DE1592477B1

DE1592477B1 - Verfahren zur Herstellung von Ammoniumuranylcarbonat

Info

Publication number: DE1592477B1
Application number: DE19661592477
Authority: DE
Inventors: Dr Fritz Ploeger; Dr Horst Vietzke
Original assignee: Nukem Nuklear Chemie und Metallurgie GmbH
Current assignee: Nukem Nuklear Chemie und Metallurgie GmbH
Priority date: 1966-12-17
Filing date: 1966-12-17
Publication date: 1970-11-26
Also published as: BE702074A; GB1201356A; SE319462B

Description

hydrolysiert und diese Lösung, vorteilhaft nach Neu- io verwenden, es können aber ohne Schwierigkeiten

traüsation der gebildeten Flußsäure mit Ammoniak, UF₆-Dampf und CO₂-GaS gemeinsam in eine Misch-

mit einem Überschuß von Ammoniumcarbonat in düse geleitet werden. Das Verfahren der Erfindung

fester oder gelöster Form versetzt wird, wodurch AUC ist schematisch in der Figur dargestellt.

ausgefällt wird. An dieser Ausfällung ist bemerkens- Die Verwendung von gasförmigem oder unter

wert, daß bei einer Urankonzentration kleiner als 15 Druck verflüssigtem NH₃ und CO₂ statt festem Am-

100 g U/l und einer Fällungstemperatur um 50° C eine Absicherung des Fluors auf weniger als 0,5 °/o möglich ist. Mit steigender Urankonzentration läßt sich der sehr große Ammoniumcarbonatverbrauch,

moniumcarbonat hat weitere Vorteile. So sind die Gase nicht nur reiner als das Salz, was bei der geforderten nuklearen Reinheit durchaus eine Rolle spielt, es ist auch die Dosierung verständlicherweise ein-

der das Verfahren in dieser Form unwirtschaftlich 20 fächer als die des festen Ammoniumcarbonates. Mit

macht, erheblich senken. Dies ist aber nach dieser Fällmethode mit einem sehr starken Anstieg der Fluorgehalte verbunden, da ab 80 g U/l bei der Neutralisation mit Ammoniak schwerlösliche Ammo-

steigender Fällgeschwindigkeit werden die Kristalle kleiner, mit steigender Fälltemperatur größer. Die zunehmende Zersetzlichkeit des AUC ab 60° C setzen der Fälltemperatur eine obere Grenze von etwa

niumuranyldoppelnuoride entstehen, die sich nur 25 70° C. Durch Variation der Fällgeschwindigkeit und sehr schwer mit Ammoniumcarbonat in AUC um- der Fälltemperatur zwischen 45 und 65° C kann das wandern lassen. Die pyrohydrolytische Absicherung
dieser erhöhten Fluorgehalte bei der Umwandlung

von AUC in UO₂ setzt die Sinterfähigkeit des gewon-

Fällprodukt in Korngrößen von 10 bis 200 μ variiert werden, was den verschiedenen Anforderungen weitgehend entgegenkommt, die an das daraus gewonnene nenen Urandioxides stark herab. 30 Urandioxid (UO₂) gestellt werden.

Es wurde nun gefunden, daß sich die Herstellung Von besonderer Bedeutung für die gute Qualität

von Ammoniumuranylcarbonat aus UF₆ durch Aus- des Fällproduktes und ein uranarmes Filtrat ist die fällung in wäßriger Lösung in besonders einfacher Einhaltung eines relativ engen pH-Bereiches von 7,8 Weise dadurch erreichen läßt, daß die Ausfällung bis 8,6. Zwar ist das AUC bei einem pH-Wert von durch gleichzeitiges Einleiten von dampfförmigem 35 7,8 besonders locker und gut filtrierbar, jedoch neigt UF₆ und gasförmigem oder unter Druck verflüssig- die Suspension bei den bevorzugten Fälltemperaturen

um 60° C zum Schäumen, was zu betrieblichen Schwierigkeiten führt. Außerdem enthält das Filtrat einer solchen Fällung bis zu 200 mg U/l. In einem pH-Bereich von 8 bis 8,3, der durch die stark puffernde Suspension gut einzuhalten ist, wird die Qualität des Niederschlags noch nicht merklich beeinflußt. Dafür sinkt aber der U-Gehalt im Filtrat auf Werte kleiner als 100 mg U/l, was bei Fällkonzentrationen

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt folgende 45 zwischen 200 bis 250 g U/l einem Verlust von kleiner weitere Vorteile: als 0,05% entspricht. Das Arbeiten im alkalischen

1. Es ist in einer Verfahrensstufe durchführbar, B^ereic* ^hat einen weiteren Vorteil: Es treten keine sowohl absatzweise wie kontinuierlich. Korrosionsschwierigkeiten wegen der Anwesenheit

2. Es ergibt sich eine Senkung der Kosten für NH₃ ^vo£ Fluononen auf, man kann in Edelstahlgefaßen und CO₉ durch Fällung bis zu einer Urankon- ⁵° ^ar°5^ten·

zentration von 250 g U/l. ^¹¹I S³

tem NH₃ und CO₂ in wäßrige Lösung erfolgt.

Vorzugsweise wird die Ausfällung bei Temperaturen bis 70° C und einem pH-Wert von 7,8 bis 8,6 durchgeführt.

Zur Vervollständigung der Ausfällung ist es zweckmäßig, im Endteil des Prozesses eine Abkühlung bis auf Raumtemperatur vorzunehmen, wobei der pH-Wert auf über 9 ansteigt.

3. Durch Senkung der Fluorgehalte im Fällprodukt von 0,5 auf kleiner als 0,05 ⁰Zo ist aus diesem AUC ein wesentlich besser sinterfähiges und fluorärmeres UO₂ herstellbar.

4. Bedingt durch das Umpumpen der Fällsuspension werden die AUC-Kristalle abgerundet und ergeben nach Umwandlung in UO₂ ein rieselfähiges Pulver.

erheblicher Vorteil des Verfahrens der Erfindung besteht darin, daß die Fällung bis zu Endkonzentrationen um 250 g U/l geführt werden kann, ohne daß sich die Qualität des Niederschlags verschüchtert. Es bildet sich eine relativ konzentrierte Suspension von AUC-Kristallen, die sich beim Umpumpen der Suspension abschleifen und abrunden und somit zu einem besonders gut rieselfähigen UO₂ führen. Durch diese hohe Fällkonzentration läßt sich der Chemikalienverbrauch erheblich senken. Der nötige Überschuß an gebildetem Ammoniumcarbonat beträgt z. B. bei 200 g U/l nur noch ein Viertel desjenigen, der bei einer Fällung von AUC mit festem Ammoniumcarbonat bei 100 g U/l nötig ist, um im

Diese Vorteile ergeben sich, wenn man erfindungsgemäß dampfförmiges UF₆ sowie gasförmiges oder druckverflüssigtes NH₃ und CO, gleichzeitig mit Wasser umsetzt, wobei sofort AUC ausfällt. Durch

ständiges Einspeisen dieser drei Komponenten in eine 65 Filtrat ebenfalls 100 mg U/l zu erreichen. Da aber abgemessene Wasservorlage läßt sich der Urangehalt auch die Filtratmenge bei Fällungen aus 100 g U/l in der Suspension bis auf 250 g U/l anreichern, ohne doppelt so groß ist, ist der Uranverlust dennoch dopdaß der lösliche Urananteil jemals 20 g U/l übersteigt pelt so hoch.

Das Verfahren der Erfindung läßt sich vorteilhaft auch kontinuierlich durchführen. Nach Erreichen der gewünschten Endkonzentration von 200 bis 250 g U/l dosiert man Wasser oder wäßrige Lösungen ins Fällgefäß und läßt die Suspension mit gleichbleibender Konzentration über einen Überlauf kontinuierlich in ein Kühlgefäß fließen, das ebenfalls einen Überlaufstutzen hat, durch den die abgekühlte Suspension (20° C) einem Filter zugeführt wird. Da bei der Verarbeitung von Uran, das an dem leichteren Isotop U-235 angereichert ist, die geometrisch sicheren Durchmesser in Abhängigkeit vom Anreicherungsgrad vorgegeben sind, läßt sich mit einer solchen kontinuierlichen Fällung der größtmögliche Durchsatz pro Mischdüsensystem erzielen.

Die Fällprodukte lassen sich ausgezeichnet filtrieren, z. B. auf einer Vakuumnutsche oder einem Trommelfilter. Der Niederschlag ist durch einfaches Aufsprühen einer bei Zimmertemperatur gesättigten Ammoniumcarbonatlösung leicht waschbar und enthält nach dem Trockensaugen nur noch 2 bis 6% anhaftendes Wasser. Ein so behandeltes AUC hat nur noch einen Fluorgehalt kleiner als 0,05%.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Ammoniumuranylcarbonat aus UF₆ durch Ausfällung in wäßriger Lösung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfällung durch gleichzeitiges Einleiten von dampfförmigem UF₀ und gasförmigem oder unter Druck verflüssigtem NH₃ und CO₂ in wäßrige Lösung erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfällung von Ammoniumuranylcarbonat bei Temperaturen bis 70° C und einem pH-Wert von 7,8 bis 8,6 durchgeführt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vervollständigung der Ausfällung bis auf Raumtemperatur abgekühlt wird, wobei der pH-Wert auf über 9 ansteigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY