CS247170B2 - Method of uranium trioxide production with high reactivity - Google Patents
Method of uranium trioxide production with high reactivity Download PDFInfo
- Publication number
- CS247170B2 CS247170B2 CS838940A CS894083A CS247170B2 CS 247170 B2 CS247170 B2 CS 247170B2 CS 838940 A CS838940 A CS 838940A CS 894083 A CS894083 A CS 894083A CS 247170 B2 CS247170 B2 CS 247170B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- denitration
- uranyl nitrate
- temperature
- kpa
- uranium
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G43/00—Compounds of uranium
- C01G43/01—Oxides; Hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/10—Solid density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/14—Pore volume
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/16—Pore diameter
Description
Vynález se týká způsobu výroby oxidu uranového s vysokou reaktivitou tepelným rozkladem pevné formy hydrátu uranylnitrátu. 'The present invention relates to a process for producing uranium oxide with high reactivity by thermal decomposition of a solid form of uranyl nitrate hydrate. '
Jde o tepelnou denitraci hydratovaných uranylnitrátů vzorce UO2(N03)2.xH20, v němž x znamená celé číslo 2 až 6.It is a thermal denitration of hydrated uranyl nitrates of the formula UO 2 (NO 3) 2 .xH 2 O, wherein x is an integer from 2 to 6.
Pod pojmem vysoká reaktivita se rozumí schopnost snadné redukce UO3 na UO2 a provést přeměnu UO2 na UP^, což souvisí s vysokým specifickým povrchem a s vysokou porositou UO^ získaného denitraci, tuto strukturu je možno snadno ověřit měřením hustoty.By high reactivity is meant the ability to readily reduce UO3 to UO2 and convert UO2 to UP2, which is related to the high specific surface area and high porosity of UO2 obtained by denitration, which structure can be easily verified by density measurement.
Je známo, že výroby oxidu uranového tepelnou denitraci hexahydrátu uranylnitrátu podle rovnice ‘It is known that the production of uranium oxide by thermal denitration of uranyl nitrate hexahydrate according to equation ‘
UO2 (NO3) 2.6Н2<Э ----------------? uO3 + 2NO2 + O2 + 6H2O je důležitým reakčním stupněm při výrobě fluoridu uranového. Tato výroba v sobě zahrnuje redukci oxidu uranového na oxid uraničitý, fluoridaci oxidu uraničitého působením kyseliny fluorovodíkové a nakonec působením fluoru na fluorid uraničitý za vzniku fluoridu uranového.UO2 (NO 3 ) 2 .6N2 <Э ----------------? uO 3 + 2NO2 + O2 + 6H 2 O is an important reaction step in the production of uranium fluoride. This production involves the reduction of uranium oxide to uranium dioxide, fluoridation of uranium dioxide by treatment with hydrofluoric acid, and ultimately by treatment of fluorine with uranium fluoride to form uranium fluoride.
Je rovněž známo, že oxid uraničitý, získaný uvedenou tepelnou denitraci s následnou redukcí oxidu uranového je možno konvertovat na fluorid uraničitý jen s malým výtěžkem pro jeho malou reaktivitu s kyselinou fluorovodíkovou.It is also known that uranium dioxide obtained by said thermal denitration with subsequent reduction of uranium oxide can be converted to uranium fluoride with little yield because of its low reactivity with hydrofluoric acid.
V odborné literatuře byla popsána celá řada způsobů pro získání oxidu uranového. Jde zejména o publikaci Uranium produkction technology, vydanou Charles D. Harringtonem a Archie E. Ruehlem, New-York, 1959, str. 181 a 191, kde je popsáno několik způsobů pro tepelnou denitraci hexahydrátu uranylnitrátu.A number of methods for obtaining uranium oxide have been described in the literature. In particular, Uranium production technology, published by Charles D. Harrington and Archie E. Ruehl, New York, 1959, pp. 181 and 191, describes several methods for thermal denitration of uranyl nitrate hexahydrate.
První diskontinuální postup spočívá v tom, že se zahřívá na koncentrovaný roztok hexahydrátu uranylnitrátu za stálého míchání a teplota se řídí tak, že po 1 1/2 hodině dosáhne teplota spalných plynů 621 OC, za dalších 5 hodin 510 OC a pak se práškovitý produkt chladi přibližně 1/2 hodiny.The first batch process is that it is heated to a concentrated solution of uranyl nitrate hexahydrate with stirring and the temperature is controlled so that, after 1 1/2 hours, a t EPLO spalnýc t and h s n ply 621 o C for LSI and d c h 5 h in the d 510 o C, and p and k p ras oily P roducts hl c and d and about 2.1 hours.
Sám autor uvádí, že tento postup má určité nevýhody, které omezují jeho použití. Získaný práškovitý produkt ve skutečnosti sestává ze směsi U03 a UgOg, přičemž UgOg se tvoří na stěnách nádoby, které jsou teplejší než vnitřní teplota reakční směsi.The author himself states that this procedure has certain disadvantages that limit its use. The pulverulent product obtained actually consists of a mixture of UO 3 and UgOg, wherein UgOg forms on the vessel walls that are warmer than the internal temperature of the reaction mixture.
Mimoto, v případě, že je teplota při.denitraci příliš vysoká, dochází k přimíšení ^Og do reakční směsi, kdežto v případe, že teplota je příliš nízká, obsahuje směs oxidů ještě uranylnitrát a vodu.In addition, if the temperature at denitration is too high, 40 g is added to the reaction mixture, whereas if the temperature is too low, the oxide mixture still contains uranyl nitrate and water.
V příznivém případě, kdy získaným práškovitým produktem je UO3 se po redukci tohoto UO3 získá UO2, který má malou schopnost vazby na fluorovodík při fluoridaci. Tato nízká reaktivita s fluorovodíkem je patrně zásobována malým specifickým povrchem (í0,73 m2/g), a malou porositou získaného UO_, kterou je možno prokázat stanovením specifické hmotnosti,In the favorable case, when the product in powder form is obtained after reduction of UO3 of UO3 obtain UO 2, which has little ability to bind to hydrogen fluoride during fluorination. This low Reakt even and one with hydrofluoric CART em p atm of m and l is supplied with a YM p ec ifi c k Y m p h em ovrc (s 0.73 m 2 / g) and low porosity UO_ obtained which can be Demonstrate specific gravity
J 3 která je v tomto případě 4 g/cm ,J 3 which in this case is 4 g / cm,
Aby bylo možno zlepšit reaktivitu oxidu uraničitého s fluorovdíkem, navrhuje autor některá opatření, například zavedení kyseliny sírové do roztoku uranylnitrátu, který má být podroben tepelné denitraci. Tato opatření však mají malou účinnost, protože získaný UO, má , 2-1 · J malý specifický povrch do 2 m .g .In order to improve the reactivity of uranium dioxide with hydrogen fluoride, the author proposes some measures, such as introducing sulfuric acid into a solution of uranyl nitrate to be subjected to thermal denitration. However, these measures have low efficiency because the UO obtained has a 2-1 specific surface area of up to 2 m .g.
Další známý způsob spočívá rovněž v tepelném rozkladu hexahydrátu uranylnitrátu; vodný roztok, který tuto sloučeninu obsahuje, se přivádí do vrstvy práškovitého oxidu uranového, která se mísí a udržuje na teplotě denitrace.Another known method also consists in thermal decomposition of uranyl nitrate hexahydrate; an aqueous solution containing the compound is fed to a powdered uranium oxide layer which is mixed and maintained at a denitration temperature.
Tepelný rozklad uranylnitrátu v roztoku probíhá v elektricky vyhřívaném reaktoru, přičemž dochází k přímému styku uranylnitrátu s práškovitým oxidem uranovým při teplotě 510 až 538 °C. Aby bylo možno vrstvu trvale míchat, je realrtor pro ten^raci opařen míctaíftem s horizontální osou tvaru T, míchadlo zasahuje do vrstvy, v níž dochází k reakci. Vzniklý oxid uranový se z reaktoru odebírá a spalné plyny se zpracovávají.The thermal decomposition of uranyl nitrate in solution takes place in an electrically heated reactor, whereby direct contact of uranyl nitrate with powdered uranium oxide occurs at a temperature of 510-538 ° C. Ab b y a m ožno yl layer RVA T l EM and chat is realrtor the p ro ^ lobsters scalded míctaíftem horizontal axis T-shaped agitator extends into the layer in which the reaction occurs. The resulting uranium oxide is removed from the reactor and the combustion gases are treated.
Tento postup má výhodu kontinuálního postupu, jinak však má stejné nevýhody, jako předchozí diskontinuální postup pro denitraci hexahydrátu uranylnitrátu. Ve skutečnosti je produktem opět směs UO3 a UgOg, protože i v tomto případě se může ^Θθ tvořit na přehřátých stěnách reaktoru.This process has the advantage of a continuous process, but otherwise has the same disadvantages as the previous discontinuous process for denitrating uranyl nitrate hexahydrate. In fact, the product is again a mixture of UO3 and UgOg, since even in this case, Θθ can form on the superheated reactor walls.
Mimoto v případě, že teplota při denitraci není správně řízena, může dojít při příliš vysoké teplotě k tomu, že se υθΟθ ze stěny reaktoru dostane do směsi, přičemž při příliš nízké teplotě směs obsahuje uranylnitrát a vodu.In addition, if the temperature during denitration is not properly controlled, at too high a temperature may cause υθΟθ from the reactor wall to enter the mixture, at too low a temperature the mixture contains uranyl nitrate and water.
Po izolaci produktu ve formě prášku se produkt redukuje na oxid uraničitý, který však je málo reaktivní s kyselinou fluorovodíkovou v následující fluoridační etapě, což je opět způsobeno malým specifickým povrchem, který je nižší než 1 m .g a malou porositou oxidu uranového, jehož specifická hmotnost je 4 θ/cm3.After isolating the product in powder form, the product is reduced to uranium dioxide, but which is little reactive with hydrofluoric acid in fluoridační following stage, which again is due to the small surface area that is less than 1 m .ga small porosity and oxide of uranium, the Z S p ec ifi ck and mass 4 is θ / cm3.
Je také známo, že tepelnou denitraci hexahydrátu uranylnitrátu je možno provádět ve fluidní vrstvě. Postup tohoto typu je popsán v publikaci The Thermal denitration of uranyl nitráte inaf luidised bed reactor, l'Australian atomie energy commission - červenec 1974 (ISBN 0-642-99645-8), str. 1 až 18.It is also known that the thermal denitration of uranyl nitrate hexahydrate can be carried out in a fluidized bed. A procedure of this type is described in The thermal denitration of uranyl nitrate inafluidized bed reactor, Australian Atomic Energy Commission - July 1974 (ISBN 0-642-99645-8), pp. 1 to 18.
Tento způsob spočívá v tom, že se koncentrovaný roztok uranylnitrátu rozprašuje ve fluidní vrstvě působením vzduchu nebo vodní páry, při teplotě přibližně 270 °C. Oxid uranový, vznikající tepelnou denitraci, se usazuje na granulovaných částicích již vytvořeného oxidu uranového, · které jsou přítomny ve vrstvě nebo vytváří nové granulované částice, které pak tvoří·součást fluidní vrstvy.This method consists in the fact that a concentrated solution of uranyl nitrate is sprayed in layers Flu even days of Pooh tions with b mod d uc h b in the non aqueous and steam, at t e p approximate lot of some 270 ° C. O x id uranium produced thermal denitration, is deposited on the granular particles of uranium oxide already formed, · that are present in a layer or creates new granulated particles, which then form part · fluidized bed.
Oxid uranový, získaný tímto způsobem, se redukuje, přičemž vzniká oxid uraničitý, který je málo reaktivní při dalším fluoridačním stupni. Tato · malá reaktivita je opět důsledkem -1 malého specifického povrchu oxidu uranového. Tento povrch je nižší než 2 m .g , porosita oxidu je rovněž malá, protože specifická hmotnost je opět asi 4 g/cm3.The uranium oxide obtained in this way is reduced to form uranium dioxide, which is poorly reactive at the next fluoridation stage. This low reactivity is again due to - 1 small specific surface area of uranium oxide. This surface is less than 2 mg, the porosity of the oxide is also small, since the specific gravity is again about 4 g / cm 3 .
Z tohoto důvodu bylo navrhováno ke zvýšení reaktivity oxidu uranového, vznikajícího tepelnou denitraci uranylnitrátu ve fluidizační vrstvě včlenit do roztoku zpracovávaného uranylnitrátu síranové ionty, nicméně získané výsledky prokázaly, že ani v tomto případě 2 -1 specifický povrch oxidu uranového nepřekročil hodnotu 1,5 m .g .For this reason, it has been proposed to incorporate sulphate ions into the uranyl nitrate treated solution to increase the reactivity of uranium oxide resulting from thermal denitration of uranyl nitrate in the fluidized bed, but the results obtained show that even in this case the 2 - 1 specific uranium oxide surface did not exceed 1.5 m. g.
Je tedy zřejmé, že všechny známé a popsané postupy pro výrobu oxidu uranového tepelnou denitraci uranylnitrátu vedou k tomu, že se získá oxid uranový s malým specifickým povrchem 2 -1 do 2 m .g as nedostatečnou porositou, což po redukci vede k získání oxidu uraničitého, který má jen průměrnou reaktivitu při následující fluoridační etapě, takže je zapotřebí užít objemových zařízení, která jsou velmi nákladná vzhledem k malé reakční rychlosti a jen průměrnému výtěžku takto získaného výsledného produktu.It is therefore apparent that all known and described processes for the production of uranium oxide by thermal denitration of uranyl nitrate result in uranium oxide having a small specific surface area of 2 -1 to 2 m. , which has only an average reactivity in the subsequent fluoridation stage, so that it is necessary to use volumetric devices which are very expensive due to the low reaction rate and only the average yield of the resulting product thus obtained.
Mimoto dosud známé postupy mohou vést k produkci směsí UOg a UgOg, což v následující fluoridační etapě vede ke vzniku směsi UF^ a UO2F2* UO2F2 je nečistotou, která snižuje možnost dalšího použití fluoridu uraničitého a kterou je třeba odstranit.Furthermore, the known processes can lead to the production of mixtures and UOG UgOg, which fluoridační following step results in a mixture of UF and UO2F2 ^ * UO 2 F 2 e j impurity which reduces the chance of using uranium hexafluoride and that must be removed.
Vzhledem ke svrchu uvedeným nevýhodám známých postupů bylo nutné navrhnout způsob výroby oxidu uranového s vysokou reaktivitou, s vysokým specifickým povrchem a vysokou porositou tepelnou denitraci hydratovaného uranylnitrátu, který by po následné redukci vzhledem k fluoridačnímu činidlu, s nímž by se měl slučovat zvýšenou rychlostí a s maximálním výtěžkem.In view of the above disadvantages of the known processes, it was necessary to design a process for producing uranium oxide with a high reactivity, a high specific surface area and a high porosity by thermal denitration of hydrated uranyl nitrate. yield.
Předmětem vynálezu je způsobu výroby oxidu uranového s vysokou reaktivitou tepelnou denitrací hydrátu uranylnitrátu obecného vzorce UO2(NO3)2.xH20, v němž x znamená 2 až 6, vyznačený tím, že se uranylnitrát v pevné formě podrobí tepelnému zpracování zahříváním z počáteční teploty, která je vždy nižší než jeho teplota tání, na konečnou teplotu 260 až 600 °C, přičemž se uvedené zahřívání provádí tak, že teplota produktu je v každém okamžiku nižší než teplota tání odpovídající jeho okamžitému složení a že parciální tlak vodní páry v reakčním prostoru je nejvýš 8,6 kPa.The present invention provides a process for the production of high reactivity uranium oxide by thermal denitration of uranyl nitrate hydrate of the general formula UO 2 (NO 3 ) 2 .xH 2 O, wherein x is 2-6, characterized in that uranyl nitrate in solid form is subjected to heat treatment by heating. an initial temperature, which is always lower than its melting point, to a final temperature of 260 to 600 ° C, said heating being carried out such that the temperature of the product is at any moment lower than the melting point corresponding to its immediate composition and the reaction space is at most 8.6 kPa.
Při provádění způsobu podle vynálezu probíhá tepelná denitrace tak, že dochází к odstavování vody, aniž by dusičnan dosáhl teploty tání, takže к denitrací dochází bez roztavení výchozího produktu.In the process according to the invention, the thermal denitration takes place so that the water is shut down without the nitrate reaching the melting point, so that the denitration occurs without melting the starting product.
Jak již bylo uvedeno, je finální teplota, na kterou se zahřívá pevný uranylnitrát, rovna 260 °C až 600 °C, s výhodou 300 °C až 500 °C.As mentioned above, the final temperature to which the solid uranyl nitrate is heated is 260 ° C to 600 ° C, preferably 300 ° C to 500 ° C.
Tepelná denitrace se provádí při parciálním tlaku vodní páry nejvýš 8,6 kPa, s výhodou nejvýš 5,3 kPa.The thermal denitration is carried out at a water vapor partial pressure of not more than 8.6 kPa, preferably not more than 5.3 kPa.
Tepelná denitrace probíhá nejvýše při atmosferickém tlaku, s výhodou za nižšího tlaku nejvýše 8,6 kPa.The thermal denitration takes place at most at atmospheric pressure, preferably at a lower pressure of at most 8.6 kPa.
Na základě celé řady dopisů bylo možno prokázat, že pevná fáze v průběhu zpracování se neroztaví až do závěrečné teploty. Pokud je pevná fáze zachována v pevném stavu, je možno zvýšení teploty urychlit, aby současně došlo к rychlejší denitrací, teplotu je možno zvyšovat při zachování neroztavené pevné fáze v intervalu 4 až 800 °C/min.A number of letters showed that the solid phase did not melt up to the final temperature during processing. If the solid phase is maintained in the solid state, the temperature increase can be accelerated to simultaneously denitration faster, while the temperature can be increased while maintaining the non-molten solid in the interval of 4 to 800 ° C / min.
Teplota denitrace ovlivňuje trvání denitrační reakce, doba reakce současně závisí také na zvolené počáteční a konečné teplotě denitrace v pevné fázi, obvykle je reakční doba 5 až 600 min, s výhodou 5 až 200 min.The denitration temperature affects the duration of the denitration reaction, the reaction time also depending on the selected initial and final solid-state denitration temperature, usually the reaction time is 5 to 600 min, preferably 5 to 200 min.
Pevné fáze po průběhu reakce sestává výlučně z oxidu uranového v práškovém stavu, tento oxid má specifický povrch alespoň 15 m /g, přičemž specifický povrch byl stanoven způsobem, popsaným v publikaci S. Brunauer, P. H. Emet a E. Teller Adserption of gases in multimolecular layers (J. Am. Chem. Soc. 60, 309 1938). Produkt, vyrobený známým způsobem, 2 měl specifický povrch stanovený tímto způsobem 1 m /g.The solid phase after the reaction consists solely of powdered uranium oxide, the oxide having a specific surface area of at least 15 m / g, the specific surface area being determined as described by S. Brunauer, PH Emet and E. Teller layers (J. Am. Chem. Soc. 60, 309, 1938). The product produced by the known method 2 had a specific surface area determined by this method of 1 m / g.
Mimoto má uvedená pevná fáze specifickou hmotnost nižší než 1,5 obvykle v rozmezí 0,4 až 1,4 g/cm3, zatímco dříve známé produkty měly specifickou hmotnost 4 g cm3.In addition, the solid phase has a specific gravity of less than 1.5, usually in the range of 0.4 to 1.4 g / cm 3 , while the previously known products have a specific gravity of 4 g cm 3 .
Mimoto má uvedená pevná fáze velkou porositu, vyjádřenou jako objem pórů v cm3/g, přičemž velikost pórů se pohybuje v blízkosti 7,5 mikrometrů, a stanoví se porosimetrem s použitím rtuti při tlaku 1,01.10 Pa.In addition, the solid phase has a high porosity, expressed as pore volume in cm 3 / g, having a pore size close to 7.5 microns, and determined by a porosimeter using mercury at a pressure of 1.01.10 Pa.
Stanovení se provádí podle Breč. North Аса. Sci. US - 7,117 - 1921. Objem pórů v pevnéThe determination is carried out according to Breč. North Аса. Sci. US - 7,117 - 1921. Pore volume in solid
1 fázi po tepelném zpracování podle vynálezu je obvykle v rozmezí 0,15 až 1 cm /g , s výhodou 0,2 až 0,7 cm3/g3, což znamená, že kysličník uranový, získaný tepelným zpracováním hydratovaného uranylnitrátu způsobem podle dříve známých postupů měl celkový objem pórů nižší než 0,1 cm3/g3 a často nižší než 0,05 cm3/g3.1 after the heat treatment according to the invention is usually in the range of 0.15 to 1 cm / g, preferably 0.2 to 0.7 cm 3 / g 3 , which means that the uranium oxide obtained by heat treatment of the hydrated uranyl nitrate according to the method of the prior art In the known processes, the total pore volume was less than 0.1 cm 3 / g 3 and often less than 0.05 cm 3 / g 3 .
Mimoto pevná fáze, získaná způsobem podle vynálezu, má velmi rovnoměrné rozdělení pórů, jak bylo prokázáno měřením rtuřovým porosimetrem;velikost pórů se hlavně soustředí do 2 rozmezí, přičemž první rozmezí je 8 až 40 nm a druhé rozmezí 500 až 5 000 nm.In addition, the solid phase obtained by the process of the invention has a very uniform pore distribution, as evidenced by measurement with a mercury porosimeter, the pore size mainly concentrating in 2 ranges, the first range being 8 to 40 nm and the second range 500 to 5,000 nm.
Po redukci oxidu uranového na oxid uraničitý například vodíkem má takto získaný oxid velkou reaktivitu vzhledem ke kyselině fluorovodíkové, užité v následující fluori<íační etapě.After reduction of the uranium oxide to uranium dioxide, for example with hydrogen, the oxide thus obtained has a high reactivity to the hydrofluoric acid used in the subsequent fluorination stage.
Způsob podle vynálezu se obvykle provádí v reaktorech známého typu, například v plochých reaktorech, v reaktorech s oběhem produktu, v pevné nebo mobilní vrstvě, popřípadě v reaktorech, které představují spojení těchto typů.The process according to the invention is usually carried out in reactors of known type, for example in flat reactors, in product circulation reactors, in solid or mobile layers, or in reactors which represent a connection of these types.
Způsob podle vynálezu je možno provádět kontinuálně nebo diskontinuálně; při diskontinuálním provedení je možno užít několika reaktorů v sérii. V případě, že se užije několika reaktorů, mohou tyto reaktory být stejné nebo různé.The process of the invention may be carried out continuously or discontinuously; in a batch design, several reactors in series can be used. If several reactors are used, the reactors may be the same or different.
V případě, že se způsob podle vynálezu provádí kontinuálně nebo diskontinuálně, odstraní se plynné produkty při svém vzniku a pak se dále zpracovávají známým způsobem bud opětně na kyselinu dusičnou, která se pak znovu vrací na začátek postupu ke smísení a koncentro vanou uranovou rudou, nebo se katalyticky redukují způsobem podle francouzského patentového spisu č. 2 370 695, který se týká přeměny oxidů dusíku na dusík a vodní páru, přičemž vznikající teplo je možno využít k přeměně uranylnitrátu na oxid uranový.When the process according to the invention is carried out continuously or discontinuously, the gaseous products are removed at the time of their formation and then further processed in a known manner either again to nitric acid, which is then returned to the beginning of the mixing and concentrated uranium ore process; are catalytically reduced by the method of French Patent Specification No. 2,370,695, which relates to the conversion of nitrogen oxides to nitrogen and water vapor, the heat generated being used to convert uranyl nitrate to uranium oxide.
Oxid uranový, vyrobený způsobem podle vynálezu, má práškovítou formu a proto má tuto formu i oxid uraničitý, získaný jeho redukcí. V případě, že je to zapotřebí, je možno oxid uraničitý ještě drtit.The uranium oxide produced by the process according to the invention is in powder form and therefore also uranium dioxide obtained by its reduction. If necessary, uranium dioxide can still be crushed.
Vynález bude osvětlen následujícími příklady.The invention will be illustrated by the following examples.
Příklad 1Example 1
Tento příklad znázorňuje způsob podle vynálezu provedený při použití trihydrátu uranylnitrátu, jehož teplota tání je 113 °C.This example illustrates a method according to the invention shown in use trihydrate uranium lnitrátu Y is O Z H OTA l th pulse ck is 113 ° C.
g krystalického uranylnitrátu se vloží do reaktoru o objemu 1 litru, uloženého v lázni termostatu s programovatelnou teplotou.g of crystalline uranyl nitrate is charged to a 1 liter reactor placed in a temperature-controlled thermostat bath.
Reaktor se spojí s vývěvou. Uvnitř reaktoru se pak tlak sníží na hodnotu 3,3 kPa.The reactor is connected to a vacuum pump. The pressure inside the reactor is then reduced to 3.3 kPa.
Počáteční teplota lázně se stanoví na 110 °C. Pak se postupně v průběhu 90 min . teplota zvyšuje na 330 °C a tato teplota se udržuje 90 minut. Celková dob»a tepe^ého zpracování je tedy 180 min.After initial nus te pl l OTA and crops with statutes s at 110 ° C. Pa P Ostu k p n p of the r hu Ube 90 minutes. te pl y ota Vol šuje to 330 ° C and the p te lota at d R z U is 90 minutes. O o ce and periods »^ ého and pulsing process is 180 minutes.
V průběhu této doby se parciální tlak vodní páry, která se vyvíjí, pohybuje v rozmezíDuring this time, the partial pressure of the water vapor that develops is in the range
3,3 až 0 kPa. Vznikající plyny se zchladí. Tímto způsobem se získá 29 g práškovitého produk2 - v z tu, který sestává z oxidu uranového se specifickým povrchem 22,9 m /g a objemem . póru větším než 7,5 mikrometrů a celkovým objemem póru 0,28 cm3/g, velikost pórů je rozdělena do dvou rozmezí a to část pórů má velikost v rozmezí 10 až 15 nanometrů a část pórů v rozmezí 2 000 až 2 500 nanometrů, specifická hmotnost je 0,7 g/cm3.3.3 to 0 kPa. The resulting gases are cooled. In this way, 29 g of a pulverulent product is obtained which consists of uranium oxide having a specific surface area of 22.9 m / g and a volume. a pore size of more than 7.5 microns and a total pore volume of 0.28 cm 3 / g, the pore size is divided into two ranges, and the pore portion is between 10 and 15 nanometers and the pore portion is between 2,000 and 2,500 nanometers, the specific gravity is 0.7 g / cm 3 .
Fyzikální vlastnosti oxidu uranového získaného způsobem podle vynálezu, tedy tento produkt odlišují od denitračních produktů, získaných svrchu uvedenými známými způsoby. Vlastnosti produktu, získaného způsobem podle vynálezu, jsou výhodnější vzhledem k následujícímu zpracování na fritu, zejména pokud jde o zvýšenou reakční rychlost.Thus, the physical properties of the uranium oxide obtained by the process according to the invention distinguish this product from the denitration products obtained by the above known methods. The properties of the product obtained by the process according to the invention are more advantageous with respect to subsequent frit processing, in particular with regard to the increased reaction rate.
Příklad 2Example 2
Tento příklad se týká rozkladu hexahydrátu uranylnitrátu, který byl proveden ve dvou stupních, aby byla zřejmá široká použitelnost způsobu podle vynálezu.This example relates to the decomposition of uranyl nitrate hexahydrate, which was carried out in two steps to show the broad applicability of the process of the invention.
Postupuje se tak, že se 39,2 g krystalického hexahydrátu uranylnitrátu vloží do rotačního reaktoru, totožného s reaktorem, použitým při provádění způsobu podle příkladu 1.39.2 g of crystalline uranyl nitrate hexahydrate are charged into a rotary reactor identical to that used in the process of Example 1.
Tento reaktor, opatřený programátorem pro vzestup teploty, byl spojen s vývěvou opatřenou regulátorem tlaku. Tímto způsobem byl zajištěn residuální tlak 3,3 kPa.This reactor, equipped with a temperature rise programmer, was connected to a vacuum pump equipped with a pressure regulator. In this way a residual pressure of 3.3 kPa was ensured.
Získaný neroztavený produkt byl přenesen do reaktoru s pevnou vrstvou o vnitřním průměru 27 mm při atmosférickém tlaku. Tento réaktor byl zahříván Joulovým efektem a reaktorem byl proháněn vzduch v množství 60 litrů za hodinu. Teplota tak byla zvýšena v průběhu 60 minut na 230 aŽ 500 °C, celková doba tepelné denitrace byla 135 minut.The non-molten product obtained was transferred to a solid-bed reactor having an internal diameter of 27 mm at atmospheric pressure. The reactor was heated by the Joul effect and air was blown through the reactor at 60 liters per hour. Thus, the temperature was raised to 230-500 ° C within 60 minutes, the total thermal denitration time being 135 minutes.
V průběhu obou etap se pohyboval parciální tlak vodních par v rozmezí 3,3 až 0 kPa. Tímto způsobem bylo získáno 22,3 g práškovitého zelenavého produktu, sestávajícího z oxiduDuring both stages the water vapor partial pressure ranged from 3.3 to 0 kPa. 22.3 g of a pulverulent greenish product consisting of an oxide was obtained
1 uranového se specifickým povrchem 23,2 m /g při objemu pórů s velikostí nejvýš 7,5 mikrometrů, celkem 0,23 cm3/gl, velikost pórů je rozdělena do dvou rozmezí, v nichž první se nacházelo v oblasti 10 až 12,5 nanometrů a druhé v oblasti 1 000 až 1 250 nanometrů, specifická hmotnost byla 1,24 g/cm .1 uranium with a specific surface area of 23.2 m / g at a pore volume of not more than 7.5 micrometers, a total of 0.23 cm 3 / g , the pore size being divided into two ranges, the first being in the range 10 to 12, 5 nanometers and a second in the range of 1000 to 1250 nanometers, the specific gravity was 1.24 g / cm.
Příklad 3Example 3
Tento příklad dokládá rozklad hexahydrátu uranylnitrátu v jediném reaktoru a v jediném stupni.This example illustrates the decomposition of uranyl nitrate hexahydrate in a single reactor and in a single step.
47,3 g krystalického hexahydrátu uranylnitrátu se vloží do reaktoru podle příkladu 1. Uvnitř reaktoru se tlak upraví na hodnotu 3,3 kPa.47.3 g of crystalline uranyl nitrate hexahydrate are charged to the reactor of Example 1. Inside the reactor, the pressure is adjusted to 3.3 kPa.
Počáteční teplota termostatické lázně, opatřené programátorem, je 50 °C. V průběhu 150 minut se teplota zvýší na 350 °C a na této hodnotě se udržuje 45 minut.The initial temperature of the thermostatic bath provided with the programmer is 50 ° C. The temperature was raised to 350 ° C over a period of 150 minutes and maintained at that temperature for 45 minutes.
V průběhu rozkladu se udržuje parciální tlak vodní páry v rozmezí 3,3 aŽ 0 kPa. Tímto způsobem se získá 27,9 g práškovitého UO^, který má specifický povrch 22,9 m /д a objem pórů J 3 1 o velikosti alespoň 7,5 mikrometrů, celkem 0,31 cm /g při rozložení velikosti pórů do dvou rozmezí, první rozmezí je 12,5 až 16,0 nanometrů a druhé 1 000 až 1 250 nanometrů, specifická hmotnost je 1,33 g/cm3.During the decomposition, the water vapor partial pressure is maintained between 3.3 and 0 kPa. This gives 27.9 g of powdered CS ^ having a specific surface area of 22.9 m / д and a pore volume of 1 J 3 of at least 7.5 micrometers, a total of 0.31 cm / g, while the pore size distribution in the range of two the first range is 12.5 to 16.0 nanometers and the second is 1000 to 1250 nanometers, the specific gravity is 1.33 g / cm 3 .
Příklad 4Example 4
Tento příklad popisuje rozklad hexahydrátu uranylnitrátu v 1 stupni v rotačním reaktoru, v němž denitrace probíhá velmi rychle, přičemž reakční produkt se netaví. 49,7 g hexahydrátu uranylnitrátu se vloží do rektoru, který byl popsán v příkladu 1.This example describes the decomposition of 1-stage uranyl nitrate hexahydrate in a rotary reactor in which the denitration proceeds very rapidly without the reaction product melting. 49.7 g of uranyl nitrate hexahydrate are charged to the rector described in Example 1.
Uvnitř reaktoru se tlak upraví na hodnotu 3,3 kPa. Počáteční teplota lázně termostatu, který je opatřen programátorem teploty, je 50 °C. Pak se teplota postupně zvyšuje v průběhu 80 minut na hodnotu 230 °C, při níž se nedosahuje teploty tání výsledného produktu.Inside the reactor, the pressure is adjusted to 3.3 kPa. The initial temperature of the thermostat bath, which is equipped with a temperature programmer, is 50 ° C. The temperature is then gradually increased over a period of 80 minutes to 230 DEG C. at which the melting point of the final product is not reached.
Pak se teplota v průběhu 10 minut zvýší na 340 °C a na této teplotě se udržuje 60 minut. Po celou dobu postupu, tj. po dobu 150 minut, se tlak v reaktoru udržuje na hodnotě 3,3 kPa. V průběhu postupu je parciální tlak vodní páry až 3,3 až 0 kPa. Tímto způsobem se získá 28,3 g výsledného amorfního oxidu uranového.The temperature was then raised to 340 ° C over 10 minutes and held at that temperature for 60 minutes. The pressure in the reactor is maintained at 3.3 kPa throughout the process, i.e. for 150 minutes. During the process, the water vapor partial pressure is up to 3.3 to 0 kPa. 28.3 g of the resulting amorphous uranium oxide are obtained.
Tato látka má specifický povrch 21,6 m /д a objem pórů o velikosti alespoň 7,5 mikrometrů celekm 0,27 cm3/g distribuce je opět do dvou rozmezí, první maximum je 12,5 až 15,0 nanometrů, druhé 2 000 až 2 500 nanometrů.This substance has a specific surface area of 21.6 m / д and a pore volume of at least 7.5 micrometers with a total of 0.27 cm 3 / g distribution is again in two ranges, the first maximum being 12.5 to 15.0 nanometers, the second 2 000 to 2500 nanometers.
Claims (8)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8220355A FR2536737B1 (en) | 1982-11-30 | 1982-11-30 | PROCESS FOR OBTAINING HIGH REACTIVITY UO3 THERMAL DECOMPOSITION IN THE SOLID FORM OF HYDRATED URANYLE NITRATE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS247170B2 true CS247170B2 (en) | 1986-12-18 |
Family
ID=9279798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS838940A CS247170B2 (en) | 1982-11-30 | 1983-11-30 | Method of uranium trioxide production with high reactivity |
Country Status (21)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0126746B1 (en) |
| JP (1) | JPS59502102A (en) |
| KR (1) | KR870001138B1 (en) |
| CA (1) | CA1219114A (en) |
| CS (1) | CS247170B2 (en) |
| DD (1) | DD216704A5 (en) |
| DE (1) | DE3375131D1 (en) |
| ES (1) | ES8702307A1 (en) |
| FI (1) | FI74454C (en) |
| FR (1) | FR2536737B1 (en) |
| GR (1) | GR72862B (en) |
| HU (1) | HU190465B (en) |
| IL (1) | IL70338A (en) |
| IT (1) | IT1167395B (en) |
| NO (1) | NO843015L (en) |
| PH (1) | PH19273A (en) |
| PL (1) | PL141522B1 (en) |
| RO (1) | RO89868A (en) |
| WO (1) | WO1984002124A1 (en) |
| YU (1) | YU234183A (en) |
| ZA (1) | ZA838891B (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2555566B1 (en) | 1983-11-25 | 1989-02-17 | Comurhex | PROCESS FOR THE PREPARATION OF POWDER METAL OXIDES FROM AQUEOUS SOLUTIONS OR SOLID MIXTURES OF METAL NITRATES |
| FR3037331B1 (en) | 2015-06-12 | 2019-09-13 | Orano Cycle | INSTALLATION, THERMAL DENITRATING METHOD, USE OF SUCH A INSTALLATION AND PRODUCT OBTAINED BY SUCH A METHOD |
| JP7368620B2 (en) | 2019-11-04 | 2023-10-24 | エックス－エナジー， エルエルシー | Preparation of acid-deficient uranyl nitrate solution |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2981592A (en) * | 1957-05-13 | 1961-04-25 | Lawroski Stephen | Method and apparatus for calcining salt solutions |
| NL279266A (en) * | 1961-06-05 | |||
| GB1054783A (en) * | 1962-06-25 | 1900-01-01 | ||
| US3355393A (en) * | 1965-09-14 | 1967-11-28 | Minnesota Mining & Mfg | Small spherical nuclear fuel particles and processes of making same |
| FR2370695A1 (en) * | 1976-11-16 | 1978-06-09 | Comurhex | Uranium oxide prodn. by thermal decomposition of uranyl nitrate - with catalytic reduction of the nitrogen oxide(s) produced to provide heat for the process |
| FR2526006A1 (en) * | 1982-04-30 | 1983-11-04 | Comurhex | PROCESS FOR OBTAINING UO3 OF HIGH SPECIFIC SURFACE FROM URANYLE HYDRATE NITRATE |
-
1982
- 1982-11-30 FR FR8220355A patent/FR2536737B1/en not_active Expired
-
1983
- 1983-11-18 PH PH29860A patent/PH19273A/en unknown
- 1983-11-28 IL IL70338A patent/IL70338A/en unknown
- 1983-11-28 GR GR73086A patent/GR72862B/el unknown
- 1983-11-28 IT IT23913/83A patent/IT1167395B/en active
- 1983-11-28 YU YU02341/83A patent/YU234183A/en unknown
- 1983-11-29 ZA ZA838891A patent/ZA838891B/en unknown
- 1983-11-29 HU HU84213A patent/HU190465B/en unknown
- 1983-11-29 JP JP58503791A patent/JPS59502102A/en active Granted
- 1983-11-29 WO PCT/FR1983/000239 patent/WO1984002124A1/en active IP Right Grant
- 1983-11-29 CA CA000442125A patent/CA1219114A/en not_active Expired
- 1983-11-29 DE DE8383903799T patent/DE3375131D1/en not_active Expired
- 1983-11-29 DD DD83257242A patent/DD216704A5/en unknown
- 1983-11-29 ES ES527624A patent/ES8702307A1/en not_active Expired
- 1983-11-29 EP EP83903799A patent/EP0126746B1/en not_active Expired
- 1983-11-30 CS CS838940A patent/CS247170B2/en unknown
- 1983-11-30 KR KR1019830005670A patent/KR870001138B1/en not_active IP Right Cessation
- 1983-11-30 PL PL1983244833A patent/PL141522B1/en unknown
-
1984
- 1984-07-25 NO NO843015A patent/NO843015L/en unknown
- 1984-07-26 RO RO84115350A patent/RO89868A/en unknown
- 1984-07-27 FI FI843002A patent/FI74454C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RO89868A (en) | 1986-09-30 |
| PL141522B1 (en) | 1987-08-31 |
| IT8323913A0 (en) | 1983-11-28 |
| FR2536737B1 (en) | 1985-12-13 |
| GR72862B (en) | 1983-12-14 |
| PL244833A1 (en) | 1985-06-04 |
| PH19273A (en) | 1986-02-21 |
| ES8702307A1 (en) | 1986-12-16 |
| FI74454B (en) | 1987-10-30 |
| YU234183A (en) | 1986-02-28 |
| FR2536737A1 (en) | 1984-06-01 |
| ZA838891B (en) | 1984-07-25 |
| ES527624A0 (en) | 1986-12-16 |
| NO843015L (en) | 1984-07-25 |
| HU190465B (en) | 1986-09-29 |
| FI843002A (en) | 1984-07-27 |
| DD216704A5 (en) | 1984-12-19 |
| IL70338A (en) | 1987-02-27 |
| FI843002A0 (en) | 1984-07-27 |
| FI74454C (en) | 1988-02-08 |
| JPS59502102A (en) | 1984-12-20 |
| WO1984002124A1 (en) | 1984-06-07 |
| KR840006795A (en) | 1984-12-03 |
| DE3375131D1 (en) | 1988-02-11 |
| EP0126746A1 (en) | 1984-12-05 |
| KR870001138B1 (en) | 1987-06-11 |
| IT1167395B (en) | 1987-05-13 |
| EP0126746B1 (en) | 1988-01-07 |
| JPH049735B2 (en) | 1992-02-21 |
| CA1219114A (en) | 1987-03-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2708407B2 (en) | Method for producing uranium dioxide | |
| US4963294A (en) | Method of preparing uranium dioxide powder from uranium hexafluoride | |
| JPS629534B2 (en) | ||
| US4585634A (en) | Process for the production of uranium trioxide having a large specific surface from hydrated uranyl nitrate | |
| KR890002443B1 (en) | Stable uo fuel pellets | |
| Kumar et al. | Studies of the preparation of thoria and thoria-urania microspheres using an internal gelation process | |
| CS247170B2 (en) | Method of uranium trioxide production with high reactivity | |
| US10457558B2 (en) | Method to produce uranium silicides | |
| KR890004803B1 (en) | Process for conversion of uf6 to uo2 | |
| US2723181A (en) | Processes of producing uranium trioxide | |
| US3453216A (en) | Uranium trioxide aquasol process | |
| US20080025894A1 (en) | Two step uo2 production process | |
| SE462160B (en) | CONTINUOUS PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF POWDER-URANE Dioxide OF ANTANYL Nitrate | |
| US3310386A (en) | Preparation of plutonium oxide sol and calcined microspheres | |
| Müller | Establishment of the technology to manufacture uranium dioxide kernels for PBMR fuel | |
| RU2601477C1 (en) | Method of producing uranium tetrafluoride | |
| JPS621580B2 (en) | ||
| Frajndlich et al. | Alternative route for UF6 conversion towards UF4 to produce metallic uranium | |
| JP3339535B2 (en) | How to convert uranium hexafluoride to uranium dioxide | |
| US3607146A (en) | Preparation of chemically reactive uranium trioxide | |
| US3192010A (en) | Production of uranium dioxide | |
| Sridhar | The flashcal process for the fabrication of fuel-metal oxides using the whiteshell roto-spray calciner | |
| DE2115694B2 (en) | PROCESS FOR MANUFACTURING URANOXYDE CONES OR MIXED URANOXYDEPLUTONIUM OXYDE CONES WITH CONTROLLABLE POROSITY | |
| JPH07119821B2 (en) | Method for producing oxide nuclear fuel sintered body | |
| Dang et al. | Study on precipitation of amoni diuranate-(NH 4) 3 U 2 O 7 from UO 2 F 2-HF solution for fuel ceramic UO 2 powder preparation |