Экспериментальные исследования концентрации урана органическим веществом

В лаборатории были осуществлены эксперименты по сорбции урана углистыми веществами. Некоторые результаты этих исследований были опубликованы ранее. Органические вещества, использовавшиеся в опытах, были взяты с месторождения Калаф (Барселона). На пробы действовали растворами азотнокислого уранила различных концентраций в течение времени, необходимого для реакции. Данные сопоставления равновесной концентрации иона уранила с его концентрацией в растворе отображены на фиг. 1, а. Кривая 1 соответствует содержанию в пробах 60% гуминовой кислоты, а кривая 2-3%. Угли месторождения Калаф в основном относятся к лигнитам, твердым и блестящим. Органическое вещество в них находится в основном в гуминовой стадии (кривая 2 ) и в пределах зон вскрытия горными выработками не затронуто процессами окисления. Пробы 1 были отобраны из зоны развития процессов гипергенеза, приводивших к регенерации гуминовых кислот. Этот материал в значительной степени соответствует по составу торфу, в котором органическое вещество находится в основном в стадии гуминовых кислот.

Из графика (1) следует, что сорбция уранила постепенно и быстро увеличивается до насыщения. Это сходно с результатами, полученными Салаи для торфа из Нигерии, Мартином для торфа из Фракции и Шмидт-Коллерусом для торфяных брикетов из США. При этом порог насыщения для пробы 1 гораздо выше, чем для пробы 2, при которой невысокая концентрация насыщения постигается немедленно. Следовательно, гуминовые вещества не обладают теми характерными свойствами для накопления урана, которыми обладают гуминовые кислоты.

На фиг. 1, б показан график процесса, обратного первому. Здесь отражены результаты опытов с легкоподвижным ураном. Как видно, при рН > 3 освобожденный в образцах уран практически не выщелачивается, а увеличение кислотности быстро ведет к извлечению всего урана. Процесс захвата, таким образом, имеет обратимый характер.

Другая серия экспериментов была поставлена для изучения вопроса о химическом сродстве урана с гуминовыми кислотами при различных значениях pH. Для этого к серии 250-см3 порций щелочной вытяжки гуминовой кислоты, полученной из бурых углей Калафа, добавлялось по 250 см3 разбавленного раствора трикарбоната уранила с pH, изменяющимися от 2 до 6. Результаты изображены на фиг. 2. Как видно из графика, уран связывается с гуминовой кислотой наиболее интенсивно при pH 4-5,2. Отмечено также, что изменение pH раствора трикарбоната уранила при отсутствии гуминовой кислоты не ведет к изменению его содержания в растворе (кривая 2). Очевидно, что во всех областях pH сохраняется нулевое значение, т. е. уран вообще не освящается. Кроме того, проводились опыты по сорбции урана органическим веществом с различной степенью углефикации.

Опыты проводились на следующих образцах:

1) брикетный торф из Бургоса; после первой промывки сохранилось 24% U3O8;

2) лигнит начальной степени углефикации из Пуэнте-де-Гарсиа-Родригес (Корунья); сохранилось 12% U3О8;

3) лигнит средней степени углефикации из Утрильас (Теруэль) и из Трес-Амигос-де-Алматрат (Лерида); сохранилось 5% U3O8;

4) лигнит высшей степени углефикации из Берга (Барселона); сохранилось 0,3 U3O8;

5) каменный уголь из Инэсперада (Овьедо); сохранилось 0,1% U3O8. В заключение следует отметить, что

а) существует большая тенденция урана к ассоциации с органическим веществом;

б) в органическом веществе содержатся гуминовые составляющие, которые обусловливают эту тенденцию;

в) степень ассоциации урана с органическим веществом зависит от pH среды и содержания гуминовых составляющих. Максимальная связь урана отмечается с гуминовым веществом типа гуминовых кислот. Ассоциация урана с органическим веществом зависит от степени углефикации и минимальна для каменных углей.