RU2179154C1 - Method of preparing uranium dioxide - Google Patents
Method of preparing uranium dioxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2179154C1 RU2179154C1 RU2000111957A RU2000111957A RU2179154C1 RU 2179154 C1 RU2179154 C1 RU 2179154C1 RU 2000111957 A RU2000111957 A RU 2000111957A RU 2000111957 A RU2000111957 A RU 2000111957A RU 2179154 C1 RU2179154 C1 RU 2179154C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- uranium dioxide
- hydrogen
- iron
- nickel
- uranium
- Prior art date
Links
- FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N uranium dioxide Inorganic materials O=[U]=O FCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);uranium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[U+4] OOAWCECZEHPMBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 21
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 25
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 25
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- SYHPANJAVIEQQL-UHFFFAOYSA-N dicarboxy carbonate Chemical compound OC(=O)OC(=O)OC(O)=O SYHPANJAVIEQQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 125000005289 uranyl group Chemical group 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WZECUPJJEIXUKY-UHFFFAOYSA-N [O-2].[O-2].[O-2].[U+6] Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[U+6] WZECUPJJEIXUKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- SANRKQGLYCLAFE-UHFFFAOYSA-H uranium hexafluoride Chemical compound F[U](F)(F)(F)(F)F SANRKQGLYCLAFE-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910002007 uranyl nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к ядерной энергетике, в частности к способу получения диоксида урана ядерного сорта. The invention relates to nuclear energy, in particular to a method for producing nuclear grade uranium dioxide.
Известен способ получения диоксида урана по патенту США N 4.292.279, МКИ C 01 G 043/00, 1981 г., включающий обработку концентрата урана минеральной кислотой, получение аммоний уранилтрикарбоната, очистку органическим низшим спиртом или кетоном, фильтрацию и прокаливание аммония уранилтрикарбоната в среде водорода. A known method of producing uranium dioxide according to US patent N 4.292.279, MKI C 01 G 043/00, 1981, comprising treating a uranium concentrate with mineral acid, obtaining ammonium uranyltricarbonate, purification with organic lower alcohol or ketone, filtering and calcining ammonium uranyltricarbonate in a medium hydrogen.
Недостатком данного способа является повышенное содержание примесей, обусловленное неоптимальным расходом водорода. The disadvantage of this method is the high content of impurities due to non-optimal consumption of hydrogen.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототип) является (патент США N 3.519.403, МКИ C 01 G 43/02, 1970 г.) способ получения диоксида урана, включающий получение аммония уранилтрикарбоната из гексафторида урана или водных растворов нитрата уранила, восстановление аммония уранилтрикарбоната в печи кипящего слоя до диоксида урана горячими газами - водородом в смеси с водяным паром. Удельный расход водорода составляет 0,12 нм3/ч кг.The closest in technical essence and the achieved result (prototype) is (US patent N 3.519.403, MKI C 01 G 43/02, 1970) a method for producing uranium dioxide, including the production of ammonium uranyltricarbonate from uranium hexafluoride or aqueous solutions of uranyl nitrate, reduction of ammonium uranyl tricarbonate in a fluidized bed furnace to uranium dioxide with hot gases - hydrogen mixed with water vapor. The specific hydrogen consumption is 0.12 nm 3 / h kg.
Недостатком способа является высокий удельный расход водорода при получении диоксида урана, приводящий к высокому содержанию примесей железа и никеля в продукте. The disadvantage of this method is the high specific consumption of hydrogen upon receipt of uranium dioxide, leading to a high content of impurities of iron and nickel in the product.
Задача изобретения - повышение качества диоксида урана за счет снижения примесей железа и никеля. The objective of the invention is to improve the quality of uranium dioxide by reducing impurities of iron and nickel.
Задача решается благодаря тому, что в способе получения диоксида урана из аммония уранилтрикарбоната путем нагревания и восстановления в среде водорода, согласно изобретению удельный расход водорода составляет 0,062 нм3/ч кг - 0,091 нм3/ч на 1 кг UO2.The problem is solved due to the fact that in the method for producing uranium dioxide from ammonium uranyl tricarbonate by heating and reducing in a hydrogen medium, according to the invention, the specific hydrogen consumption is 0.062 nm 3 / h kg - 0.091 nm 3 / h per 1 kg UO 2 .
Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем, так как удельный расход водорода только в указанных пределах позволяет получать продукт с низким содержанием железа и никеля. The specified set of features is new and has an inventive step, since the specific consumption of hydrogen only within the specified limits allows to obtain a product with a low content of iron and nickel.
Массовая доля примесей при производстве диоксида урана при одновременном термическом разложении аммония уранилтрикарбоната и восстановлении в среде водорода зависит от удельного расхода водорода на единицу массы получаемого диоксида урана. The mass fraction of impurities in the production of uranium dioxide with simultaneous thermal decomposition of ammonium uranyltricarbonate and reduction in the medium of hydrogen depends on the specific consumption of hydrogen per unit mass of the obtained uranium dioxide.
К примесям, массовая доля которых зависит от удельного расхода водорода, относятся железо и никель. Указанные металлы входят в состав конструкционных материалов, из которых изготавливается оборудование для термического разложения и восстановления окислов урана до диоксида. The impurities, the mass fraction of which depends on the specific consumption of hydrogen, include iron and nickel. These metals are part of the structural materials from which the equipment for the thermal decomposition and reduction of uranium oxides to dioxide is made.
При разложении аммония уранилтрикарбоната выделяется двуокись углерода, которая в свою очередь взаимодействует с водородом с образованием окиси углерода
Окись углерода в присутствии восстановителя H2 взаимодействует с железом и никелем с образованием карбонилов этих металлов Fe(CO)5, Ni(CO)4. Эти соединения в дальнейшем разлагаются и загрязняют конечный продукт - диоксид урана.The decomposition of ammonium uranyltricarbonate releases carbon dioxide, which in turn interacts with hydrogen to form carbon monoxide.
Carbon monoxide in the presence of a reducing agent H 2 interacts with iron and nickel to form carbonyls of these metals Fe (CO) 5 , Ni (CO) 4 . These compounds further decompose and pollute the final product - uranium dioxide.
Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.
Вращающуюся трубчатую печь нагревают до температуры 700oC, постепенно в течение 7 ч загружают в нее аммоний уранилтрикарбонат, противотоком подают водород с рассчитанным удельным расходом. Диоксид урана выгружают через узел выгрузки, а выделившиеся газы удаляют через систему очистки газов.The rotary tube furnace is heated to a temperature of 700 ° C., gradually, ammonium uranyl tricarbonate is charged into it for 7 hours, hydrogen is supplied countercurrently with a calculated specific consumption. Uranium dioxide is discharged through the discharge unit, and the released gases are removed through a gas purification system.
Примеры конкретного выполнения способа. Examples of specific performance of the method.
Пример 1. Example 1
В нагретую до температуры 700oC вращающуюся трубчатую печь в течение 7 ч загружают равномерно винтовым питателем 16,5 кг в (пересчете на диоксид урана) аммония уранилтрикарбоната. В узел выгрузки диоксида урана подают водород с удельным расходом 0,056 м3/ч на 1 кг UO2 (объемный расход 0,130 м3/ч). Образующие в процессе термического разложения аммония уранилтрикарбоната газы удаляются через систему очистки газов.A rotary tube furnace heated to a temperature of 700 o C is charged for 16 hours with a screw feeder of 16.5 kg uniformly (in terms of uranium dioxide) of ammonium uranyl tricarbonate. Hydrogen with a specific flow rate of 0.056 m 3 / h per 1 kg of UO 2 (volumetric flow rate 0.130 m 3 / h) is supplied to the uranium dioxide unloading unit. The gases generated during the thermal decomposition of ammonium uranyl tricarbonate are removed through a gas purification system.
Полученный таким образом продукт имеет следующий химический состав, мас. %: уран 86,53; никель 4,2•10-2; железо 1,4•10-2.Thus obtained product has the following chemical composition, wt. %: uranium 86.53; nickel 4.2 • 10 -2 ; iron 1.4 • 10 -2 .
Химический состав полученного продукта показывает, что удельного расхода водорода недостаточно, а массовая доля примесей высока и составляет более 100 ppm. The chemical composition of the obtained product shows that the specific consumption of hydrogen is not enough, and the mass fraction of impurities is high and amounts to more than 100 ppm.
Пример 2. Example 2
В нагретую до температуры 700oC вращающуюся трубчатую печь в течение 7 ч загружают равномерно винтовым питателем 18,6 кг (в пересчете на диоксид урана) аммония уранилтрикарбоната. В узел выгрузки диоксида урана подают водород с удельным расходом 0,083 м3/ч на 1 кг UO2 (объемный расход 0,220 м3/ч).In a rotary tube furnace heated to a temperature of 700 ° C for 18 hours, 18.6 kg (in terms of uranium dioxide) of ammonium uranyl tricarbonate are loaded uniformly with a screw feeder. Hydrogen with a specific flow rate of 0.083 m 3 / h per 1 kg of UO 2 (volumetric flow rate of 0.220 m 3 / h) is supplied to the uranium dioxide unloading unit.
Полученный продукт имеет следующий химический состав, мас.%: уран 87,45; никель < 3,0•10-3; железо 5,5•10-3.The resulting product has the following chemical composition, wt.%: Uranium 87.45; nickel <3.0 • 10 -3 ; iron 5.5 • 10 -3 .
Содержание примесей никеля и железа значительно снизилось. The content of nickel and iron impurities decreased significantly.
Пример 3. Example 3
В нагретую до температуры 700oC вращающуюся трубчатую печь в течение 7 ч загружают равномерно винтовым питателем 18,3 кг (в пересчете на диоксид урана) аммония уранилтрикарбоната. В узел выгрузки диоксида урана подают водород с удельным расходом 0,111 м3/ч на 1 кг UO2 (объемный расход 0,290 м3/ч).In a rotary tube furnace heated to a temperature of 700 ° C. for 18 hours, 18.3 kg (in terms of uranium dioxide) of ammonium uranyl tricarbonate are loaded uniformly with a screw feeder. Hydrogen is supplied to the uranium dioxide unloading unit with a specific flow rate of 0.111 m 3 / h per 1 kg of UO 2 (volumetric flow rate of 0.290 m 3 / h).
Полученный продукт имеет следующий химический состав, мас.%: уран 87,58; никель < 5,8•10-2; железо 1,4•10-2.The resulting product has the following chemical composition, wt.%: Uranium 87.58; nickel <5.8 • 10 -2 ; iron 1.4 • 10 -2 .
Повышенный расход водорода не приводит к увеличению выхода основного продукта и значительно увеличивает содержание железа и никеля. The increased hydrogen consumption does not increase the yield of the main product and significantly increases the content of iron and nickel.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000111957A RU2179154C1 (en) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | Method of preparing uranium dioxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000111957A RU2179154C1 (en) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | Method of preparing uranium dioxide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2179154C1 true RU2179154C1 (en) | 2002-02-10 |
Family
ID=20234595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000111957A RU2179154C1 (en) | 2000-05-11 | 2000-05-11 | Method of preparing uranium dioxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2179154C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1303257A (en) * | 1961-10-02 | 1962-09-07 | Nukem Gmbh | Process for obtaining uranium dioxide from uranium hexafluoride and product according to that obtained by the present process or the like |
| US3519403A (en) * | 1966-12-17 | 1970-07-07 | Nukem Gmbh | Method for the preparation of uranium dioxide powder (uo2) with good pressing and sintering properties from uranium hexafluoride (uf6) or aqueous solutions of uranyl nitrate (uo2(no3)2) |
| US3963828A (en) * | 1973-09-06 | 1976-06-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Manufacture of uranium dioxide powder |
-
2000
- 2000-05-11 RU RU2000111957A patent/RU2179154C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1303257A (en) * | 1961-10-02 | 1962-09-07 | Nukem Gmbh | Process for obtaining uranium dioxide from uranium hexafluoride and product according to that obtained by the present process or the like |
| US3519403A (en) * | 1966-12-17 | 1970-07-07 | Nukem Gmbh | Method for the preparation of uranium dioxide powder (uo2) with good pressing and sintering properties from uranium hexafluoride (uf6) or aqueous solutions of uranyl nitrate (uo2(no3)2) |
| US3963828A (en) * | 1973-09-06 | 1976-06-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Manufacture of uranium dioxide powder |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ШЕВЧЕНКО В.Б., СУДАРИКОВ Б.Н. Технология урана. - М.: Госатомиздат, 1961, с 254-255, ГАЛКИН Н.П. и др. Технология урана. - М.: Атомиздат, 1964, с.248-249. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4090976A (en) | Process for producing uranium oxide rich compositions from uranium hexafluoride | |
| JP7352487B2 (en) | Ammonia decomposition catalyst | |
| US5091120A (en) | Process for obtaining uo2 fuel pellets from metallic u without producing any effluent | |
| JPS5939719B2 (en) | Nuclear fuel body and its manufacturing method | |
| US6110437A (en) | Method for preparing a mixture of powdered metal oxides from nitrates thereof in the nuclear industry | |
| RU96100201A (en) | METHOD FOR PRODUCING GAS SOOT AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| MXPA02007804A (en) | Catalyst for decomposing n2. | |
| DE102014219274A1 (en) | Power plant for the production of energy and ammonia | |
| JPH0768131A (en) | Method for decreasing content of nitrogen suboxide in exhaust gas, especially exhaust gas of synthesis process containing nitric acid oxidation | |
| RU2179154C1 (en) | Method of preparing uranium dioxide | |
| EP4114797A1 (en) | Process for thermally treating a battery material in a thermal reactor | |
| DE69202419T2 (en) | Process for the production of fullerenes. | |
| AT3064U1 (en) | GAS CARBURETOR METHOD FOR PRODUCING PURE WC POWDER | |
| DE2547939A1 (en) | METHOD OF MANUFACTURING A CATALYST FOR AMMONIA SYNTHESIS | |
| JP3058499B2 (en) | Method for producing sintered oxide pellets and precipitated peroxide obtained by the method | |
| CN110876936A (en) | Hydrocarbon steam pre-reforming catalyst and preparation method thereof | |
| CN1693017A (en) | Nanocrystalline WC-Co-VC-Cr3C2 alloy powder manufacturing method and equipment | |
| RU2004319C1 (en) | Process for preparing carboniferous sorbent | |
| CN105668640B (en) | One kind prepares ceramic grade UO2The method of nuclear fuel | |
| JPH0535017B2 (en) | ||
| JP2671265B2 (en) | Method for producing uranium and / or plutonium nitride | |
| JPH10332861A (en) | Method for producing uranium mononitride | |
| KR20220169051A (en) | Carbon dioxide reducting catalyst and carbon dioxide reduction method using the same | |
| CA1190721A (en) | Process for producing u.sub.3o.sub.8 powder | |
| KR101503295B1 (en) | Fabrication method of ternary nano type Al oxide core powder by spray pyrolysis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090512 |