PROGRAM – PLANUL NATIONAL PENTRU CERCETARE- DEZVOLTARE SI INOVARE II – PARTENERIATE IN DOMENIILE PRIORITARE

CONTRACT- 21-074 /sept.2007

TITLUL PROIECTULUI – TEHNOLOGIE NOUA, DE SEPARARE A URANIULUI PRIN EXTRACTIE CU SOLVENTI , IN CAMP DE ULTRASUNETE , CU IMPACT BENEFIC ASUPRA REDUCERII CONTAMINARII CU URANIU A AREALULUI INCONJURATOR-UEXUS

DURATA DE REALIZARE – 39 LUNI (2007-2010)
TIPUL PROIECTULUI – PROIECT COMPLEX
DOMENIUL DE CERCETARE – D 2 – ENERGIE
FONDURI BUGETARE ALOCATE – 1.172.390 LEI
FONDURI DIN ALTE SURSE – 65.000 LEI

PARTENERI IMPLICATI IN PROIECT

COORDONATOR – INSTITUTUL NATIONAL DE CERCETARE DEZVOLTARE PENTRU METALE SI RESURSE RADIOACTIVE – ICPMRR BUCURESTI
Director Proiect – Dr. ing. Eugenia Panturu

PARTENER 1 – UNIVERSITATEA ,,VASILE ALECSANDRI’’ DIN BACAU
Responsabil Stiintific Proiect – Prof. univ. dr. chim. Neculai Doru Miron

PARTENER 2 – UNIVERSITATEA , ,AL .I. CUZA’’ IASI
Responsabil Stiintific Proiect – Prof. univ. dr. chim. Alexandra Raluca Iordan

PARTENER 3 – UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURESTI – CENTRUL DE CERCETARI SI EXPERTIZARI ECO – METALURGICE – CCEEM
Responsabil Stiintific Proiect – S.L. dr. ing. Mirela Sohaciu

PARTENER 4 – S.C. ECOPROIECT S.R.L. Bucuresti – ECO
Responsabil Stiintific Proiect –Fizician Cristina Niculescu

SCOPUL PROIECTULUI – este reducerea contaminarii arealului industrial al uzinei de procesare a minereurilor uranifere – Feldioara, prin elaborarea unei tehnologii noi de purificare a uraniului prin extractie lichid-lichid in camp ultrasonic.
Politica UE pe baza directivei 96/29 EURATOM 2000 urmareste reducerea in timp a contaminarii suprafetelor terenurilor care fac parte din zonele de exploatare si procesare a minereurilor radioactive.
Este cunoscut faptul ca la procesarea minereurilor uranifere, in operatia de purificare a uraniului prin extractie lichid-lichid rezulta emulsii stabile ,faza a treia, ingloband fazele apoasa si organica, cu continuturi mari de uraniu. Gradul de formare a acestor emulsii stabile este determinat de incidenta unor factori favorizanti depinzand de nivelul impuritatilor din solutiile uranifere apoase supuse purificarii si de modul de operare. Aceste emulsii stabile, constituind deseuri tehnologice, sunt evacuate in iazuri, contribuind la cresterea nivelului de contaminare, atat a spatiilor tehnologice unde sunt manipulate cat si a iazurilor de depozitare.

OBIECTIVELE GENERALE SI SPECIFICE propuse pentru realizarea proiectului sunt in concordanta cu obiectivele si prioritatile programului privind elaborarea unor tehnologii, atat de restaurare a factorilor de mediu, cat si de reducere a deteriorarii acestora ca rezultat al proceselor industriale.Utilizarea sonochimiei in procedeul de purificare a uraniului prin extractie lichid-lichid induce complexitatea stiintifica si tehnica a proiectului propus.

BENEFICIILE ce se estimeaza a se obtine dupa implementarea proiectului sunt atat de natura ecologica (energie curata, fara emisii de dioxid carbon) cat si de natura economica, prin cresterea randamentului de procesare, datorita reducerii pierderilor tehnologice.
Experienta partenerilor implicati in rezolvarea problemelor este o garantie a sanselor de succes a proiectului.
ETAPELE DE REALIZARE ALE PROIECTULUI

1/2007- Elaborarea studiului bibliografic privind inducerea fenomenului de cavitatie acustica in lichide si reducerea formarii emulsiilor stabile la purificarea uraniului, prin extractie lichid-lichid in camp de ultrasunete.

Activitati:
documentare privind cauzele formarii emulsiilor stabile la purificarea uraniului prin extractie lichid-lichid;
studiul inducerii in lichide a fenomenului de cavitatie de catre campul de ultrasunete.

Rezumat etapa 1-Realizata
Pentru punerea in evidenta a activitatilor, din cadrul primei etape a proiectului, a fost abordata urmatoarea problematica , si anume:
a.-cauzele formarii emulsiilor stabile la purificarea uraniului prin extractie lichid-lichid.;pentru realizarea acestui obiectiv s-au pus in evidenta urmatoarele aspecte:
· factorii favorizanti in formarea emulsiilor stabile la purificarea uraniului prin extractie lichid-lichid sunt : impuritatile din faza apoasa, impuritatile din faza organica, temperatura mediului de lucru si modul de operare;
· tipuri de solventi utilizati la extractia lichid-lichid si caracterizarea acestora – cei mai utilizati extractanti sunt cei organofosforici acizi;
· metode de analiza a componentilor organici – caracterizare emulsii-sunt prezentate cele mai utilizate metode de analiza pentru mono si dibutilfosfat alaturi de mecanisme de formare si spargere a emulsiilor.
b. studiul inducerii in lichide a fenomenului de cavitatie de catre campul de ultrasunete, prin:
· enuntarea teoriilor privind intensificarea transferului de masa in camp de ultrasunete – cavitatia si curentul acustic-producere si efecte;
· enuntarea conceptelor privind utilizarea ultrasunetelor pentru reducerea formarii emulsiilor stabile – aceste procese au loc cu intensitati superioare celor necesare formarii emulsiilor lichide;
· analiza si selectarea tehnicilor de realizare a extractoarelor alaturi de tipurile de echipamente ultrasonice utilizate in laborator si industrie , pentru intensificarea transferului de masa si obtinerea efectului dorit, prin inducerea cavitatiei in mediul de reactie.

2/2008 – Cercetari privind contaminarea cu elemente radioactive si poluarea cu substante organice a arealului industrial al uzinei de procesare a minereurilor uranifere de la Feldioara ,datorat emulsiile stabile.

Activitati:
studiul variabilelor dependente si independente a operatiei de purificare a uraniului prin extractie lichid-lichid;
caracterizarea chimica a solutiei uranifere apoase supuse purificarii prin extractie lichid-lichid in instalatia de fabricare a UO2 ;
determinarea volumului/masei de emulsii stabile rezultate in conditiile standard de functionare a instalatiei industriale;
analiza compozitiei chimice a emulsiilor stabile;
determinarea potentialului emulsiilor stabile de contaminare cu uraniu si poluare cu substante organice a arealului industrial;
diseminarea rezultatelor cercetarii.

Rezumat etapa 2-Realizata
Pentru punerea in evidenta a activitatilor, din cadrul etapei a II-a a proiectului, a fost abordata urmatoarea problematica , si anume:
a- studiul variabilelor dependente si independente a operatiei de purificare a uraniului prin extractie lichid-lichid, punand in evidenta urmatoarele aspecte:
caracterizarea chimica a solutilor uranifere apoase de la extractie L-L;
studiul variabilelor dependente si independente (extractia HNO3 cu TBP, extractia uraniului cu TBP/kerosen, efectul concentratiei HNO3 asupra procesului de extractie a uraniului, urmarindu-se efectul timpului de amestecare, efectul concentratiei uraniului si TBP si efectul temperaturii).
determinarea volumului/masei de emulsii stabile rezultate la extractie L-L;
caracterizarea emulsiilor stabile.
b. determinarea potentialului emulsiilor stabile de contaminare cu uraniu si poluare cu substante organice a arealului industrial, prin:
gradul de poluare si contaminare a arealului industrial- caracterizarea factorilor care influenteaza gradul de poluare si contaminare , si anume: caracteristicile solului, tipul si intinderea poluarii, spatiul disponibil (suprafaţa) ,utilizarea ulterioara a zonei , costul realizarii depoluarii;
scenarii privind riscul contaminarii cu substante radioactive si poluare cu substante organice a arealului industrial –sunt prezentate principalele etape ale unui scenariu si analizele de risc;
monitorizarea si gestionarea factorilor de risc in poluarea si contaminarea arealului industrial- sunt prezentate principiile de valabilitate si siguranta in proiectarea instalatiilor combustibilului nuclear ,care stau la baza monitorizarii si gestionarii factorilor de risc.
c. diseminarea rezultatelor cercetarii – schimb de buna practica – contine titlurile de articole prezentate de membrii consortiului la manifestari stiintifice din tara si strainatate , alaturi de schimburi de buna practica pentru cresterea vizibilitatii in cercetare.

3/2009 – Proiectarea si executia instalatiei de laborator pentru purificarea uraniului prin extractie lichid-lichid.

Activitati:
– proiectarea si realizarea instalatiei de laborator;
– demonstrarea functionalitatii instalatiei de laborator;
– diseminarea rezultatelor cercetarii.

Rezumat etapa 3-Realizata
Pentru punerea in evidenta a activitatilor, din cadrul etapei a III-a a proiectului, a fost abordata urmatoarea problematica , si anume:
a- elaborarea modelului experimental pentru realizarea operatiei de purificare a uraniului prin extractie lichid-lichid, in conditii de laborator, prin:
stabilirea temei de proiectare pentru instalatia de laborator ;
elaborarea documentatiei de executie pentru instalatia de laborator;
realizarea instalatiei de laborator.
b. – demonstrarea functionalitatii instalatiei de laborator, prin:
pregatirea probelor de solutii azotice uranifere;
caracterizarea solventilor organici
demonstrarea functionalitatii instalatiei..
c. – diseminarea rezultatelor cercetarii- schimb de buna practica- contine titlurile de articole prezentate de membrii consortiului la manifestari stiintifice din tara si strainatate , alaturi de schimburi de buna practica pentru cresterea vizibilitatii in cercetare.

4/2010 – Cercetari de laborator pentru purificarea uraniului in absenta ultrasunetelor.

Activitati:
caracterizarea fizico-chimica a solutiilor apoase uranifere ;
determinarea volumului emulsiilor stabile la purificarea uraniului;
diseminarea rezultatelor cercetarii.

Rezumat etapa 4- Realizata
Pentru punerea in evidenta a activitatilor, din cadrul etapei a IV-a a proiectului, a fost abordata urmatoarea problematica , si anume:
a.- caracterizarea fizico-chimica a solutiilor apoase uranifere- pentru realizarea operatiei de purificare a uraniului prin extractie lichid-lichid, in conditii de laborator, au fost caracterizate solutiile uranifere cu care s-au facut determinarile experimentale;
b. – determinarea volumului emulsiilor stabile la purificarea uraniului –s-au efectuat experimente de extractie lichid-lichid pentru determinarea volumului emulsiilor stabile atat in palnii de extractie cat si pe modulul experimental –extractor- sau interpretat valorile obtinute ;
c. – diseminarea rezultatelor cercetarii- schimb de buna practica- contine titlurile de articole prezentate de membrii consortiului la manifestari stiintifice din tara si strainatate .

5/2010 – Elaborarea modelelor conceptuale privind purificarea uraniului prin extractie lichid-lichid in prezenta ultrasunetelor. Cercetari de laborator pentru purificarea uraniului in prezenta ultrasunetelor

Activitati :
determinarea campului optim de ultrasunete la extractia lichid-lichid, prin studiul variabilelor;
determinarea volumului de emulsii stabile la extractia lichid-lichid in prezenta ultrasunetelor;
stabilirea efectului pozitiv al utilizarii ultrasunetelor in extractia lichid-lichid asupra reducerii potentialului de contaminare radioactiva si poluare cu substante organice a emulsiilor stabile rezultate;
verificarea modelelor matematice ce descriu procesul studiat;
diseminarea rezultatelor cercetarii.

Rezumat etapa 5- Realizata

Pentru punerea in evidenta a activitatilor, din cadrul etapei a V-a a proiectului, a fost abordata urmatoarea problematica , si anume:
a.- determinarea campului optim de ultrasunete la extractia lichid-lichid, prin studiul variabilelor – prezinta un studiu al comportarii sistemelor in camp de ultrasunete , punand accent pe teoriile care stau la baza cavitatiei , dar si pe tipul de echipamente si caracteristicile acestora , care ar asigura un camp ultrasonic optim pentru intensificarea procesului studiat. Alaturi de acestea sunt evidentiate varabilele procesului de ultrasonare si modul lor de masurare;
b. – determinarea volumului de emulsii stabile la extractia lichid-lichid in prezenta ultrasunetelor –s-au efectuat experimente de extractie lichid-lichid pentru determinarea volumului emulsiilor stabile , in camp de ultrasunete in palnii de separare, utilizand un generator UP 400S Hielscher, 24 kHz, 400W . Experimentele au pus in evidenta faptul ca la amplitudinea de 100% si distanta sonotrod/proba de 5mm , faza a III-a nu este eliminata total , dar volumele acesteia sunt de pana la 42 ori mai mici comparativ cu cele formate in lipsa campului de ultrasunete, iar aciditatea solutiei uranifere nu scade sub 2,7N , apropiindu-se de pragul de 2,8 N impus. Utilizarea de puteri mai mari ,dar tot in sistemul de joasa intensitate, ar putea conduce la eliminarea totala a fazei a III-a si/sau reducerea distantei sonotrod-proba.
c. – elaborarea procedeului de separare a uraniului prin extractie cu solventi in camp de ultrasunete- contine parametrii optimi recomandati pentru procedeul de separare a uraniului prin extractia cu solventi in camp de ultrasunete ,dar numai in regim discontinuu, realizat numai in palnii de separare, la contactarea unui volum de AUI (apos, faza continua) cu 3 volume de organic de fiecare data proaspat , in fiecare din cele 6 trepte , sunt:raport organic : apos : 3: 1;nr. trepte: 6; timp de amestecare : 5 min;timp de decantare : 10 min;solventul organic este format din 30% tributilfosfat (TBP) si 70% Kerosen ; TBP a fost acidulat cu acid azotic 1N;continut uraniu in aposul epuizat : max. 0,5 gU/L ;continut uraniu in solventul organic incarcat : min.100 gU/L;temperatura de lucru : 20 oC ± 5;frecventa ultrasunete :24 kHz ;timp de ultrasonare : 5 min.;distanta sonotrod – proba : 5mm; amplitudine : 100%.
d.- verificarea modelelor matematice ce descriu procesul studia- sunt prezentate modelelor matematice, care reprezinta functia de raspuns (in cazul de fata randamentul de extractie) a criteriului de optimizare, obtinute pentru procesul de extractie in camp de ultrasunete, care verifica rezultatele experimentale si care sunt valabile in domeniul studiat al variabilelor independente (amplitudine ultrasunete, concentratie TBP/kerosen si aciditatea fazei apoase). In toate cele trei cazuri, din valorile reale ale optimului putem desprinde punctele de optim ale procesului de extractie a uraniului in camp de ultrasunete :continutul optim de uraniu in faza apoasa este de 310 – 315 g U/l; raportul optim de A:O este de 1:3; aciditatea libera optima din faza apoasa este de 3,14 -3,19 N; concentraţia TBP în kerosen este de 30%; numarul optim de trepte de extractie este de 6 trepte; amplitudinea ultrasunetelor 100%, la frecventa de 24kHz.
e. – diseminarea rezultatelor cercetarii- schimb de buna practica- contine titlurile de articole prezentate de membrii consortiului la manifestari stiintifice din tara si strainatate .

CONTRIBUTII LA DEZVOLTAREA CUNOASTERII IN DOMENIU

a. Participari la manifestari stiintifice nationale

Conferinta Internationala de Stiinte Aplicate ,Chimie si Inginerie Chimica-CISA 2008, Bacau-Slanic Moldova, aprilie 2008, ’’ Aspects regardant la speciation de l’uranium dans les eaux de mine’’- E.Panturu, R. Radulescu, G.Jinescu, A. Filcenco-Olteanu, N.Groza, 2008, pag.28 , ISBN 978-973-1833-86-6 , Ed. Alma Mater, Bacau;
Sesiunea de Comunicari Stiintifice cu Participare Internationala –SIGPROT 2008-Editia a XI-a ,Academia de Politie ,,Al.I.Cuza’’, mai 2008 , Bucuresti – ’’Intensificarea decontaminãrii chimice a solurilor poluate radioactiv, utilizând ultrasunetele’’- E.Panturu, R. Radulescu,I.C. Popescu,M.Flucus, 2008,pag.308 , ISBN 978-606-521-049-3, Ed. Printech ;
A XXX-a Conferinta Nationala De Chimie – octombrie 2008 Calimanesti -Caciulata ’’Aspecte privind factorii favorizanti in formarea emulsiilor stabile la purificarea uraniului prin extractie cu solventi’’- E. Panturu, R. Radulescu, G. Jinescu, A. Filcenco-Olteanu, N. Groza, 2008, pag. 272,ISBN978-973-750-124-0 ;
Conferinta Internationala de Stiinte Aplicate ,Chimie si Inginerie Chimica-CISA 2009, Bacau-Slanic Moldova, aprilie 2009, ’’ Uranium purification by liquid-liquid extraction using tributyl phosphate (TBP)’’- E. Panturu, A. Filcenco-Olteanu, N. Groza, C. Jinescu, 2009, pag. 209 , ISSN 2066-7817 , Ed. Alma Mater, Bacau;
A 11 editie a Zilelor Academice Timisene , Mai 2009,’’ Uranium Immobilization on Reactive Material Using RPB’’- E. Panturu, A. Filcenco-Olteanu, N. Groza, L. Ciobanu, 2009, pag. 118 , ISBN 978-973-52-0630-7, Ed. Academiei;
Premier Colloque Francophone sur Les Materiaux, Les Procedes Et L’environnement iunie 2009 , Buşteni, România , ’’Préparation et caractérisation des ferrites de Ni et Mn obtenues par réaction de combustion’’ , A. R. Iordan, M. N. Palamaru, M. Airimioaei, p.72 ;
Conferinta Internationala de Stiinte Aplicate,Slanic Moldova –Bacau, 2010, ‚’’Uranium Solvent Extraction using ultrasound’’, E., Panţuru, Antoneta Olteanu, N.Groza, R.I.Panturu, ,.p.404-409, ISSN 2066 – 7817 ;
International Conference on chemistry and Chemical Engineering , Timisoara , mai 2010 ,’’Uranium purification increasing using ultrasounds’’, E., Panturu, R., I., Panturu, Ghe., Jinescu, A., Filcenco – Olteanu, N., Groza, , p. 402;

b.Participari la manifestari stiintifice internationale

The 10th International Chemical and Biological Engineering Conference CHEMPOR 2008 Braga, Portugal, septembrie 2008, ’’Statistics model and optimization of uranium extraction in ultrasounds field in sulphuric acid medium’’- E. Panturu, R. Radulescu, A. Filcenco-Olteanu, 2008, pag.465, ISBN 978-972-97810-4-9, Ed.Ferreira and Mota;
1st International Exergy, Life Cycle Assessment, and Sustainability Workshop & Symposium, Grecia, iunie 2009,’’In situ decontamination of the underground water from uranium mining activities” – E. Panturu, A. Filcenco-Olteanu, N.Groza, V.Ciocan, pag.36;
The XIII Balkan Mineral Processing Congress Bucharest , Romania, aprilie 2009, ’’Uranium solvent extraction from nitric solution’’, E. Panturu, A. Filcenco-Olteanu, N. Groza, C. Jinescu, R.I. Panturu, pag.632, ISBN 978-973-677-161-3, Ed.Focus -Petrosani;
4-th International Conference on the Enviromental Effects of Nanoparticles and Nanomaterials, Viena ,Austria, sept. 2009, ’’ Combustion synthesis and magnetical properties of nanocristalline co ferrites doped with manganese ’’,A.R. Iordan, M.N. Palamaru, T. Slătineanu, O.F. Călţun, I. Dumitru, L. Butiuc, pag.26;
4-th International Conference on the Enviromental Effects of Nanoparticles and Nanomaterials, Viena ,Austria, sept. 2009, ’’The optimization of synthesis conditions used for obtaining MnXNi1-xFe2O4 series ferrites. the study of electrical properties ’’,M. N. Palamaru, A. R. Iordan, M. Airimioaei, L. Leontie, C. Ciomaga, L. Mitoşeriu, A.V. Sandu, pag. 78;
42 nd IUPAC CONGRESS , Glasgow , UK, august 2009 , ’’Underground water decontamination by permeable reactive barrier”, E. Panturu, A. Filcenco-Olteanu, N. Groza, V. Ciocan, pag. P 407­_012, Ed. RSC Advancing the Chemical Sciences;
16th Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering –RICCCE , Sinaia, sept. 2009 ,’’ Uranium liquid-liquid extraction using tributylphosphat’’ , E. Panturu, N.Groza , A. Filcenco-Olteanu, C. Jinescu , R. I. Panturu, pag. SIV 194, ISBN 978-606-521-349-4, Ed. Printech Bucuresti;
International Congress of Chemical and Process Engineering ,CHISA 2010, Praga ,Cehia, 2010 , ’’The radioactive polluted soils’ decontamination using the ultrasound field’’, E. Panturu, G. Jinescu , A. Filcenco-Olteanu ,R. Radulescu, R. I. Panturu, p.2000, ISBN 978-80-02-02250-3

c. Articole in Reviste indexate in baze de date internationale

Journal of the European Ceramic Society, Volume 29, Issue 13, October 2009, Pages 2807-2813,In situ preparation of CoFe2O4–Pb(ZrTi)O3 multiferroic composites by gel-combustion technique, A.R. Iordan, M. Airimioaiei, M.N. Palamaru, C. Galassi, A.V. Sandu, C.E. Ciomaga, F. Prihor, L. Mitoseriu, A. Ianculescu.
Revista de Chimie, 60,12, 2009,p.1318-1324, In situ decontamination of the underground water from uranium mining activities, E., Panţuru , Ghe., Jinescu,R., Panturu, N., Groza, A., Filcenco-Olteanu , ISSN 0034-7752.

d. Schimb de buna practica

Simpozionul “Parteneriate in domenii prioritare – Elemente de monitorizare a proiectelor finantate”, mai 2008, Sinaia ,Romania – organizat de Centrul National Management Programe – CNMP;
Universitatea Du Littoral Cote D’Opale, Dunkerque,Franta,mai 2008, partener 2- stagiu de cercetare stiintifica asupra tehnologiilor de separare a metalelor grele;
Universitatea din Osnabrück, Germania –partener 1- Masa Rotunda şi Instruirea cu titlul “Depollution of environment – European priority”, iunie 2008;
Scoala Nationala Superioara de Inginerie Chimica si Tehnologie,Touluse, Franta,iunie 2008 –partener 2- informare , cunoastere , schimb de experienta;
Universitatea Du Littoral Cote D’Opale, Dunkerque, Franta, octombrie 2008- promovarea vizibilitatii si excelentei in cercetare , alaturi de schimbul de buna practica si cunoasterea reciproca a potentialului stiintific si tehnic in scopul realizarii in bune conditii a sarcinilor care revin fiecarui partener din cadrul contractului – coordonator proiect;
Masa rotunda si workshop organizat de Universitatea din Bacau – Partener 1 , Slanic Moldova in perioada 18.06 -22.06.2008 – -discutii tehnice;
Masa rotunda organizat de Universitatea din Bacau – Partener 1 , Slanic Moldova in perioada 18-23.11.2008 – -discutii tehnice;
Organizator Conferinta Internationala de Stiinte Aplicate ,Chimie si Inginerie Chimica-CISA , Bacau-Slanic Moldova, 2007,2008, 2009 si 2010;
Universitatea din Poitiers (Franţa) – Facultatea de Ştiinţe Fundamentale şi Aplicate si Universitatea Paris IX (Franţa), Laboratorul de fizico-chimia solidelor,iulie 2009 – partener 2 – informare , cunoastere , schimb de experienta;
Scoala de vara organizat de Universitatea din Bacau – Partener 1 , la Eforie Sud in perioada 20.08 -01.09.2008 – discutii tehnice;
Masa rotunda organizata in cadrul Conferinta Internationala de Stiinte Aplicate ,Chimie si Inginerie Chimica-CISA 2010, Bacau-Slanic Moldova, aprilie 2010 cu tema ‚’’Tehnologii noi cu impact benefic asupra reducerii contaminarii cu uraniu a arealului inconjurator’’