×
10.06.2013
216.012.4808

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАФТОРИДА УРАНА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к способам получения тетрафторида урана, а именно к способам получения тетрафторида урана на переделе гидрофторирования диоксида урана, и может быть использовано в производстве гексафторида урана или металлического урана. Способ получения тетрафторида урана включает противоточное взаимодействие твердой фазы в виде диоксида урана с фторидом водорода, находящимся в газовой фазе, при движении твердой фазы через низкотемпературную и высокотемпературную области, при подаче в высокотемпературную область в зону выгрузки тетрафторида урана безводного фторида водорода. В низкотемпературную область совместно с газовой фазой, выходящей из высокотемпературной области, подают переведенную в газообразное состояние плавиковую кислоту, имеющую концентрацию фторида водорода не менее 35 мас.%. При этом поддерживают суммарный расход плавиковой кислоты в пересчете на безводный фторид водорода, подаваемой в низкотемпературную область, и безводного фторида водорода, подаваемого в высокотемпературную область, равный стехиометрическому расходу фторида водорода в реакции гидрофторирования диоксида урана до тетрафторида урана. Изобретение обеспечивает удешевление процесса получения тетрафторида урана. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к способам получения тетрафторида урана, а именно к способам получения тетрафторида урана на переделе гидрофторирования диоксида урана, и может быть использовано в производстве гексафторида урана или металлического урана.

Известно (Ч.Харрингтон, А.Рюэле. Технология производства урана. Госатомиздат, М. 1961, с.224) получение тетрафторида урана взаимодействием диоксида урана с газообразным фторидом водорода по реакции:

В источнике информации (В.Б.Шевченко, Б.Н.Судариков. Технология урана. Госатомиздат. М., 1961, сс. 264-266) описан способ гидрофторирования диоксида урана в шнековых аппаратах - прототип. Температура реакционного пространства на входе твердого поддерживается на уровне 290-340°С, на выходе 540-590°С. Безводный фторид водорода поступает на фторирование в зону выгрузки тетрафторида урана и движется противотоком твердой фазе; по мере продвижения газовой фазы к зоне загрузки диоксида урана она обогащается парами воды. Отходящие газы, содержащие пары воды, направляют на конденсацию. Избыток безводного фторида водорода в процессе превышает 200%. Содержание тетрафторида урана в полученном продукте (в пересчете на уран), т.е. выход тетрафторида урана, составляет 95-96%. Недостатком способа является большой избыток дорогостоящего безводного фторида водорода.

Задачей изобретения является расширение арсенала способов получения тетрафторида урана, снижение расхода безводного фторида водорода.

Дополнительной задачей является получение тетрафторида урана с выходом не менее 96%, т.к. тетрафторид именно такого качества обычно используют для получения гексафторида урана фторированием тетрафторида элементарным фтором.

Поставленную задачу решают тем, что в способе получения тетрафторида урана гидрофторированием диоксида урана, включающем противоточное взаимодействие твердой фазы с фторидом водорода, находящимся в газовой фазе, при движении твердой фазы через низкотемпературную и высокотемпературную области при подаче в высокотемпературную область в зону выгрузки тетрафторида урана безводного фторида водорода, в низкотемпературную область совместно с газовой фазой, выходящей из высокотемпературной области, подают переведенную в газообразное состояние (газифицированную) плавиковую кислоту, имеющую концентрацию фторида водорода не менее 35 мас.%, при этом поддерживают суммарный расход HF в высоко- и низкотемпературной областях, равный стехиометрическому расходу HF в реакции гидрофторирования диоксида урана до тетрафторида урана.

В рамках суммарного расхода HF, равного стехиометрическому, массовое соотношение газифицированной плавиковой кислоты, подаваемой в низкотемпературную область, в пересчете на HF и безводного фторида водорода, подаваемого в высокотемпературную область, поддерживают равным (0,2-1,1):1.

Повышают температуру взаимодействия по ходу движения твердой фазы в низкотемпературной области от 150 до 350°С, а в высокотемпературной области - от 350 до 415°С.

Способ осуществляют следующим образом.

Гидрофторирование диоксида урана провели в двух последовательно соединенных шнековых реакторах. Реакторы имеют электрический обогрев. В первый реактор (низкотемпературную область) поступает твердая фаза в виде диоксида урана и противотоком ей газообразная фаза, содержащая газифицированную плавиковую кислоту, объединенную с отходящими из второго реактора (высокотемпературной области) газами; во второй реактор поступает твердая фаза из первого реактора, содержащая оксиды, оксифториды и тетрафторид урана, и противотоком ей безводный фторид водорода, подаваемый в зону выгрузки продукта - тетрафторида урана.

Газифицированную плавиковую кислоту получают нагреванием до температуры кипения и полного испарения HF и H2O.

В опытах 1-6 использовали плавиковую кислоту, содержащую 40% HF, а в опыте 7 - 35% HF. Стехиометрический расход 100%-ной HF составляет 0,296 кг на 1 кг UO2. В рамках практически стехиометрического (0,29 кг) расхода HF меняли соотношения HF, поставляемого для процесса в виде безводного фторида водорода и в виде плавиковой кислоты.

Условия проведения опытов приведены в таблице 1, а результаты опытов - в таблице 2.

Таблица 1
№ оп. Расход, кг, на 1 кг UO2, в пересчете на HF Соотношение расходов безводного фторида водорода и плавиковой кислоты в пересчете на HF, кг/кг Температура в реакторах, °С
безводного фторида водорода плавиковой кислоты сумма первом реакторе втором реакторе
вход выход вход выход
1 0,24 0,05 0,29 1:0,2 173 352 353 407
2 0,21 0,08 0,29 1:0,4 163 348 349 410
3 0,16 0,13 0,29 1:0,8 158 351 353 408
4 0,14 0,15 0,29 1:1,1 153 350 353 409
5 0,12 0,17 0,29 1:1,4 151 353 355 411
6 0,10 0,19 0,29 1:2,0 142 349 352 417
7 0,17 0,12 0,29 1:0,7 157 354 356 412

Таблица 2
№ оп. Состав целевого продукта, % в пересчете на U Потери HF, мас.%
UF4 UO2F2 UO2
1 98,00 1,10 0,90 0,30
2 97,40 1,30 1,30 0,41
3 96,50 2,10 1,40 0,89
4 96,05 2,40 1,55 1,20
5 95,30 2,90 1,80 1,40
6 93,80 3,90 2,30 2,40
7 96,20 2,30 1,50 0,92

Из данных таблиц 1 и 2 видно, что в процессе гидрофторирования часть газообразного безводного фторида водорода может быть заменена на газифицированную плавиковую кислоту при соблюдении суммарного стехиометрического расхода HF. При этом выход тетрафторида урана не менее 96% достигается в опытах 1-4 и 7, при соотношении (в пределах стехиометрии по HF) безводного фторида водорода и плавиковой кислоты в пересчете на HF 1:(0,2-1,1), при концентрации HF в плавиковой кислоте 35 и 40 мас.%. Как оказалось, дополнительная вода (вода, содержащаяся в плавиковой кислоте, дополнительная к той воде, которая образуется по реакции гидрофторирования) при заявляемых соотношениях плавиковой кислоты и безводного фторида водорода не препятствует получению продукта с выходом не менее 96% (таблица 2). При этом замена дорогого безводного фторида водорода более дешевой плавиковой кислотой способствует удешевлению процесса. При замене большего, чем вытекает из заявленного соотношения, количества безводного фторида водорода плавиковой кислотой (опыты 5 и 6) выход получаемого тетрафторида урана становится менее 96% (увеличивается содержание в продукте UO2F2 и UO2).

Таким образом, при замещении до 52 мас.% безводного фторида водорода плавиковой кислотой (т.е. при использовании до 52 мас.% HF в виде плавиковой кислоты) на операции гидрофторирования диоксида урана получается кондиционный тетрафторид урана.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 37 items.
27.10.2013
№216.012.7b3c

Способ изотопного восстановления регенерированного урана

Изобретение относится к технологии рециклирования ядерных энергетических материалов и может быть использовано для возврата урана, выделенного из отработавшего ядерного топлива, в топливный цикл легководных реакторов. Способ изотопного восстановления регенерированного урана включает повышение в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497210
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7d55

Способ подготовки кремнийсодержащих растворов к переработке

Изобретение может быть использовано в гидрометаллургии редких, рассеянных и радиоактивных элементов в тех случаях, когда требуется очистка растворов от соединений кремния для предварительной подготовки исходного сырья или растворов к переработке элементов. Для осуществления способа поддерживают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497758
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7e32

Способ получения металлического урана

Изобретение относится к получению топлива для энергетических реакторов. Способ получения металлического урана включает электролиз диоксида урана в расплаве хлоридов лития и калия в электролизере с графитовым анодом и металлическим катодом и выделение металлического урана на катоде и диоксида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497979
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.12.2013
№216.012.89c6

Бак-аккумулятор горячей воды

Изобретение относится к конструкциям баков-аккумуляторов горячей воды (БАГВ), в частности к устройствам, позволяющим повысить надежность и безопасность эксплуатации БАГВ и предотвратить их лавинообразное разрушение. Предложен бак-аккумулятор горячей воды, который содержит цилиндрическую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500952
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.01.2014
№216.012.9496

Способ переработки урансодержащего сырья природного происхождения

Изобретение относится к технологии переработки урансодержащего сырья природного происхождения, в состав которого входят примеси различных веществ (в основном металлов). Способ переработки урансодержащего сырья природного происхождения включает выщелачивание сырья раствором азотной кислоты с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503732
Дата охранного документа: 10.01.2014
27.02.2014
№216.012.a6ca

Способ извлечения америция из отходов

Изобретение относится к способам извлечения америция в виде диоксида америция из радиоактивных отходов химико-металлургического производства. Способ включает растворение отходов в концентрированной азотной кислоте, оксалатное осаждение из раствора, сушку и прокаливание оксалата америция до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002508413
Дата охранного документа: 27.02.2014
10.04.2014
№216.012.b057

Способ фиксации пульпы в открытом бассейне-хранилище радиоактивных отходов

Изобретение относится к атомной энергетике, к способам обращения с радиоактивными отходами, в частности к способам фиксации пульпы открытых бассейнов-хранилищ радиоактивных отходов путем засыпки грунтом. Способ включает рассечение бассейна разделительными дамбами, достигающими дна бассейна, на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510858
Дата охранного документа: 10.04.2014
27.04.2014
№216.012.beb1

Способ подготовки урансодержащего сырья к экстракционной переработке

Изобретение относится к переработке урансодержащего сырья, а именно к способу подготовки сырья к экстракционной переработке. Способ включает выщелачивание урана азотной кислотой и отделение водной фазы от нерастворенного остатка. Затем ведут смешивание нерастворенного остатка с фторсодержащим...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514557
Дата охранного документа: 27.04.2014
27.05.2014
№216.012.ca9b

Способ переработки кремнийсодержащего химического концентрата природного урана

Изобретение относится к способу переработки кремнийсодержащего химического концентрата природного урана с повышенным содержанием кремния. Способ включает выщелачивание концентрата водным раствором азотной кислоты при повышенной температуре с получением пульпы, состоящей из твердой и водной фаз,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517633
Дата охранного документа: 27.05.2014
27.05.2014
№216.012.caad

Способ экстракционной очистки нитратных растворов, содержащих рзм

Изобретение относится к экстракционной очистке нитратных растворов, содержащих редкоземельные металлы (РЗМ), от примесей, в частности от Fe, Al, Ca, Mg и радиоактивных примесей, в том числе от тория. Способ включает многоступенчатую противоточную экстракцию примесей из водного азотнокислого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002517651
Дата охранного документа: 27.05.2014
Showing 11-20 of 43 items.
27.06.2013
№216.012.5146

Опора химического аппарата

Опора химического аппарата содержит основание и две косынки, прикрепленные через подкладной лист к коническому днищу аппарата. В верхней части опоры выполнена теплообменная рубашка, ограниченная сверху подкладным листом, снизу - нижним листом, а с боков - стойками и боковыми пластинами,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486399
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.08.2013
№216.012.5f91

Цанговый патрон

Цанговый патрон для зажима деталей содержит корпус с внутренней конической поверхностью, установленный в корпусе зажимной элемент, выполненный в виде цанги с наружной рабочей конической поверхностью, и механизм перемещения, для расширения технологических возможностей зажимной элемент снабжен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490097
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.608c

Способ переработки химического концентрата природного урана

Изобретение относится к технологии переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ), включающей выщелачивание (растворение) концентрата и экстракцию урана с использованием трибутилфосфата (ТБФ) в углеводородном разбавителе. Способ включает растворение концентрата с использованием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490348
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.09.2013
№216.012.6a78

Способ увеличения проницаемости фильтрующего элемента

Изобретение относится к технологии фильтрации технологических сред с трубчатыми фильтрующими элементами, имеющими внутренний тонкопористый слой, закрепленный на внешнем грубопористом слое, применяемыми для очистки газов и разделения газовых смесей. Способ заключается в том, что пропускают поток...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492907
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.10.2013
№216.012.7a04

Способ переработки химического концентрата природного урана

Изобретение относится к способам переработки химических концентратов природного урана (ХКПУ), имеющих повышенное содержание примесей серы и железа, а также, возможно, фосфора. Способ включает растворение ХКПУ в растворе азотной кислоты, экстракцию и реэкстракцию урана. Растворению подвергают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496898
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.7b3c

Способ изотопного восстановления регенерированного урана

Изобретение относится к технологии рециклирования ядерных энергетических материалов и может быть использовано для возврата урана, выделенного из отработавшего ядерного топлива, в топливный цикл легководных реакторов. Способ изотопного восстановления регенерированного урана включает повышение в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497210
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7d55

Способ подготовки кремнийсодержащих растворов к переработке

Изобретение может быть использовано в гидрометаллургии редких, рассеянных и радиоактивных элементов в тех случаях, когда требуется очистка растворов от соединений кремния для предварительной подготовки исходного сырья или растворов к переработке элементов. Для осуществления способа поддерживают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497758
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.11.2013
№216.012.7e32

Способ получения металлического урана

Изобретение относится к получению топлива для энергетических реакторов. Способ получения металлического урана включает электролиз диоксида урана в расплаве хлоридов лития и калия в электролизере с графитовым анодом и металлическим катодом и выделение металлического урана на катоде и диоксида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497979
Дата охранного документа: 10.11.2013
10.12.2013
№216.012.89c6

Бак-аккумулятор горячей воды

Изобретение относится к конструкциям баков-аккумуляторов горячей воды (БАГВ), в частности к устройствам, позволяющим повысить надежность и безопасность эксплуатации БАГВ и предотвратить их лавинообразное разрушение. Предложен бак-аккумулятор горячей воды, который содержит цилиндрическую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500952
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.01.2014
№216.012.9496

Способ переработки урансодержащего сырья природного происхождения

Изобретение относится к технологии переработки урансодержащего сырья природного происхождения, в состав которого входят примеси различных веществ (в основном металлов). Способ переработки урансодержащего сырья природного происхождения включает выщелачивание сырья раствором азотной кислоты с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503732
Дата охранного документа: 10.01.2014
+ добавить свой РИД