<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Gewinnung von wasserfreiem Urantetrafluorid
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Gewinnung von wasserfreiem UF mittels HF-haltiger Gase bei erhöhter Temperatur.
Durch die franz. Patentschrift Nr. 1. 146. 022 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von wasserfreiem UF4 bekannt, welchem die Neutralisationsreaktion
4 HF + UO--UF + 2 H20 zugrunde liegt.
Das erfindungsgemässe Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man NH4F- bzw.
NH4HF2-Gase über eine allmählich von normalen Temperaturen bis auf 500-700 C erhitzte Uranverbindung leitet, die beim Erhitzen für sich auf die genannte Temperatur ein Uranoxyd ergäbe, wie z. B. Ammoniumdiuranat, unterscheidet sich von dem vorerwähnten bekannten Verfahren dadurch, dass kein gefährlicher Stoff, wie Fluor oder Flusssäure, gehandhabt zu werden braucht.
Weiters ist die Reaktion gemäss dem bekannten Verfahren nicht von einer Oxydation oder Reduktion begleitet, wogegen erfindungsgemäss gleichzeitig die Fluorierung und Reduktion des Salzes, z. B. des Ammoniumuranates, ohne die Zwischenstufe U02 oder eines andern Oxydes stattfindet.
Wenn auch das Ammoniumuranat durch Erhitzen in das Uns übergeführt werden kann, so geschieht dies erst bei Temperaturen über 350 C.
Bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens werden jedoch schon bei Temperaturen von 250 C Körper mit 20% F erhalten, die bei Weiterführung des Verfahrens den stöchiometrischen Zustand mit 24, 2% F erreichen.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens ist noch die Tatsache, dass das aus dem Uranat erhaltene UF gegenüber ersterem ein um etwa 14% kleineres Volumen aufweist. Im Gegensatz hiezu nimmt das aus Oxyden ge- wonnene UF4 etwas an Volumen zu, was insbesondere im kontinuierlichen Prozess von Nachteil ist.
Bei der Anwendung von Oxyden sind überdies wesentlich längere Fluorierungszeiten erforderlich.'
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird die Bildung von Doppelfluoriden, deren Zersetzung gewöhnlich einen Zeitaufwand von vielen Stundn erfordert, vermieden und können Fluoride von nuklearer Reinheit, die völlig frei von anderen Fluoriden sind, in einem Zeitraum, der zwischen einer und mehreren Stunden schwankt, erhalten werden.
Die NH4F- bzw. NH4HF2-Gase, die erfindungsgemäss als Fluorierungsmittel im Überschuss angewandt werden, sind bei den vorerwähnten Reaktionstemperaturen von 500 bis 700 C praktisch vollständig in NH3+HF thermisch dissoziiert.
Durch das nachstehende Beispiel wird vorliegende Erfindung näher erläutert.
Beispiel : Zur Durchführung der Reaktion wird ein zylindrischer Ofen verwendet, dessen Innendurchmesser 11 cm und dessen Höhe 220 cm beträgt. Die Höhe des Ofens teilt sich in eine 130 cm hohe Reaktionskammer und eine 70 cm hohe Reinigungskammer, welche, wie später ausgeführt wird, ein inertes Gas enthält, auf.
In einem Kessel oder Sublimierofen wird Ammoniumfluorid (NH4F) sublimiert, das in Gasform in einer Menge von 4 kg/h in den unteren Teil der Reaktionskammer, die auf eine Temperatur zwischen 500 und 700 C erhitzt wird, eingeführt wird. Im oberen Bereich der Reaktionskammer wird Ammoniumdiuranat in einer Menge von 5 kg/h eingebracht.
Die aus dem Ofen austretenden Gase sind Ammoniak, Wasser, Stickstoff und ein Überschuss an Ammoniumfluorid, wie sich aus der nachstehenden Gleichung ergibt :
EMI1.1
Die aus dem Ofen austretenden Gase werden einem Verfahren zur Rückgewinnung des Ammoniaks und des Ammoniumfluorids unterzogen.
Die Dauer des Umsetzvorganges kann zwischen ein und zwei Stunden schwanken, wobei die Temperatur zwischen 700 und 6000 C oder auch weniger schwanken kann und die letztere von der Einwirkungszeit der fluorierenden Dämpfe und deren Zusammensetzung abhängt.
Nach Beendigung der chemischen Umsetzung unter den erwähnten Bedingungen wird über das gebildete Fluorid in der Reinigungskammer Stickstoff in einer Menge von 41/min geleitet.
Es kann zu diesem Zweck auch ein beliebiges
<Desc/Clms Page number 2>
anderes inertes Gas, wie z. B. Argon, CO2 u. dgl., verwendet werden. Durch diese Massnahme wird eine zweifache Wirkung erzielt, nämlich, dass das gebildete Fluorid abgekühlt wird und Reste des Ammoniumfluorids entfernt werden. Nach dem Abkühlen des gebildeten Fluorids in einer Vorkammer, wenn eine solche Abkühlung überhaupt erforderlich ist, wird es aus dem Ofen in einer Menge von 5 kg/h entnommen. Es wird eine Umsetzung vom 99% erzielt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Gewinnung von wasserfreiem Urantetrafluorid mittels HF-haltiger Gase bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, dass man NH4F- bzw. NH4HF2-Gase über eine allmählich von normalen Temperaturen bis auf 500-7000 C erhitzte Uranverbindung leitet, die beim Erhitzen für sich auf die genannte Temperatur ein Uranoxyd ergäbe.