SE441438B - SET TO MAKE AMMONIUM URANIUM CARBONATE - Google Patents

SET TO MAKE AMMONIUM URANIUM CARBONATE

Info

Publication number
SE441438B
SE441438B SE8401057A SE8401057A SE441438B SE 441438 B SE441438 B SE 441438B SE 8401057 A SE8401057 A SE 8401057A SE 8401057 A SE8401057 A SE 8401057A SE 441438 B SE441438 B SE 441438B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
ions
carbonate
ammonium
solution
aqueous solution
Prior art date
Application number
SE8401057A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE8401057L (en
SE8401057D0 (en
Inventor
L Helldahl
Original Assignee
Asea Atom Ab
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asea Atom Ab filed Critical Asea Atom Ab
Priority to SE8401057A priority Critical patent/SE441438B/en
Publication of SE8401057D0 publication Critical patent/SE8401057D0/en
Priority to DE19853506111 priority patent/DE3506111A1/en
Publication of SE8401057L publication Critical patent/SE8401057L/en
Publication of SE441438B publication Critical patent/SE441438B/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G43/00Compounds of uranium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Description

s 10 15 20 25 30 35 8401057-8 koldioxid från en sådan lösning, liksom avlägsnande av uransalter och fluorider ur den. carbon dioxide from such a solution, as well as removing uranium salts and fluorides from it.

Vid framställning av sintrade kärnbränslekroppar (kutsar) av urandioxid är partikelstorleksfördelningen hos pulvret av urandioxid, liksom partiklarnas form, av mycket stor betydelse för kutsarnas egenskaper. Man eftersträvar ett pulver som har stor sintringsaktivitet och som ger en kuts med liten porositet. Pulvret skall vidare helst inte behöva malas eftersom malning ger en ogynnsam oregelbunden partikelform. Malning medför också en minskad flytförmâga hos pulvret, så att pulvret kan behöva förpressas och granuleras innan det kan pressas till grönkroppar. Genom att framställa ammoniumuranyl- karbonat enligt den föreliggande uppfinningen gör man det möjligt att hos därav genom reduktion framställt pulver av urandioxid uppnå en särskilt för- delaktig och reproducerbar partikelstorleksfördelning, så att pulvret får en hög sintringsaktivitet och en därav framställd sintrad kuts liten porositet. Speciellt möjliggöres framställning av ett pulver med högre halt grövre och högre halt finare partiklar och således med mindre halt partiklar av mellanliggande storlekar än med tidigare använda metoder. Samtidigt kan behovet av malning reduceras eller helt elimineras.In the production of sintered nuclear fuel bodies (pellets) of uranium dioxide, the particle size distribution of the powder of uranium dioxide, as well as the shape of the particles, is of great importance for the properties of the pellets. The aim is a powder which has a large sintering activity and which gives a pellet with a small porosity. Furthermore, the powder should preferably not need to be ground as grinding gives an unfavorable irregular particle shape. Grinding also results in a reduced flowability of the powder, so that the powder may need to be pre-pressed and granulated before it can be pressed into green bodies. By producing ammonium uranyl carbonate according to the present invention, it is possible to achieve a particularly advantageous and reproducible particle size distribution produced by reducing uranium dioxide powder therefrom, so that the powder has a high sintering activity and a small porosity sintered pellet produced therefrom. In particular, it is possible to produce a powder with a higher content of coarser and higher content of finer particles and thus with a lower content of particles of intermediate sizes than with previously used methods. At the same time, the need for grinding can be reduced or completely eliminated.

En annan synnerligen viktig egenskap hos uppfinningen är att den möjliggör en maximal återvinning av ammoniak vid framställningen av ammoniumuranyl- karbonatet. Detta sammanhänger med att uranföreningen kan tillföras fäll- ningskärlet utan användning av koldioxid som bärgas. Tillförsel av uran- hexafluorid, som, som nämnts, använts som uranförening i AUC-processen, sker konventionellt med hjälp av koldioxid för att undvika igensättning av ledningar med sublimerad fluorid.Another extremely important feature of the invention is that it enables a maximum recovery of ammonia in the production of the ammonium uranyl carbonate. This is due to the fact that the uranium compound can be added to the precipitation vessel without the use of carbon dioxide which is salvaged. Supply of uranium hexafluoride, which, as mentioned, has been used as a uranium compound in the AUC process, is conventionally done by means of carbon dioxide in order to avoid clogging of pipes with sublimed fluoride.

Enligt den föreliggande uppfinningen framställes ammoniumuranylkarbonatet genom att till en första vattenlösning innehållande ammoniumjoner och karbonatjoner sättes a) en vattenlösning av uranylfluorid för utfällning av en första mängd ammoniumuranylkarbonat och därefter b) ytterligare vatten- lösning av uranylfluorid under åtminstone i huvudsak samtidig tillförsel av en andra vattenlösning innehållande ammoniumjoner och karbonatjoner i högre koncentrationer av dessa joner än_i den första vattenlösningen för utfäll- ning av huvudmängden ammoniumuranylkarbonat.According to the present invention, the ammonium uranyl carbonate is prepared by adding to a first aqueous solution containing ammonium ions and carbonate ions a) an aqueous solution of uranyl fluoride to precipitate a first amount of ammonium uranyl carbonate and then b) further aqueous solution of uranyl fluoride with at least substantially simultaneous addition of a second water containing ammonium ions and carbonate ions in higher concentrations of these ions than in the first aqueous solution for precipitating the principal amount of ammonium uranyl carbonate.

Den första vattenlösningen innehåller lämpligen 1-7 viktprocent och företrä- desvis Ä-6 viktprocent ammoniumjoner, räknat som NH3, och lämpligen 1-6 vikt- 15 20 25 30 8-401057-8 procent och företrädesvis 3-5 viktprocent karbonatjoner, räknat som C02.The first aqueous solution preferably contains 1-7% by weight and preferably--6% by weight of ammonium ions, calculated as NH3, and preferably 1-6% by weight of 8-401057-8% and preferably 3-5% by weight of carbonate ions, calculated as C02.

Det är möjligt att påverka storleksfördelningen hos partiklarna i det slut- ligen erhållna pulvret av ammoniumuranylkarbonatet genom val av koncentra- tioner hos ammonium- och karbonatjoner i den första vattenlösningen. Om nämnda koncentrationer hålles låga erhålles en högre medelpartikelstorlek än om konoentrationerna hålles höga inom de angivna intervallen.It is possible to influence the size distribution of the particles in the finally obtained powder of the ammonium uranyl carbonate by choosing the concentrations of ammonium and carbonate ions in the first aqueous solution. If said concentrations are kept low, a higher average particle size is obtained than if the concentrations are kept high within the specified ranges.

Vattenlösningen av uranylfluorid innehåller lämpligen 35-60 viktprocent och företrädesvis 45-55 viktprocent uranylfluorid. Vattenlösningen fram- ställes lämpligen i en separat anläggning genom att uranhexafluorid ledes ned 1 vatten. Därvid utvecklad värme kan avledas genom att vattenlösningen cirkuleras i en krets med en värmeväxlare i anslutning till tillförseln av uranhexafluoriden. Genom att den exoterma upplösningen i vatten sker utan- för kärlet 10, dvs skilt från bildningen av ammoniumuranylkarbonatet, så kan fällningstemperaturen bättre regleras och reproducerbarheten öka.The aqueous solution of uranyl fluoride suitably contains 35-60% by weight and preferably 45-55% by weight of uranyl fluoride. The aqueous solution is suitably prepared in a separate plant by passing uranium hexafluoride down to 1 water. Heat generated thereby can be dissipated by circulating the aqueous solution in a circuit with a heat exchanger in connection with the supply of the uranium hexafluoride. Because the exothermic dissolution in water takes place outside the vessel 10, ie separately from the formation of the ammonium uranyl carbonate, the precipitation temperature can be better regulated and the reproducibility increases.

Den andra vattenlösningen med ammoniumjoner och karbonatjoner innehåller lämpligen 25-30 viktprocent och företrädesvis 25-28 viktprocent ammonium- joner, räknat som NH3, och lämpligen 25-32 viktprocent och företrädesvis 28-30 viktprocent karbonatjoner, räknat som C02. Lösningen kan med fördel utgöras av en lösning som framställts under återvinning av ammoniak och kol- dioxid från den lösning som erhålles som filtrat vid framställningen av ammoniumuranylkarbonatet. Ätervinningen av ammoniak och koldioxid sker under avlägsnande av i lösningen ingående fluorid med kalciumkarbonat, som till- handahåller karbonatjonerna.The second aqueous solution with ammonium ions and carbonate ions suitably contains 25-30% by weight and preferably 25-28% by weight of ammonium ions, calculated as NH 3, and preferably 25-32% by weight and preferably 28-30% by weight of carbonate ions, calculated as CO 2. The solution may advantageously consist of a solution prepared during the recovery of ammonia and carbon dioxide from the solution obtained as filtrate in the preparation of the ammonium uranyl carbonate. The recovery of ammonia and carbon dioxide takes place while removing the fluoride contained in the solution with calcium carbonate, which provides the carbonate ions.

Utfällningen av ammoniumuranylkarbonatet sker företrädesvis vid en tempera- tur av 60-65 OC. En del av erforderlig mängd ammoniumjoner kan tillföras lösningen i reaktionskärlet i form av gasformig ammoniak. I form av gasfor- mig NH3 tillförd ammoniumjon utgör därvid lämpligen 5-15 procent och före- trädesvis 8-12 procent av totalt erforderlig mängd ammoniumjon, räknat som NH3, till reaktionen.The precipitation of the ammonium uranyl carbonate preferably takes place at a temperature of 60-65 ° C. A portion of the required amount of ammonium ions may be added to the solution in the reaction vessel in the form of gaseous ammonia. Ammonium ion fed in the form of gaseous NH3 suitably constitutes 5-15 per cent and preferably 8-12 per cent of the total amount of ammonium ion required, calculated as NH3, for the reaction.

Uppfinningen skall förklaras närmare genom beskrivning av ett utförings- exempel under hänvisning till bifogade ritning, i vilken fig 1 schematiskt visar en anläggning för framställning av ammoniumuranylkarbonat enligt den föreliggande uppfinningen och för dess omvandling till urandioxid, och fig 2 en del av anläggningen enligt fig 1 mera i detalj. e 10 15 20 25 30 35 8401057- 8 I anordningen enligt fig 1 ingår ett reaktionskärl 10 för utfällning av ammoniumuranylkarbonat. Reaktionskärlet tillföres via ledningen 11b 250 20 k 3, 8 karbonatjoner, räknat som C02, och en del andra beståndsdelar såsom fram- liter vatten innehållande 25 kg ammoniumjoner, räknat som NH går av den följande texten, samt via ledningen 70 250 liter vatten. Kär~~ let innehåller därmed en första lösning 71 med ammoniumjoner och karbonat- joner. Därefter tillföres reaktionskärlet under 30 minuter 75 liter av en vattenlösníng innehållande 50 viktprocent uranylfluorid via en ledning 12, vilket resulterar i utfällning av en första mängd ammoniumuranylkarbonat.The invention will be explained in more detail by describing an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawing, in which Fig. 1 schematically shows a plant for the production of ammonium uranyl carbonate according to the present invention and for its conversion to uranium dioxide, and Fig. 2 a part of the plant according to Fig. 1 more in detail. 8 8 201057- 8 The device according to Fig. 1 includes a reaction vessel 10 for precipitating ammonium uranyl carbonate. The reaction vessel is fed via line 11b 250 20 k 3, 8 carbonate ions, calculated as CO 2, and some other constituents such as per liter of water containing 25 kg of ammonium ions, calculated as NH goes from the following text, and via line 70 250 liters of water. The vessel thus contains a first solution 71 with ammonium ions and carbonate ions. Then, for 30 minutes, 75 liters of an aqueous solution containing 50% by weight of uranyl fluoride is fed to the reaction vessel via line 12, resulting in the precipitation of a first amount of ammonium uranyl carbonate.

Tillförseln av lösningen av uranylfluoriden fortsättes därefter, men då under samtidig tillförsel av en andra lösning av ammoniumjoner och karbonat- joner, i vilken halten ammoniumjoner uppgår till 26,5 viktprocent och hal- ten karbonatjoner till 30 viktprocent. Tillförseln av den sistnämnda lös- ningen sker via en ledning 13. Den totala till reaktionskärlet tillförda mängden uranylfluoridlösning uppgår till 300 liter och den totala tiden för tillförseln av den till 2 timmar. Volymen hos den andra lösningen med ammoniumjoner och karbonatjoner uppgår till 750 liter och den tillföres under en tid av 2 timmar, dvs tillförseln av denna fortsättes 1/2 timme efter det tillförseln av uranylfluoriden upphört. Under hela den tid som tillförsel av uranylfluorid och tillförsel av den andra lösningen med ammo- niumjoner och karbonatjoner äger rum tillföres dessutom NH3 via en ledning 14 i en sammanlagd mängd av 28 kg. Utfällningen sker vid en temperatur av 60-65 OC. Efter avslutad tillförsel av uranylfluoridlösningen och då ännu en 1/2 timmes tillförsel av den andra lösningen av ammoniumjoner och karbo- natjoner återstår tillföres reaktionskärlet momentant via en ledning 15b 250 liter av en vattenlösning innehållande 23 kg ammoniumjoner, räknat som NH3, ooh 22 kg karbonatjoner, räknat som C02, samt hålles temperaturen vid ovan nämnda värde under 1/Zftimme. Därefter kyls reaktionsblandningen till rumstemperatur. Genom tillförsel av lösningen via ledningen 15b utnyttjas denna lösnings innehåll (från tvättning av föregående fällning) för att få en så fullständig utfällning av uranyljoner som möjligt i reaktions- kärlet 10.The addition of the solution of the uranyl fluoride is then continued, but then with the simultaneous addition of a second solution of ammonium ions and carbonate ions, in which the content of ammonium ions amounts to 26.5% by weight and the content of carbonate ions to 30% by weight. The latter solution is fed via line 13. The total amount of uranyl fluoride solution added to the reaction vessel is 300 liters and the total time for its supply is 2 hours. The volume of the second solution with ammonium ions and carbonate ions amounts to 750 liters and it is supplied for a period of 2 hours, ie the supply of this is continued 1/2 hour after the supply of the uranyl fluoride has ceased. During the entire time that the supply of uranyl fluoride and the supply of the second solution with ammonium ions and carbonate ions takes place, NH3 is also supplied via a line 14 in a total amount of 28 kg. The precipitation takes place at a temperature of 60-65 OC. After completion of the uranyl fluoride solution and another 1/2 hour of the second solution of ammonium ions and carbonate ions remaining, the reaction vessel is momentarily fed via a line 15b 250 liters of an aqueous solution containing 23 kg of ammonium ions, calculated as NH3, ooh 22 kg of carbonate ions , calculated as CO2, and the temperature is kept at the above value below 1 / Zftime. The reaction mixture is then cooled to room temperature. By supplying the solution via line 15b, the contents of this solution (from washing of the previous precipitate) are used to obtain as complete a precipitation of uranyl ions as possible in the reaction vessel 10.

Reaktionsblandningen överföres därefter från kärlet 10 till ett filter 16, där fällningen av ammoniumuranylkarbonatet filtreras av. Fällningen tvättas först med vatten innehållande ammoniumjoner och karbonatjoner från ledningen 11a, varvid främst ammoniumfluorid tvättas bort och en mindre upplösning av ammoniumuranylkarbonatet äger rum. Tvättvattnet ledes via ledningen 11b till 10 15 20 25 30 35 8401057-8 Q reaktionskärlet 10 för att användas på tidigare beskrivet sätt. Därefter tvättas fällningen med en lösning från ledningen 15a, som är av samma slag som lösningen i ledningen 13. Därvid tvättas ytterligare ammoniumfluorid bort ur fällningen. Detta sker under försumbar upplösning av ammonium- uranylkarbonatet. (Fällningen tvättas dessutom med metanol.) Tvättvätskan från ledningen 15a ledes via ledningen 15b till reaktionskärlet 10 för an- vändning på tidigare beskrivet sätt. Ledningen 15b innehåller lämpligen ett icke visat uppsamlingskärl, där tvättvätskan kan förvaras temporärt innan den tillföres reaktionskärlet 10.The reaction mixture is then transferred from the vessel 10 to a filter 16, where the precipitate of the ammonium uranyl carbonate is filtered off. The precipitate is first washed with water containing ammonium ions and carbonate ions from line 11a, whereby mainly ammonium fluoride is washed away and a minor dissolution of the ammonium uranyl carbonate takes place. The wash water is passed via line 11b to the reaction vessel 10 for use in the manner previously described. Thereafter, the precipitate is washed with a solution from line 15a, which is of the same kind as the solution in line 13. Thereby, additional ammonium fluoride is washed away from the precipitate. This occurs during negligible dissolution of the ammonium uranyl carbonate. (The precipitate is also washed with methanol.) The washing liquid from line 15a is led via line 15b to the reaction vessel 10 for use in the manner previously described. The line 15b suitably contains a collecting vessel (not shown), where the washing liquid can be stored temporarily before it is supplied to the reaction vessel 10.

Efter torkning överföras fällningen från filtret 16 till en virvelbäddugn 17, där den på känt sätt underkastas en reduktion och överföras i uran- dioxid. Vid denna omsättning avges 68 kg HHS och 131 kg C02 som avgår som gaser via ledningen 18 till en gastvättanläggning 19. Gaserna löses i vat- ten, som tillföres via en ledning 20 med en sprayanordning. Även förlust- gaser, främst ammoniak, från reaktionskärlet ledes via en ledning 21 till anläggningen 19, som är försedd med ett avlopp 22 för gaser som inte löses i anläggningen. Den bildade lösningen, som innehåller U viktprocent ammo- niumjoner, räknat som NH3, och H viktprocent karbonatjoner, räknat som C02, uppsamlas via en ledning 23 i en förrådstank 24. En del av lösningen ledes via ledningarna 25 och 11a till filtret och användes på tidigare beskrivet sätt. En annan del ledes via ledningen 25 genom ett filter 26 för avskilj- ning av eventuellt förekommande fasta partiklar, såsom partiklar av uran- dioxid, till en tank 27.After drying, the precipitate is transferred from the filter 16 to a fluidized bed furnace 17, where it is subjected to a reduction in a known manner and transferred to uranium dioxide. In this reaction, 68 kg of HHS and 131 kg of CO2 are emitted as gases via the line 18 to a gas washing plant 19. The gases are dissolved in the water, which is supplied via a line 20 with a spray device. Loss gases, mainly ammonia, from the reaction vessel are also led via a line 21 to the plant 19, which is provided with a drain 22 for gases that are not dissolved in the plant. The resulting solution, which contains U% by weight of ammonium ions, calculated as NH3, and H% by weight of carbonate ions, calculated as CO2, is collected via line 23 in a storage tank 24. Part of the solution is passed via lines 25 and 11a to the filter and used on previously described manner. Another part is led via the line 25 through a filter 26 for separating any solid particles, such as particles of uranium dioxide, to a tank 27.

Det filtrat som passerar filtret 16 uppsamlas via en ledning 28 i en tank 29 och ledes därifrån via en ledning 30 till en avdrivare 31 för koldioxid.The filtrate passing the filter 16 is collected via a conduit 28 in a tank 29 and passed therefrom via a conduit 30 to a carbon dioxide stripper 31.

Den avdrivna gasen, innehållande NH3 och C02, ledes via en ledning 32 till en återvinningsanläggning 33. Från avdrivaren ledes lösningen via en led- ning 3H till en anordning 35 för utfällning av uran med väteperoxid. Lös- ningen, vars uranhalt reduceras från 300 ppm till mindre än 5 ppm i anord- ningen 35, ledes via ledningen 36 till en behållare 37 innehållande en bädd av korn av kalciumkarbonat eller annat jordalkalikarbonat. I denna reagerar lösningens fluoridjoner under bildning av kalciumfluorid, som kvarhålles i behållaren. Därvid sänks lösningens halt av fluor från omkring 50-100 g/1 till omkring 1 g/1. Samtidigt tillföras lösningen karbonatjoner i en mängd som stökiometriskt motsvarar den till reaktionskärlet 10 tillförda mängden fluor i uranhexafluoriden, dvs 3 mol C02 frigöras i form av karbonat per 10 15 20 25 30 35 84010å=7~=8 mol till reaktionskärlet 10 tillförd mängd uran. Lösningen gär via en led- ning 38 till den tidigare nämnda tanken 27, som tjänstgör som förrådstank för lösningar innehållande ammoniumjoner och karbonatjoner. Från denna tank ledes lösningen via en ledning 39 till återvinningsanläggningen 33, som beskrivas i fig 2.The evaporated gas, containing NH 3 and CO 2, is passed via a line 32 to a recycling plant 33. From the stripper, the solution is led via a line 3H to a device 35 for precipitating uranium with hydrogen peroxide. The solution, whose uranium content is reduced from 300 ppm to less than 5 ppm in the device 35, is led via line 36 to a container 37 containing a bed of grains of calcium carbonate or other alkaline earth carbonate. In this the fluoride ions of the solution react to form calcium fluoride, which is retained in the container. This reduces the fluorine content of the solution from about 50-100 g / l to about 1 g / l. At the same time, carbonate ions are added to the solution in an amount which stoichiometrically corresponds to the amount of fluorine fed to the reaction vessel 10 in the uranium hexafluoride, i.e. 3 moles of CO 2 are released in the form of carbonate per 84010å = 7 ~ = 8 moles of uranium fed to the reaction vessel 10. The solution goes via a line 38 to the previously mentioned tank 27, which serves as a storage tank for solutions containing ammonium ions and carbonate ions. From this tank the solution is led via a line 39 to the recycling plant 33, which is described in Fig. 2.

Lösningen i ledningen 39 (fig 2) innehåller 3-10 viktprocent ammoniumjoner, räknat som NH3, 3,5-12 viktprocent karbonatjoner, räknat som C02, och olika föroreningar såsom kalcium-, kisel-, mangan- och aluminiumföreningar från kalciumkarbonatet i behållaren 37 (fig 1). Lösningen värmes i en värme- växlare H1 innan den ledes in i övre delen av en kolonn H2. vätskan vär- mes till en temperatur av minst 90 OC, företrädesvis till 95-100 OC, på indirekt väg med ånga i anordningen 73 i kolonnens botten. I kolonnen av- går ammoniak ooh koldioxid tillsammans som gaser samt vattenånga. Gaserna passerar en ovanför den första kolonnen belägen annan kolonn 43, där den möter en lösning, som tillföres via ledningen ÄH och som innehåller 22 viktprocent ammoniumjoner, räknat som NH3, och 25 viktprocent karbonatjoner, räknat som C02. Sistnämnda lösning avger därvid ammoniak och koldioxid som gaser. Kolonnen 43 hålles vid en temperatur av minst 80 OC, företrädesvis vid 85-92 OC. Lösningen som lämnar bottnen på kolonnen 42 via en ledning H5 innehåller alla via ledningen 39 inkommande föroreningar, restfluor från behållaren 37 samt därtill stökiometrisk mängd ammoniumjoner. Lösningen är i övrigt fri från karbonatjoner och ammoniumjoner. Lösningen ledes med pum- pen 46 genom värmeväxlaren H1 för uppvärmning av lösningen i ledningen 39 ' till ett avlopp, eventuellt efter att ha underkastats ytterligare en rening för att sänka fluorhalten. (Ledningen H5 är även utmärkt i fig 1.) Ammoniaken och koldioxiden går från toppen av kolonnen H3 via en ledning 47 till nedre delen av en kolonn 48. Ledningen 32 (även i fig 1) är ansluten till ledningen 47. Gasen i ledningen 32 innehåller 15-30 viktprocent ammo- niumjoner, räknat som NH3, och 1H-28 viktprocent karbonatjoner, räknat som C02. I övre delen av kolonnen H8 ledes en vattenlösning in från en ledning H9 och strilas ner över kolonnens fyllkroppar. Denna lösning, som kyls i en kylare 50, innehåller något lägre koncentrationer ammonium- och karbo- natjoner än den färdiga lösningen i kolonnens H8 bottendel, eftersom lös- ning med lägre koncentration tillföres från kolonnen 56 via ledningen 49.The solution in line 39 (Fig. 2) contains 3-10% by weight of ammonium ions, calculated as NH3, 3.5-12% by weight of carbonate ions, calculated as CO2, and various impurities such as calcium, silicon, manganese and aluminum compounds from the calcium carbonate in the container 37 (Fig. 1). The solution is heated in a heat exchanger H1 before it is led into the upper part of a column H2. the liquid is heated to a temperature of at least 90 OC, preferably to 95-100 OC, indirectly with steam in the device 73 at the bottom of the column. In the column, ammonia and carbon dioxide emit together as gases and water vapor. The gases pass through a second column 43 located above the first column, where it meets a solution, which is supplied via the line ÄH and which contains 22% by weight of ammonium ions, calculated as NH3, and 25% by weight of carbonate ions, calculated as CO2. The latter solution emits ammonia and carbon dioxide as gases. Column 43 is maintained at a temperature of at least 80 ° C, preferably at 85-92 ° C. The solution leaving the bottom of the column 42 via a line H5 contains all impurities entering via the line 39, residual fluorine from the container 37 and a stoichiometric amount of ammonium ions. The solution is otherwise free of carbonate ions and ammonium ions. The solution is led with the pump 46 through the heat exchanger H1 to heat the solution in the line 39 'to a drain, possibly after being subjected to a further purification to lower the fluorine content. (Line H5 is also excellent in Fig. 1.) The ammonia and carbon dioxide go from the top of column H3 via a line 47 to the lower part of a column 48. Line 32 (also in Fig. 1) is connected to line 47. The gas in line 32 contains 15-30% by weight of ammonium ions, calculated as NH3, and 1H-28% by weight of carbonate ions, calculated as CO2. In the upper part of the column H8 an aqueous solution is led in from a line H9 and sprinkled down over the filling bodies of the column. This solution, which is cooled in a condenser 50, contains slightly lower concentrations of ammonium and carbonate ions than the finished solution in the bottom part of the column H8, since solution with a lower concentration is supplied from the column 56 via the line 49.

Lösningen tar i kolonnen H8 upp den i dess botten inledda blandningen av ammoniak ooh koldioxid och ger den i återvinningsanläggníngen återvunna färdiga produkten i form av en vattenlösning innehållande 26,5 viktprocent 10 20 25 8401057-8 ammoniumjoner, räknat som NH3, och3Û viktprooent karbonatjoner, räknat som C02. Den färdiga produkten lades ut via ledningen 51 med pumpen 52 och uppsamlas i en förrådstank 53 (fig 1). En del av den färdiga produkten lades som tidigare nämnts via ledningen HU till övre delen av kolonnen H3.In solution H8, the solution absorbs the mixture of ammonia and carbon dioxide initiated at the bottom and gives the finished product recovered in the recovery plant in the form of an aqueous solution containing 26.5% by weight of ammonium ions, calculated as NH3, and 3% by weight of carbonate ions, calculated as C02. The finished product was discharged via line 51 with pump 52 and collected in a storage tank 53 (Fig. 1). As previously mentioned, part of the finished product was added via line HU to the upper part of column H3.

Huvudflödet från pumpen 52 går via ledningen 54 till ledningen H9 med värme- växlaren 50 och tillbaka till kolonnen M8.The main flow from the pump 52 goes via line 54 to line H9 with the heat exchanger 50 and back to column M8.

Små mängder ammoniak och koldioxid avgår från toppen av kolonnen 48 och ledes via en ledning 55 in i nedre delen av en kolonn 56. över denna ko- lonn är en annan kolonn 57 anordnad. I övre delen av denna lades kallt avjoniserat vatten in via en ledning 58, som löser eventuell ammoniak och koldioxid, som passerat kolonnen 56. Vattnet rinner ned i kolonnen 56. Överskottet av lösningen i bottnen av denna kolonn lades via ledningen H9 med pumpen 59 till övre delen av kolonnen H8 medan huvuddelen återföres via en ledning 60 med en kylare 61 till övre delen av kolonnen 56, där den strilas ner över kolonnens fyllkroppar. I övre delen av kolonnen 57 finns ett avlopp 72 (fig 2) för gas, som är praktiskt taget fri från ammoniak och koldioxid. Samtliga kolonner 42, H3, H8, 56 och 57 har fyllkroppar av rostfritt stål. Siffrorna 62~69 betecknar ventiler. Ventilerna 66, 68 och 69 regleras automatiskt och håller konstant nivå i bottnen på kolonnerna 56, 48 resp H2.Small amounts of ammonia and carbon dioxide depart from the top of the column 48 and are led via a line 55 into the lower part of a column 56. Over this column another column 57 is arranged. In the upper part of this, cold deionized water was introduced via a line 58, which dissolves any ammonia and carbon dioxide, which passed the column 56. The water flows down into the column 56. The excess solution at the bottom of this column was added via the line H9 with the pump 59 to the upper part of the column H8 while the main part is returned via a line 60 with a cooler 61 to the upper part of the column 56, where it is sprinkled down over the filling bodies of the column. In the upper part of the column 57 there is a drain 72 (Fig. 2) for gas, which is practically free of ammonia and carbon dioxide. All columns 42, H3, H8, 56 and 57 have stainless steel filler bodies. The numbers 62 ~ 69 denote valves. Valves 66, 68 and 69 are automatically regulated and maintain a constant level at the bottom of columns 56, 48 and H2 respectively.

Enligt den föreliggande uppfinningen är det möjligt att uppnå i det när- maste 100-procentig återvinning av ammoniak, medan man med tidigare kända metoder att framställa ammoniumuranylkarbonat med användning av uranhexa- fluorid kan uppnå högst 85-procentig återvinning. Med utnyttjande av upp- finningen kan reproducerbarheten vid framställning av urandioxidpulver med förutbestämd sintringsaktivitet ökas så att densiteten efter sintring kommer att ligga i intervallet 10,5ü-10,55 g/omg mot tidigare i intervallet 10,Ä8- -10,56 för 95 % av tillverkade pulversatser av urandioxid.According to the present invention, it is possible to achieve almost 100% recovery of ammonia, while with previously known methods of producing ammonium uranyl carbonate using uranium hexafluoride, a maximum of 85% recovery can be achieved. Using the invention, the reproducibility in the production of uranium dioxide powder with predetermined sintering activity can be increased so that the density after sintering will be in the range 10.5ü-10.55 g / omg compared to previously in the range 10, Ä8- -10.56 for 95 % of manufactured powder kits of uranium dioxide.

Claims (2)

8-401@57~8 PATENTKRAV8-401 @ 57 ~ 8 PATENT REQUIREMENTS 1. Sätt att framställa ammoniumuranylkarbonat för användning till fram- ställning av urandioxid till kärnreaktorbränsle, genom att en uranförening reageras med ammoniumjoner och karbonatjoner i vattenlösning, k ä n n e - t e c k n a t därav, att till en första vattenlösning (71) innehållande ammoniumjoner och karbonatjoner sättes a) en vattenlösning (12) av uranyl- fluorid för utfällning av en första mängd ammoniumuranylkarbonat och där- efter b) ytterligare vattenlösning (12) av uranylfluorid under åtminstone i huvudsak samtidig tillförsel av en andra vattenlösning (13) innehållande ammoniumjoner och karbonatjoner i högre koncentrationer av dessa joner än i den första vattenlösningen för utfällning av huvudmängden ammoniumuranyl- karbonat.A method of preparing ammonium uranyl carbonate for use in the production of uranium dioxide for nuclear reactor fuel, by reacting a uranium compound with ammonium ions and carbonate ions in aqueous solution, characterized in that to a first aqueous solution (71) containing ammonium ions and carbonate ions are added a ) an aqueous solution (12) of uranyl fluoride for precipitating a first amount of ammonium uranyl carbonate and then b) further aqueous solution (12) of uranyl fluoride while at least substantially simultaneously supplying a second aqueous solution (13) containing ammonium ions and carbonate ions in higher concentrations of these ions than in the first aqueous solution for precipitating the principal amount of ammonium uranyl carbonate. 2. Sätt enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav; att den första vattenlösningen (71) av ammoniumjoner och karbonatjoner innehåller 1-7 viktprooent ammoniumjoner, räknat som NH3, och 1-6 viktprocent karbonat- joner, räknat som CO att vattenlösningen (12) av uranylfluorid innehåller 2) 35-60 viktprocent uranylfluorid och den andra vattenlösningen (13) av ammo- niumjoner och karbonatjoner innehåller 25-30 viktproccnt ammoniumjoner och 25-32 viktprocent karbonatjoner.A method according to claim 1, characterized in that; that the first aqueous solution (71) of ammonium ions and carbonate ions contains 1-7% by weight of ammonium ions, calculated as NH3, and 1-6% by weight of carbonate ions, calculated as CO that the aqueous solution (12) of uranyl fluoride contains 2) 35-60% by weight of uranyl fluoride and the second aqueous solution (13) of ammonium ions and carbonate ions contains 25-30% by weight of ammonium ions and 25-32% by weight of carbonate ions.
SE8401057A 1984-02-27 1984-02-27 SET TO MAKE AMMONIUM URANIUM CARBONATE SE441438B (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8401057A SE441438B (en) 1984-02-27 1984-02-27 SET TO MAKE AMMONIUM URANIUM CARBONATE
DE19853506111 DE3506111A1 (en) 1984-02-27 1985-02-22 Process for obtaining ammonium uranyl carbonate for the preparation of uranium dioxide as a fuel for nuclear reactors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE8401057A SE441438B (en) 1984-02-27 1984-02-27 SET TO MAKE AMMONIUM URANIUM CARBONATE

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE8401057D0 SE8401057D0 (en) 1984-02-27
SE8401057L SE8401057L (en) 1985-08-28
SE441438B true SE441438B (en) 1985-10-07

Family

ID=20354910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8401057A SE441438B (en) 1984-02-27 1984-02-27 SET TO MAKE AMMONIUM URANIUM CARBONATE

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE3506111A1 (en)
SE (1) SE441438B (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3735144A1 (en) * 1987-10-16 1989-05-03 Alkem Gmbh METHOD FOR THERMALLY TREATING SOLID GOODS FROM HEAVY METAL COMPOUNDS, IN PARTICULAR URANE, PLUTONIUM AND / OR THORIUM COMPOUNDS
EP0589076B1 (en) * 1992-09-22 1996-01-03 Siemens Aktiengesellschaft Process for the preparation of UO2 or U/PO2 powder

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1592477B1 (en) * 1966-12-17 1970-11-26 Nukem Nurklear Chemie Und Meta Process for the production of ammonium uranyl carbonate
SE427105B (en) * 1981-01-23 1983-03-07 Asea Atom Ab SETTING RECOVERY AND RECYCLED AMMONIA AND CARBON Dioxide IN A PLANT FOR PRODUCING NUCLEAR REACTOR FUEL FROM URANE HEXAFLUORIDE

Also Published As

Publication number Publication date
DE3506111A1 (en) 1985-08-29
SE8401057L (en) 1985-08-28
SE8401057D0 (en) 1984-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5980841A (en) Method for recovering reusable elements from rare earth-nickel alloy
US4963294A (en) Method of preparing uranium dioxide powder from uranium hexafluoride
US20210079496A1 (en) Method for the recovery of lithium
US20100104497A1 (en) Method and apparatus for preparing tungsten hexafluoride using a fluidized bed reactor
FR2973557B1 (en) PROCESS FOR THE RECOVERY OF URANIUM OXIDE INTO A (U, GD) O2 WASTE USING A CARBONATE SOLUTION CONTAINING HYDROGEN PEROXIDE
SE441438B (en) SET TO MAKE AMMONIUM URANIUM CARBONATE
US4285830A (en) Method and apparatus for reconditioning waste solutions of the nuclear industry which contain ammonium nitrate
US4225455A (en) Process for decomposing nitrates in aqueous solution
US4107262A (en) Cuprion process start-up control
US3867510A (en) Process for recovering uranium and plutonium from irradiated nuclear fuel oxides
US3988416A (en) Elevated pressure operation in the cuprion process
CA2307975C (en) Depleted uf6 processing plant and method for processing depleted uf6
Maw-Chwain et al. Conversion of UF6 to UO2: A quasi-optimization of the ammonium uranyl carbonate process
US5139709A (en) Process for converting uranyl compounds to UO2 via ADU
US4530823A (en) Uranium peroxide in the form of spherical particles having good flowability and processes for preparing same
US20220297059A1 (en) Capture and storage of atmospheric carbon
SE427105B (en) SETTING RECOVERY AND RECYCLED AMMONIA AND CARBON Dioxide IN A PLANT FOR PRODUCING NUCLEAR REACTOR FUEL FROM URANE HEXAFLUORIDE
CN106927506A (en) The processing method of ammonium uranyl tricarbonate crystalline mother solution
JP3339536B2 (en) Method for producing uranium dioxide powder
Naylor et al. Chemical aspects of nuclear fuel fabrication processes
Lawroski et al. Production of Refined UF6 from Ore Concentrates by Fluidization and Fractional Distillation Techniques
US9533255B2 (en) Method and apparatus for removing mercury from gas
US3778500A (en) Method of producing naf-2uf4
US3009768A (en) Continuous process for preparing uranium hexafluoride from uranium tetrafluoride andoxygen
GB2051028A (en) Ammonium uranate and process for the production thereof

Legal Events

Date Code Title Description
NAL Patent in force

Ref document number: 8401057-8

Format of ref document f/p: F