[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU1836468C - Способ получени урана - Google Patents

Способ получени урана

Info

Publication number
RU1836468C
RU1836468C SU904830577A SU4830577A RU1836468C RU 1836468 C RU1836468 C RU 1836468C SU 904830577 A SU904830577 A SU 904830577A SU 4830577 A SU4830577 A SU 4830577A RU 1836468 C RU1836468 C RU 1836468C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
uranium
carried out
electrolysis
cathode
chlorine
Prior art date
Application number
SU904830577A
Other languages
English (en)
Inventor
Берто Ив
Бутэн Жан
Брэн Пьер
Дюран Роже
Флореансиг Антуан
Ламаз Эри-Пьер
Трико Ролан
Original Assignee
Компани Эропеен дю Циркониюм Сезус
Юраниюм Пешине
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 Компани Эропеен дю Циркониюм Сезус, Юраниюм Пешине filed Critical Компани Эропеен дю Циркониюм Сезус
Application granted granted Critical
Publication of RU1836468C publication Critical patent/RU1836468C/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/34Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of metals not provided for in groups C25C3/02 - C25C3/32
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B60/00Obtaining metals of atomic number 87 or higher, i.e. radioactive metals
    • C22B60/02Obtaining thorium, uranium, or other actinides
    • C22B60/0204Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium
    • C22B60/0213Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium by dry processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B60/00Obtaining metals of atomic number 87 or higher, i.e. radioactive metals
    • C22B60/02Obtaining thorium, uranium, or other actinides
    • C22B60/0204Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium
    • C22B60/0286Obtaining thorium, uranium, or other actinides obtaining uranium refining, melting, remelting, working up uranium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к способу получени  урана-из-его-окисных соединений. включающему хлорирование исходного измельченного сырь  с избытком углеродистого восстановител  газообразным хлором с получением газообразного тетрахлорида урана и восстановление при повышенной температуре ниже температуры плавлени  дл  получени  урана в твердом состо нии и побочных хлоридных продуктов. Сущность: хлорирование ведут при температуре выше 600° С, газообразный тетрахлорид урана фильтруют после очистки перед восстановлением , а побочные продукты после восстановлени  рециркулируют. Восста- -новление ведут с помощью металлов или электролизом в расплаве хлоридной смеси . 25 з..п. ф-лы.

Description

Изобретение относитс  к способу поэтапного получени  металлического урана из окисленного соединени , например, УОз. изОз.
Дл  производства металлического урана из окиси, в основном иОз. обычно используют способ, последовательно включающий в себ  восстановление до состо ни  U02, при высокой температуре, с помощью водорода или водородного векторного газа, как, например, МНз, затем, фторирование с помощью фтористоводородной кислоты, при высокой температуре, или в водной фазе, дл  получени  UF и металлотермическое восстановление, например , посредством Мд или Са, дл  получени , с одной стороны, урана в виде слитков, с другой стороны, побочного продукта в виде фторида (например, магни  или кальци ), который необходимо обрабатывать перед удалением.
Хот  этот способ часто используетс , он имеет несколько недостатков, В частности , он требует применени  фтористоводо- родной кислоты, котора   вл етс , одновременно, опасным продуктом и, следовательно , очень неудобным дл  работы и дорогим, а также такого восстановител , как Мд или Са, которые также  вл ютс  дорогосто щими .
Кроме того, зти два дорогосто щих продукта (фтор и восстановитель) наход тс  в состо нии побочного щелочноземельного фторида, требующего проведени  дорогосто щего обеззараживани  мокрым способом с образованием жидких эфлюентов. Кроме того, это обеззараживание, необходимое дл  удалени  и рекуперации содержащегос  урана, оставл ет следы урана, которые ограничивают возможности сбыта указанного фторида.
ON
СО
Известен способ получени  урана из окисных соединений, включающий хлорирование исходного измельченного сырь  с избытком углеродистого восстановител  газообразным хлором с получением газообразного тетрахлорида урана и восстановление при повышенной температуре ниже температуры плавлени  урана при получении урана в твердом состо нии и побочных хлоридных продуктов.
Изобретение относитс  к способу получени  урана из одного из его окисленных соединений, заключающемус  в проведении следующих этапов:
-осуществл ют реакцию смеси, в чистом виде или в виде агломерата, из порошка указанного окисленного соединени  и избытка углеродного порошка, с газообразным хлором при температуре выше 600° С, с целью получени  газообразного UCM, который фильтруют и конденсируют после возможной очистки путем дистилл ции;
-восстанавливают UCU при повышенной температуре, ниже температуры плавлени  урана, дл  образовани  урана в твердом виде и одного или нескольких побочных продуктов, и
-рециркулируют в способе указанный побочный продукт, после превращени  его в элементарную рециркулируемую форму.
Этим восстановлением, обычно,  вл етс :
-либо электролиз, предпочтительно, в среде расплавленных щелочных или щелочноземельных хлоридов, дл  получени , с одной стороны, твердого урана, с другой стороны, элементарного хлора;который непосредственно рециркулируетс  на первом этапе;
-либо металлотермическое восстановление с помощью, по меньшей мере, одного металлического восстановител , такого, как Mg, Ca, Na, К, получа , с одной стороны, уран в твердом состо нии, с другой стороны , хлор в виде металлического хлорида, причем этот побочный продукт превращают в элементарную форму, то есть в его составл ющие элементы, которые также рецирку- лируютс : хлор - на первом этапе и металл при восстановлении. Эти составл ющие элементы, обычно, получают или раздел ют путем электролиза.
Видно, что в этом способе используютс  только дешевые продукты (С), при этом другие реагенты рециркулируютс  и не происходит образовани  твердого или жидкого эфлюента. Единственным образующимс  газообразным эфлюентом  вл етс  СО/СОз, который удобно фильтровать перед удалением.
Таким образом, такой способ позвол ет значительно уменьшить стоимость производства: нет обработки, удалени  твердого эфлюента и примен ютс  упрощенные уста- новки.
Согласно изобретению, исходным продуктом  вл етс  какое-либо окисленное соединение урана, в чистом виде или с примесью, например, така  окись, как U02,
КзОе, иОз, U04 или одна из их смесей, обычно используют КзОв или скорее 1Юз, или уранат, предпочтительно диуранат аммони , так как присутствие щелочных или щелочноземельных элементов не всегда
желательно. Смешивают исходное урансо- держащее соединение, предпочтительно, в сухой и разделенной форме (порошок, чешуйки , гранулы..,) с углеродом (кокс, уголь, графит...) также в разеделенной форме, Эту
смесь ввод т в чистом виде или. в известных случа х, после гранулировани  или агломерации , в реактор с высокой температурой, в котором она вступает в реакцию с газообразным хлором, разбавленным или нерэзбавленным с таким инертным газом, как аргон, гелий, азот, введенным, предпочтительно , противотоком, когда работают в непрерывном режиме и/или таким образом, что он фильтруетс  через наполнитель.
При исползовании UOs, в реакции, получают обычно UCM по формуле
U03 + ЗС + 2CI2-4JCU + ЗСО (и/или ),
но могут также образовыватьс  UCfs и UCIe. Работают при температуре, превышающей примерно 600° С и, предпочтительно, при 900-1100° С, с целью получени , предпочтительно , UCU и ограничени  обрэзо вани  CCIs или CCIe, и при каком-либо давлении; однако, из практических соображений , более удобно использовать давление , близкое к атмосферному давлению. От температуры реакции зависит полученна 
пропорци  СО и/или С02.
Реакци   вл етс  полной. Предпочитают работать в присутствии избытка углерода , по меньшей, мере, 5 вес.% с целью исключени  образовани  оксихлоридов, и
дл  получени  UCU в газообразной форме.. Количество использованного  вл етс : по меньшей мере, недостаточным дл  потреблени  всего урана, желателен небольшой избыток, но который должен быть
ограниченным дл  исключени  образовани  высших хлоридов UCIs и 1Юб.
Реакцию можно проводить многими способами.
Например, можно работать в среде расплавленной соли, такой, как щелочные
хлориды, не вступающие в реакцию с использованными реагентами. В этом случае, в ванну расплавленной соли равномерно подают смесь указанного урансодержащего окисленного соединени  и углерода с перемешиванием хлора. Такой способ особенно представл ет интерес, когда исходным урансодержащим соединением  вл етс  концентрат с примес ми, содержащий, в частности , такие нежелательные элементы, как щелочные, или щелочноземельные, редкоземельные или другие элементы. Эта ванна, содержаща  UCU, может, в известных случа х, служить дл  электролиза, но предпочитают рекуперировать UCU в газообразной форме.
Можно работать также в твердой фазе .
В этом случае, урансодержащее соединение , в чистом виде или предпочтительно в смеси с углеродом, может непосредственно вводитьс  в реактор, содержащий слой углерода, который обеспечивает избыток углерода . Пригодны любые типы реакторов или печей, например конвейерна  печь с ленточным подом, вращающа с  печь, печь с текучим слоем,.но наибольший интерес представл ет реактор с кип щим слоем, содержащий слой углерода, флюиди- зированный хлором, и реакционные газы, в который подают указанную смесь урансодержащего соединени  и углерода, предпочтительно , в виде порошка. Однако, в более.общем плане, различные типы реакторов могут питатьс  также продуктами в виде гранул, концентратов, брикетов и т.д. . Способ этого типа особенно представл ет интерес, когда урансодержащее соединение содержит мало щелочных элементов и, предпочтительно, обладает небольшой степенью примесей.
Полученный в ходе реакции, сублимированный UCI4 фильтруют на выходе реактора, например, на кварцевой сетке или на сетке из двуокиси кремни .
В случае, когда UCI4 содержит летучие примеси, в этом случае, можно осуществл ть очистку путем дистилл ции и конденсации . Если эта очистка не об зательна, UCU непосредственно конденсируют дл  его получени  в твердой (лёд) или жидкой форме , что позвол ет отдел ть его от имеющегос  в известных случа х и/или от неконденсируемых газов разбавлени  таких , как Ar, He, Na2. CO, C02.
Когда UCU содержит высшие хлориды такие, как UCIs. UCIe, можно проводить операцию перевода указанных высших хлоридов в UCU. Эта операци  заключаетс  в простом нагревании смеси хлоридов либо в
твердой qSaae, при температуре 150-500° С, при пониженном давлении, обычно, около 6 мм рт.ст,, либо в газовой фазе при температуре , по меньшей мере, равной 800°С Обратный перевод может также осуществл тьс  путем электролиза, как это будет по казано ниже.
Затем, на атрром этапе, осуществл ю восстановление дл  получени  металличе
0 ского урана по какому-либо из уже указанных вариантов.
Первый вариант: электролиз UCI4. Провод т огневой электролиз в среде расплавленной соли, предпочтительно, в
5 ванне на основе хлоридов, например, щелочных и/или щелочноземельных, позвол ющий рекуперировать твердый уран на катоде и выдел ть хлор на аноде. В основном , используют NaCi или смесь NaCI + KCI.
0 Не рекомендуетс , хот  это и возможно, ванна, содержаща  исключительно фториды , так как имеетс  тенденци  к стабилизации присутстви  трудновосстанавливаемых оксифторидов без значительного повыше5 ни  содержани  кислорода в отложенном металле.
Состав ванны может измен тьс  в широких пределах, В основном, состав регулируют таким образом, чтобы расплавленна 
0 ванна имела небольшое давление пара - UCI/i, и чтобы температура соответствовала заданной морфологической структуре отложени  урана на катоде. Действительно, кристаллическа  морфологи  и качество
5 отложени  на катоде в значительной степени завис т от температуры, при которой осуществл етс  отложение, от химического состава ванны и от концентрации в ней UCU и/или UCI3.
ОСреднее содержание урана в ванке
очень сильно измен етс . В основном, оно превышает примерно 2 вес,% (выраженное в U) с тем, чтобы иметь достаточную скорость диффузии, и составл ет менее около
5 25 вес.% дл  исключени  слишком большого выхода UCM в паровой фазе; удовлет- ворительным  вл етс  содержание в 5-12 вес.%. UCI-i вводитс  в твердом, жид- .ком или газообразном виде.
0 Тем не менее, дл  стабилизации валентности IV хлорида урана, представл ет интерес добавление в ванну ограниченного количества фторида, в основном, щелочного такого, как NaF или KF. При отсутствиитако5 го добавлени  отмечаетс  образование UCI3, присутствие которого вли ет ка жение на катоде.
Адекватное мол рное соотношение- ;-гU
обычно составл ет меньше 6, а весовое количество введенного в ванну щелочного фторида, в основном, составл ет 2,5-5%.
Температура электролиза примерно на 25 -100° С превышает точку плавлени  ванны . В основном, работают при температуре 650-850° С, предпочтительно, 650-750° С,
Плотность тока согласована с составом ванны и, в основном, составл ет менее
ffО
0,8 А/см , предпочтительно 0,2 А/см , в противном случае, образуютс  мелкие частицы U, которые могут падать на дно ванны вместе с отходами и представл ть опасность, вследствие мх высокой окисл емости.
Обычно:
-электролизер  вл етс  металлическим кз снабжен устройством подогрева, дл  облегчени  эксплуатации, и катодной защитой ,
-анодный комплект содержит по меньшей мере один анод из углеродистого материала типа графита или из некоррозирующегос  ванной металла, или хлора и снабжен устройством каптажа выдел ющегос  C i2,
-катодный комплекс содержит, по меньшей мере, один металлический катод, например, из урана или стали, или из другого металла с тем, чтобы отложившийс  уран мог удобно отдел тьс .
Желательно иметь диафрагму между анодом и катодом дл  преп тствовани  рекомбинации элементов и дл  облегчени  сбора хлора. Она должна быть достаточно пористой {10-50% пустот, предпочтительно , 20-40%) и выполнена из материала, стойкого к температуре и коррозии. Предпочитают использовать проводимый материал, например металл лучше графитовый материал , который можно катодно пол ризовать дл  полного исключени  миграции U е сторону анода и повторного образовани  хлорида , В диафрагме может откладыаатьс  металл с. тенденцией ее закупоривани ; в этом случае, повторно раствор ют металл, отложенный путем депол ризации. Пол ризаци  дмафрагмы приводит к разным концентраци м в анодном (анолит) и катодном (католит) отсеках.
Отложенный на катоде металл должен быть достаточно клейким, чтобы не падать на дно ванны и не становитьс  безвозвратно потер нным, он также не должен быть слишком клейким и должен легко рекуперироватьс .
Кристаллическа  форма отложени  и его характеристики завис т, как это уже сказано , от определенных факторов, таких, как тип ванны, ее состав, ее концентраци , ее температура, плотность тока и т.д.
Межполюсное рассто ние между электродами  вл етс  переменным и, в основном, зависит от формы, в которой откладываетс  металл; представл ет интерес
установить такие услови  электролиза, чтобы исключить сильные наплывы указанного металла, следовательно, откладывать его в довольно плотном виде: но с исключением слишком высокой компактности дл  облег0 чени  последующего сбора/Обычно, межполюсное рассто ние составл ет 50-200 мм,
После достаточного отложени  на катоде урана, загр зненного включени ми ванны , его промывают, и осуществл ют сбор
5 урана либо механическими средствам такими , как скобление, механическа  обработка, получа  металл в разделенной форме, который промывают подкисленной водой дл  удалени  указанных включений, либо физи0 ческими средствами такими, как плазление, получа  очищенный слиток, покрытый слоем окалины, состо щей из включений ванНЫПолученный на аноде хлор рецирку5 лируетс  на предыдущем этапе., после возможного добавлени  свежего Cte, предназначенного дл  компенсации потерь,
Представл ет особый интерес усовершенствование этого электролиза; оно позвол ет,.
0 одновременно, откладывать металлический уран, осуществл ть его электроочистку, обратный перевод высших хлоридов в UCU и обходитьс  без диафрагмы между анодом и катодом.. .
5 Оно заключаетс  в следующем:
охват анода, погруженного з ванну,-на рассто нии, также погруженной ажурной корзиной, образующей катод, например, в виде металлической решетки; он может
0 быть образован двум  соосными вертикальными цилиндрами, ограничивающими вертикальное кольцевое пространство и жестко св занными с дном,
размещение снаружи указанной корзи5 ны, по меньшей мере одного погруженного дополнительного катода,
подача на указанный дополнительный катод напр жени , которое делает его катодно пол ризованным по отношению к
0 корзине,
питание электролитической ванны путем введени  в корзину указанных хлоридов или хлоридов урана, предпочтительно, в кольцевое пространство.
5 В этом случае, в корзине, образующей катод, наблюдаетс  отложение сырого урана , перевод высших хлоридов в UCI4, в то врзм , как на дополнительном или дополнительных катодах откладываетс  очищенный уран.
Второй вариант; металлотермическое восстановление UCI4.
Предпочтительно работать с использованием реакции:
UCI4 + 4M + 4MCI.
в которой М представл ет плавкий металл, способный восстанавливать U.CI4 при температурах ниже 1100° С, при необходимости , с подачей внешней энергии, Предпочтительно, используют Мд, Са, но также Na, К или одну из мх смесей,
Этот тип способа, согласно изобретению , заключаетс  в реакции жидкого восстанавливающего металла, содержащегос  в реакторе или в закрытом тигле, обычно, из простой или нержавеющей стали, с равномерно введенным UCU, обычно, в жидком i/mss газообразном состо нии, с восстановителем , при этом полученный холрид  вп ет- с.й жидким, а полученный уран остаетс  твердым,
Обычно, работают при температуре около 600 -1100° С, предпочтительно, около 800- 1000° С, в восстанавливающей или в инертной атмосфере (На, Не, Аг) в реакторе обычно мз стали, который может подогреватьс  снаружи по нескольким зонам, отрегулированным на разные температуры,
Прежде всего в тигель ввод т нагрузку из восстанавливающего металла s твердом или жидком виде, закрывают крышкой, очищают воздух путем создани  вакуума и/или путем продувки восстанавливающим или нейтральным газом, нагревают дл  доведени  камеры до заданной температуры реак- цим и подают мли выдерживают восстанавлмаающий металл з жидком виде. Затем, ввод т UCI4, например, в газообразном в дце; который вступает в .реакцию с расплавленным восстановителем, U собираетс  на дне тигел  и/или вдоль стенок в твердом эиде, более или менее агломерированным; жидкий хлорид восстанавливающего металла и еще непрореагировавший жидкий восстанавливающий металл плавают над ураном в виде двух последовательных слоев в пор дке их плотности; обычно, восстанавливающий слой находитс  сверху, а жидка  соль контактирует с ураном,
Преимущественным  вл етс  регул рной извлечение указанного жидкого хлорида дл  повышени  обрабатывающей производительности тигел .
Следовательно, в конце реакции получают более или менее компактную урановую массу, загр зненную включени ми восстанавливающего металла и образовавшейс  соли (хлорид). Непотребленный
восстанавливающий металл, следователь но, подлежащий учету избыток, может достигать 20-30 . по отношению «. использованной стехиометрии UCi4.
Дли очистк1 полученного U от 3T.-;v.
включений можно .чибо нагревать тигель s вакууме дл  дм.лилп цим восстанавливающего металл, либо промывать урансодер- жащую Macty подкисленной водой после
0 извлечени  массы из реактора и возможного ее дроблений; дл  удалени  включений образовавшейс  соли. Можно также осуществл ть плавление, декан.-ацию и разливку предварительно извлеченного из тигел 
5 урана либо перед, либо, предпочтительно, после дистилл ции избыточного восстановител ,
Это плавление осуществл етс  по известным специалистам технологи м: напри0 мер , индукционна  печь с электронной бомбардировкой, графитовый тигель, покрытый огнеупорным материалом, инертным по отношению к урану, холодный тигель; а разливка может осуществл тьс  с
5 получением слитков, проволоки, полосы и т.д. е помощью всех известных специалистам способов.
Побочный хлорид восстанавливающего металла, предпочтительно, подвергаетс 
0 электролизу дл  рекуперации хлора и восстанавливающего металла, рециркулиро- ванных, соответственно, на первом и на втором .этапах, согласно известным специалистам способам.
5 Следовательно, в способе, согласно изобретению, исключаетс  производство побочных продуктов или зфлюентов, подлежащих обработке и удалению; он  вл етс  экономичным и позвол ет получать металл
0 с, по меньшей мере, достаточной чистотой, с целью использовани , в частности, в способе лазерного изотопного обогащени .
Если исходить из чистого, в  дерном отношении, окисленного соединени  урана,
5 такого, как соединение, полученное по обычным способам преобразовани , качество , полученное согласно изобретению, характеризуетс  следующим; С 50 ррт
0 . 6 20П ррт
2 е к .переходные металлы 250 ррт Ci 20 ррт
выраженные в вес. по отношению к U, пр этом содержание других примесей меньше,
5 чем в исходном продукте.
Если исходить из нечистого соединени , получают КЗЧРСГВО, идентичное предыдущему , что Kseaev:,; С. О, Ci, F-, а так.е относительно примесей при услсь: . ; работы нэ первом эт§пе в расплавленной
среде, при условии вышеописанной дистилл ции , и, в известных случа х, электроочистки посредством устройства с корзиной.
Можно повысить качество полученного металлического путем очисток всеми изве- стными специалистам способами,
Можно, например, выполн ть электроочистку посредством анода, растворимого в ванне, типа ванн,.описанных в первом варианте , Если .осуществл ть восстановление путем электролиза (перв. вариант), его можно дополнить одновременной электроочисткой , ввод т в ванну, по меньшей мере, один дополнительный электрод, катодно пол ризованный по отношению к основно- му катоду, на котором отлагаетс  сырой уран.
Пример. Этот пример иллюстрирует осуществление изобретени  согласно первому варианту, то есть после превращени  UOa в UCI4, затем, металл получают путем электролиза.
-первый atari: получение UCk Работают в опытном вертикальном реакторе из силикатного стекла диаметром 50 мм, высотой 800 мм, выход которого снабжен фильтром из силикатной сетки с последующим конденсатором закалки на стенке, охлаждаемой водой.
На дне реактора размещают опору из углеродистого порошка (200 см ); ввод т  дерно чистую трехокись урана из расчета 600 г/ч, с углеродом в примерно стехмомет- рическом количестве в виде смеси порошков . Расход газообразного хлора составл ет 335 г/ч.
Температура в реакционной зоне-980- 1000° С, а давление от нескольких миллиметров ртутного столба до атмосферного давлени ; фильтрацию осуществл ют при температуре 800° G.
Получают UCk из расчета 789 г/ч, содержащий менее 2,5% вес. UCIs и UCIe.
Удал ют избыточные остаточные газы С02. CO.CI.
-второй этап: получение металлического U путем огневого электролиза.
Работают в камере из нержавеющей стали диаметром 800 мм с графитовым анодом диаметром 50 мм, с диафрагмой из композитной сетки никель - углеродистый материал с пористостью в 30%, со стальным катодом при межполюсном пространстве в 150 мм.
Ванной  вл етс  эквимолекул рна  смесь NaCI- KCI; высота ванны -600 мм дл  объема приблизительно 300 л, концентраци  элемента - 10 ± 2 вес.%. В нее добавл ют NaF в таком количестве, что мол рное соотношение -ту- 5 ± 1.
Температура ванны составл ет 725- 750° С, а плотность катодного тока - 0,18 А/см2,
После проверки содержани  U, осуществл ют электролиз при 200 А и непрерывно добавл ют UCk из расчета 400 г U/ч.
По истечении 20 ч, после остановки электролиза, извлекают катод и механически рекуперируют отложение U, загр зненного включени ми ванны.
Отложение промывают подкисленной водой, затем чистой водой и, таким образом, рекуперируют 8 кг металлического ураново го порошка, в котором;
7,2 кг с гранулометрическим составом
0,85 мм
0,8 кг с гранулометрическим составом 0,85 мм,
Эту последнуюю фракцию рекуперируют , затем прессуют дл  образовани  анода, растворимого на операции электроочистки.
Катодный выход Фараде  составл ет около 90%.
Качество гранулометрической фракции
0,85 следующее;
С 10 ррт
02 120-170 ррт
Fe 20 ррт
Сг 10 ррт
N1 10 ррт
другие металлы 150 ррт
СК20.ррт. .
П р и мер 2. Этот пример иллюстрирует осуществление изобретени  согласно второму варианту, то есть после превращени  L/Оз в UCk причем, это последнее соединение восстанавливают металлотермически.
-первый этап: получение UCk Получают идентично примеру 1.
-второй этап:
Работают в опытном реакторе в виде стальной трубки AISI 304 диаметром 150 мм и полезной высотой 250 мм, в которую подают через распределитель UCk в порошке.
В этом реакторе можно создавать вакуум , с целью операции очистки, дл  которой его помещают в камеру с термостатом.
В нее ввод т 2,265 кг Мд в слитке и довод т камеру до температуры 840-860° С.
После расплавлени  Мд равномерно ввод т, за 1 ч 30 мин, примерно 16 кг UCU в порошке.
Образовавшийс  MgCIa сифонируют с равномерными интервалами.
После потреблени  всего UCk, реактор соедин ют с конденсатором со стенкой, охлаждаемой водой, создают вакуум (10 о
10 мм рт.ст.), затем нагревают до 930- 950°С, дл  дистилл ции и конденсации, путем вакуумировани  глубоким охлаждением , при этом избыточный Мд и МдСЬ остаютс  в пористом блоке твердого U, образованного в ходе восстановлени . После 5 ч, рекуперируют практически весь Мд (то есь 225 г) и MgCte ( т.е. 400 г).
После охлаждени  реактора, из него извлекают чистый блок U, вес щий 9,1 кг после сн ти  корки.
Анализ нескольких образцов дает следующие результаты:
С 20 ррт
О 150-200 ррт
Fe 20-30 ррт
Сг 20 ррт
Ni 10720 ррт
другие металлы: 150 ррт
CI 20 ррт
Мд 10 ррт,

Claims (26)

1.Способ получени  урана из его окис- ных соединений, включающий хлорирование исходного измельченного сырь  с избытком углеродистого восстановител  газообразным хлором с получением газообразного тетрах- лорида урана и восстановление при повышенной температуре ниже температуры плавлени  дл  получени  урана в твердом состо нии и побочных хлоридных продуктов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности, хлорирование ведут при температуре выше 600°С, газообразный тетрахлорид урана фильтруют после очистки перед восстановлением, а побочные продукты после восстановлени  рецир- кулируют.
2.Способ по п.1,отличающийс  тем, что в качестве окисного соединени  используют окиси урана или уранаты.
3.Способ по п.2, отличающийс  тем, что в качестве окисного соединени  используют UOs.
4.Способ по пп.1-3, отличающий- с   тем, что при хлорировании углерод берут в избытке по меньшей мере 5 вес.%.
5.Способ по пп.1-4, отличаю щи й- с   тем, что при хлорировании получают тетрахлорид урана с возможным частичным содержанием высших хлоридов урана UCIs nUClG.
6.Способ по пп.1-5, отличающий- с   тем, что при хлорировании температуру устанавливают 900-1100° С.
7.Способ по пп.1-6, отличающий- с   тем, что хлорирование провод т в среде расплавленных хлоридов.
8.Способ по пп.1-6, отличающийс  тем, что хлорирование провод т в кип щем углеродистом слое с подачей а него порошкообразной пихты и с пропусканием
хлора.
9.Способ по р.п.1-8, отличаю щи й- с   тем, что восстановление осуществл ют путем электролиза с получением твердого урана.на катоде и выделением хлора на ано0 де.
10.Способ по п.9, отличающийс  тем, что электролиз осуществл ют в ванне расплавленного хлорида смеси KCI-NaCI.
11.Способ по п.9 или 10, о т л и ч а ю- 5 щ и и с   тем, что электролиз ведут при
содержании урана в ванне 2-25 вес.%, предпочтительно 5-12 сес.%.
12.Способ по пп.9-11, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что электролиз ведут в
0 расплавленной ванне, содержащей фторид при мол рном соотношении фтора к урану меньше 6.
13.Способ по пп.9-12, о тл и ч a rout и и с   тем, что температуру при
5 электролизе поддерживают примерно на 25-100° С выше температуры плавлени  ванны и, в основном, равной 650-850° С.
14.Способ по пп.9-13, отличающийс  тем, что электролиз осуществл 0 ют в присутствии диафрагмы, размещенной между анодом и катодом и предпочтительно проводимой.
15.Способ по п.14, отличающийс  тем, что электролиз ведут с пол ризованной
5 диафрагмой из графитового материала.
16.Способ по пп.9-15, отличающийс  тем, что электролиз оедут одновременно с электроочисткой отложенного на катоде урана, с использованием катода,
0 образованного в виде ажурной корзины, охватывающей анод, и с помощью по меньшей мере одного дополнительного катода, ка- тодно пол ризованного по отношению к указанному катоду.
5
17. Способ по пп.9-16. отличающийс  тем, что отложенный уран отдел ют от катода скоблением, механической обработкой или плавлением.
18.Способ по пп.9-17, отл и ч а ю- 0 щ и и с   тем. что образующийс  на аноде
хлор рециркулируют на хлорировании.
19.Способ по пп, 1-8, отличающий- с   тем, что восстановление осуществл ют с помощью металлического восстановител 
5 с получением твердого урана и хлорида указанного восстановител .
20.Способ по п. 19, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что восстановление ведут с помощью Mo, Ca, Na, или К, или одной из их смесей .
21.Способ по пп.19 и 20, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что восстановление осуществл ют жидким восстановителем газообраз- ного UCM в закрытом реакторе из обычной или нержавеющей стали, причём температуруустанавливают 600-1100° С.
22.Способ по пп. 19-21, о т п и ч а га- щи и с   тем, чтр восстановитель берут в избытке.
---
23. Јпособ по пп. 19-22, о т л и ч а га- щи и с  тем, что полученный твердой уран путем дистилл ции в вакууме дл  включений восстанавливающего
металла, и затем путем промывки дл  удалени  включений образовавшегос  хлорида.
24.Способ по пп.19-23, отличаю- щ и и с   тем, что образовавшийс  хлорид подвергают электролизу дл  образовани  хлора и восстановител .
25.Способ по п.24, отличаю щи и с   тем. что хлор рециркулируют на хлорирование исходного сырь , а восстановитель - на восстановление тетрахлорида урана.
26.Способ по пп.19-25, отличаю- щ и и с   тем, что полученный уран подвергают плавлению, декантации и разливке.
SU904830577A 1989-07-06 1990-07-04 Способ получени урана RU1836468C (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8909454A FR2649417B1 (fr) 1989-07-06 1989-07-06 Procede d'obtention d'uranium a partir d'oxyde et utilisant une voie chlorure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1836468C true RU1836468C (ru) 1993-08-23

Family

ID=9383760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904830577A RU1836468C (ru) 1989-07-06 1990-07-04 Способ получени урана

Country Status (9)

Country Link
US (1) US5164050A (ru)
EP (1) EP0408468B1 (ru)
JP (1) JP2562985B2 (ru)
CA (1) CA2020494C (ru)
DD (1) DD298001A5 (ru)
DE (1) DE69005051T2 (ru)
FR (1) FR2649417B1 (ru)
RU (1) RU1836468C (ru)
ZA (1) ZA905320B (ru)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9111666D0 (en) * 1991-05-31 1991-07-24 British Nuclear Fuels Plc A method of producing uranium metal
GB9221078D0 (en) * 1992-10-07 1992-11-18 British Nuclear Fuels Plc A method and an apparatus for the production of uranium
US5421855A (en) * 1993-05-27 1995-06-06 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Process for continuous production of metallic uranium and uranium alloys
US5380406A (en) * 1993-10-27 1995-01-10 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Electrochemical method of producing eutectic uranium alloy and apparatus
KR100514094B1 (ko) * 2003-03-19 2005-09-13 한국원자력연구소 우라늄 산화물 금속전환 및 여과회수 장치
US7011736B1 (en) * 2003-08-05 2006-03-14 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy U+4 generation in HTER
US7638026B1 (en) * 2005-08-24 2009-12-29 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Uranium dioxide electrolysis
US8116423B2 (en) 2007-12-26 2012-02-14 Thorium Power, Inc. Nuclear reactor (alternatives), fuel assembly of seed-blanket subassemblies for nuclear reactor (alternatives), and fuel element for fuel assembly
KR101474864B1 (ko) 2007-12-26 2014-12-19 토륨 파워 인코포레이티드 원자로(대용물), 원자로(대용물)를 위한 드라이버-브리딩 모듈들로 구성된 연료 집합체 및 연료 집합체용 연료 요소
JP5755568B2 (ja) 2008-12-25 2015-07-29 トリウム・パワー、インクThorium Power,Inc. 軽水炉核燃料集合体および軽水炉
US10170207B2 (en) 2013-05-10 2019-01-01 Thorium Power, Inc. Fuel assembly
US10192644B2 (en) 2010-05-11 2019-01-29 Lightbridge Corporation Fuel assembly
WO2011143172A1 (en) 2010-05-11 2011-11-17 Thorium Power, Inc. Fuel assembly with metal fuel alloy kernel and method of manufacturing thereof
FR2969660B1 (fr) * 2010-12-28 2013-02-08 Commissariat Energie Atomique Procede de preparation d'une poudre d'un alliage a base d'uranium et de molybdene
CN109913901B (zh) * 2019-04-28 2023-06-02 哈尔滨工程大学 一种金属铀的制备方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2773825A (en) * 1944-04-28 1956-12-11 Frank A Newcombe Electrolysis apparatus
US2756138A (en) * 1944-04-28 1956-07-24 Meister George Process of vacuum refining uranium
US2777809A (en) * 1948-03-25 1957-01-15 Kolodney Morris Preparation of uranium
US2887356A (en) * 1955-09-21 1959-05-19 Horizons Titanium Corp Production of oxygen-free and anhydrous fused salt electrolyte from oxygen containing compounds of uranium
US2867501A (en) * 1956-06-06 1959-01-06 William R Hanley Volatile chloride process for the recovery of metal values
US2890099A (en) * 1956-06-06 1959-06-09 Harrison B Rhodes Recovery of uranium from low grade uranium bearing ores
US3847596A (en) * 1968-02-28 1974-11-12 Halomet Ag Process of obtaining metals from metal halides
US3895097A (en) * 1969-09-16 1975-07-15 Dynamit Nobel Ag Process for reacting carbon, silicon or metal oxides and chlorine
US4188266A (en) * 1978-04-11 1980-02-12 Forman Richard A Method and apparatus for changing the concentration of molecules or atoms
US4217181A (en) * 1978-06-09 1980-08-12 National Research Development Corporation Recovery of uranium oxides by electrolysis
US4222826A (en) * 1978-10-10 1980-09-16 Kerr-Mcgee Corporation Process for oxidizing vanadium and/or uranium
US4225396A (en) * 1978-10-10 1980-09-30 Kerr-Mcgee Corporation Vanadium and uranium oxidation by controlled potential electrolysis
US4214956A (en) * 1979-01-02 1980-07-29 Aluminum Company Of America Electrolytic purification of metals
US4297174A (en) * 1979-03-09 1981-10-27 Agip Nucleare, S.P.A. Pyroelectrochemical process for reprocessing irradiated nuclear fuels
US4234393A (en) * 1979-04-18 1980-11-18 Amax Inc. Membrane process for separating contaminant anions from aqueous solutions of valuable metal anions
GB8707782D0 (en) * 1987-04-01 1987-05-07 Shell Int Research Electrolytic production of metals
US4913884A (en) * 1988-11-09 1990-04-03 Westinghouse Electric Corp. Uranium-preextraction in zirconium/hafnium separations process
USH659H (en) * 1989-04-06 1989-08-01 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Process for electrolytically preparing uranium metal
USH857H (en) * 1990-07-26 1990-12-04 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Electrolytic process for preparing uranium metal

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Основы металлургии, T.V под ред. Н.С.Грей- вера и др, М.: Металлурги , 1968, с.65-68. *

Also Published As

Publication number Publication date
EP0408468A1 (fr) 1991-01-16
FR2649417A1 (fr) 1991-01-11
FR2649417B1 (fr) 1992-05-07
JPH0339494A (ja) 1991-02-20
JP2562985B2 (ja) 1996-12-11
DE69005051T2 (de) 1994-04-28
EP0408468B1 (fr) 1993-12-08
DE69005051D1 (de) 1994-01-20
CA2020494C (fr) 2001-09-18
ZA905320B (en) 1991-04-24
DD298001A5 (de) 1992-01-30
CA2020494A1 (fr) 1991-01-07
US5164050A (en) 1992-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU1836468C (ru) Способ получени урана
KR101370007B1 (ko) 금속 제조를 위한 열적 및 전기화학적 방법
Takeda et al. Rare earth, titanium group metals, and reactive metals production
KR20060064645A (ko) 금속 제조를 위한 열 및 전기화학적 방법
US4985069A (en) Induction slag reduction process for making titanium
US4668286A (en) Process for making zero valent titanium from an alkali metal fluotitanate
CN111809201A (zh) 一种无水氯化镁颗粒熔化及净化一体化装置及其使用方法
Mukhachev et al. Electrode processes in electrolysis of zirconium at production of plastic zirconium for nuclear energy
Moser et al. Review of major plutonium pyrochemical technology
USH857H (en) Electrolytic process for preparing uranium metal
US5290337A (en) Pyrochemical processes for producing Pu, Th and U metals with recyclable byproduct salts
Chalkley The pilot plant production of electrolytic uranium dioxide
JPH01502916A (ja) 4b族遷移金属ーアルカリ金属ーフッ化物塩の製造方法および精製方法
Mallikarjunan et al. Pyrometallurgical processes for the separation of hafnium from zirconium
EP0174074B1 (en) Method of purifying aluminium
US2913333A (en) Method of producing chromium
US3203881A (en) Production of metallic halides
Kjellgren The Production of Beryllium
CN112538568B (zh) 一种低温焙烧联合水洗脱除氧化锌粉中氟和氯的方法
RU2074906C1 (ru) Способ получения алюминия из нефелиновых сиенитов и сынныритов
Martinot An electrochemical method for the preparation of high-purity metallic neptunium from molten chlorides at 450° C
JP2000153250A (ja) 半導体スクラップの分解法
Mishra et al. Applications of molten salts in reactive metals processing
US3616340A (en) Refining of liquid copper
Gibson et al. Thorium metal production by a chlorination process