Мазмұны

13.2 Уранды өндіру технологиясы

тұндырылады. Соңғысын 400-500 °C температурада күйдіру арқылы таза уран үшоксиді алынады.
Нитрат ерітінділерін экстракциялық тазарту үшін уранил нитратымен дисольват түзетін ТБФ кеңінен қолданылады:

UO2+2 + 2NO3- + 2 ТБФ ⇄ UO2(NO3)2 × ТБФ (4.78)

Уранның таралу коэффициенті, % - уран концентрациясының жоғарылауымен төмендейді және нитрат иондары мен ТБФ концентрациясының квадратына пропорционалды түрде артады. Трибутилфосфат уранил нитратына қатысты жоғары селективті экстракция қабілетіне ие. Көптеген қоспалардың таралу коэффициенттері төмен.

4.37-сурет. Таза уран үшоксидін алуға арналған химиялық уран концетраттарын тазарту әдістерінің технологиялық сызбасы.

Экстракция уран концентрациясы 250-400 г/л және HNO3 концентрациясы 3-5 м/л ерітінділермен жүгізіледі. Әдетте керосиндегі 30-40% ТБФ ерітіндісі қолданылады. Уран органикалық фазадан азот қышқылының әлсіз ерітінділерімен қайта экстракцияланады. Экстракция тұндырғыш араластырғыштардың каскадында немесе пульсациялары бар экстракторлы бағандарда жүзеге асырылады.
Құрамында 70-100 г/л уран (уранил-нитрат түрінде) бар қайта экстракттар жоғарыда көрсетілгендей пероксидті тұндыруға немесе уранил-нитратты буландыруға және кристалдануға жіберіледі.
Уран тетрафторидін алу
Өнеркәсіптік тәжірибеде UF4 уран диоксидін фторсутекпен фторлау арқылы алады. Бастапқы қосылыс ретінде таза уран үшоксиді қолданылады, ол сутегімен диоксидке тотықсызданады:

450 -600 0С
UO3 + H2 UO2 +H2O + 98,3 кДж;
(4.79)
450 -500 0С
UO2 + 4HF UF4 + 2H2O + 192 кДж.
(4.80)

(4.79) және (4.80) реакцияларымен сипатталатын процестерді жүргізудің белгілі нұсқалары белгілі. Олар материалдың шнекті қозғалысы бар құбырлы пештерде немесе қайнаған қабат пештерінде жүргізілуі мүмкін.
Тотықсыздану сатысына арналған пеш құбырлары мен ҚҚ пешінің шахтасы тот баспайтын болаттан, ал фторлау сатысы үшін - мыспен никель қорытпаларынан (монель, инконель) дайындалады. Төменде алынатын уран фторидінің шамамен құрамы келтірілген,%: UF4-96,2; UO2F2-2,0; UO2-1,8. UF4 құрамындағы қоспалардың құрамы келесідей,%: Fe 5,5 × 10-3; Ni 3,5 × 10-3; Сr 9 × 10-4; Mn < 1 × 10-3; Cd 1 × 10-5; Mo < 1 × 10-3.
Металдық уран өндірісі
Уран алудың келесі әдістері белгілі:
1) уран оксидтерін кальциймен немесе кальций гидридімен тотықсыздандыру;
2) уран тетрафториді немесе тетрахлоридті кальциймен немесе магниймен тотықсыздандыру;
3) балқытылған ортадағы галоидты тұздардың электролизі.
Оксидтердің тотықсыздануы, сондай-ақ балқытылған орталардың электролизі нәтижесінде ұнтақ метал алынады, олар оксидтер мен тұздардан сумен және қышқылдармен тазартылады. Сонымен қатар, галоидты тұздардың металотермиялық тотықсыздануы нәтижесінде уран, қождан жақсы бөлінетін, құйма түрінде алынады. Бұл галогенидтерді металотермиялық өңдеудің кеңінен қолданылуын түсіндіреді.
Уран хлориді UCl4 фторидтен салыстырғанда гигроскопиялық қасиеті жоғары, бұл онымен жұмыс істеуді қиындатады. Сонымен қатар, хлорид 800 °C температурада қайнайды, бұл герметикалық аппаратта тотықсыздандыруды қажет етеді. Осыған байланысты, уран өндірісі негізінен уран тетрафторидін тотықсыздандыруға негізделген.

Уран тетрафторидін кальциймен тотықсыздандыру
Уран тетрафторидін кальциймен тотықсыздандыру келесі реакция арқылы жүреді:

UF4 + 2Са = U + 2CaF2 + 575 кДж (4.81)

UF4 + 2Са қоспасының 1 кг үшін шамамен 1465 кДж бөлінеді. Жылу реакцияның өздігінен жүруі және метал мен қождың (CaF2) балқытылған күйде ұстауын қамтамасыз етеді. Ол үшін 1450 °C температура қажет (CaF2 1418 °C температурада балқиды). Қалпына келтіруді атмосфералық қысыммен жүргізуге болады, өйткені кальцийдің қайнау температурасы салыстырмалы түрде жоғары (1420 °C). Тотықсыздануды атмосфералық қысыммен жүргізуге болады, өйткені кальцийдің қайнау температурасы салыстырмалы түрде жоғары (1420 °C). Тотықсыздану таза кальций фторидімен қапталған, тот баспайтын болаттан жасалған тигельдерде жүзеге асырылады. Тотықсыздану үшін вакуумдағы дистилляциямен тазартылған қалыңдығы 2-Змм жоңқа түріндегі кальций қолданылады. Тотықсыздандырғыш стехиометриядан ~20% артық мөлшерінде шихтаға енгізіледі. Қоспа тікелей тигельге құйылады және нығыздалады немесе алдын ала брикеттеледі.
Шихтаны электр ұшқыны арқылы жағады немесе шихтаның жоғарғы жағына орналастырылған тұтандырғыш қоспаны (мысалы, магний ұнтағы бар натрий асқын тотығы) жағады. Реакция бүкіл шихта бетіне тез таралады. Метал төмен қарай ағып, қождан жақсы бөлінетін құйма түзеді. Осылайша, салмағы 100 кг немесе одан да көп уран құймалары алынады.
Уранның құймаға өту шығымы 98-99% құрайды. Құймалардағы қоспалардың құрамы мынадай,%: Fe 0,02 - 0,005; Si 0,01 - 0,05; Са 0,002 - 0,005; Мn 0,001 - 0,0005; Н 3 - 5см3 100 г металға.
Уран тетрафторидін магниймен тотықсыздандыру
UF4 -дің магниймен тотықсыздану шарттары жоғарыда қарастырылған кальциймен термиялық өңдеуден ерекшеленеді.
1.Реакцияның жылу әсері кальциймен тотықсыздандыруға қарағанда