Реферат: Получение оксидов урана

Денитрация

? ??????????? HNO₃

UO₃

UO₃

Рис. 1. Схема получения триоксида урана из уранилнитрата

Следует отметить, что при низких температурах (200 – 450°С) получается более реакционноспособный триоксид урана, легко превращаемый в диоксид и тетрафторид урана, поэтому процесс термической диссоциации уранилнитрата проводят при температурах, не превышающих 400 – 450°С.

В настоящее время процесс осуществляется в печах кипящего слоя. Упаренный до 70 – 100% гексагидрат уранилнитрата впрыскивается форсунками в печь кипящего слоя, который создается на основе гранул UO₃ под действием воздушного дутья. Аппарат обогревают с помощью внешнего источника. Удаление триоксида урана из кипящего слоя осуществляется по переливным трубам. Отходящие газы фильтруют через металлокерамический фильтр. Оксиды азота улавливают и иногда утилизируют для получения азотной кислоты. Эти пары могут быть также абсорбированы и вновь возвращены в процесс в виде водного раствора азотной кислоты.

Остаточное содержание в триоксиде урана воды и нитрат-иона определяется, главным образом, температурой кипящего слоя; в интервале температур 300 – 450°С содержание воды и нитрат-иона в триоксиде урана практически не изменяется и составляет соответственно 0,1 – 0,2% и 0,4 – 0,5%.

Процесс денитрации в аппаратах псевдоожиженного слоя характеризуется отсутствием местных перегревов, высокой скоростью термической диссоциации вследствие высокой теплопроводности кипящего слоя, а также хорошей регулируемостью процесса. К другим достоинствам процесса относятся невысокая коррозия аппарата, отсутствие загрязнений продуктов, сравнительная дешевизна операции.

Получение оксидов урана из диураната аммония

Диуранат аммония (NH₄ )₂ U₂ O₇ – один из распространенных промышленных продуктов уранового производства. Ценность его для производства оксидов урана состоит прежде всего в том, что он не содержит в своем составе нелетучих компонентов, кроме урана. Достоинства диураната аммония как осадителя:

· простота получения аммиачным осаждением практически из любого раствора урансодержащего раствора;

· полнота перехода урана в осадок при таком осаждении;

· сравнительно низкая стоимость и недефицитность аммиака;

· возможность регенерации аммиака при прокаливании диураната аммония;

· получение сбросных по урану маточных растворов.

? ??????????? ?? ??????????? ???????????? ???????? ??????? ????? ???? ????????? ???? ? ???????? ?????, ???? ? ??????-????? ?????. ? ?????? ?????? ??????? ????????? ?? ?????????:

При более высоких температурах термическая диссоциация диураната аммония сопряжена с образованием закиси-окиси урана по реакции:

?????? ??????-????? ????? ?????????? ? ??????????? ?? ???????, ? ??? U₃ O₈ ????????????? ??????? ??????? UO_2,61 ? UO_2,64 . ???????? ????? ????????? ??????? ? ?????????????? ??????????-????????? ????????? ? ???????? ??????, ??????? ?? ???????????? ?????? ????????? ??????? ???????. ???????? ???? ? ??????? ?? ???????? ? ??????????? ?? ??????????? ?????????? ? ??????? 3.

Таблица 3. Влияние температуры прокаливания диураната аммония

на остаточное содержание аммиака и воды

Температура прокаливания, °С	Остаточное содержание компонентов, %
	NH3	H2 O
200	1,4 – 1,7	4,9 – 5,4
300	0,3 – 0,5	0,9 – 1,4
400	0,01 – 0,03	0,2 – 0,3
600	Не обнаружен	0,06
800	Не обнаружен	Не обнаружен

Как видно из таблицы, уже при температуре 400°С аммиак удаляется практически полностью, вода – в большей части. Прокаливание диураната аммония при 600°С связано с полным удалением аммиака и воды; однако в этих условиях уже протекает разложение триоксида урана на закись-окись урана и кислород.

При соблюдении некоторых условий вместо получения закиси-окиси в результате диссоциации аммиака2NH₃ ® N₂ + 3H₂ возможно и более глубокое восстановление урана до UO_{2+ x} , для чего достаточно трети аммиака, имеющегося в диуранате аммония. Полноте реакции способствует предварительное удаление влаги из соли, циркуляция газов из печи с их возвратом после удаления влаги, температура 750 – 800°С.

В некоторых случаях прокаливание диураната аммония может быть связано с эффективной очисткой урана, например, от иона фтора. Этот процесс имеет большое значение при переработке флюоритовых и фосфоритно-апатитовых урановых руд, а также в переделе продуктов газодиффузионного производства и шлаков восстановительной плавки урана. Диуранат аммония, полученный из растворов, содержащих ион фтора, всегда загрязнен им. Это загрязнение может быть вызвано как осаждением труднорастворимых фторидов кальция и магния, так и сорбцией растворимых солей плавиковой кислоты. Наличие иона фтора в диуранате аммония может привести к значительной коррозии аппаратов последующих химико-технологических переделов.

??? ???????????? ????????? ???????, ??????????? ??? ?????, ????????? ????????? ???????:
(????????????? ?????? ??????? ??????????? ? ????????????? ? ???? ?????????? ???????? ? ???????). ?? ?????????? ???????? 700?? ???? ??????????? ?? ?????????; ???????? ??? ?????????? ?????????? ??? ??????????? 900??. ??? ????? ??????? ???????????? (??????? 950 - 1000??) ???? ????? ???? ?????? ????? ?????????????. ?????????? ???????? ? ??????? ???? ??????? ? ?????? ??????????? ????????????? ???????? ???? ?????.

Получение оксидов урана из его пероксидов

??? ????????? ??????? ????? ??????? ???????????? ????? ???? ??????????? ???????? ????? UO₄ ^. 2H₂ O, ???????????? ?? ????? ?? ???????? ?????? ???????? ????? ? ?? ?????????? ????????? ???????????, ????? ?????. ??? ??????????? ????? 400?? ?????????? ????????? ?? ??????? ????????? ?? ???????
? ???????????? ????????? ?????. ????????? ??????????? ?? 400 ? 600?? ??????? ? ??????????? ????????? ????? ??? ??????????? ?? ???? ????????? ????? ?? ??????-????? ????? ?? ???????:

Так же, как и при прокаливании диураната аммония, примеси в большинстве своем концентрируются в оксидах урана. Количественно удаляются лишь вода, кислород и азот в результате сорбированного из азотнокислого раствора иона NO₃ ^- .

Размеры частиц, а следовательно, удельная поверхность и реакционная способность получаемых оксидов зависят от условий прокаливания. Оптимальной температурой процесса принято считать 400 – 450°С.

Получение оксидов урана из оксалата уранила

Оксиды урана могут быть получены при термической диссоциации оксалата уранила, который в интервале температу