(57)【要約】【課題】ウランとアンチモンの複合酸化物を担持した触媒からウランの回収を容易にする。【解決手段】ウランとアンチモンの複合酸化物が多孔質の担体に担持された触媒を塩化処理して、当該複合酸化物からアンチモンを塩化アンチモンとして揮発分離し、残ったウランをウラン酸化物とすることでウランの回収を容易にする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウランとアンチモンの複合酸化物が多孔質の担体に担持された触媒を塩化処理して、当該複合酸化物からアンチモンを塩化アンチモンとして揮発分離し、残ったウランをウラン酸化物とすることでウランの回収を容易にする方法。
【請求項２】
前記塩化処理は、前記複合酸化物に対して反応等量以上の塩化水素ガスを７００℃以上の温度下で固気接触させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ウランとアンチモンの複合酸化物が多孔質の担体に担持された触媒からウランの回収を容易にする方法であって、
前記触媒を反応炉中に設置する工程と、
前記触媒が設置された前記反応炉中に不活性ガスを供給して所定の温度まで加熱する工程と、
前記反応炉中の前記不活性ガスを塩化ガスに置換する工程と、
前記塩化ガスへの置換から所定時間経過後、前記加熱を止めて、前記塩化ガスを前記不活性ガスに置換する工程と、を含む方法。
【請求項４】
前記不活性ガスはアルゴンガスであり、前記塩化ガスは塩化水素ガスを含み、前記所定の温度は７００℃以上である、請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、一般的にはウランの回収方法に関し、具体的には、ウランとアンチモンの複合酸化物を担持した触媒からのウランの回収を容易にする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  アクリルニトリル（ＡＮ）は、アクリル繊維や樹脂原料などの基礎化学品として幅広く使用されている。ＡＮ合成反応の一つであるプロピレンのアンモオキシデーション反応による合成反応触媒として、過去にアンチモンとウランの複合酸化物が利用されていた。このアンチモンとウランの複合酸化物は、硝酸や塩酸のような強酸を使用しても溶解し難い。このため、ウランとアンチモンの複合酸化物を担持した触媒は、未処理のまま、ウランを含む放射性廃棄物として厳重に保管し管理しなければならない。【０００３】  特許文献１には、三フッ化塩素を循環通気しながら、ウランを含んだ廃棄物を加熱して六フッ化ウランを生成し、フッ化ナトリウムによって六フッ化ウランを捕捉した後、三フッ化塩素を冷却して液化回収し、ハロゲン系副次生成物をアルカリと反応させて塩を生成することを特徴するウラン廃棄物の除染方法が開示されている。【０００４】  特許文献２には、ウラン酸化物（二酸化ウランあるいは八酸化三ウラン）で汚染された固体物質を、硝酸−リン酸トリブチル錯体（ＨＮＯ３−ＴＢＰ錯体）を反応剤として含む超臨界二酸化炭素流体に浸し、これを５０〜６０℃、１００〜２００気圧に１〜２時間保ってウラン酸化物をウラン（ＶＩ）−ＴＢＰ錯体（ＵＯ２・２ＮＯ３・２ＴＢＰ）として選択的に超臨界二酸化炭素中に溶解することにより、ウラン酸化物で汚染された固体物質を除染する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１６２４５
【特許文献２】特開２００２−３０３６９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、特許文献１の方法では、六フッ化ウランを生成するために毒性と腐食性の強いフッ化物を取扱う必要があり、またそもそもウランとアンチモンの複合酸化物からのウランの回収については何ら明らかにされていない。【０００７】  また、特許文献２の方法では、ウラン酸化物の反応剤として硝酸−リン酸トリブチル錯体を用いるが、ウランとアンチモンの複合酸化物は硝酸に難溶であるため、この方法を当該複合酸化物の溶解等のために利用することはできない。【０００８】  そこで、本発明は、毒性と腐食性の強いフッ化物等を用いることなく、比較的容易な形態で、ウランとアンチモンの複合酸化物を担持した触媒からウランの回収を容易にするための方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明は、ウランとアンチモンの複合酸化物が多孔質の担体に担持された触媒を塩化処理して、当該複合酸化物からアンチモンを塩化アンチモンとして揮発分離し、残ったウランをウラン酸化物とすることでウランの回収を容易にする方法を提供する。【００１０】  この本発明によれば、ウランとアンチモンの複合酸化物を含む触媒の塩化処理により、複合酸化物からアンチモンを塩化アンチモンとして選択的に除去することができる。また、残ったウラン酸化物は例えば八酸化三ウランであり、希硝酸にも溶解が可能となる。その結果、触媒からのウラン回収を比較的容易におこなうことができる。【００１１】  本発明の一形態によると、ウランとアンチモンの複合酸化物が多孔質の担体に担持された触媒からウランの回収を容易にする方法であって、触媒を反応炉中に設置する工程と、反応炉中の触媒を不活性ガス雰囲気中で所定の温度まで加熱する工程と、反応炉中の不活性ガスを塩化ガスに置換する工程と、所定時間経過後、加熱を止めて、塩化ガスを不活性ガスに置換する工程と、を含む方法が提供される。【００１２】  この本発明の一形態によれば、塩化ガスは気体のため、多孔質の担体の細孔内への拡散も容易であり、担体表面のみならずその細孔内に担持されているウランとアンチモンの複合酸化物からもアンチモンを塩化アンチモンとして選択的に揮発させることができる。また、残ったウラン酸化物は例えば八酸化三ウランであり、希硝酸にも溶解が可能となる。その結果、触媒からのウラン回収を比較的容易におこなうことができる。さらに、ガスを用いる気体処理プロセスであるため、溶液を用いる液体処理プロセスに比べてその制御が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態である処理装置の概要を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態である処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】  以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態である処理装置の概要を示す図である。処理装置１００は、反応炉１０とヒータ１２からなる加熱炉、ガスボンベ２２、２４からのガスを反応炉１０中へ供給する手段（弁、配管）１８、２６、２８、およびコントローラ３０を含む。
【００１５】  反応炉１０は例えば石英製である管状炉とすることができる。ヒータ１２は、電気ヒータ、赤外線ヒータ等を利用し、反応炉内を１０００℃程度までの設定温度に加熱することができる。コントローラ３０は、反応炉１０内およびヒータ１２の温度はコントローラ３０でモニターし、検出した温度に応じてヒータ１２のオン／オフを制御する。
【００１６】  ガスボンベ２２は、例えばアルゴンや窒素等の不活性ガスを含む。ガスボンベ２４は、例えば塩化水素ガス等の塩化ガスを含む。ガスボンベ２２と２４は、弁２６、２８の開閉により、反応炉１０へ通じる配管１８に選択的に接続される。弁２６、２８は例えば電磁弁であり、コントローラ３０によって、設定した所定の時間で開閉するよう制御される。ガスボンベ２２、２４からのガスは、反応炉１０の上部から炉内に導入される。また、反応炉１０には排気管２０が接続され、反応炉内のガスは排気管２０を介してガスの排気処理装置（図示なし）に導かれる。
【００１７】  反応炉１０内には、吊がね１３によって、試料皿１４が設置される。吊がね１３と試料皿１４は、高温ガス下でも腐食しない白金等の金属からなる。試料皿１４には、試料であるウランとアンチモンの複合酸化物が多孔質の担体に担持された触媒１６が置かれる。
【００１８】  図２は、本発明の一実施形態である処理フローを示す図である。この処理フローは図１のコントローラ３０による制御下で実行される。ステップＳ１０２において、ウランとアンチモンの複合酸化物が多孔質の担体に担持された触媒を、反応炉１０内の試料皿１４上に設置する。触媒は固形、粉体いずれの形態でもよい。ステップＳ１０４において、弁２６を開いてガスボンベ２２の不活性ガスを反応炉１０内に供給する。その供給に先だって反応炉１０内の空気は排気ポンプ（図示なし）で排気される。
【００１９】  反応炉１０内の雰囲気が不活性ガスで満たされた後、ステップＳ１０６において、ヒータ１２によって反応炉１０内を加熱する。ステップＳ１０８において、反応炉１０内の温度が所定の温度になったかを判定する。所定の温度は、およそ７００℃以上の高温であればよく、例えば７００〜８００℃である。反応炉１０内の温度が所定の温度になった後、ステップＳ１１０において、弁２６を閉じてガスボンベ２２の不活性ガスの供給を止めて排気する。その後、弁２８を開いてガスボンベ２４の塩化ガスを反応炉１０内に供給する。塩化ガスは、複合酸化物に対して反応等量以上の十分な量（所定の流量）として供給する。塩化ガスは、多孔質の担体に固気接触し、担体の表面および細孔内に進行（拡散）する。
【００２０】  反応炉１０内の雰囲気が塩化ガスに置換されてから、ステップＳ１１２において、所定時間が経過したかを判定する。この所定時間は、複合酸化物の量等に応じて、アンチモンが塩化ガスと反応して塩化アンチモンが十分に生成され揮発される時間として決められる。なお、塩化アンチモン（ＳｂＣｌ３）は、次の反応式（１）や（２）などにより生成する。
ＵＳｂ３Ｏ１０＋９ＨＣｌ→３ＳｂＣｌ３＋（１／３）Ｕ３Ｏ８＋（９／２）Ｈ２Ｏ＋（１７／１２）Ｏ２      （１）
ＵＳｂＯ５＋３ＨＣｌ→ＳｂＣｌ３＋（１／３）Ｕ３Ｏ８＋（３／２）Ｈ２Ｏ＋（５／１２）Ｏ２              （２）
【００２１】  反応により生成した塩化アンチモンは揮発性であり、排気ポンプ（図示なし）によって排気処理される。所定の時間後、ステップＳ１１４において、ヒータ１２による反応炉１０内の加熱を止める。
【００２２】  ステップＳ１１２において、弁２８を閉じてガスボンベ２４からの塩化ガスの供給を止める。反応炉１０内の塩化ガスは排気ポンプ（図示なし）で排気される。このとき、弁２６を開いてガスボンベ２２から不活性ガスを反応炉１０内に供給して、反応炉１０内の雰囲気を塩化ガスから不活性ガスに置換する。反応炉１０内は不活性ガス雰囲気中で常温まで降温される。試料皿１４上の触媒には、ウランが酸化物（八酸化三ウラン）として残る。なお、八酸化三ウラン（Ｕ３Ｏ８）は前記の反応式（１）や（２）などにより生成される。
【実施例】
【００２３】  以下、一実施例を説明する。実施例は、図１で例示される反応装置において、図２の処理フローを用いて実施した。試料として、二酸化ケイ素からなる多孔質のビーズ状担体にウランとアンチモンの複合酸化物を担持した試料（目開き０．１２５ｍｍと０．２１２ｍｍの篩で篩別したもの）を用いた。この試料のウラン、アンチモン、ケイ素の含有率は、それぞれ、１２、１２、２１（ｗｔ％）であった。【００２４】  試料４０ｍｇを試料皿１４に装荷し、内径２５ｍｍ、長さ４００ｍｍの炉心管が石英製である管状の反応炉１０に設置した。アルゴンガスを５０ｃｍ３／ｍｉｎで反応炉１０に供給しながら炉内をヒータ１２で昇温した。炉内が、約８００℃に到達後、ガスをアルゴンガスからアルゴン希釈の１ｖｏｌ％の塩化水素ガスに変えて、約８００℃で約６時間処理を行った。その後、ヒータ１２での加熱を止め、降温時は再び炉内のガスをアルゴンガスに置換した。【００２５】  処理後の試料を３ｍｏｌ／ｄｍ３の硝酸ｃｍ３に８０℃の水浴で１０分間撹拌しながら浸漬し、ウランの溶解量を調べたところ、９７％の溶解が確認できた。一方、処理を行わない試料４０ｍｇについても同様の浸漬を行ったところ、ウランの溶解量は１％以下であった。以上のことから、本発明の方法でアンチモンとの複合酸化物として存在するウランを回収に容易な形態（八酸化三ウラン）とすることができることが確認された。【００２６】  上述した実施形態（実施例）は一例でありこれに限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で多様な変形が可能である。
【図１】
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【図２】
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