Промышленное производство триоксида урана из растворов уранилнитрата

В технологии реализовано два метода денитрации: «сухой» и «мокрый», т. е. метод без непосредственного использования водных растворов и осадительный метод соединений урана из растворов. В обоих случаях в качестве исходных продуктов используют растворы уранил нитрата после их экстракционной очистки. Это растворы UO₂(NO₃)₂ из природного или регенерированного урана. Конечным продуктом является UO₃ или U₃O₈.

Сухой метод. Этот метод реализован и эксплуатируется на всех заводах крупнейших зарубежных фирм. Его суть заключается в денитрации водного раствора уранилнитрата гексагидрата – UO₂(NO₃)₂·6H₂O (УНГ) в аппарате – денитраторе при повышенных температурах. Схема процесса сухой денитрации приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Структурная схема процесса «сухой» денитрации

Механизм процесса сухой денитрации следующий:

Это прозрачная жидкость, которая становится твердой при температуре ниже 60°С, затем плавится до сиропообразного состояния в собственной кристаллизационной воде. Тригидрат образуется при 113 °С, а дигидрат – при 189°С. На практике трудно получить UO₃свободную от нитратного азота, поэтому требуется гидротация водой, затем дегидротация паром при 120 °С, далее прокалка при 400 °С и выше, которая ведет к образованию U₃O₈ по реакции приведённой выше. Оптимальной температурой разложения считают 400 °С, т. к. выше 430 °С начинает отщепляться кислород.

Исторически аппаратурное оформление прошло все стадии от периодического малоинтенсивного процесса к непрерывному высокоинтенсивному процессу. В периодическом процессе использовались чугунные чаны с мешалкой, затем горизонтальные цилиндрические со скребковой мешалкой и, наконец, высокоинтенсивные аппараты кипящего слоя. Схема аппарата приведена на рисунке 6.

Аппарат оборудован внешними и внутренними электронагревателями для подвода большего количества тепла при обезвоживании УНГ. Перед пуском в аппарат загружают неподвижный слой UO₃ порошка, который далее переводят в псевдоожиженное состояние (кипящий слой) нагретым сжатым воздухом. Затем включают подачу впрыск УНГ через форсунки в интенсивно перемешиваемый кипящий слой. Денитрация УНГ проходит на поверхности твердых частиц, которые непрерывно разгружаются через переточную трубу. Частицы UO₃ с диаметром 150–200 мкм имеют луковичное строение. Аппарат диаметром 250 мм и высотой 900 мм имеет производительность 500–700 кг/час.

Рисунок 6 – Аппарат кипящего слоя для получения триоксида урана

Дата добавления: 2015-08-21