour obte-
nir une solution ne contenant pratiquement plus de car-
bonate, ci-après dénommée solution Abis ;
~ l'obtention d'une pulpe par précipitation de
l'uranium en portant le pH de la solution à la valeur de
11,5 à 11,8, par addition d'une base, tandis que le zir-
conium, ainsi qu'éven~uellement le phosphore, précipi~
tent également et que le molybdène reste en solution ;
~73B~
17
- la séparation solide-liquide de cette pulpe,
donnant d'une part un précipité désigné ci-après par S1,
contenant essentiellement l`uranium, le zirconium et
éventuellement le phosphore et d'autre part une solution
e~fluente désignée ci-après par solution ~ ;
- la mise en solution du précipité 51 en addi-
tionnant de l'acide, notamment sulfurique, jusqu'à p~
1-3 ;
- l'obtention d'une pulpe par précipitation sé-
lective du zirconium, et éventuellement du phosphore, enajustant et en maintenant le pH de la solution à la va-
leur de 2,5-3 et en élevant la température d'environ 30
à environ 60 C, pendant un temps su~fisant pour qu'au
moins 70 ~ du zirconium et éventuellement du phosphore
15- précipitent ;
- la séparation solide-liquide de cette pulpe
pour obtenir d'une part un précipité ci-après désigné
par S2, constitué essentiellement de zirconium et éven-
tuellement de phosphore et d'autre part une solution ef-
fluente contenant l'uranium et dénommée ci-après solu-
tion C.
Dans ce mode de réalisation du procédé selon
l'invention, la débicarbonatation est effectuée généra-
lement en portant le pH de la solution à la valeur d'en-
viron 4,5 à 5,2 et de préférence d'environ 5.
Cette débicarbonatation est effectuée de préfé-
rence par addition d'acide sulfurique,ce qui permet éga-
lement de détruire les matières organiques,constituées
notamment par des acides organiques,du type de ceux qui
sont désignés par acides humiques et acides fluviques.
Par débicarbonatation pratiquement totale, on
désiqne l'élimination d'au moins environ 90 à 95 ~ en
poids des carbonates et bicarbonates, exprimés par rap-
port à C02.
Cette débicarbonatation totale, qui conduit à
~.273~05
l'élimination quasi totale des ions carbonate et bicar-
bonate présente l'avantage de permettre, lors de l'étape
ultérieure de précipitation de l'uranium et du zirconium
par une base, d'ajouter la quantité de ladite base né-
cessaire et suffisante pour précipiter l'uranium et lezirconium, et non pour neutraliser les ions carbonate et
bicarbonate puisque la solution en est alors pratique-
ment exempte.
Les solutions à traiter par le procédé conforme
à l'invention peuvent aussi contenir du silicium à l'é-
tat SiO2 à raison d'environ O à environ 1 g/l de SiO2.
De façon typique, une solution à traiter par le
procédé selon l'invention et contenant de l'uranium con-
taminé par du zirconium, éventuellement par du phospho-
re, contient, après solubilisation de l'uranium, du zir-
conium (et éventuellement du phosphore), et juste avant
la précipitation sélective du zirconium (éventuellement
du phosphore) :
- d'environ 1,5 à environ 4 9/1 d'uranium, no-
tamment d'environ 2 à environ 3 g/l d'uranium ;
- d'environ 20 à environ 100 mg/l de zirconium,
notamment d'environ 30 à environ 50 mg/l de zirconium ;
- d'environ O à environ 1 g/l de phosphore ;
- d'environ 10 à environ 50 g/l d'ions 504
- d'environ 5 à environ 20 g/l d'ions Na+ ;
- d'environ 0,5 à environ 1,2 g/l de carbone
organique total ;
- d'environ 0,1 à environ 1 ~/l de C02 ;
- d'environ O à environ 1 g/l de SiO2.
On rappelle que, par convention, on a désigné,
l'effluent contenant l'uranium sous forme solubilisée,
lequel effluent est obtenu après la précipitation du
zirconium et la séparation solide-liquide, par solution
C.
Un mode de réalisation préféré du procédé de
~27380~;
9
l'invention comporte l'étape additionnelle d'obtention
d'uranium, à partir de la liqueur C définie ci-dessus,
sous forme d'un précipité de peroxyde d'uranium en trai-
tant la liqueur C par de l'eau oxygénée.
L'équation de la réaction chimi~ue correspondan-
te est la suivante :
U2 H2 2 2 U04, xH20 + 2H ,
x variant de 1 à 3.
Lorsque l'uranium de la liqueur C est sous forme
de sulfate, cette réaction complète s'écrit :
U02S04 + H22 + XH2 U04, xH20 + H2S4
x variant de 1 à 3.
On utilise de préférence de l'eau oxygénée ayant
une concentration d'environ 300 à environ 500 g/l.
La précipitation du peroxyde d'uranium se fait
dans le domaine de pH de 3 à 4.
Or, étant donné que la réaction de précipitation
d'uranium sous forme de peroxyde d'uranium, abaisse le
pH du milieu réactionnel, puisqu'il y a formation d'aci-
de, il est nécessaire de contrôler le pH et de le main-
tenir à la valeur de 3-4 par addition d'une base, notam-
ment la soude.
Le contrôle du pH par la base se fait par exem-
ple à l'aide de soude, de concentration de 100 à
400 g/l.
Selon une variante du procédé selon l'invention,
au lieu d'être obtenu sous forme de peroxyde d'uranium,
l'uranium peut être obtenu à partir de la solution C dé-
finie ci-dessus, sous forme d'uranate d'ammonium ou d'u-
ranate de magnésium.
On peut avoir recours à cette variante dans lecas où la liqueur C contient peu de molybdène et de ma-
tières organiques.
Les équations correspondantes peuvent s'écrire :
~ 2~380s
2U2S4 ~ 6MH40H ~--~ 27(NH4)2 + 2tNH4)2so4 ~ 3H20
2U02S04 + 3MgO + 3H20 ~ U207Mg + 2MgS04 + 3H20
Le précipité d'uranium obtenu est ensuite décan-
té, filtré, lavé et séché pour donner un concentré ura-
nifère S3.
Un autre mode de réalisation préféré du procédé
selon l'invention comprend l'étape additionnelle de dis-
solution du précipité 52 contenant essentiellement le
zirconium, par un acide, notamment l'acide sulfurique, à
10 un pH compris de 1,5 à 2,5. La durée de la réaction est
d'environ 30 minutes à environ 2 heures. ~lle est ef f ec-
tuée à température ambiante et permet de resolubiliser
plus de 90 ~ de l'uranium entraîné dans le précipité S2.
Le résidu solide, correspondant à la partie 52 qui n'a
pas été solubilisée, est séparé par f iltration. L'ef-
~luent liquide, résultant de cette resolubilisation de
l'uranium, ci-après désigné par solution E, peut être
recyclé dans le procédé.
D'autres caractéristiques de l'invention appa-
raîtront au cours de la description qui suit.
Les solutions type qui peuvent être soumises au
procédé selon l'invention, ci-après dénommées solu~ions
A, peuvent provenir de liqueurs issues de l'attaque al-
caline de minerais uranifères bruts.
Ces solutions A présentent la composition moyen-
ne suivante :
- U : teneur comprise d'environ 1 à environ 5 g/l,
- Mo : teneur comprise d'environ O à environ 1 g/l, no-
tamment d'environ 50 à environ 500 mg/l,
- Zr : teneur comprise d'environ O à environ 0,1 g/l,
notamment d'environ 40 à environ 100 mg/l,
- carbone organique total (correspondant aux matières
organiques) : teneur inférieure à environ 2 g/l, notam-
ment comprise d'environ 0,8 à environ 1,2 gll,
- Na+ : teneur comprise d'environ 13 à environ 18 g/l,
~22~3805
- C03 : teneur d'environ 1,5 g/l,
HC03 : teneur comprise d'environ 10 à environ 20 g/l,
- 504 : teneur comprise d'environ 16 à environ 20 g/l,
- Na2S04 : teneur comprise d'environ 25 à environ
30 g/l,
- Na2C03 : teneur comprise d'environ O à environ 3 g/l,
- NaHC03 teneur comprise d'environ 15 à environ 25 g/l,
- U/Zr (en poids) supérieur ou égal à environ 25.
Dans ces solutions, l'uranium peut être présent
sous forme d'uranyl tricarbonate de sodium.
Les solutions A sont préalablement débicarbona-
tées, à l'aide d'acide sulfurique, à un pH compris entre
4,5 et 5,2, de préférence voisin de 5.
Après débicarbonatation, la teneur en ions sul-
fate a augmenté par rapport à celle de la solution A,tandis que les teneurs en matières organiques, en ions
carbonate et bicarbonate ont baissé.
Les solutions obtenues de la débicarbonatation
des solutions A seront ci-après désignées par solutions
Abis.
La composition moyenne des solutions Abis est la
suivante :
- U : teneur comprise d'environ 1 à environ 5 gll,
- Mo : teneur comprise d'environ O à environ 1 g/l,
- Zr : teneur comprise d'environ O à environ 0,1 g/l,
- Carbone organi~ue total : teneur inférieure à 0,2 g/l,
~ C2 résiduel teneur inférieure à 0,1 g/l,
- Na : teneur comprise d'environ 15 à environ 20 g/l,
- 504 : teneur comprise d'environ 30 à environ 60 g/l,
- U/Zr (en poids) supérieur ou égal à environ 25.
Dans cette solution Abis, l'uranium se trouve
essentiellement sous forme de U02S04 et le zirconium es-
sentiellement sous forme de ZrOS04.
On effectue ensuite la précipitation de l'ura-
nium et du zirconium contenu dans la solution ~bis en
~273805
22
portant le pH de la solution Abis, à une valeur d'envi-
ron 11,7, par addition de soude.
Les réactions chimiques correspondant à l'addi-
tion de NaOH peuvent s'écrire :
5U02SO~ + 2NaOH + (x - 1)H20~ U03, xH20 + Na254
x variant de 1 à 3 ;
H20, C02 + 2NaOH ~ Na2co3 + 2H2
H2MoO4 + 2NaOH ----~Na2MoO4 + 2H20
10H2504 + 2NaOH ~ Na2504 + 2H2
ZrOS04 + 2NaOH ~ zro(OH)2 + Na254
La durée de cette réaction est de 0,5 à 1,5 heu-
res. La température est comprise d'environ 20 à environ
60-C et le pH de la pulpe obtenue est voisin de 11,5 à
11,8, et plus généralement voisin de 11,7.
De la séparation solide-liquide de cette pulpe,
on obtient une solution effluente B de composition sui-
vante :
- uranium : teneur inférieure à environ 5 mg/l,
- molybdène : teneur comprise d'environ O à environ
1 g/l,
- zirconium : teneur inférieure à environ 10 mg/l,
- carbone organique total : teneur in érieure à environ
0,2 g/l,
~ C2 résiduel : teneur inférieure à environ 0,1 g/l,
et un précipité S1 essentiellement constitué d'uranium
et de zirconium.
La composition moyenne du solide 51 est la sui-
vante :
- uranium : teneur comprise d'environ 60 ~. à environ
71 %,
- zirconium : teneur comprise d'environ O à environ
4 % ;
- carhone organique total : teneur comprise d'environ O
~738~5
à environ 2 ~,
- U/Zr (en poids) supérieur ou é~al à environ 25.
De plus, ce précipité contient, en tant qu'im-
prégnants, du sulfate de soude,
et des traces de molybdène (teneur inférieure à 5 ~0).
Ce précipité S1 est repris par l'acide sulfuri-
que jusqu'à pH 2,5 selon les réactions :
U03, ~H20 + H2S4U02504 + (x - 1) H2
x variant de 1 à 3 ;
102N OH + H SO ~ Na SO + 2H O
Na2C03 + H2S4 ~ Na2S04 + C02 2
( )2 + H2S04 ~ ZrO S04 ~ 2H2
La solubilisation de l'uranium a lieu de pH 5 à
pH 2,5.
A ce stade, la composition de la solution est la
suivante :
- uranium : teneur comprise d'environ 1,5 à environ
4 g/l, notamment d'environ 2 à environ 3 g/l ;
- Zr : teneur comprise d'environ 20 à environ 60 mg/l,
notamment d'environ 30 à envirGn 50 mg/l ;
- S04 : teneur comprise d'environ 10 à environ 50 g/l ;
- carbone organique total : 0,05 à 0,2 g/l.
Puis, si on élève la température de 40 à 60 C,
pendant 2 à 4 heures, et si l'on maintient le pH à la
~aleur 2,5-3 et plu5 géneralement 3, au moins 90 ~ du
zirconium (exprimés en poids par rapport à la quantité
totale de zirconium~ précipitent sous forme ZrO(OH)2,
tandis ~u'au plus 10 % du zirconium restent à l'état so-
luble sous form~ de ZrOS04. Ceci peut être traduit pala réaction sui~ante :
2ZrO S04 (2 à 4 heures, 40 à 60 C) --~
ZrO(OH)~ + 2rOSO~ + H2S04
(90 ~0) (10 ~.)
~Z73805
24
Etant donné qu'il y a formation d'acide sulfuri-
que et par conséquent acidification de la solution, il
est nécessaire, pour maintenir le pH à la valeur 2,5-3
d'ajouter une base, notamment la soude.
Il est également possible, pour solubiliser to-
talement l'uranium, de porter le pH de la solution jus-
qu'à la valeur 1-1,5, puis d'augmenter le pH de la solu-
tion jusqu'à la valeur 2,5-3, a~in de précipiter sélec-
tivement le zirconium.
A pff 2,5-3, le zirconium précipite et les réac-
tions correspondant à sa précipitation sélective peuvent
s'écrire :
3ZrOS04 + 4NaOH --~ 2ZrO(OH)2 + ZrO504 + 2Na2S04
ZrOS04 (2 à 4 heures, 40 à 60 C) > Zr(OH)2 + ZrOS04 +
H2S 9
Là encore, il y a acidification de la solution
au cours de la précipitation du zirconium et par consé-
quent il est nécessaire d'ajouter une base, notam~ent de
la soude, pour maintenir le pH à la valeur de 2,5-3.
Le précipité essentiellement constitué par de
l'hydroxyde de zirconium sera désigné par S2. Il est ré-
cupéré par filtration. Outre le zirconium, il contient
une très faible proportion de l'uranium global (moins de
l ~) et une certaine fraction des matières organiques
contenues dans la liqueur A (moins de 2 ~0).
La solution effluente contenant l'uranium est
désignée par solution C.
Elle contient d'environ 20 à environ 60 g/l
d'uranium.
Pour extraire l'uranium de cette solution C, on
peut ajouter de l'eau oxygénée pour précipiter un pero-
xyde d'uranium selon l'équation :
U02S04 + H22 + XH2 U04, xH20 + H2504
x variant de 1 à 3.
Cette reaction abaisse le pH du milieu qui doit
31~3~5
être contrôlé par une base, notamment la soude et pour
être maintenu à une valeur comprise entre 3 et 4.
On effectue une séparation solide-liquide pour
recueillir le précipité. Celui-ci est ensiute décanté,
filtré, lavé et séché pour donner un concentré uranifère
53, dont les caractéristiques principales sont les sui-
vantes :
- uranium....... compris d'environ 65 à environ 73 ~0
- molybdène/uranium......... inférieur à environ 0,1 ~0
10 - zirconium/uranium......... inférieur à environ 0,2 -0
- carbone organique total... inférieur à environ 0,1 O~D .
On appelle liqueur D la solution résultant de la
susdite séparation solide-liquide.
Le molybdène et les matières organiques présents
dans la solution C restent en solution et se retrouvent
dans la liqueur D. Si la liqueur C contient peu de mo-
lybdène et de matières organiques, il est également pos-
sible de précipiter un uranate d'ammonium ou de magné-
sium.
En ce qui concerne le précipité essentiellement
constitué par de l'hydroxyde de zirconium, désigné par
S2, il a une texture extrêmement fine et la séparation
solide-liquide doit être réalisée soit par centrifuga-
tion, soit sur filtre à précouche, ou par toute autre
technique appropriée.
Le précipité S2 issu de la séparation solide-
liquide après reprise du préconcentré peut être dissous
dans de l'acide sulfurique à un pH allant de 1,5 à 2,5.
La durée de la réaction est d'environ 30 minutes à envi-
ron 2 heures. Elle s'effectue à température ambiante. Il
est possible, dans ces conditions, de resolubiliser plus
de 90 % de l'uranium entraîné dans le précipité et de le
recycler dans le procédé (liqueur E). Le résidu S4 est
séparé par filtration.
L'ensemble de ces étapes est représenté sur la
73~0~;
26
figure 3, dans le dia~ramme figurant sous le titre "Li-
queur d'attaque alcalineU.
Le procédé selon l'invention s'applique égale-
ment avec succès aux solutions uranifères alcalines, no-
tamment carbonatées, de réextraction d'uranium à partird'une phase organique elle-meme chargée en uranium, cet-
te phase ayant été obtenue elle-même par contact notam-
ment à contre-courant avec une solution de lixiviation
acide, notamment à l'acide sulfurique brut, de concen-
trés uranifères.
Une telle solution de lixiviation résultant dutraitement acide à pH d'environ 2, par exemple de pré-
~érence à l'aide d'acide sulfurique, de concentres ura-
nifères, au cours duquel l'uranium ainsi que les autres
éléments se retrouvent en solution.
A titre d'exemple, pour une solution uranifère
de réextraction, dans laquelle l'uranium est à l'état
d'uranyl tricarbonate d'ammonium, on peut effectuer une
décomplexion thermique, par chauffage à une température
d'environ 90'C pour éliminer N~3 et C02. On ajuste en-
suite le pH de la solution à la valeur 2,5-3 à l'aide
d'acide, notamment sulfurique, et on chauffe la solution
à la température d'environ 30 à environ 60 C, notamment
d'environ 40 à 60-C, pour précipiter sélectivement le
zirconium comme indiqué ci-dessus.
Les étapes de récupération de l'uranium et de
reprise du précipité de zirconium sont semblables à cel-
les développées à propos du traitement des solutions
d'attaque alcaline.
Les étapes de ce mode de réalisation du procédé
selon l'invention sont représentées sur la figure 2 dans
le diagramme figurant sous le titre ~Eluat - Uranyl tri-
carbonate d'ammonium~.
Lorsque la solution uranifère de réextraction
~2~73E3~5
contient l'uranium à l'état d'uranyl tricarbonate de so-
dium ou de sulfate d'uranyle,on peut acidifier la solu-
tion jusqu'au pH de 2,5-3, à la température d'environ 30
à environ 60'C, notamment d'environ 40 à environ 60-C,ce
qui permet à la fois d'éliminer C02 et de faire précipi-
ter sélectivement le zirconium comme indiqué plus haut.
1'acidification de la solution peut être effec-
tuée à l'aide d'acide, notamment sulfurique.
Les étapes de précipitation d'uranium ainsi que
de reprise du précipité de zirconium sont semblables à
celles développées à propos du traitement des solutions
d'attaque alcaline.
Les étapes de ce mode de réalisation du procédé
selon l'invention sont représentées sur la figure 3 dans
- 15 le diagramme figurant sous le titre "Eluat - Uranyl tri-
carbonate de sodium".
Lorsque l'uranium à décontaminer est sous forme
d'uranate, notamment de diuranate de sodium (U207Na2),
de diuranate d'ammonium (U207(NH4)2) ou d'uranate de ma-
gnésium (U207Mg), on solubilise l'uranate en portant lepH de la solution à la valeur de 2,5-3 à l'aide d'acide,
notamment sulfurique et on chauffe la solution à la tem-
pérature d'environ 30 à environ 60 C, notamment d'envi-
ron 40 à environ 60-C, pour précipiter le zirconium com-
me indiqué ci-dessus.
Lorsque l'uranate à décontaminer est difficile-
ment soluble, par exemple lorsqu'il s'agit d'uranate de
magnésium, on a avantageusement recours à une acidifi-
cation à pH 1-1,5, à l'aide d'acide notamment sulfuri-
que. On ajuste et maintient le pH de la solution à lavaleur de 2,5-3, par addition d'une base Ca(OH)2 ou de
préférence NaOH et on chauffe la solution à la tempéra-
ture d'environ 30 à environ 60-C, notamment d'environ 40
à environ 60-C, pour précipiter le zirconium comme indi-
qué ci-dessus.
~2~3~
28
Les étapes de ce mode de réalisation du procédé
selon l'invention sont représentées sur la figure 2 dans
le diagramme figurant sous le titre ''UranatesU.
Les étapes ultérieures de précipitation d'ura-
nium, ainsi que de reprise du précipité de ~irconiumsont semblables à celles indiquées à propos du traite-
ment des solutions d'attaque alcalines.
Les exemples particuliers suivants ont été ef-
fectués pour illustrer le procedé selon l'invention qui
vient d'être décrit ci-dessus
EXEMPLE 1
On traite par le procédé conforme à l'invention
une liqueur A, d'un volume d'environ de quelques dizai-
nes de litres à 1 m3 et de composition suivante :
15 ~ U.....~....................................... 2,82 gll
- Mo........................ .................... 59 mg/l
- Zr........................ .................... 71 mg/l
- carbone organique total... 1 200 mg/l
- S04 ...................... ................ -- 10 à 100 g/l
20 - C03 ...................... .................. ) O à 60 g/l
- HC03 ........................................ ) exprimés en C02
- Na ............................................. O à 40 g/l.
La solution Abis issue de la débicarbonatation a
la composition suivante :
- U = 2,82 g/l
- Mo = 0,059 g/l
- Zr = 0,071 g/l
- carbone organique total = 0,230 g/l
- C2 = 0,080 g/l
Après précipitation de l'uranium et du zirconium
à pH 11,7, par addition de 0,45 kg de NaOH par kg d'ura-
nium, les co~positions du précipité S1 et de la solution
effluente B sont respectivement les sui~antes :
Soli~e 51 :
35 - U = 70 % en poids
~73~3~5
29
- Zr = 1,12 ~ en poids
- carbone organique total = 0,44 ~ en poids
le complément à 100 ~ étant constitué par des impuretés
en imprégnation en particulier Na2S04 et SiO2.
Solution B :
- U = 1 mg/l
- Mo = 0,059 g/l
- Zr inférieur à 0,01 g/l
- carbone organique total = 0,227 g/l
Après repris~ à l'acide sulfurique jusqu'à pH 3
de la pulpe épaissie du précipité 51, on obtient la so-
lution C et le précipité S2, composé en partie du sup-
port de filtration, qui est composé d'un produit essen-
tiellement à base de sio2.
1-5 La composition du précipité S2 est la suivante :
$olide 52 :
- IJ = 14 ~O
- Zr = 8,30 ~0
- Mo = 0,4 ~0
- carbone organique total = 4,30 S
La solution C, concentrée en uraniu~ a la compo-
sltion suivante :
Solution C :
- U = 44 ~/l
- Mo = 0,069 g/l
- Zr inférieur à Q,01 g/l
- carbone organique total = 0,18 g/l
A partir de cette solution C, on précipite le
peroxyde d'uranium et après la séparation solide-
liquide, on obtient un solide 53, riche en uranium etune solution effluente D.
Les compositions respectives du solide 53 et de
la solution D sont les suivantes :
So~ide s3 :
- U (provenant de U04) ~ 70,26 %
1;~7~305
- Mo inférieur à 0,011 5.
- Zr inférieur à 0,025 ~
- carbone organique total = 0,04 ~O
solution D :
- U = 0,040 g/l
- Mo = 0,065 g/l
- Zr
- carbone organique total = 0,20 g/l
En reprenant un précipité solide S2, obtenu com-0 me indiqué ci-dessus et de composition suivante :
- U = 13 ~O
- Zr = 7,24 ~O
- Mo = 0,58 ~0
- carbone organique total = 6,04 ~05 par l'acide sulfurique jusqu'à pH 1,5-2,5 on solubilise
l'uranium entraîné dans le précipité de zirconium. On
obtient alors une solution effluente E et un résidu so-
lide S4 de compositions respectives sui~antes :
Solution E :
- U = 62,3 g/l
- Zr = 0,46 g/l
- Mo = 0,55 g/l
- carbone organique total = 0,36 g/l
Solide 54 :
- U = 0,53 ~O
- Zr = 7,03 ~
- Mo = 0,46 %
- carbone organique total = 5,88 ~.
Il faut noter que les compléments à 100 % res-
pectivement du solide 52 et du solide S4, sont consti-
tués par le support de filtration.
EXEMP~E 2
Il est effectué comme l'exemple 1. On donnera
ci-après les teneurs des constituants de la solution
initiale et les teneurs par rapport à l'uranium, des
~731305
31
constituants des concentrés uranifères obtenus, exprimés
en pourcentages en poids.
Solution initiale (avant débicarbonatation) :
- U = 2,82 g/l
- Mo = 0,06 g/l
- Zr = 0,071 g/l
- carbone organique total = 0,72 g/1
- Na - 17,4 g/l
- S04 = 17,8 g/l
~ SiO2 = < 50 mg/l
- C03 et HC03 exprimés en C02 = 16 g/l
Après avoir effectué cinq essais du procédé
selon l'invention, sur la solution initiale définie
ci-dessus, on obtient des concentrés uranifères de
composition suivante (exprimés en % en poids) :
Essais 1 2 3 4 5
U69,47 69,45 69,43 70,13 70,12
Mo/U< 0,015 ~ 0,015 < 0,015 < 0,015 < 0,015
Zr/U 0,13 0,13 0,13 0,13 0,14
20 carbone orga-
nique total/U 0,14 0,020 0,08 0,07 0,06
Na/U 0,23 0,17 0,13 0,10 0,14
S04/U 0,26 0,20 0,13 0,20 0,20
SiO2/U 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10
Le procédé selon l'invention permet d'obtenir de
l'uranium de haute pureté dans lequel la quantité de
zirconium reste au plus égale à 0,5 ~ et est comprise de
0,1 à 0,5 %, par rapport à l'uranium.
3~305
-3la-
A~NEXE I
Incidence du p~ sur la séparation zirconium-
uranium
Chaque expérience a été effectuée à partir
d'une liqueur A, qui, après élimination du
bicarbonate, donne une liqueur Abis.
Une telle liqueur Abis, après précipitation de
l'uranium et du æirconium, permet d'éliminer le
molybdene et conduit à une boue constituée par un
soli.de Sl et un effluent B, laquelle ~oue a les
caractéristiques suivantes:
densité: 1,124
humidité: 88,7%
. analyse (du solide Sl): U = 58,7%
Zr = 0,51%
Mo = 0,042$
S04 = ~,83%
Cette boue contenant le solide Sl est dissoute
par l'acide sulfurique à différents pH et
différentes températures, ce qui conduit à une
solution C concentrée en uranium, à partir de
laquelle précipite le zirconium.
Pour chaque essai, la composition de la
solution C obtenue est donnée ci-après, ainsi que le
taux d'élimination du zirconium (par rapport au
contenu du zirconium dans le solide Sl) et le taux
D,
D ji
~2t7380~ -
-3lb-
de perte de l'uranium (par rapport au contenu en
uranium du ~olide Sl).
Quatre essais (1, 2, 3 et 4) ont été effectués
à ]a temp~rature de 45C, à différents pH,
respectivement 2, 2.5, 3, 3.5 et 4, afin de mettre
en évidence ]'in~luence du pH à l'intérieur et à
l'extérieur de ]a gamme de pH utilisée dans le
procédé de l'invention.
~ssai 1 2 3 4 5
pH 2 2.5 3 3.5 4
Analyse de la
solution C
U g/l 75,51 74,80 75,00 7~,15 70,~3
Zrmg/l 103 12 <10 <10 <10
Momg/l 121 124 145 147 141
COTmg/l 233 224 235 239 232
SO~g/l 98,64 94,52 94,90 92,72 87,61
Perte en U ~
(par rapport
au solide Sl) 0,2 0,3 1,1 4,5 8,7
Elimination
de Zr % (par
rapport au
solide Sl)84,6 98,2 98,5 98,6 98,5
* COT : carbone organique total
J'
1;~738
-31c-
Ces r~su].tats montrent que dans la gamme de pl~
du procéde de l'invention à une température
déterminée située dans la gamme du procéd~ de
l'invention, il. y a élimination opti.male du
zirconium et une perte minimum d'uranium.
A un pH supérieur à 3, on augmente la perte en
uranium, ce qui i.mpllque des étapes de retraitement
supplémentaires, compliquant le procédé à l'échelle
industrielle, et à un pH inférieur à 2.5,
l'élimination du zirconium décroit ~environ 15-'~ de
moins de zirconium ~liminés à pH 2 qu'à pH 2.5).
.
, .
._ J
~738~i
-31d-
ANNF,XE II
Incidence de la températllre sur la séparation
zirconium-urani,um
Deux solution.s aqueuses contenant 50 g/1
d'uranium et 1,5 g/l de zirconium ayant un pH de 2.5
ont ét~ chauff~e3 pendant 3 h. Une solution est
chauffée à 55C selon le procédé de l'invention, et
l'autre est chauffée à 65C, température en dehors
de la gamme de celle prévue par l'invention.
11 en r~sulte, dans chacune des solutions, une
précipitation du zirconium, ainsi que d'un peu
d'uranium. Les deux solutions sont ensuite analysées
pour d~terminer les pourcentages de zirconium et
d'uranium qui ont précipité de chacune des
solutions.
Ré ultat d'es_als
Les résultats des tests sont résumés dans le
tableau suivant:
Température de Zirconium Uranium
chauffage précipité (%) précipite (%)
(en C)
55 80
80-85 5
~27313~
-31e-
Les résultats des tests résumé.s dans le tableau
ci-dessus montrent que, il pr~cipite plus d'uranium
de la solution chauffée à 65C que de celle chauffée
à 55C, tandis que la quantité de zircon:ium qui
précipite de la solution chauffée à 65C es~ peu
supérieure à la quantité de zirconium qui précipite
de la solution chauff~e à 65C.
D'après ceci, la séparation entre le zirconium
et l'uranium dans l'essai est nettement meilleure
lorsque la solution est chauffée ~ 55C que
lorsqu'elle est chauffée à 65C.
En effet, tandis que le rapport du zirconium à
l'uranium est amelioré dans la solution contenant
l'uranium lorsqu'elle est chauffée à 55C, le
rapport est beaucoup moins bon dans la solution
contenant l'uranium, lorsque celle-ci est chauffée à
65C,
Ceci montre l'importance de la température
maximum de 60C dans le procedé de l'invention pour
améliorer la séparation du zirconium a partir d'une
solution contenant de l'uranium.
