CN109592714A - 一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法 - Google Patents
一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109592714A CN109592714A CN201811376109.XA CN201811376109A CN109592714A CN 109592714 A CN109592714 A CN 109592714A CN 201811376109 A CN201811376109 A CN 201811376109A CN 109592714 A CN109592714 A CN 109592714A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- uranyl nitrate
- concentration
- high activity
- nitrate solution
- preparation high
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G43/00—Compounds of uranium
- C01G43/01—Oxides; Hydroxides
Abstract
本发明属于三氧化铀制备技术领域，具体涉及一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法。包括下述步骤：(1)将硝酸铀酰溶液进行蒸发浓缩，得到浓缩后的硝酸铀酰溶液；(2)将浓缩后的硝酸铀酰溶液输送至冷却结晶器中，冷却至40℃的温度下进行冷却结晶，生成UO2(NO3)2·6H2O晶体，饱和溶液返回步骤(1)的蒸发浓缩设备中；(3)将步骤(2)得到的UO2(NO3)2·6H2O晶体使用微波干燥脱水，将UO2(NO3)2·6H2O晶体转化为UO2(NO3)2粉末；(4)将步骤(3)中得到的UO2(NO3)2粉末在真空环境下，在固定床中采用微波加热的方式生成UO3产品。该方法具有工艺流程短、不产生放射性氨氮废水、产品活性好等优点，提高核燃料循环中铀纯化转化工艺技术的整体水平，具有明显的社会效益与经济效益。
Description
技术领域
本发明属于三氧化铀制备技术领域，具体涉及一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法。
背景技术
在铀核燃料循环过程中，铀燃料主要包括铀矿开采和水冶加工、铀纯化与转化、同位素分离、乏燃料后处理等几个过程。铀纯化是以硝酸溶解铀化学浓缩物制备萃原液、经过萃取、反萃取等提纯后得到精制后的硝酸铀酰溶液，然后通过脱硝将硝酸铀酰转化为铀氧化物，铀氧化物作为其中一个重要的中间产物，需满足一系列的工艺技术指标，比如杂质含量、粒度、活性等。三氧化铀作为铀氧化物的一种，可以根据需要进一步氧化还原成二氧化铀或者八氧化三铀。
目前，国内外脱硝的方法制备有氧化物主要有三种，分别是AUC热分解还原法、ADU热分解还原法、UNH(即UO2(NO3)2·6H2O晶体)脱硝还原法。其中，反萃取液采用加热的方法使硝酸铀酰分解获得三氧化铀是UNH法，即热脱硝法。采用氨水沉淀获得重铀酸铵实现硝酸根去除是ADU法，在ADU流程之后进行碳酸铵结晶获得三碳酸铀酰铵是AUC法。
ADU法和AUC法首先均需要添加沉淀剂进行沉淀，该过程中会产生大量的沉淀母液，AUC法还需要将沉淀物加入结晶转型剂，转化为AUC晶体，两种方法具有流程长、试剂消耗高、废水量大等缺点。但是由于AUC热分解还原制备的铀氧化物具有较大的比表面积，其活性高，适宜后续氢氟化生产，该方法目前仍应用较广。常规UNH脱硝法制备的铀氧化物由于在制备过程中存在晶体熔融，晶格彻底瓦解后才转化为三氧化铀，不存在固相转化晶体结构的继承性和盐类分解对产物的活化作用，晶型不受控，晶体致密，生产的铀氧化物活性较差，对氢氟化生产造成较大的影响，UNH脱硝后活化技术只被少数国家所掌握。
因此，亟需研发、设计一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，从而缩短工艺流程短、不产生放射性废水。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法。
为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：
一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，包括下述步骤：
(1)将硝酸铀酰溶液进行蒸发浓缩，得到浓缩后的硝酸铀酰溶液；
(2)将浓缩后的硝酸铀酰溶液输送至冷却结晶器中，冷却至40℃的温度下进行冷却结晶，生成UO2(NO3)2·6H2O晶体，饱和溶液返回步骤(1)的蒸发浓缩设备中；
(3)将步骤(2)得到的UO2(NO3)2·6H2O晶体使用微波干燥脱水，将UO2(NO3)2·6H2O晶体转化为UO2(NO3)2粉末，发生的化学反应为UO2(NO3)2·6H2O→UO2(NO3)2+6H2O↑；
(4)将步骤(3)中得到的UO2(NO3)2粉末在真空环境下，在固定床中采用微波加热的方式生成UO3产品，发生的化学反应为UO2(NO3)2→UO3+2NO2↑+0.5O2↑。
进一步的，如上所述的一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，步骤(1)中，硝酸铀酰溶液中[U]＝70～100g/L，[HNO3]＝3～4mol/L。
进一步的，如上所述的一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，步骤(1)中，将硝酸铀酰溶液进行蒸发浓缩的温度为85～100℃。
进一步的，如上所述的一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，步骤(1)中，将硝酸铀酰溶液进行蒸发浓缩的设备是MVR蒸发器。
进一步的，如上所述的一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，步骤(1)中，得到的浓缩后的硝酸铀酰溶液中硝酸铀酰的浓度为550-650g/L。
进一步的，如上所述的一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，步骤(1)中，得到的浓缩后的硝酸铀酰溶液中硝酸铀酰的浓度为600g/L。
进一步的，如上所述的一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，步骤(2)中，控制降温速率为2℃/min。
进一步的，如上所述的一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，步骤(3)中，控制脱水温度在160～175℃。
进一步的，如上所述的一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，步骤(4)中，UO2(NO3)2粉末在固定床中的反应温度控制在650～700℃；UO2(NO3)2粉末在固定床中的停留时间为2min。
本发明技术方案的有益效果在于：该方法具有工艺流程短、不产生放射性氨氮废水、产品活性好等优点，提高核燃料循环中铀纯化转化工艺技术的整体水平，具有明显的社会效益与经济效益。
具体的，本工艺方法是将精制的硝酸铀酰溶液进行蒸发浓缩，冷却结晶生产UNH晶体，干燥脱水生产UN(即UO2(NO3)2)粉末，然后在固定床中进行热脱硝，制备铀氧化物。本方法不需要添加和消耗任何原副材料及化学试剂，通过控制冷却结晶降温速率，UNH晶体大小可控，晶体脱水过程中使用微波干燥脱水，将粉末状的UN在真空环境下采用微波方式进行热脱硝，该反应为气固反应，反应速率快，脱硝率达99％，三氧化铀产品活性好，整个工艺流程短、不产生放射性氨氮废水。
同时，本方法为UNH脱硝法一种改进的方法，克服了其产品活性差的缺点，提高核燃料循环中铀纯化转化工艺技术的整体水平，具有明显的社会效益与经济效益。
附图说明
图1为本发明一种硝酸铀酰热脱硝制备三氧化铀工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
如图1所示，本发明一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，包括下述步骤：
(1)将硝酸铀酰溶液进行蒸发浓缩，得到浓缩后的硝酸铀酰溶液；
硝酸铀酰溶液中[U]＝70～100g/L，[HNO3]＝3～4mol/L；
将硝酸铀酰溶液进行蒸发浓缩的温度为85～100℃；
将硝酸铀酰溶液进行蒸发浓缩的设备是MVR蒸发器；
得到的浓缩后的硝酸铀酰溶液中硝酸铀酰的浓度为550-650g/L；
(2)将浓缩后的硝酸铀酰溶液输送至冷却结晶器中，冷却至40℃的温度下进行冷却结晶，生成UO2(NO3)2·6H2O晶体，饱和溶液返回步骤(1)的蒸发浓缩设备中；
控制降温速率为2℃/min；
(3)将步骤(2)得到的UO2(NO3)2·6H2O晶体使用微波干燥脱水，将UO2(NO3)2·6H2O晶体转化为UO2(NO3)2粉末，发生的化学反应为UO2(NO3)2·6H2O→UO2(NO3)2+6H2O↑；
控制脱水温度在160～175℃；
(4)将步骤(3)中得到的UO2(NO3)2粉末在真空环境下，在固定床中采用微波加热的方式生成UO3产品，发生的化学反应为UO2(NO3)2→UO3+2NO2↑+0.5O2↑。
UO2(NO3)2粉末在固定床中的反应温度控制在650～700℃；
UO2(NO3)2粉末在固定床中的停留时间为2min。
实施例1
(1)将精制后的硝酸铀酰溶液([U]＝85g/l，[HNO3]＝4mol/l，杂项满足核级标准)以2.0m3/h流量输入MVR蒸发器中，控制温度88℃，得到浓缩后的硝酸铀酰溶液，溶度580g/l；
(2)浓缩后的硝酸铀酰溶液输入冷却结晶器中，控制搅拌频率50r/min，降温速率1℃/min，最终结晶温度40℃/min，1.5h完成结晶，生成UNH晶体；
(3)UNH晶体输入微波干燥器中，进料搅拌频率20Hz，控制脱水温度170℃，生成UN粉末，储存在真空密闭罐中；
(4)UN粉末用氮气输送，在微波固定床中控制煅烧温度在680℃，生成UO3产品，产品合格。
实施例2
(1)将精制后的硝酸铀酰溶液([U]＝90g/l，[HNO3]＝3.8mol/l，杂项满足核级标准)以1.5m3/h流量输入MVR蒸发器中，控制温度90℃，得到浓缩后的硝酸铀酰溶液，溶度590g/l；
(2)浓缩后的硝酸铀酰溶液输入冷却结晶器中，控制搅拌频率50r/min，降温速率1℃/min，最终结晶温度40℃/min，1.5h完成结晶，生成UNH晶体；
(3)UNH晶体输入微波干燥器中，进料搅拌频率20Hz，控制脱水温度175℃，生成UN粉末，储存在真空密闭罐中；
(4)UN粉末用氮气输送，在微波固定床控制煅烧温度在690℃，生成UO3产品，产品合格。
Claims (10)
1.一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，其特征在于：包括下述步骤：
(1)将硝酸铀酰溶液进行蒸发浓缩，得到浓缩后的硝酸铀酰溶液；
(2)将浓缩后的硝酸铀酰溶液输送至冷却结晶器中，冷却至40℃的温度下进行冷却结晶，生成UO2(NO3)2·6H2O晶体，饱和溶液返回步骤(1)的蒸发浓缩设备中；
(3)将步骤(2)得到的UO2(NO3)2·6H2O晶体使用微波干燥脱水，将UO2(NO3)2·6H2O晶体转化为UO2(NO3)2粉末，发生的化学反应为UO2(NO3)2·6H2O→UO2(NO3)2+6H2O↑；
(4)将步骤(3)中得到的UO2(NO3)2粉末在真空环境下，在固定床中采用微波加热的方式生成UO3产品，发生的化学反应为UO2(NO3)2→UO3+2NO2↑+0.5O2↑。
2.如权利要求1所述的一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，其特征在于：步骤(1)中，硝酸铀酰溶液中[U]＝70～100g/L，[HNO3]＝3～4mol/L。
3.如权利要求1所述的一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，其特征在于：步骤(1)中，将硝酸铀酰溶液进行蒸发浓缩的温度为85～100℃。
4.如权利要求1所述的一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，其特征在于：步骤(1)中，将硝酸铀酰溶液进行蒸发浓缩的设备是MVR蒸发器。
5.如权利要求1所述的一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，其特征在于：步骤(1)中，得到的浓缩后的硝酸铀酰溶液中硝酸铀酰的浓度为550-650g/L。
6.如权利要求5所述的一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，其特征在于：步骤(1)中，得到的浓缩后的硝酸铀酰溶液中硝酸铀酰的浓度为600g/L。
7.如权利要求1所述的一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，其特征在于：步骤(2)中，控制降温速率为2℃/min。
8.如权利要求1所述的一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，其特征在于：步骤(3)中，控制脱水温度在160～175℃。
9.如权利要求1所述的一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，其特征在于：步骤(4)中，UO2(NO3)2粉末在固定床中的反应温度控制在650～700℃；UO2(NO3)2粉末在固定床中的停留时间为2min。
10.如权利要求1所述的一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法，其特征在于：步骤(1)中，硝酸铀酰溶液中[U]＝70～100g/L，[HNO3]＝3～4mol/L；将硝酸铀酰溶液进行蒸发浓缩的温度为85～100℃；将硝酸铀酰溶液进行蒸发浓缩的设备是MVR蒸发器；得到的浓缩后的硝酸铀酰溶液中硝酸铀酰的浓度为550-650g/L；
步骤(2)中，控制降温速率为2℃/min；
步骤(3)中，控制脱水温度在160～175℃；
步骤(4)中，UO2(NO3)2粉末在固定床中的反应温度控制在650～700℃；UO2(NO3)2粉末在固定床中的停留时间为2min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811376109.XA CN109592714A (zh) | 2018-11-19 | 2018-11-19 | 一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811376109.XA CN109592714A (zh) | 2018-11-19 | 2018-11-19 | 一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109592714A true CN109592714A (zh) | 2019-04-09 |
Family
ID=65958747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811376109.XA Pending CN109592714A (zh) | 2018-11-19 | 2018-11-19 | 一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109592714A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110054206A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-07-26 | 中国科学院青海盐湖研究所 | 一种硝酸镁以及硝酸镁基多元熔盐的制备方法 |
| CN111620375A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-09-04 | 西安交通大学 | 一种二氧化铀纳米材料的制备方法 |
| CN112694129A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-04-23 | 中核北方核燃料元件有限公司 | 一种不同富集度的二氧化铀粉末制备方法 |
| CN112875770A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-06-01 | 中国原子能科学研究院 | 一种微波脱硝装置 |
| CN112951471A (zh) * | 2019-12-10 | 2021-06-11 | 中核北方核燃料元件有限公司 | 一种含铀氢氟酸废液的处理方法 |
| CN114772647A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-07-22 | 河南大学 | 一种含铀铋钨酸盐及其制备方法和应用 |
| US11858825B2 (en) | 2019-11-04 | 2024-01-02 | X Energy, Llc | Preparation of acid-deficient uranyl nitrate solutions |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001166086A (ja) * | 1999-12-09 | 2001-06-22 | Advanced Reactor Technology Co Ltd | 使用済原子燃料の再処理方法 |
| CN101628737A (zh) * | 2009-08-17 | 2010-01-20 | 昆明理工大学 | 一种微波煅烧三碳酸铀酰铵生产八氧化三铀的方法 |
| CN101830512A (zh) * | 2010-03-22 | 2010-09-15 | 昆明理工大学 | 一种微波煅烧三碳酸铀酰铵生产二氧化铀的方法 |
| CN201686500U (zh) * | 2010-03-22 | 2010-12-29 | 昆明理工大学 | 一种用于铀化学浓缩物煅烧的微波回转窑 |
| CN106629854A (zh) * | 2016-10-20 | 2017-05-10 | 核工业理化工程研究院 | 微波加热硝酸铀酰溶液生产三氧化铀的方法 |
| CN107162060A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-09-15 | 中核四0四有限公司 | 一种硝酸铀酰气流式雾化干燥热解脱硝制备uo3工艺 |
-
2018
- 2018-11-19 CN CN201811376109.XA patent/CN109592714A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001166086A (ja) * | 1999-12-09 | 2001-06-22 | Advanced Reactor Technology Co Ltd | 使用済原子燃料の再処理方法 |
| CN101628737A (zh) * | 2009-08-17 | 2010-01-20 | 昆明理工大学 | 一种微波煅烧三碳酸铀酰铵生产八氧化三铀的方法 |
| CN101830512A (zh) * | 2010-03-22 | 2010-09-15 | 昆明理工大学 | 一种微波煅烧三碳酸铀酰铵生产二氧化铀的方法 |
| CN201686500U (zh) * | 2010-03-22 | 2010-12-29 | 昆明理工大学 | 一种用于铀化学浓缩物煅烧的微波回转窑 |
| CN106629854A (zh) * | 2016-10-20 | 2017-05-10 | 核工业理化工程研究院 | 微波加热硝酸铀酰溶液生产三氧化铀的方法 |
| CN107162060A (zh) * | 2017-05-26 | 2017-09-15 | 中核四0四有限公司 | 一种硝酸铀酰气流式雾化干燥热解脱硝制备uo3工艺 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| KIMIHIKO YANO等: "Uranium Crystallization Test with Dissolver Solution of Irradiated Fuel", 《JOURNAL OF NUCLEAR SCIENCE AND TECHNOLOGY》 * |
| 沈朝纯等: "《铀及其化合物的化学与工艺学》", 30 June 1991, 原子能出版社 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110054206A (zh) * | 2019-06-05 | 2019-07-26 | 中国科学院青海盐湖研究所 | 一种硝酸镁以及硝酸镁基多元熔盐的制备方法 |
| US11858825B2 (en) | 2019-11-04 | 2024-01-02 | X Energy, Llc | Preparation of acid-deficient uranyl nitrate solutions |
| CN112951471A (zh) * | 2019-12-10 | 2021-06-11 | 中核北方核燃料元件有限公司 | 一种含铀氢氟酸废液的处理方法 |
| CN111620375A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-09-04 | 西安交通大学 | 一种二氧化铀纳米材料的制备方法 |
| CN112694129A (zh) * | 2020-11-20 | 2021-04-23 | 中核北方核燃料元件有限公司 | 一种不同富集度的二氧化铀粉末制备方法 |
| CN112694129B (zh) * | 2020-11-20 | 2023-07-14 | 中核北方核燃料元件有限公司 | 一种不同富集度的二氧化铀粉末制备方法 |
| CN112875770A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-06-01 | 中国原子能科学研究院 | 一种微波脱硝装置 |
| CN114772647A (zh) * | 2022-05-24 | 2022-07-22 | 河南大学 | 一种含铀铋钨酸盐及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109592714A (zh) | 一种硝酸铀酰热脱硝制备高活性三氧化铀的方法 | |
| CN102502757B (zh) | 一种由程序升温法制备高纯无水氯化镧或氯化铈的方法 | |
| CN107662946B (zh) | 三氧化二钒的制备方法 | |
| CN108328665A (zh) | 一种电池级球形四氧化三钴的制备方法 | |
| CN100494069C (zh) | 一种纳米氧化锌的制备方法 | |
| CN104478699B (zh) | 一种高纯超细草酸钴粉体的制备方法 | |
| CN102502816A (zh) | 一种共沉淀法制备Gd2Zr2O7纳米粉体的方法 | |
| CN102502756A (zh) | 程序升温法制备高纯无水氯化镨或氯化钕 | |
| CN107720789A (zh) | 一种利用电池级碳酸锂沉锂母液回收制备高纯碳酸锂的工艺 | |
| CN100566826C (zh) | 一种钛铁矿精矿湿化学法制备光催化材料的方法 | |
| CN106927506B (zh) | 三碳酸铀酰铵结晶母液的处理方法 | |
| CN116354408A (zh) | 一种废旧钴酸锂正极材料的回收再生工艺 | |
| CN114604910B (zh) | 一种镁、镍溶液矿化co2同时得到碳酸镍的方法 | |
| CN102260793B (zh) | 一种利用微波辐照技术从铀水冶合格液中沉淀铀的方法 | |
| RU2494479C1 (ru) | Способ получения твердых растворов оксидов актинидов | |
| CN108069851A (zh) | 一种无氨草酸沉淀制备草酸钴的方法 | |
| CN109607610A (zh) | 一种硝酸铪热脱硝制备二氧化铪的方法 | |
| CN109626424A (zh) | 一种硝酸锆热脱硝制备二氧化锆的方法 | |
| CN107585782B (zh) | 一种钾长石制取硫酸铝钾的方法 | |
| CN105905947A (zh) | 一种由硫酸处理黑钨矿制备钨酸盐溶液的方法 | |
| CN105858729A (zh) | 一种由硫酸处理黑钨矿以制备钨酸盐溶液的系统 | |
| CN112569736B (zh) | 一种三碳酸铀酰铵制备铀氧化物过程中尾气循环利用方法 | |
| Bakel et al. | Equipment and method choices for concentration and denitration of the uranium product from UREX | |
| CN108557859A (zh) | 用植物沉淀剂制备氧化钐的方法 | |
| KR101793193B1 (ko) | 대입도 암모늄우라네이트수화물(auh) 결정 및 그 제조방법과 장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190409 |