DE1923338C3 - Verfahren zur Herstellung von Urantetrafluorid - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Urantetrafluorid.

Es ist bekannt, daß eine der Methoden, die es gestattet, reines Urantetrafluorid aus einem Uran enthaltenden natürlich vorkommenden Mineral oder künstlichen Produkt zu erhalten, über Uranylnitrat führt.

Die Umwandlung von Uranylnitrat in Urantetrafluorid auf chemischem Weg wurde von verschiedenen Autoren untersucht. So wurde in der französischen Patentschrift der Anmelderin ein elektrochemisches Verfahren vorgeschlagen. Bei diesem Verfahren fließt die Uranylnitratlösung im Kathodenraum einer Elektrolysezelle mit Quecksilberkathode, die mit einer semipermiablen Trennwand versehen ist, weiche diesen Kathodenraum von dem Anodenraum trennt, in dem eine Schwefelsäurelösung zirkuliert. Man erhält eine Lösung, in der mindestens ein Teil des Urans in die Uran-lV-Salze der anwesenden Anionen überführt wurde. Aus dieser Lösung kann dann in einfacher Weise Urantetrafluorid ausgefällt werden.

Es ist jedoch unvermeidlich, daß Strom durch die gleichzeitige Reduktion eines Teils des Anions NO₃' verbraucht wird und daß ein Teil der Anionen verlorengeht, wenn man die Reduktion der Uranylionen bis zu einem hohen Wert durchführen will.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, die Reduktion mit einem geringen Energieverbrauch durchzuführen und die Anionen SO₄ und NO₁' sowie das verbleibende Uran vollständig wiederzugewinnen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Urantetrafluorid aus Uranylnitratlösungen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Uranylnitrat in Uranylsulfat überführt, die Lösung von Uranylsulfat im Kathodenraum einer mit Diaphragma versehenen Elektrolysezelle elektrolytisch reduziert und die erhaltene Lösung von Uran-IV-Sulfat mit HF behandelt. Dabei wird ein Niederschlag von UF₄ und eine Schwefelsäurelösung erhalten, die vorzugsweise wieder konzentriert und in den Kreislauf zurückgeführt wird.

Die Überführung der Uranylnitratlösung in eine Uranylsulfatlösung kann nach an sich bekannten Verfahren vorgenommen werden. Speziell genannt sei das Erhitzen zum Sieden mit einer konzentrierten Schwefelsäurelösung. Durch Beenden des Erhitzens bei einer Temperatur von etwa 150° C wird ein Gemisch aus Wasser und Salpetersäure destilliert, das nach der Kondensation ohne größere Verluste zur Herstellung eines weiteren Anteils der Uranylnitratlösung verwendet werden kann. Man kann außerdem das UO₂ ²*-Kation an einem Kationenaustauscherharz

festhalten, wodurch ebenfalls Salpetersäure zur Wiederverwendung freigesetzt wird.

Es wurde festgestellt, daß die Reduktion von Uranylsulfat zu Uran-IV-Sulfat mit einem sehr geringen Energieverbrauch wie 1,8 und sogar 1,2 Kw/Std. pro

ία kg reduziertes Uran erfolgen kann. Man kann hierfür horizontale Zellen mit Quecksilberkathode odei vertikale Zellen mit einer Kathode aus Graphit, einem Metall, beispielsweise Titan, oder Platin verwenden. Bei Verwendung einer Platinkathode kann das Platin

is auf ein anderes Metall aufgetragen sein. Die Anode kann aus Platin oder einem platinierten Metall oder einer Platinlegierung bestehen. Der Kathodenraum und der Anodenraum sind durch eine permiable Trennwand voneinander getrennt, die aus einem Gewebe, einem gesinterten Material oder einem filzartigen Material bestehen kann.

Es kann vorteilhaft sein, den zu reduzierenden Katholyten durch die Kathodenräume mehrerer hintereinander angeordneter Zellen zu leiten und in jeder

as dieser Zellen nur einen Teil der angestrebten Gesamtreduktion durchzuführen. Man kann ganz allgemein die Reduktion soweit durchführen, bis sie praktisch vollständig verlaufen ist.

Die Ausfällung von UF₄ aus der Uransulfatlösung

kann durch einfache Zugabe einer HF-Lösung einer Konzentration von vorzugsweise 20 bis 70%, erfolgen. Es genügt, die erhaltene Lösung vorzugsweise während einer viertel Stunde bis einer Stunde bei einer Temperatur von vorzugsweise mehr als 70° C zu halten. Man erhält durch Filtration, Dekantieren oder irgend ein anderes Trennverfahren einerseits einen feuchten Feststoff und andererseits als Rückstand eine Lösung, die noch verwertbare Elemente enthält. Der sorgfältig gewaschene Feststoff wird beispielsweise bei etwa 120° C an der Luft getrocknet und dann bei etwa 350 bis 450° C in einer inerten Atmosphäre dehydratisiert. Man erhält ein grün gefärbtes feines Pulver, dessen Gesamtgehalt an Uran etwa 75,7%, dessen Gehalt an U^fh weniger als 0,3% beträgt und dessen Wassergehalt in der Größenordnung von 100 bis 200 Teile pro 1 Millionen Teile liegt.

Die verbleibende Lösung enthält SO₄~²-Ionen, F~-Ionen und gegebenenfalls U⁺⁴ und/oder U ^-Ionen. Letztere liegen im allgemeinen in Spuren vor,

So können jedoch auch in merklicher Menge anwesend sein, wenn die Reduktion absichtlich bis zu einem begrenzten Wert vorgenommen wurde. Die Menge der U ^¥ "-Ionen ist um so geringer, je vollständiger die Ausfällung von UF₄ ist. Die vollständige Wiedergewinnung der verschiedenen Uranionen ist besonders wertvoll, wenn das Verfahren auf angereichertes Uran angewendet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren, das insbesondere die Überführung von Uranylnitrat in Uranylsulfat und die elektrolytische Reduktion des als Sulfat vorliegenden Urans umfaßt, bietet zahlreiche Vorteile. Außer dem geringen Energieverbrauch für die Reduktion wird jeglicher Verbrauch von Salpetersäure und Schwefelsäure vermieden, abgesehen von den bei jeder industriellen Handhabung auftretenden unvermeidlichen Verlusten. Darüber hinaus werden die Fluorionen aus den verbleibenden Schwefelsäurelösungen entfernt, ohne daß diese Entfernung mit ei-

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nem Materialverbrauch verbunden ist. Die Möglich- Elektrolysezelle vermeidet schließlich jeglichen

keit der direkten Wiederverwendung der konzentrier- Uranverlust. Dies ist besonders wertvoll im Hinblick

ten, als Rückstand verbleibenden Schwefelsäure^- auf die Uranbilanz, sowie im Hinblick auf die immer

sungen in der Vorrichtung zur Überführung von bei der Entfernung von uranenthaltenden Abwassern

Uranylnitrat in das Sulfat oder im Kathodenraum der ₅ auftretenden Schwierigkeiten.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Urantetrafluorid aus Uianylnitratlösungen, dadurch gekennzeichnet, daß π an das Uranylnitrat in Uranylsulfat überfuhrt, die Lösung von Uranylsulfat im Kathodenraum einer mit Diaphragma versehenen Elektrolysezelle elektrolytisch reduziert und die erhaltene Lösung von Uran-IV-Sulfat mit HF behandelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die von ausgefälltem Urantetrafhiorid befreite Schwefelsäurelösung konzentriert und in die Reaktion zurückführt.