CN112607780A - 一种六氟化铀制备八氧化三铀的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核燃料循环技术领域，具体涉及一种六氟化铀制备八氧化三铀的方法，包括三个步骤，步骤一、UO2F2水解液制备；步骤二、UO2F2粉末制备；步骤三、焙烧制备U3O8；该方法缩短了常规UF6还原制备U3O8的流程、避免了该过程中氨水的加入、从而减少了该过程产生的氨氮废水，制备工艺简单，成本低廉，易实现工业化。该方法UF6中的大量氟经水转化为HF酸，再通过与氢氧化钾的反应最终制备成副产品氟氢化钾，其又可以返回至铀转化系统中的电解制氟单元重复利用。经该方法制备的U3O8粒度更均匀、粉末流动性好，放射性低、含氟量低，便于长久稳定存储。
Description
技术领域
本发明属于核燃料循环技术领域，具体涉及一种六氟化铀制备八氧化三铀的方法。
背景技术
在核燃料循环领域中，主要以贫化UF6为原料制备贫化UF4、UO2、U3O8三种，并获得副产品—氢氟酸。三种产品当中，UF4会与空气中水蒸气反应，生成HF腐蚀容器；另UO2粉末易自燃，必须以UO2陶瓷形式储存，但仍会发生缓慢氧化反应；而U3O8密度虽最小，但可继续转化为UO2或金属铀再利用。
在生产实践中通常将气体UF6与水蒸气反应制得UO2F2粉末，再通过“湿法”ADU热分解还原方法或者“干法”直接还原制备UO2，但湿法工艺流程长，废水量多，干法制得UO2会被HF氢氟化为UF4板结成块，并增加了UO2中的含氟量。
发明内容
针对以上不足，本发明的目的是提供一种六氟化铀制备八氧化三铀的方法，在淋洗塔内气态UF6与水反应生成UO2F2溶液，溶液中加入一定量双氧水，再蒸发浓缩、烘焙脱水出UO2F2粉末，最后将该粉末焙烧出U3O8或UO3与U3O8混合物。
本发明的技术方案如下：
一种六氟化铀制备八氧化三铀的方法，包括三个步骤，步骤一、UO2F2水解液制备；
固体UF6加热气化缓慢通入水淋洗设备中进行水解反应，制备出UO2F2溶液；
步骤二、UO2F2粉末制备；
将铀酰溶液加入一定量的双氧水溶液(质量浓度30％)，反应后再将溶液置入蒸发器中，缓慢加热浓缩成UO2F2结晶，接着烘焙成干的UO2F2粉末，蒸发过程中的HF气体通入氢氧化钾溶液制备出副产品氟氢化钾；
步骤三、焙烧制备U3O8；
干燥的UO2F2粉末置入焙烧炉中，在有氧的高温环境下氧化为U3O8。
所述步骤二中，双氧水量≥10％。
所述步骤二中，烘焙温度为130℃～180℃。
所述步骤三种，焙烧温度为850℃～950℃。
本发明的有益效果在于：
该方法缩短了常规UF6还原制备U3O8的流程、避免了该过程中氨水的加入、从而减少了该过程产生的氨氮废水，制备工艺简单，成本低廉，易实现工业化。
该方法UF6中的大量氟经水转化为HF酸，再通过与氢氧化钾的反应最终制备成副产品氟氢化钾，其又可以返回至铀转化系统中的电解制氟单元重复利用。
经该方法制备的U3O8粒度更均匀、粉末流动性好，放射性低、含氟量低，便于长久稳定存储。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种六氟化铀制备八氧化三铀的方法，包括三个步骤，具体如下：
步骤一、UO2F2水解液制备；
固体UF6加热气化缓慢通入水淋洗设备中进行水解反应，制备出UO2F2溶液。
步骤二、UO2F2粉末制备；
将铀酰溶液加入一定量的双氧水溶液(质量浓度30％)，反应后再将溶液置入蒸发器中，缓慢加热浓缩成UO2F2结晶，接着烘焙成干的UO2F2粉末，蒸发过程中的HF气体通入氢氧化钾溶液制备出副产品氟氢化钾。
步骤三、焙烧制备U3O8；
干燥的UO2F2粉末置入焙烧炉中，在有氧的高温环境下氧化为U3O8。
其中，步骤二中，双氧水量≥10％；
其中步骤二中，烘焙温度：130℃～180℃。
其中步骤三种，焙烧温度：850℃～950℃。
实施例1：
铀酰溶液：含铀138.5g/L，含氟22.7g/L；
步骤一、UO2F2水解液制备；
固体UF6加热气化缓慢通入水淋洗设备中进行水解反应，制备出UO2F2溶液。
步骤二、UO2F2粉末制备；
将铀酰溶液加入一定量的双氧水溶液(质量浓度30％)，反应后再将溶液置入蒸发器中，缓慢加热浓缩成UO2F2结晶，接着烘焙成干的UO2F2粉末，蒸发过程中的HF气体通入氢氧化钾溶液制备出副产品氟氢化钾。反应控制加入双氧水量为10％，烘焙温度150℃。
步骤三、焙烧制备U3O8；
干燥的UO2F2粉末置入焙烧炉中，在有氧的高温环境下氧化为U3O8。焙烧温度850℃，控制一定加料及搅拌速度。
最终制得黑色铀氧化物粉末，总铀量为83.81％，四价铀为21.79％，化学组成满足U3O8指标。
实施例2：
铀酰溶液：含铀138.5g/L，含氟22.7g/L
步骤一、UO2F2水解液制备；
固体UF6加热气化缓慢通入水淋洗设备中进行水解反应，制备出UO2F2溶液。
步骤二、UO2F2粉末制备；
将铀酰溶液加入一定量的双氧水溶液(质量浓度30％)，反应后再将溶液置入蒸发器中，缓慢加热浓缩成UO2F2结晶，接着烘焙成干的UO2F2粉末，蒸发过程中的HF气体通入氢氧化钾溶液制备出副产品氟氢化钾。其中反应控制加入双氧水量为10％，烘焙温度150℃；
步骤三、焙烧制备U3O8；
干燥的UO2F2粉末置入焙烧炉中，在有氧的高温环境下氧化为U3O8。焙烧温度900℃，控制一定加料及搅拌速度。
最终制得黑色铀氧化物粉末，总铀量为84.69％，四价铀为22.17％，化学组成满足U3O8指标。
实施例3：
铀酰溶液：含铀138.5g/L，含氟22.7g/L
步骤一、UO2F2水解液制备；
固体UF6加热气化缓慢通入水淋洗设备中进行水解反应，制备出UO2F2溶液。
步骤二、UO2F2粉末制备；
将铀酰溶液加入一定量的双氧水溶液(质量浓度30％)，反应后再将溶液置入蒸发器中，缓慢加热浓缩成UO2F2结晶，接着烘焙成干的UO2F2粉末，蒸发过程中的HF气体通入氢氧化钾溶液制备出副产品氟氢化钾。其中反应控制加入双氧水量为10％，烘焙温度150℃；
步骤三、焙烧制备U3O8；
干燥的UO2F2粉末置入焙烧炉中，在有氧的高温环境下氧化为U3O8。焙烧温度950℃，控制一定加料及搅拌速度。
最终制得黑色铀氧化物粉末，总铀量为85.32％，四价铀为24.50％，化学组成满足U3O8指标。
本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的方法，其他方法可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种六氟化铀制备八氧化三铀的方法，包括三个步骤，其特征在于：
步骤一、UO2F2水解液制备；
固体UF6加热气化缓慢通入水淋洗设备中进行水解反应，制备出UO2F2溶液；
步骤二、UO2F2粉末制备；
将铀酰溶液加入一定量的双氧水溶液(质量浓度30％)，反应后再将溶液置入蒸发器中，缓慢加热浓缩成UO2F2结晶，接着烘焙成干的UO2F2粉末，蒸发过程中的HF气体通入氢氧化钾溶液制备出副产品氟氢化钾；
步骤三、焙烧制备U3O8；
干燥的UO2F2粉末置入焙烧炉中，在有氧的高温环境下氧化为U3O8。
2.如权利要求1所述的一种六氟化铀制备八氧化三铀的方法，其特征在于：所述步骤二中，双氧水量≥10％。
3.如权利要求2所述的一种六氟化铀制备八氧化三铀的方法，其特征在于：所述步骤二中，烘焙温度为130℃～180℃。
4.如权利要求3所述的一种六氟化铀制备八氧化三铀的方法，其特征在于：所述步骤三种，焙烧温度为850℃～950℃。
5.如权利要求4所述的一种六氟化铀制备八氧化三铀的方法，其特征在于：所述步骤三中，焙烧温度850℃，控制一定加料及搅拌速度。
6.如权利要求4所述的一种六氟化铀制备八氧化三铀的方法，其特征在于：所述步骤三中，焙烧温度900℃，控制一定加料及搅拌速度。
7.如权利要求4所述的一种六氟化铀制备八氧化三铀的方法，其特征在于：所述步骤三中，焙烧温度950℃，控制一定加料及搅拌速度。
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