×
09.02.2020
220.018.014f

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ УРАН-МОЛИБДЕНОВОЙ КОМПОЗИЦИИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области металлургии и технологии урана, в частности к способу переработки уран-молибденовой композиции. Способ переработки уран-молибденовой композиции включает ее окисление и прокаливание в воздушной среде с последующим отделением молибдена от урансодержащего твердого остатка. Окисление уран-молибденовой композиции проводят при температуре ниже точки плавления триоксида молибдена, полученную после окисления смесь оксидов урана и молибдена измельчают до частиц, размер которых не превышает 500 мкм. Полученные частицы распределяют слоем толщиной не более 15 мм и прокаливают при температуре выше точки кипения триоксида молибдена, при этом продолжительность прокаливания рассчитывают по формуле Т=0,8Н+11,5D, где Т - продолжительность прокаливания, ч, Н - толщина слоя оксидов урана и молибдена, мм, D - средний размер частиц оксидов урана и молибдена, мм. Изобретение позволяет сократить стадийность и упростить процесс разделения урана и молибдена, исключить перевод уран-молибденовой композиции в солевой раствор и его гидрометаллургический передел без снижения степени очистки закиси-окиси урана от молибдена. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургии и технологии урана, в частности, к способу переработки уран-молибденовой композиции.

Одной из задач в технологии урана является переработка отходов обедненного и низкообогащенного по изотопу U235 металлического урана и сплавов на его основе с получением концентрата - октаоксида триурана.

Такой концентрат может быть направлен либо на фторирование и затем на обогащение по изотопу U235, либо на дальнейшую гидрометаллургическую переработку известными методами. Наиболее простой метод переработки металлических урановых отходов и невостребованных сплавов на его основе является окисление их в воздушной среде с получением октаоксида триурана. Однако при переработке уран-молибденовых сплавов их окисление не позволяет получать концентрат с содержанием урана ≤ 0,01 масс. %. Известны различные гидрометаллургические способы разделения урана и молибдена. Разделение урана и молибдена осуществляют из солевых уран-молибденовых растворов экстракционным, сорбционным и осадительным методами.

Так, например, известен способ разделения урана и молибдена из карбонатных солевых уран-молибденовых водных растворов жидкостной экстракцией урана с применением трибутилфосфата или трибутилфосфата вместе с триалкиламином (патент RU 2409688, опубл. 20.01.2011, МПК С22В 60/02). Несмотря на относительно низкое насыщение органической фазы ураном, соэкстракция молибдена не превышает 10 мг/л и относительное содержание молибдена к урану в экстракте по предлагаемому методу удалось снизить в 350 раз по сравнению с их соотношением в исходном растворе.

Известен способ сорбционного разделения урана и молибдена при извлечении урана и молибдена из карбонатных руд с использованием анионообменной смолы АМ-п (патент RU 2211253, опубл. 27.08.2003, МПК С22В 60/02). По этому способу перед сорбцией проводят доокисление урана и молибдена добавлением в пульпу или раствор окислителя-перманганата калия (KMnO4).

Общим недостатком экстракционного и сорбционного методов является необходимость перевода уран-молибденовой композиции в водные солевые растворы и проведение многостадийных процессов гидрометаллургического передела большого объема растворов с низкими концентрациями разделяемых компонентов.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения по технической сущности и решаемой задаче является способ переработки уран-молибденовой композиции (патент RU 2502142, опубл. 20.12.2013, МПК G21C 19/44), включающий окисление уран-молибденовой композиции при температуре 750-850°С, растворение полученных оксидов урана и молибдена в 2-3-молярном растворе щелочи при температуре кипения, отделение раствора от твердого остатка декантацией, растворение твердого остатка в 4-6-молярной азотной кислоте при температуре кипения, переочистку раствором щавелевой кислоты из расчета на 1 кг урана 0,75-1,0 кг щавелевой кислоты при температуре 60-80°С в течение 30-40 мин, промывку осадка оксалата уранила 2-3 масс. % раствором щавелевой кислоты, отделение урансодержащего твердого остатка фильтрованием и его прокаливание при температуре 750-850°С.

Осадительный метод, к которому относится прототип, в отличие от экстракционного и сорбционного методов, является более простым в осуществлении, т.к. не связан с использованием дополнительных дорогостоящих экстрагентов или сорбентов и проведением процессов сорбции-десорбции или экстракции-реэкстракции. Однако и этому методу присущи недостатки, характерные для гидрометаллургических методов - переработка большого объема растворов и необходимость утилизации или очистки маточных растворов.

Задачей данного изобретения является сокращение стадийности и упрощение процесса разделения урана и молибдена, исключающего перевод уран-молибденовой композиции в солевой раствор и его гидрометаллургический передел без снижения степени очистки закиси-окиси урана от молибдена.

Поставленная задача решается тем, что в способе переработки уран-молибденовой композиции, включающем окисление и прокаливание уран-молибденовой композиции в воздушной среде и отделение молибдена от урансодержащего твердого остатка, согласно изобретению окисление уран-молибденовой композиции проводят при температуре ниже точки плавления триоксида молибдена (801°С), полученную после окисления смесь оксидов урана и молибдена измельчают до порошка с размерами частиц, не превышающих 500 мкм, полученный порошок распределяют слоем толщиной не более 15 мм и прокаливают при температуре выше точки кипения триоксида молибдена, при этом продолжительность прокаливания рассчитывают по формуле:

T=0,8H+11,5D

Т - продолжительность прокаливания, час

Н - толщина слоя оксидов урана и молибдена, мм

D - размер частиц оксидов урана и молибдена, мм

В частных случаях осуществления изобретения:

- окисление уран-молибденовой композиции (уран-молибденового сплава) проводят при температуре 550-650°С.

- прокаливание частиц в виде порошка оксидов урана и молибдена проводят при температуре 1160-1300°С.

Окисление уран-молибденовой композиции проводят при температуре ниже точки плавления триоксида молибдена, которая составляет 801°С, так как повышение температуры окисления выше 801°С приводит к экранированию окисляемого материала пленкой образовавшегося расплавленного триоксида молибдена. Это приводит к снижению скорости окисления материала, спеканию образовавшихся оксидов урана и молибдена, что затрудняет их измельчение и последующую отгонку триоксида молибдена при последующей прокалке.

При этом экспериментально установлено, что окисление металлического урана, легированного молибденом, целесообразно проводить при температуре 550-650°С.

Начало окисления сплава урана и молибдена в виде цветов побежалости наблюдается при 400°С. Начиная с 550°С, сплав быстро окисляется с образованием легколетучего оксида MoO3 и закиси-окиси урана по реакциям:

3U+4O2=U3O8

2Мо+3O2=2MoO3

При окислении слитков урана, легированного молибденом, нами не было замечено следов выделения молибдена, и химический анализ показывал, что он весь остался в закиси-окиси урана при окислении при 550-650°С.

Прокалку полеченного при окислении порошка оксида урана и молибдена необходимо проводить при температуре выше точки кипения триоксида молибдена (1155°С), когда упругость паров составляет 760 мм.рт.ст. Для прокаливания оксидов наиболее оптимальным с точки зрения эффективности очистки урана от молибдена является диапазон температур от 1160°С до 1300°С.

Вследствие сублимации MoO3 количество молибдена в порошке оксидов урана и молибдена, прокаленных при температуре выше 1155°С в течение времени Т, продолжительность которого зависит от толщины слоя оксидов и размера частиц, снижается до требуемых по ТУ 0,01 масс. %.

При этом экспериментально было установлено, что с увеличением крупности частиц оксидов более 500 мкм и толщины слоя оксидов более 15 мм даже при значительном увеличении продолжительности прокаливания не достигается требуемая по ТУ степень очистки оксида урана от молибдена.

Осуществление изобретения

Отходы U-Mo композиции в виде прутков, брикетов, стружки или порошка массой 1,0 кг засыпали ровным слоем в лодочку и помещали в муфельную печь. Печь закрывали и устанавливали проток воздуха 70-100 л/ч. Включали автоматический режим нагрева и с помощью терморегулятора задавали температуру окисления продукта.

После окисления полученную смесь оксидов урана и молибдена измельчали и просеивали через сито с ячейками размером 500 мкм. Химический и спектральный анализ порошка в среднем по пробам показал содержание урана - 83,55 масс. %, молибдена ~ 1 масс. %.

Просеянный порошок оксидов урана и молибдена, полученный окислением уран-молибденовой композиции, загружался в лодочку из SiC или алунда. Затем полученный порошок прокаливали. Для прокалки полученного порошка была использована муфельная печь с карбидокремниевыми нагревателями, с камерой размером 400×400×600 мм, Tmax - 1350°С. Продолжительность прокаливания рассчитывали по формуле:

T=0,8H+11,5D

Т - продолжительность прокаливания, час

Н - толщина слоя оксидов урана и молибдена, мм

D - размер частиц оксидов урана и молибдена, мм

Режимы окисления, прокаливания и содержание урана и молибдена в полученной закиси-окиси приведены в таблице.

В таблице приведены примеры осуществления предложенного способа переработки уран-молибденовой композиции. Как следует из приведенных в таблице данных, предложенный способ переработки уран-молибденовой композиции при заявляемых режимах окисления и прокалки (примеры №5, 6, 8) обеспечивает снижение содержания молибдена в закиси-окиси урана до ≤ 0,01 масс. %, что соответствует требованиям ТУ на оксид урана.

Предложенный способ в отличие от известных способов позволяет сократить стадийность процесса, отказаться от осадительной, сорбционной и экстракционной очисток закиси-окиси урана, что значительно упрощает реализацию способа, так как исключаются трудоемкие операции гидрометаллургического передела (растворения, осаждения, фильтрации, декантации промывки, сушки и т.п.). Кроме того, отпадает необходимость утилизации маточных растворов гидрометаллургического передела.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 78.
10.01.2013
№216.012.1a5d

Невентилируемый тепловыделяющий элемент ядерного реактора

Изобретение относится к ядерной технике, а более конкретно к невентилируемым газозаполненным тепловыделяющим элементам (твэлам) на основе диоксида урана, и может быть использовано в составе высокотемпературного газоохлаждаемого быстрого реактора ядерной энергетической установки (ЯЭУ)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472241
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.02.2013
№216.012.2427

Парогенератор

Изобретение относится к генераторам пара, и может быть использовано в теплоэнергетике, в отраслях промышленности с технологическими процессами, требующими производства строго дозированных объемов пара, а также в исследовательских установках. Парогенератор содержит электроизолированный корпус с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474757
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.05.2013
№216.012.3d59

Способ получения оксида урана

Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к металлургии урана и производству его соединений, и может быть использовано в химической и ядерной технологиях. Способ получения оксида урана включает нагрев диоксида урана до температуры 500÷900°С в среде кислородсодержащего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481272
Дата охранного документа: 10.05.2013
27.06.2013
№216.012.5057

Способ получения керамики на основе алюмомагнезиальной шпинели

Изобретение относится к способам получения керамических материалов на основе двойных оксидов и может быть использовано в огнеупорной промышленности, металлургии, радиотехнике, энергетике и теплотехнике. Техническим результатом изобретения является повышение прочности на сжатие и изгиб и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486160
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.10.2013
№216.012.7728

Способ формирования топливного сердечника стержневого тепловыделяющего элемента

Изобретение относится к ядерной энергетике, к технологии изготовления тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) для ядерных реакторов, и может найти применение в исследовательских реакторах небольшой мощности. Способ формирования топливного сердечника стержневого ТВЭЛа заключается в автоматическом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496164
Дата охранного документа: 20.10.2013
27.10.2013
№216.012.7b3d

Способ изготовления топливных стержней с циркониевой оболочкой

Изобретение относится к ядерной технике. Способ может быть использован при изготовлении тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерных реакторов с керметными топливными стержнями. Блок заготовок топливных стержней размещают в контейнере поверх брикетов рабочей среды из стекла, закрывают контейнер...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497211
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7ff3

Контейнер для горячего изостатического прессования заготовок стержней топливного сердечника керметного твэла ядерного реактора

Контейнер предназначен для размещения в нем заготовок стержней сердечников твэлов при горячем изостатическом прессовании и может быть использован при изготовлении твэлов ядерных реакторов различного назначения. В кольцевой проточке на внутренней поверхности цилиндрической трубы установлено...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498428
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.12.2013
№216.012.8e6b

Способ переработки уран-молибденовой композиции

Изобретение относится к области гидрометаллургии, в частности к способу переработки уран-молибденовой композиции, представляющей собой брак и отходы ядерного производства. Способ переработки уран-молибденовой композиции согласно изобретению включает окисление уран-молибденовой композиции при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502142
Дата охранного документа: 20.12.2013
20.02.2014
№216.012.a285

Устройство и способ выращивания профилированных кристаллов тугоплавких соединений

Изобретение относится к области выращивания из расплава профилированных кристаллов тугоплавких соединений, например лейкосапфира, рубина, алюмоиттриевого граната, по способу Степанова, которые могут быть использованы в приборо- и машиностроении, термометрии и химической промышленности....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507320
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.02.2014
№216.012.a3ad

Способ изготовления топливных стержней

Изобретение относится к технологиям изготовления топливных стержней, предназначенных для снаряжения сердечников керметных тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. Заготовки стержней помещают в цилиндрический контейнер, заплавляют стеклом и переносят контейнер в пресс-форму пресса, где...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507616
Дата охранного документа: 20.02.2014
Показаны записи 1-10 из 24.
10.05.2013
№216.012.3d59

Способ получения оксида урана

Изобретение относится к области неорганической химии, в частности к металлургии урана и производству его соединений, и может быть использовано в химической и ядерной технологиях. Способ получения оксида урана включает нагрев диоксида урана до температуры 500÷900°С в среде кислородсодержащего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481272
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.12.2013
№216.012.8e6b

Способ переработки уран-молибденовой композиции

Изобретение относится к области гидрометаллургии, в частности к способу переработки уран-молибденовой композиции, представляющей собой брак и отходы ядерного производства. Способ переработки уран-молибденовой композиции согласно изобретению включает окисление уран-молибденовой композиции при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502142
Дата охранного документа: 20.12.2013
20.07.2014
№216.012.dec4

Способ получения порошков нитрида урана

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для получения исходного сырья для изготовления нитридного ядерного топлива. Способ получения порошка нитрида урана включает нагрев металлического урана, который осуществляют в вакуумируемой реакционной емкости при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522814
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.11.2015
№216.013.8fc9

Способ насыщения пористых заготовок оксидами металлов

Изобретение относится к атомной промышленности и гидрометаллургии и может быть использовано, например, для получения уран-графитовых тепловыделяющих элементов (твэл) или композиционных высокотемпературных материалов методом пропитки пористых материалов (графит, металлы, оксиды металлов и т.п.)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568425
Дата охранного документа: 20.11.2015
20.11.2015
№216.013.90f9

Способ приготовления анион-дефицитных растворов нитрата уранила

Изобретение относится к приготовлению анион-дефицитных метастабильных растворов нитрата уранила и может быть использовано в химической технологии, в частности, при импрегнировании урана в пористые графитовые заготовки с целью получения уран-графитовых тепловыделяющих элементов (твэл) или при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002568729
Дата охранного документа: 20.11.2015
13.01.2017
№217.015.82ec

Способ получения тетрафторида урана

Изобретение относится к атомной промышленности и химической технологии неорганических веществ и может быть использовано для получения тетрафторида урана сухим методом в производстве гексафторида урана или металлического урана. Способ получения тетрафторида урана заключается в том, что смешивают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601477
Дата охранного документа: 10.11.2016
13.01.2017
№217.015.83a7

Способ получения высокодисперсных карбидов переходных металлов

Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ, конкретно - к получению высокодисперсных тугоплавких карбидов переходных металлов в гранулированном виде, в том числе смешанных композитов на их основе. Описан способ получения высокодисперсных карбидов переходных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002601484
Дата охранного документа: 10.11.2016
25.08.2017
№217.015.b04f

Способ переработки уран-циркониевых отходов

Изобретение относится к области гидрометаллургии урана и может быть использовано при его регенерации в результате химической переработки отработанных, бракованных или невостребованных твэлов. Способ переработки уран-циркониевых отходов в виде твэлов заключается в том, что исходные твэлы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613352
Дата охранного документа: 16.03.2017
25.08.2017
№217.015.bd8a

Регулятор расхода сыпучего материала

Изобретение относится к оборудованию для технологических процессов, где требуется непрерывная регулируемая с высокой точностью подача сыпучего мелкодисперсного материала, и может быть использовано в порошковой металлургии, в химической и атомной промышленности, в частности в производстве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002616351
Дата охранного документа: 14.04.2017
26.08.2017
№217.015.e1db

Способ получения тетрафторида урана

Изобретение относится к атомной промышленности и химической технологии неорганических веществ, а именно к способу получения тетрафторида урана сухим методом в производстве гексафторида урана или металлического урана. Способ заключается в том, что смешивают диоксид урана с бифторидом аммония,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625871
Дата охранного документа: 19.07.2017
+ добавить свой РИД