×
27.11.2015
216.013.9394

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕТРАФТОРИДА УРАНА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к неорганической химии урана, в частности к технологии получения тетрафторида урана. Способ получения тетрафторида урана заключается в осаждении его из растворов, содержащих хлоридно-фторидный комплекс U, фтористоводородной кислотой, при температуре процесса 70-80°C, при этом используют фтористоводородную кислоту, содержащую четырехвалентный уран в количестве, не превышающем его растворимость. Изобретение обеспечивает получение крупнокристаллического, хорошо фильтрующегося осадка тетрафторида урана и исключение образования локальных перенасыщений. 1 з.п. ф-лы, 3 пр.

Изобретение относится к неорганической химии урана и, в частности, к технологии получения тетрафторида урана.

Тетрафторид урана является важным промежуточным продуктом в производстве ядерного топлива; он используется для получения металлического урана и гексафторида урана. Тетрафторид урана может быть получен различными методами:

- осаждением из растворов солей четырехвалентного урана;

- взаимодействием соединений урана с фторирующими реагентами при повышенных температурах;

- восстановлением некоторых соединений урана, например, гексафторида урана.

Наибольшее промышленное распространение в мировой практике имеет «сухой» способ гидрофторирования диоксида урана газообразным фторидом водорода при температурах 300-500°C.

Основными недостатками этого способа являются:

- необходимость использования высоких температур, что предопределяет применение в сильно-коррозионной среде (смесь фторида водорода и паров воды) специальных конструкционных материалов аппаратов;

- неполнота фторирования исходного материала;

- необходимость измельчения диоксида урана для получения определенного гранулометрического состава.

Известен способ получения тетрафторида урана (патент RU 2396212 C01G 43/06, 24.07.2008) для изготовления металлического урана, при котором его осаждение из комплексного раствора проводят путем дозированной подачи плавиковой кислоты в течение 12-30 мин без принудительного обогрева. В этих условия осаждается кристаллогидрат состава UF4·2,5H2O, физико-химические свойства которого и поведение при нагревании затрудняют дальнейшее его использование для получения гексафторида урана (процессы сушки-прокалки тетрафторида урана необходимо проводить в среде водорода).

Способ получения UF4 (Б.В. Громов Введение в химическую технологию урана. - М.: Атомиздат, 1978, с. 250), принятый за прототип, состоит в том, что из хлоридно-фторидных растворов четырехвалентного урана плавиковой кислотой осаждают уран в форме различных, в зависимости от условий, кристаллогидратов. Процесс получения тетрафторида урана заключается в следующем. На первой стадии проводят растворение исходной UO2 в смеси соляной и плавиковой кислот при мольном отношении веществ, равном 1:5:1,2, соответственно, для получения хорошо растворимого хлоридно-фторидного комплекса четырехвалентного урана по реакции:

После этого к полученному раствору добавляют плавиковою кислоту и, в зависимости от условий, получают:

При температуре 25-30°C

При температуре 75°C

В настоящее время в действующем производстве процесс осаждения осуществляется по реакции (3).

На процессы образования и роста кристаллов влияют многие факторы. После добавления плавиковой кислоты образуются перенасыщенные растворы, в которых формируются первичные зародыши со скрытокристаллической структурой. При этом наблюдается последовательное замещение атомов хлора атомами фтора в комплексных анионах:

Зародыши кристаллов UF4 образуются, таким образом, только на четвертой стадии (реакция 7).

Крупность получаемого осадка определяется соотношением скоростей образования и роста кристаллов. В случае, когда скорость образования центров кристаллизации выше скорости их роста, образуется много мелких кристаллов и плохо фильтруемый осадок. Известно, что соотношение скоростей образования и роста кристаллов зависит от перенасыщения - разности между концентраций урана в хлоридно-фторидном растворе и в насыщенном растворе фтористоводородной кислоте. Чем больше перенасыщение, тем меньше скорость роста кристаллов по отношению к скорости образования центров кристаллизации.

Крупнокристаллический, хорошо фильтрующийся осадок тетрафторида урана образуется при медленном добавлении фтористоводородной кислоты к осаждаемому раствору с одновременным интенсивным перемешиванием смеси. Это исключает возможности образования локальных перенасыщений, которые приводят к возникновению большого количества центров кристаллизации и получению мелкого, труднофильтруемого осадка. Однако сам процесс, при этом, получается очень длительным и его практическое осуществление весьма затруднительно.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в получении хорошо фильтрующегося осадка тетрафторида урана с фракционным составом, соответствующим содержанию фракции от 40 до 200 мкм, более 70 масс.

Технический результат достигается тем, что получение крупнокристаллического, хорошо фильтрующегося осадка тетрафторида урана проводят путем добавления фтористоводородной кислоты, содержащей четырехвалентную соль урана, как правило, тетрафторид урана, в количестве, не превышающем ее растворимость, в раствор хлоридно-фторидного комплекса четырехвалентного урана.

Присутствие в кислоте не закомплексованного иона U+4 с концентрацией, приближающейся насыщенному по нему раствору, снижает вероятность локальных перенасыщений, по сравнению со способом прототипом (определяется разностью концентраций урана в хлоридно-фторидном растворе и фтористоводородной кислоте). Кроме того, на первом этапе осаждения, при введении в хлоридно-фторидный раствор фтористоводородной кислоты, содержащей U+4, будет происходить рост уже имеющихся во фтористоводородной кислоте центров кристаллизации, а не образование новых за счет последовательного процесса разрушения растворимых хлоридно-фторидных комплексов (реакции 4-7), как в способе прототипе. Возникновение центров кристаллизации из хлоридно-фторидных комплексов будет иметь место на более поздних стадиях осаждения, при более низких значениях перенасыщения.

Кроме того, известно, что хорошая фильтруемость осадка определяется его гранулометрическим составом. Экспериментально установлено, что, в рассматриваемых условиях тетрафторид урана хорошо фильтруется, если содержание в нем частиц с фракционным составом от 40 до 200 мкм составляет более 70% масс.

В качестве урансодержащей плавиковой кислоты в заявляемом нами способе получения тетрафторида урана можно использовать фторсодержащие продукты, получаемые в результате конверсии обедненного гексафторида урана пиррогидролизом или в водяной плазме. В качестве примеси в этих продуктах присутствует растворимый четырехвалентных уран в количестве до 5 ррт (0,0005%).

Растворимость тетрафторида урана в водных растворах плавиковой кислоты находится в пределах 0,008-0,045% (0,006-0,034% по урану) (Ю.В. Гагаринский, Л.А. Хрипин Тетрафторид урана. - М, Атомиздат, 1966 с. 131) при изменении концентрации HF от 0 до 80%. При увеличении концентрации растворимого четырехвалентного урана до значений, равных его растворимости, образуются растворы, в которых при изменении внешних условий (температура, состав) могут возникнуть условия благоприятные для кристаллизации тетрафторида урана. При этом в этих растворах, ввиду большого пересыщения по фтор иону, образуется мелкодисперсный осадок UF4, что приводит к снижению выхода твердой фракции в осажденном продукте.

Пример 1 (по способу-прототипу)

Диоксид урана растворили в смеси соляной и плавиковой кислот до получения раствора, содержащего комплекс H[UCl4F]. Добавили плавиковую кислоту при интенсивном перемешивании. Температуру процесса поддерживали в интервале 70-80°C. Контроль полноты осаждения осуществляли путем анализа маточника на содержание урана в течение процесса. Полученный продукт отфильтровали в течение 30 мин. и определили его гранулометрический состав, который был представлен основной фракцией с размерами частиц от 40 до 200 мкм в количестве 63% масс. Насыпная плотность сухого продукта оказалась равной 2,7 г/см3.

Пример 2

Диоксид урана растворили в смеси соляной и плавиковой кислот до получения раствора, содержащего комплекс H[UCl4F]. Добавили плавиковую кислоту, содержащую 0,0004% (4 ppm) урана при интенсивном перемешивании. Температуру процесса поддерживали в интервале 70 - 80°C. Контроль полноты осаждения осуществляли путем анализа маточника на содержание урана в течение процесса. Полученный продукт отфильтровали в течение 14 мин. и определили его гранулометрический состав, который был представлен основной фракцией с размерами частиц от 40 до 200 мкм в количестве 74% масс. Насыпная плотность сухого продукта оказалась равной 2,9 г/см3.

Пример 3

Диоксид урана растворили в смеси соляной и плавиковой кислот до получения раствора, содержащего комплекс H[UCl4F]. Добавили плавиковую кислоту, содержащую 0,036% урана при интенсивном перемешивании. Температуру процесса поддерживали в интервале 70-80°C. Контроль полноты осаждения осуществляли путем анализа маточника на содержание урана в течение процесса. Полученный продукт отфильтровали в течение 23 мин. и определили его гранулометрический состав, который был представлен основной фракцией с размерами частиц от 40 до 200 мкм в количестве 69% масс. Насыпная плотность сухого продукта оказалась равной 2,8 г/см3.

Проведение процесса осаждения про предлагаемому способу позволяет, в отличии от прототипа, исключить возможность образования локальных перенасыщений и получить крупнокристаллический, хорошо фильтрующийся осадок тетрафторида урана.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 51-60 из 77.
01.03.2019
№219.016.d0d7

Способ извлечения золота из цианидных растворов c присутствующей в них растворенной ртутью

Изобретение относится к области сорбционной технологии извлечения золота из растворов, полученных в результате цианидного выщелачивания золотосодержащих рудных продуктов. Способ извлечения золота из цианидных растворов с присутствующей в них растворенной ртутью, образующихся при выщелачивании...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002460814
Дата охранного документа: 10.09.2012
11.03.2019
№219.016.db64

Способ управления процессом иодидного рафинирования циркония и система для его осуществления

Группа изобретений относится к иодидному рафинированию циркония. Проводят регулирование температуры нити осаждения циркония в аппарате для иодидного рафинирования циркония изменением напряжения на ней по расчетной вольтамперной характеристике и регулирование температуры в аппарате в ходе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002421530
Дата охранного документа: 20.06.2011
11.03.2019
№219.016.dbfe

Способ извлечения золота из цианидных растворов, содержащих ртуть

Изобретение относится к области сорбционной технологии извлечения золота из растворов, полученных в результате цианидного выщелачивания золотосодержащих рудных продуктов. Способ извлечения золота из цианидных растворов, содержащих ртуть, включает сорбцию на ионообменной смоле марки АМ-2Б. Затем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002458160
Дата охранного документа: 10.08.2012
11.03.2019
№219.016.ddd0

Клещевая головка ковочного манипулятора (варианты)

Изобретения относятся к вспомогательному оборудованию кузнечно-штамповочного производства, в частности к ковочным манипуляторам, используемым при обработке металлов и сплавов подгруппы титана, а также других тугоплавких металлов и сплавов. Клещевая головка ковочного манипулятора содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002468883
Дата охранного документа: 10.12.2012
11.03.2019
№219.016.de4d

Корпус реторты для вакуумной дистилляции кальция

Изобретение относится к вакуумной электрометаллургии, в частности к конструкциям реторт для вакуумной дистилляции кальция. Предложен корпус реторты, состоящий из верхней водоохлаждаемой части с установочным и герметизирующим фланцами и приваренной к ней царги с кольцами жесткости, причем кольца...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02194083
Дата охранного документа: 10.12.2002
15.03.2019
№219.016.e157

Способ переработки отработанного молибден-алюминийсодержащего катализатора

Изобретение относится к способу переработки отработанного молибден-алюминийсодержащего катализатора. Способ включает спекание катализатора, выщелачивание спека и осаждение из раствора алюминия на первой стадии и молибдена - на второй стадии. Перед спеканием производят замес катализатора с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002466199
Дата охранного документа: 10.11.2012
10.04.2019
№219.016.ffe4

Способ изготовления композитных проводов

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах, предназначенных для работы при температурах жидкого гелия. Техническая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении горячего уплотнения композитной заготовки перед экструзией, не связанного с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002285966
Дата охранного документа: 20.10.2006
10.04.2019
№219.017.0155

Способ получения ниобиевых слитков

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к способам получения ниобиевых слитков, характеризуемых высокой однородностью по химическому составу и механическим свойствам. Способ включает: сплавление заготовки в промежуточную емкость, накопление и рафинировочную выдержку порции...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02238992
Дата охранного документа: 27.10.2004
10.04.2019
№219.017.015f

Способ электронно-лучевого переплава металлов и сплавов

Изобретение относится к области металлургии, конкретно к способам электронно-лучевого переплава металлов и сплавов. Способ включает порционное накопление расплава в верхней уширенной части сквозного кристаллизатора до достижения зеркалом ванны расплава уровня, превышающего место начала уширения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02238991
Дата охранного документа: 27.10.2004
10.04.2019
№219.017.07c1

Способ приготовления гранулированного смешанного фтористого сорбента на основе фторида натрия

Изобретение относится к синтезу гранулированных химических поглотителей. Способ приготовления гранулированного смешанного сорбента на основе фторида натрия включает гидрофторирование при 300-350°С прокаленных гранул, сформованных из пасты, содержащей (мас. %): карбонат натрия - 92-80,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002408420
Дата охранного документа: 10.01.2011
Показаны записи 51-54 из 54.
11.03.2019
№219.016.d69a

Способ получения композиционных материалов

Изобретение относится к металлургии, в частности к производству керамикометаллических композиционных материалов. Может использоваться при изготовлении защитных экранов от ионизирующего излучения и несущих каркасов в контейнерах для транспортировки и хранения облученного ядерного топлива и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002288964
Дата охранного документа: 10.12.2006
19.04.2019
№219.017.3184

Способ очистки тетрафторида кремния от примеси летучих фторидов фосфора

Изобретение может быть использовано в производстве поликристаллического кремния. Осуществляют совместную сорбцию тетрафторида кремния и летучих фторидов фосфора на фториде натрия при температуре 200-250°С. Вводят водяной пар при температуре 450-550°С, десорбируют и конденсируют очищенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002422359
Дата охранного документа: 27.06.2011
19.04.2019
№219.017.3188

Способ извлечения урана из сорбента фторида натрия

Изобретение может быть использовано при переработке отходов, содержащих фториды урана. Сорбент фторид натрия, содержащий уран (V), обрабатывают парами воды при температуре 100-250°С. Затем извлекают уран фторированием при температуре не выше 400°С. Изобретение позволяет снизить расход фтора,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002422366
Дата охранного документа: 27.06.2011
16.05.2023
№223.018.5fc0

Способ переработки эвдиалитового концентрата

Изобретение относится к переработке эвдиалитового концентрата и может быть использовано для получения чистых соединений циркония, гафния и редкоземельных элементов. Эвдиалитовый концентрат разлагают азотной кислотой с получением геля, сушку геля, водное выщелачивание геля с переводом в раствор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002742330
Дата охранного документа: 04.02.2021
+ добавить свой РИД