RU2235066C1 - Uranium hexafluoride preparation method - Google Patents
Uranium hexafluoride preparation method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2235066C1 RU2235066C1 RU2002108112/02A RU2002108112A RU2235066C1 RU 2235066 C1 RU2235066 C1 RU 2235066C1 RU 2002108112/02 A RU2002108112/02 A RU 2002108112/02A RU 2002108112 A RU2002108112 A RU 2002108112A RU 2235066 C1 RU2235066 C1 RU 2235066C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uranium
- extraction
- fluorination
- reextraction
- carried out
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гидрометаллургии урана и может быть использовано для получения гексафторида урана из растворов различного состава с использованием процессов экстракции, реэкстрации и термообработки.The invention relates to hydrometallurgy of uranium and can be used to obtain uranium hexafluoride from solutions of various compositions using the processes of extraction, stripping and heat treatment.
Известны способы (аналоги) [Н.П.Галкин и др. “Химия и технология фтористых соединений урана”, Б.В.Громов “ Введение в технологию урана”], с помощью которых можно получать гексафторид урана. Указанные способы включают в себя экстракцию урана различными экстрагентами, ре-экстракцию урана растворами карбоната или гидроксида аммония, прокалку образующихся осадков до окиси-закиси урана, восстановление окиси-закиси до двуокиси, синтез тетрафторида урана, получение гексафторида урана.Known methods (analogues) [NP Galkin et al. “Chemistry and technology of fluoride compounds of uranium”, B.V. Gromov “Introduction to the technology of uranium”], with which you can get uranium hexafluoride. These methods include the extraction of uranium with various extractants, the re-extraction of uranium with solutions of ammonium carbonate or hydroxide, calcining the precipitates formed to uranium oxide, the reduction of oxide to dioxide, the synthesis of uranium tetrafluoride, obtaining uranium hexafluoride.
Основным недостатком указанных способов является многоступенчатость и связанная с этим высокая энергоемкость процесса. Недостатком этих методов также является большая потеря урана на стадиях процесса получения гексафторида.The main disadvantage of these methods is multistage and the associated high energy intensity of the process. The disadvantage of these methods is also a large loss of uranium at the stages of the process of obtaining hexafluoride.
В то же время имеется способ получения гексафторида урана, включающий в себя экстракцию урана органическими соединениями или их смесями, твердофазную реэстракцию урана водными растворами карбоната аммония, термическую обработку полученных кристаллов с последующим фторированием образующегося продукта (окиси-закиси урана). [Гидрометаллургическая переработка уранорудного сырья. Под редакцией Скороварова Д.И., М.: Атомиздат, 1979, с.144]. Указанный способ взят в качестве прототипа, как наиболее близкий к заявляемому способу и отличающийся высокой эффективностью. В отличие от аналогов способ-прототип имеет меньшее количество операций: операции восстановления окиси-закиси урана и получения тетрафторида отсутствуют. Это значительно сокращает энергозатраты и снижает расход материалов и реагентов на получение гексафторида урана.At the same time, there is a method for producing uranium hexafluoride, which includes the extraction of uranium with organic compounds or their mixtures, solid-phase destruction of uranium with aqueous solutions of ammonium carbonate, heat treatment of the obtained crystals, followed by fluorination of the resulting product (uranium oxide). [Hydrometallurgical processing of uranium ore. Edited by Skorovarov DI, M .: Atomizdat, 1979, p. 144]. The specified method is taken as a prototype, as the closest to the claimed method and is characterized by high efficiency. Unlike analogues, the prototype method has fewer operations: there are no operations to restore uranium oxide-nitrous oxide and to produce tetrafluoride. This significantly reduces energy consumption and reduces the consumption of materials and reagents for obtaining uranium hexafluoride.
Существенным недостатком способа-прототипа, как и способов-аналогов, является высокая энергоемкость процесса, связанная с температурой прокалки и фторирования. Кроме этого, при фторировании окиси-закиси урана высока доля непрореагированного урана из-за непостоянного ее состава. Высоки оборотные потоки урана на стадиях экстракция, промывка, реэкстракция (около 15-20% от экстрагируемого урана переходит в промывные растворы). Отмеченное связано с необходимостью промывки экстрагента водой после экстракции урана из кислых растворов перед щелочной реэкстракцией карбонатом аммония.A significant disadvantage of the prototype method, as well as analog methods, is the high energy intensity of the process associated with the temperature of calcination and fluorination. In addition, during the fluorination of uranium oxide, the proportion of unreacted uranium is high due to its unstable composition. Highly circulating flows of uranium at the stages of extraction, washing, re-extraction (about 15-20% of the extracted uranium goes into washing solutions). The aforementioned is associated with the need to wash the extractant with water after extraction of uranium from acidic solutions before alkaline reextraction with ammonium carbonate.
Техническим результатом изобретения является разработка нового способа получения гексафторида урана, позволяющего достичь уменьшения энергоемкости процесса за счет снижения температуры прокалки и фторирования, уменьшения числа операций, снижения реагентоемкости процесса, увеличения степени фторирования прокаленного продукта.The technical result of the invention is the development of a new method for producing uranium hexafluoride, which allows to reduce the energy intensity of the process by reducing the temperature of calcination and fluorination, reducing the number of operations, reducing the reagent intensity of the process, increasing the degree of fluorination of the calcined product.
Технический результат достигается способом получения гексафторида урана, включающим экстракцию урана из растворов органическими соединениями или их смесями, твердофазную реэкстракцию, прокалку полученного твердого продукта и фторирование его газообразным фтором, согласно изобретению реэкстракцию ведут раствором фторида аммония с концентрацией 2,0-2,5 моль/дм3. При этом реэкстракцию ведут без предварительной промывки экстрагента. Прокалку ведут при 400-450°С, а фторирование при 250-270°С.The technical result is achieved by the method of producing uranium hexafluoride, including extraction of uranium from solutions with organic compounds or mixtures thereof, solid phase reextraction, calcining the obtained solid product and fluorination with fluorine gas, according to the invention, the reextraction is carried out with a solution of ammonium fluoride with a concentration of 2.0-2.5 mol / dm 3 . In this case, re-extraction is carried out without preliminary washing of the extractant. Calcination is carried out at 400-450 ° C, and fluorination at 250-270 ° C.
Уменьшение и увеличение концентрации фторида аммония сверх указанных нецелесообразно. В первом случае снижается эффективность процесса реэкстракции (уменьшается степень экстракции, увеличивается остаточное содержание урана в маточном растворе процесса кристаллизации). Увеличение концентрации фторида аммония сверх указанных концентраций нецелесообразно, так как не дает дальнейшего увеличения положительного эффекта.A decrease and increase in the concentration of ammonium fluoride in excess of the specified impractical. In the first case, the efficiency of the re-extraction process decreases (the degree of extraction decreases, the residual uranium content in the mother liquor of the crystallization process increases). An increase in the concentration of ammonium fluoride in excess of the indicated concentrations is impractical, since it does not give a further increase in the positive effect.
Увеличение температуры прокалки свыше 450°С приводит к образованию окиси-закиси и соответственно снижению степени фторирования урана. При температуре менее 400°С не достигается полноты разложения уранилпентафторида аммония, что является причиной загрязнения гексафторида урана азотом. Увеличение температуры фторирования сверх 270°С не целесообразно, так как в этом случае нет увеличения положительного эффекта (фторирование уранилфторида происходит практически нацело уже при температуре 270°С, а энергопотребление растет). При температуре менее 250°С увеличивается время фторирования и соотвественно растет энергопотребление.An increase in calcination temperature above 450 ° C leads to the formation of nitrous oxide and, accordingly, a decrease in the degree of fluorination of uranium. At temperatures below 400 ° C, complete decomposition of ammonium uranyl pentafluoride is not achieved, which causes pollution of uranium hexafluoride with nitrogen. An increase in the fluorination temperature in excess of 270 ° C is not advisable, since in this case there is no increase in the positive effect (fluorination of uranyl fluoride occurs almost completely already at a temperature of 270 ° C, and energy consumption increases). At temperatures less than 250 ° C, the fluorination time increases and the energy consumption increases accordingly.
Пример 1. В табл. 1 приведены результаты опытов по реэкстракции урана из смеси органических экстрагентов. Реэкстракцию урана из смеси органических экстрагентов (ТБФ и Ди2 ЭГФК) проводили в твердофазном варианте фторидом аммония при следующих режимах:Example 1. In the table. 1 shows the results of experiments on the re-extraction of uranium from a mixture of organic extractants. Uranium was reextracted from a mixture of organic extractants (TBP and Di2 EHPA) in the solid-phase version with ammonium fluoride under the following conditions:
- отношение органическая фаза:водная фаза (О:В)-1:2;- the ratio of the organic phase: aqueous phase (O: B) -1: 2;
- время контакта фаз 7-10 мин;- phase contact time 7-10 min;
- расслаивание фаз и отстой твердой фазы в течение 10-13 мин.- phase separation and sedimentation of the solid phase for 10-13 minutes
Исходное содержание урана в экстрагенте было равным 19,25 г/дм3.The initial uranium content in the extractant was equal to 19.25 g / DM 3 .
После контактирования водной и органической фаз проводили отделение водного раствора и пульпы от органической фазы с последующей фильтрацией.After contacting the aqueous and organic phases, the aqueous solution and pulp were separated from the organic phase, followed by filtration.
В процессе проведения эксперимента проводили отбор проб органической и водной фаз для анализа на определение остаточного содержания урана.During the experiment, sampling of the organic and aqueous phases was carried out for analysis to determine the residual uranium content.
Сушку мокрого осадка проводили при температуре 102-105°С.Drying of the wet cake was carried out at a temperature of 102-105 ° C.
Общее время реэкстракции (смешение фаз + расслаивание + осаждение твердой фазы) составляло 20 мин.The total reextraction time (phase mixing + separation + solid phase precipitation) was 20 min.
Пример 2. В табл.2 приведены результаты исследований прокалки просушенного уранилпентафторида аммония, полученного в результате твердофазной реэкстракции урана раствором фторида аммония. При этом навеску уранилпентафторида аммония в количестве 100 г помещали в электропечь ПМ-1.0-2.0 и выдерживали при фиксированной температуре в течение 3 ч. После этого полученную твердую фазу подвергали фторированию. При этом определяли степень фторирования и содержание азота в гексафториде урана.Example 2. Table 2 shows the results of studies of calcination of dried ammonium uranyl pentafluoride obtained as a result of solid-phase reextraction of uranium with a solution of ammonium fluoride. In this case, a sample of ammonium uranyl pentafluoride in an amount of 100 g was placed in a PM-1.0-2.0 electric furnace and kept at a fixed temperature for 3 hours. After that, the obtained solid phase was subjected to fluorination. In this case, the degree of fluorination and the nitrogen content in uranium hexafluoride were determined.
Пример 3. В табл.3 приведены результаты исследований процесса фторирования уранилфторида, полученного в результате прокалки кристаллов уранилпентафторида аммония. При этом навеску уранилфторида в количестве 1 кг помещали в реактор фторирования мощностью 12 кВт и при фиксированной температуре проводили процесс до полного фторирования. При этом устанавливали время проведения процесса, на основании которого рассчитывали энергопотребление процесса.Example 3. Table 3 shows the results of studies of the process of fluorination of uranyl fluoride obtained by calcining crystals of ammonium uranyl pentafluoride. In this case, a weighed portion of uranyl fluoride in an amount of 1 kg was placed in a fluorination reactor with a power of 12 kW and a process was carried out at a fixed temperature until complete fluorination. At the same time, the time of the process was established, on the basis of which the energy consumption of the process was calculated.
Использование предлагаемого способа получения гексафторида урана по сравнению с прототипом ( базовый объект) обеспечивает следующие преимущества.Using the proposed method for producing uranium hexafluoride in comparison with the prototype (base object) provides the following advantages.
1. Упрощение процесса получения гексафторида урана за счет снижения числа операций, связанных с уменьшением количества промывок реэкстрагента ввиду того, что фторид аммония по сравнению с карбонатом аммония имеет меньшую величину рН раствора.1. Simplification of the process of obtaining uranium hexafluoride by reducing the number of operations associated with a decrease in the number of washes of the stripping agent due to the fact that ammonium fluoride has a lower pH of the solution than ammonium carbonate.
2. Уменьшение затрат на реализацию процесса за счет снижения энергоемкости процесса (уменьшение температуры прокалки и фторирования) и за счет снижения расхода материалов.2. Reducing the cost of implementing the process by reducing the energy intensity of the process (reducing the temperature of calcination and fluorination) and by reducing the consumption of materials.
3. Снижение количества урана, находящегося в обороте за счет увеличения степени фторирования урана. Данные по сравнению заявляемого способа и способа-прототипа приведены в табл.4.3. Reducing the amount of uranium in circulation by increasing the degree of fluorination of uranium. Data comparing the proposed method and the prototype method are given in table.4.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002108112/02A RU2235066C1 (en) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | Uranium hexafluoride preparation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002108112/02A RU2235066C1 (en) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | Uranium hexafluoride preparation method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002108112A RU2002108112A (en) | 2003-11-10 |
| RU2235066C1 true RU2235066C1 (en) | 2004-08-27 |
Family
ID=33412368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002108112/02A RU2235066C1 (en) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | Uranium hexafluoride preparation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2235066C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2456243C1 (en) * | 2011-01-11 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method of producing uranium tetrafluoride |
-
2002
- 2002-03-29 RU RU2002108112/02A patent/RU2235066C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Гидрометаллургическая переработка уранорудного сырья./ Под ред. СКОРОВАРОВА Д.И. - М.: Атомиздат, 1979, с.144. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2456243C1 (en) * | 2011-01-11 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Method of producing uranium tetrafluoride |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hurst et al. | Recovery of uranium from wet-process phosphoric acid | |
| US3751553A (en) | Process for separating yttrium values from the lanthanides | |
| US3394997A (en) | Method of preparing uranium diuranate | |
| RU2235066C1 (en) | Uranium hexafluoride preparation method | |
| BRPI0500778B1 (en) | Chemical processing of tantalum-niobium-containing raw material | |
| WO2016201456A1 (en) | Method for comprehensive black-shale ore processing | |
| US2849286A (en) | Method of processing monazite sand | |
| Crouse | Recovery of thorium, uranium, and rare earths from monazite sulfate liquors by the amine extraction (AMEX) process | |
| US3146063A (en) | Process for separating scandium from mixtures containing scandium and thorium values | |
| US5419880A (en) | Controlled acid-strong acid strip process | |
| US3514266A (en) | Separation of aluminum,calcium,and magnesium from the alkali metals by solvent extraction | |
| RU2623570C1 (en) | Method of processing of the tantalone-biobase concentrate | |
| RU2795930C1 (en) | Method for processing waste scandium-containing solution of uranium production | |
| RU2111274C1 (en) | Method for processing tantalum concentrates | |
| US4744960A (en) | Process for the separation of rare earths and uranium of a UF4 concentrate and for putting them into useful form | |
| RU2630989C1 (en) | Method for processing fluoride rare-earth concentrate | |
| US3120994A (en) | Method of producing a double fluoride of tetravalent uranium and of an alkali-metal cation | |
| RU2168556C1 (en) | Method of processing loparit concentrate | |
| RU2160787C1 (en) | Method of production of oxides of refractory metals from loparite concentrate | |
| RU2297464C2 (en) | Baddeleyite processing method | |
| US2780532A (en) | Uranium separation process | |
| GB822431A (en) | An improved method of recovering uranium from solution | |
| RU2114469C1 (en) | Method of extraction processing of uranium-containing solutions | |
| RU2184083C2 (en) | Method of purifying uranium(vi) from technetium(vii) | |
| RU2341575C2 (en) | Method of processing uranium-gadolinium-containing scraps of fuel manufacture from uranium dioxide |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090330 |