×
20.09.2015
216.013.7c8b

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРАТА УРАНИЛА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002563480
Дата охранного документа
20.09.2015
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технологии переработки химических концентратов природного урана. Способ получения нитрата уранила включает обработку водным раствором нитрата аммония соединений урана таких как: оксиды урана, полиуранаты натрия, полиуранаты аммония или пероксид урана, и спекание полученных смесей в интервале температур 200-350°C. Изобретение обеспечивает увеличение выхода нитрата уранила и снижение взрывоопасности процесса. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технологии переработки химических концентратов природного урана, включающей выщелачивание (растворение) химических концентратов природного урана азотной кислотой, экстракционный аффинаж нитрата уранила, химическую денитрацию нитрата уранила через осаждение аммиаком полиуранатов аммония с получением маточника, содержащего нитрат аммония, термическое разложение полиуранатов аммония до триоксида урана, его восстановление, гидрофторирование до тетрафторида урана и фторирование до гексафторида урана. Химические концентраты природного урана (ХКПУ), в основном, представлены соединениями урана: UO2, U3O8, UO3, Na2U2O7, (NH4)2U2O7 и UO4.

Недостаток данной технологии состоит в том, что нитрату аммония - продукту химической денитрации нитрата уранила, из-за опасности его загрязнения ураном невозможно найти применения в гражданских отраслях промышленности.

Для проведения процесса экстракционного аффинажа ХКПУ предварительно растворяют в азотной кислоте по реакциям:

3UO2+8HNO3=3UO2(NO3)2+2NO+4H2O

UO2+4HNO3=UO2(NO3)2+2NO2+2H2O

3U3O8+20HNO3=9UO2(NO3)2+3NO+10H2O

UO3+2HNO3=UO2(NO3)2+H2O

Na2U2O7+6HNO3=2UO2(NO3)2+2NaNO3+3H2O

(NH4)2U2O7+6HNO3=2UO2(NO3)2+2NH4NO3+3H2O

UO4+2HNO3=UO2(NO3)2+H2O+1/2O2

В результате растворения уран, находящийся в ХКПУ в виде различных соединений, переходит в нитрат уранила.

После экстракционной очистки нитрата уранила проводят аммиачное осаждение полиуранатов аммония по реакции:

UO2(NO3)2+2NH4OH=0,5(NH4)2U2O7+2NH4NO3+H2O

Задача состоит в использовании нитрата аммония, появляющегося в процессе аммиачного осаждения, для нитрования химических концентратов природного урана с получением нитрата уранила.

Известен способ переработки облученного ядерного топлива [патент РФ №2366012, МПК G21F 9/28, опубл. 27.08.2009, бюл. №24], по которому UO2 обрабатывается диоксидом азота с добавлением стехиометрического (из расчета получения гексагидрата нитрата уранила) количества воды. В этом процессе U(IV) окисляется и переходит в нитрат. Достоинство способа состоит в проведении нитрования UO2 нитрующим агентом без использования азотной кислоты.

Недостаток способа состоит в том, что нет рентабельной технологии получения диоксида азота из нитрата аммония.

Известна твердофазная реакция [Meera Keskar, Vittal Rao T.V., Sali S.K. Solid state reactions of UO2, ThO2 and (U, Th)O2 with ammonium nitrate // Thermo-chimica Acta, 20 October 2010, V. 510, I. 1-2, P. 68-74] (прототип) между UO2 и нитратом аммония, в результате которой UO2 нитруется с образованием двойных солей нитрата уранила с нитратом аммония:

5UO2+22NH4NO3=5(NH4)2UO2(NO3)4+N2+12NH3

5UO2+17NH4NO3=5NH4UO2(NO3)3+N2+12NH3

Для нитрования UO2 спекали с NH4NO3 в различных соотношениях, повышая температуру до 400°C на воздухе. Конечные продукты при 400°C были определены как U3O8 и UO3. В процессе твердофазной реакции были идентифицированы промежуточные продукты в виде двойных солей (NH4)2UO2(NO3)4 и NH4UO2(NO3)3, образовавшихся при 180 и 220°C.

Достоинство способа, взятого за прототип, состоит в использовании нитрата аммония в качестве нитрующего агента при нитровании диоксида урана для получения нитрата уранила в виде двойной соли.

Недостаток данного способа состоит во взрывоопасности реагента - безводной соли нитрата аммония и низком выходе UO2 в нитрат уранила.

Задачей изобретения является снижение взрывоопасности процесса и увеличение выхода нитрата уранила.

Поставленную задачу решают тем, что в способе получения нитрата уранила, включающем нитрование соединений урана нитрующим агентом, соединения урана, такие как: оксиды урана, полиуранаты натрия, полиуранаты аммония или пероксид урана переводят в нитрат уранила обработкой водным раствором нитрата аммония и спеканием полученных смесей в интервале температур 200-350°C.

Используют водный раствор нитрата аммония концентрацией 2-9 моль/л.

Полученную смесь оксидов урана и нитрата уранила растворяют в азотной кислоте или в азотнокислых рафинатах от экстракционного аффинажа урана.

Известно, что «…влажная соль, содержащая более 3% воды, не взрывается даже при взрыве детонатора…» [Позин М.Е., Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных солей, окислов и кислот). Л.: Химия, 1974, ч. 2, с. 1183]. Однако неизвестно, как пойдет нитрование ХКПУ, если парогазовая фаза кроме продуктов термического разложения будет содержать пары воды.

На фигуре 1 представлена зависимость выхода U3O8 в UO2(NO3)2 от агрегатного состояния нитрата аммония.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1.

Известно, что октаоксид триурана в химических реакциях ведет себя как смесь оксидов UO2 и UO3 [Технология урана: учебное пособие / А.А. Маслов, Г.В. Каляцкая, Г.Н. Амелина, А.Ю. Водянкин, Н.Б. Егоров - Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2007. - С. 17]. Поэтому для интегральной оценки результатов реакции с нитратом аммония сразу UO2 и UO3 в качестве исходного оксида был взят U3O8.

К U3O8 добавляли NH4NO3 в стехиометрическом соотношении, рассчитанном из уравнения нитрования:

U3O8+6,4NH4NO3+3,2H2O=3UO2(NO3)2+0,2N2+6,4NH4OH.

Было поставлено две серии опытов. В первой серии NH4NO3 вводили в виде соли (как в прототипе), во второй серии NH4NO3 вводили в виде водного раствора с [NH4NO3]=8 моль/л.

Смеси выдерживали при заданной температуре. Охлажденные спеки полностью растворяли в 3,0 М HNO3 с расходом 1,0 л на 0,2 кг U3O8.

По содержанию азотной кислоты в полученных растворах рассчитывали выход урана в нитрат уранила. Полученные результаты представлены на фиг.1.

Из зависимости на фиг.1 видно, что нитрование U3O8 прошло в обеих сериях. UO2(NO3)2 начинает появляться, начиная с температуры спекания 200°C. Выход U3O8 в UO2(NO3)2 достигает максимума при температуре 300°C и при дальнейшем увеличении температуры снижается.

Из сравнения результатов нитрования двух серий видно, что выход U3O8 в UO2(NO3)2 выше во второй серии, в которой нитрат аммония использовался в виде 8M раствора.

Таким образом, результаты нитрования U3O8 показали, что замена соли на раствор увеличивает выход U3O8 в UO2(NO3)2. Кроме того, раствор является взрывобезопасным.

Пример 2.

Провели нитрование разных соединений урана, входящих в состав химических концентратов природного урана, растворяемых в процессе аффинажа урана: триоксида урана, полиуранатов аммония и натрия, пероксида урана.

Нитрование провели 8M раствором NH4NO3. Расход соответствовал стехиометрическому: на 1 моль урана вводили 2 моля NH4NO3.

Результаты нитрования сведены в таблицу 1.

Таблица 1
ХКПУ Температура спекания, °C
22 150 200 250 300 350
Выход урана в UO2(NO3)2
UO3 0 - 42 32 79 73
(NH4)2U2O7 0 50 66 66 70 41
Na2U2O7 0 0 5,3 16 36 47
UO4·2H2O 0 0 7,8 18 68 18

Из таблицы 1 видно, что ХКПУ нитруются 8M раствором NH4NO3, при этом нитрование ХКПУ начинается со 150-200°C. Максимальный выход урана в UO2(NO3)2 наблюдается при температуре 300°C.

В дополнительных опытах было установлено, что изменение концентрации нитрата аммония в растворе в интервале 2-9 моль/л несущественно сказывается на выходе урана в UO2(NO3)2, но приводит к изменению концентрации аммиака в конденсате, который может быть рециклирован для повторного использования при химической денитрации нитрата уранила.

Кроме того, было установлено, что UO2(NO3)2 можно растворять в азотнокислых рафинатах от экстракционного аффинажа химических концентратов природного урана.

Таким образом, предложенный способ нитрования соединений урана позволяет увеличить выход оксидов урана в нитрат уранила, позволяет провести нитрование полиуранатов натрия и аммония и пероксида урана, что позволяет утилизировать нитрат аммония, появляющийся в процессе химической денитрации нитрата уранила, и использовать рафинат от экстракционного аффинажа урана. Кроме того, данный способ позволил отказаться от применения взрывоопасной соли нитрата аммония, заменив ее на взрывобезопасный водный раствор.


СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИТРАТА УРАНИЛА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 28.
20.01.2013
№216.012.1c2f

Способ приготовления порошка диоксида урана

Изобретение относится к технологии производства ядерного топлива для энергетических реакторов, в частности, к процессам получения порошков диоксида урана для изготовления сердечников твэлов. Способ приготовления порошка двуокиси урана, содержащего выгорающий поглотитель, включает разложение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472709
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1c31

Способ растворения кремнийсодержащей пульпы

Изобретение относится к области переработки и обезвреживания высокоактивных пульп и может быть использовано на радиохимических производствах. Способ растворения кремнийсодержащей пульпы включает растворение кремниевой кислоты в растворе щелочи, причем к пульпе приливают раствор натриевой щелочи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472711
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.04.2013
№216.012.37be

Секционный картуз дисковой формы

Изобретение относится к области военной техники, в частности к секционным картузам дисковой формы для метательных зарядов артиллерии. Секционный картуз дисковой формы состоит из двух тканевых заготовок в виде круга, соединенных посредством швов, и заполнен навеской воспламеняющего состава....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479823
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.06.2013
№216.012.46b2

Устройство для люминесцентной диагностики новообразований

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратуре медицинского и фотобиологического назначения, предназначено для осуществления процесса люминесцентной диагностики рака на основе использования ряда редкоземельных металлокомплексов порфиринов и направлено на повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483678
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.4808

Способ получения тетрафторида урана

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484020
Дата охранного документа: 10.06.2013
20.06.2013
№216.012.4b67

Устройство для растворения концентратов урана

Изобретение относится к радиохимической технологии и может быть использовано в технологии растворения химических концентратов природного урана, облученного или регенерированного ядерного топлива с целью получения растворов уранилнитрата, направляемых на экстракционный аффинаж для получения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484885
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.08.2013
№216.012.5cb0

Способ получения гексафторфосфата лития и установка для его осуществления

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Синтез LiPF осуществляют в насыщенном растворе фторида лития (LiF) во фториде водорода (HF), пропуская через раствор газовую смесь, содержащую пентафторид фосфора (PF) и хлорид водорода (HCl), полученную в результате...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489349
Дата охранного документа: 10.08.2013
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
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
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
Показаны записи 1-10 из 28.
20.01.2013
№216.012.1c2f

Способ приготовления порошка диоксида урана

Изобретение относится к технологии производства ядерного топлива для энергетических реакторов, в частности, к процессам получения порошков диоксида урана для изготовления сердечников твэлов. Способ приготовления порошка двуокиси урана, содержащего выгорающий поглотитель, включает разложение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472709
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1c31

Способ растворения кремнийсодержащей пульпы

Изобретение относится к области переработки и обезвреживания высокоактивных пульп и может быть использовано на радиохимических производствах. Способ растворения кремнийсодержащей пульпы включает растворение кремниевой кислоты в растворе щелочи, причем к пульпе приливают раствор натриевой щелочи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472711
Дата охранного документа: 20.01.2013
10.06.2013
№216.012.46b2

Устройство для люминесцентной диагностики новообразований

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратуре медицинского и фотобиологического назначения, предназначено для осуществления процесса люминесцентной диагностики рака на основе использования ряда редкоземельных металлокомплексов порфиринов и направлено на повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483678
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.06.2013
№216.012.4808

Способ получения тетрафторида урана

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484020
Дата охранного документа: 10.06.2013
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
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
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
10.04.2014
№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
+ добавить свой РИД