[go: up one dir, main page]

RU2236477C2 - Process of preparing metallic uranium from uranium production waste and equipment - Google Patents

Process of preparing metallic uranium from uranium production waste and equipment Download PDF

Info

Publication number
RU2236477C2
RU2236477C2 RU2002121587A RU2002121587A RU2236477C2 RU 2236477 C2 RU2236477 C2 RU 2236477C2 RU 2002121587 A RU2002121587 A RU 2002121587A RU 2002121587 A RU2002121587 A RU 2002121587A RU 2236477 C2 RU2236477 C2 RU 2236477C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
uranium
waste
tetrafluoride
carried out
mixture
Prior art date
Application number
RU2002121587A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002121587A (en
Inventor
С.Ю. Сайфутдинов (RU)
С.Ю. Сайфутдинов
С.Б. Шатунов (RU)
С.Б. Шатунов
Л.В. Кустов (RU)
Л.В. Кустов
В.В. Крюков (RU)
В.В. Крюков
А.Б. Александров (RU)
А.Б. Александров
И.Г. Чапаев (RU)
И.Г. Чапаев
Н.И. Шипунов (RU)
Н.И. Шипунов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
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 Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов" filed Critical Открытое акционерное общество "Новосибирский завод химконцентратов"
Priority to RU2002121587A priority Critical patent/RU2236477C2/en
Publication of RU2002121587A publication Critical patent/RU2002121587A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2236477C2 publication Critical patent/RU2236477C2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: power engineering.
SUBSTANCE: objective if invention is to provide a method and equipment allowing use of uranium-containing waste as starting material in continuous process cycle of manufacture of uranium metal products at lower cost and under environmentally safe conditions. Invention contemplates determining effective conventional weight portion of 235U in uranium waste in terms of an empirical equation. Waste is then dissolved and then extracted in the form of uranium oxides, uranium tetrafluoride, and uranium metal. The latter is refined after adjusting required value of conventional weight portion of 235U. Whole equipment for preparation of uranium oxides is combined in single production line and equipment for preparation of uranium tetrafluoride is lined with fluoroplastic.
EFFECT: increased process and economical efficiency.
19 cl

Description

Изобретение относится к атомной промышленности и может найти применение на предприятиях по изготовлению топлива для энергетических ядерных реакторов.The invention relates to the nuclear industry and may find application in enterprises for the production of fuel for nuclear power reactors.

Проблема регенерации урана из отходов уранового производства и возвращение урана в технологический процесс имеет большое значение из-за высокой стоимости урана и вследствие этого компактные отходы металлического урана возвращаются в технологический процесс плавки урана. В большинстве случаев регенерации урана из отходов осуществляется гидрометаллургическими методами, обработкой растворами кислот, сорбционной или экстракционной очисткой и возвращением урана на одну из стадий основного технологического процесса.The problem of uranium regeneration from uranium production wastes and the return of uranium to the process is of great importance due to the high cost of uranium and, as a result, compact uranium metal wastes are returned to the uranium smelting process. In most cases, the recovery of uranium from waste is carried out by hydrometallurgical methods, treatment with acid solutions, sorption or extraction purification and return of uranium to one of the stages of the main technological process.

Известен способ фторидной переработки урансодержащих отходов, основанный на переводе отходов урана различными методами до технических окислов урана, которые фторируются до гексафторида урана (см. Н.П. Галкин, А.А. Майоров и др. Химия и технология фтористых соединений урана. М.: Госатомиздат, 1961, с.173-176).There is a method of fluoride processing of uranium-containing waste, based on the conversion of uranium waste by various methods to technical uranium oxides, which are fluorinated to uranium hexafluoride (see N.P. Galkin, A.A. Mayorov, etc. Chemistry and technology of uranium fluoride compounds. M. : Gosatomizdat, 1961, p. 173-176).

Недостатком данного способа является большое число операций и громоздкость аппаратурного оформления, так как для каждого вида необходимо разрабатывать самостоятельную технологию, что неизбежно приведет к удорожанию себестоимости изготовляемых изделий из металлического урана.The disadvantage of this method is the large number of operations and the complexity of the hardware design, since for each type it is necessary to develop an independent technology, which will inevitably lead to a rise in the cost of manufactured products from uranium metal.

Известны также способ и оборудование для переработки брака и отходов урана экстракционным методом, включающим сжигание горючих урансодержащих материалов, перевод твердых отходов, содержащих уран, в раствор при растворении азотной кислотой, очистку урана экстракцией с получением чистых соединений, пригодных для использования в действующем производстве (см. А.А. Майоров, И.Б. Браверман. Технология получения порошков керамической двуокиси урана. М.: Энергоатомиздат, 1985, с.119-121).There is also known a method and equipment for processing scrap and uranium waste by the extraction method, including burning combustible uranium-containing materials, transferring solid waste containing uranium to a solution when dissolved with nitric acid, and purifying uranium by extraction to obtain pure compounds suitable for use in the current production (see A. A. Mayorov, I. B. Braverman, Technology for the production of ceramic uranium dioxide powders (Moscow: Energoatomizdat, 1985, pp. 119-121).

Основньм недостатком данного способа и оборудования является то, что они позволяют перерабатывать определенные виды урансодержащих отходов и не предназначены для вовлечения всех образующихся в процессе изготовления изделий из урана отходов в основной технологический процесс.The main disadvantage of this method and equipment is that they allow you to process certain types of uranium-containing waste and are not intended to involve all waste generated in the manufacturing process of uranium products into the main technological process.

Технической задачей изобретения является создание способа и оборудования, позволяющих обеспечить использование в качестве исходного сырья урансодержащие отходы в непрерывном технологическом цикле изготовления изделий из металлического урана, а также снизить себестоимость и экологическую опасность производства.An object of the invention is to provide a method and equipment to ensure the use of uranium-containing waste as a feedstock in the continuous technological cycle of manufacturing products from metal uranium, as well as to reduce the cost and environmental hazard of production.

Поставленная задача решается тем, что в качестве исходного сырья используются урансодержащие отходы, которые перерабатываются известными способами путем включения оборудования в непрерывный единый технологический цикл изготовления изделий из металлического урана. При этом расчетным методом определяют условную массовую долю U235 по формуле:The problem is solved in that uranium-containing wastes are used as feedstock, which are processed by known methods by including equipment in a continuous unified technological cycle for manufacturing products from metal uranium. In this case, the conditional mass fraction of U 235 is determined by the calculation method by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где С5расч. - расчетная условная массовая доля U235 в смеси изотопов урана в первой навеске отходов, %;where C 5calc. - estimated conditional mass fraction of U 235 in the mixture of uranium isotopes in the first sample of waste,%;

С I 5 - условная массовая доля U235 в смеси изотопов урана в первой навеске отходов, %;FROM I 5 - conditional mass fraction of U 235 in a mixture of uranium isotopes in the first sample of waste,%;

С I 0 - доля смеси изотопов урана в первой навеске отходов, %;FROM I 0 - the proportion of the mixture of uranium isotopes in the first sample of waste,%;

С 2 0 - доля смеси изотопов урана во второй навеске отходов, %;FROM 2 0 - the proportion of the mixture of uranium isotopes in the second sample of waste,%;

С 2 5 - условная массовая доля U235 в смеси изотопов урана во второй навеске отходов, %;FROM 2 5 - conditional mass fraction of U 235 in the mixture of uranium isotopes in the second sample of waste,%;

С n 5 - условная массовая доля U235 в смеси изотопов урана в n-ой навеске отходов, %;FROM n 5 - conditional mass fraction of U 235 in a mixture of uranium isotopes in the n-th sample of waste,%;

С n 0 - доля смеси изотопов урана в n-ой навеске отходов, %;FROM n 0 - the proportion of the mixture of uranium isotopes in the n-th sample of waste,%;

mI, m2, mn - масса отходов урана в первой, второй и n-ой навеске отходов соответственно, г,m I , m 2 , m n - mass of uranium waste in the first, second and n-th sample of waste, respectively, g,

а перед рафинированием проводят ее корреляцию до требуемого значения по формуле:and before refining, it is correlated to the desired value by the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где С5треб. - требуемое значение условной массовой доли U235 в смеси изотопов урана металлического урана, %;where C 5treb. - the required value of the conditional mass fraction of U 235 in the mixture of uranium isotopes of metallic uranium,%;

С 1 5 - условная массовая доля U235 в смеси изотопов урана (высокая) в первой партии металлического урана, %;FROM 1 5 - conditional mass fraction of U 235 in the mixture of uranium isotopes (high) in the first batch of uranium metal,%;

С 2 5 - условная массовая доля U235 в смеси изотопов урана (низкая) во второй партии металлического урана, %;FROM 2 5 - conditional mass fraction of U 235 in the mixture of uranium isotopes (low) in the second batch of metallic uranium,%;

m1, m2 - масса навески первой и второй партий металлического урана соответственно, г.m 1 , m 2 - weight of the first and second batches of metallic uranium, respectively, g.

Технический результат способа достигается в наибольшей степени при соблюдении следующих условий:The technical result of the method is achieved to the greatest extent under the following conditions:

сгораемые материалы, содержащие уран, отходы производства металлического урана и металлическую стружку урана сжигают;combustible materials containing uranium, uranium metal production wastes and uranium metal chips are burned;

сметки и зачистки от производств окиси-закиси, двуокиси и тетрафторида урана прокаливают при температуре 450-650°С;estimates and stripping from the production of oxide-oxide, dioxide and tetrafluoride of uranium are calcined at a temperature of 450-650 ° C;

растворение урановых отходов проводят в концентрированной азотной кислоте с использованием деионизированной воды при температуре 70-90°С до концентрации урана в растворе от 150 до 250 г/л;the dissolution of uranium waste is carried out in concentrated nitric acid using deionized water at a temperature of 70-90 ° C to a concentration of uranium in solution from 150 to 250 g / l;

прокаливание аммонийдиураната проводят при температуре до 350°С;calcination of ammonium diuranate is carried out at a temperature of up to 350 ° C;

растворение двуокиси урана проводят в концентрированной соляной кислоте с использованием деионизированной воды при температуре до 70°С;the dissolution of uranium dioxide is carried out in concentrated hydrochloric acid using deionized water at temperatures up to 70 ° C;

осаждение тетрафторида урана из раствора проводят дозированной подачей 40%-ной плавиковой кислоты при температуре 50-60°С в течение 2-3 часов;the precipitation of uranium tetrafluoride from the solution is carried out by a dosed supply of 40% hydrofluoric acid at a temperature of 50-60 ° C for 2-3 hours;

предварительную сушку тетрафторида урана до порошкообразного состояния проводят под лампами накаливания мощностью 1000-1500 кВт при температуре 40-60°С;preliminary drying of uranium tetrafluoride to a powder state is carried out under incandescent lamps with a capacity of 1000-1500 kW at a temperature of 40-60 ° C;

окончательную сушку и прокаливание тетрафторида урана проводят в водородных печах в две стадии:the final drying and calcination of uranium tetrafluoride is carried out in hydrogen furnaces in two stages:

при температуре 110-250°С в течение 1,5-5,5 часов;at a temperature of 110-250 ° C for 1.5-5.5 hours;

при температуре до 550°С в течение 1,0-3,5 часов с расходом водорода 10-20 л/мин;at temperatures up to 550 ° C for 1.0-3.5 hours with a hydrogen flow of 10-20 l / min;

при термическом восстановлении металлического урана используют гранулированный кальций;in the thermal reduction of uranium metal, granular calcium is used;

механическую обработку слитков металлического урана проводят с частотой вращения шпинделя 25-150 мин-1 и глубиной резания до 3 мм;machining of ingots of metal uranium is carried out with a spindle speed of 25-150 min -1 and a cutting depth of up to 3 mm;

травление изделий из металлического урана проводят в азотной кислоте;etching of metal uranium products is carried out in nitric acid;

упаковку изделий из металлического урана в полиэтиленовые пакеты проводят в инертной среде с использованием аргона и азота.the packaging of metal uranium products in plastic bags is carried out in an inert environment using argon and nitrogen.

Техническая задача способа и оборудования решается также и тем, что оборудование для получения окиси-закиси урана связано между собой в единую непрерывную технологическую линию и состоит из реактора-растворителя, установок фильтрации, экстрактора-реэкстрактора, печи прокаливания, реактора для осаждения диураната аммония.The technical problem of the method and equipment is also solved by the fact that the equipment for producing uranium oxide-oxide is interconnected into a single continuous production line and consists of a solvent reactor, filtration units, extractor stripper, calcination furnace, and a reactor for the precipitation of ammonium diuranate.

Технический результат способа и оборудования согласно изобретению достигается при соблюдении следующих условий:The technical result of the method and equipment according to the invention is achieved under the following conditions:

оборудование футеровано фторопластом;equipment lined with fluoroplastic;

установки фильтрации содержат нутч-фильтры, изготовленные из винипласта;filtration plants contain nutsche filters made of vinyl plastic;

перемещение урансодержащих продуктов между технологическими операциями осуществляют в ядерно-безопасной таре;the movement of uranium-containing products between technological operations is carried out in a nuclear-safe container;

оборудование изготовлено в ядерно-безопасной геометрии;equipment manufactured in nuclear safe geometry;

прокаливание и сушку урана проводят в графитовых тиглях;Uranium is calcined and dried in graphite crucibles;

оборудование размещено в следующей последовательности: установки сжигания и прокаливания урана, реактор-растворитель, установка фильтрации, экстракторы-реэкстракторы, установка фильтрации, печь прокаливания, вращающаяся водородная печь, большая вращающаяся трубчатая печь (далее - печь БВТП), откатная печь, реактор-растворитель, установка фильтрации, водородная печь, установка кальцийтермического восстановления, вакуумная рафинировочная печь, токарный станок, ванны травления, установка упаковки.the equipment is located in the following sequence: uranium combustion and calcination units, a solvent reactor, a filtration unit, extractor strippers, a filtration unit, an annealing furnace, a rotary hydrogen furnace, a large rotary tube furnace (hereinafter referred to as the BVTP furnace), a sliding furnace, a solvent reactor , filtration unit, hydrogen furnace, calcium thermal reduction unit, vacuum refining furnace, lathe, etching baths, packaging installation.

Указанная совокупность признаков является новой и обладает изобретательским уровнем, так как позволяет использовать в качестве исходного сырья урансодержащие отходы с получением металлического урана с требуемыми значениями по урану и урану-235 и вследствие этого снижает себестоимость изготовления изделий из металлического урана за счет вовлечения урансодержащих отходов в технологический цикл изготовления изделий. Расположение оборудования в непрерывную единую технологическую линию с соблюдением указанной последовательности позволяет сократить до минимума пылящие операции и снизить тем самым экологическую опасность уранового производства.The specified set of features is new and has an inventive step, since it allows the use of uranium-containing waste as a feedstock to produce metallic uranium with the required values for uranium and uranium-235 and, as a result, reduces the cost of manufacturing products from metallic uranium by involving uranium-containing waste in the process product manufacturing cycle. The location of the equipment in a continuous unified technological line in compliance with the indicated sequence allows to minimize dusting operations and thereby reduce the environmental hazard of uranium production.

Пример осуществления способа.An example implementation of the method.

Технологический процесс способа и оборудования переработки урансодержащих отходов включает подготовку исходного сырья, получение закиси-окиси урана, получение двуокиси урана, получение гексафторида урана, получение металлического урана, рафинирование металлического урана, изготовление и контроль товарных слитков, упаковка изготовленных слитков.The technological process of the method and equipment for processing uranium-containing waste includes preparation of feedstock, production of uranium oxide, production of uranium dioxide, production of uranium hexafluoride, production of metallic uranium, refinement of metallic uranium, manufacture and control of ingots, packaging of manufactured ingots.

Подготовка исходного сырья из урансодержащих отходов включает следующие операции:Preparation of feedstock from uranium-containing waste includes the following operations:

сжигание в электропечи сгораемых материалов, содержащих уран, отходов производства металлического урана (шлак, куски металлического урана и т.п.) и металлической стружки урана;burning in an electric furnace of combustible materials containing uranium, metal uranium production waste (slag, pieces of metal uranium, etc.) and uranium metal shavings;

прокалка в электропечи при температуре 450-650°С сметки и зачистки от производств окиси-закиси, двуокиси и тетрафторида урана;calcination in an electric furnace at a temperature of 450-650 ° C of the estimate and stripping from the production of oxide-oxide, dioxide and tetrafluoride of uranium;

контроль содержания урана и урана-235 в подготовленной партии;control of uranium and uranium-235 content in a prepared batch;

определение расчетным методом по формуле (1) условную массовую долю урана-235 в шихтовке партии исходного сырья;determination by calculation method according to formula (1) the conditional mass fraction of uranium-235 in the batch blending of the feedstock;

формирование партий из подготовленных партий урансодержащих отходов для растворения на основании вышеуказанного расчета с получением шихтовки с расчитанной массовой долей урана-235.the formation of batches from prepared batches of uranium-containing waste for dissolution on the basis of the above calculation with the receipt of the charge with the calculated mass fraction of uranium-235.

Закись-окись урана получают по типовой схеме аммонийдиуранат-процесса (АДУ-процесса) путем осаждения диураната аммония из нитратных растворов и состоит из следующих операций:Uranium oxide is obtained according to the standard scheme of the ammonium diuranate process (ADU process) by precipitation of ammonium diuranate from nitrate solutions and consists of the following operations:

растворение в реакторе при t=80°С до концентрации по урану 150-250 г/л подготовленных партий урансодержащих отходов;dissolution in the reactor at t = 80 ° C to a concentration of 150-250 g / l of prepared batches of uranium-containing waste in uranium;

фильтрация на нутч-фильтре полученных растворов урана;filtration by suction filter of the obtained uranium solutions;

экстракция-реэкстракция с осаждением кристаллов диураната аммония в реакторах;extraction-stripping with precipitation of crystals of ammonium diuranate in reactors;

фильтрация кристаллов диураната аммония на нутч-фильтре с возвращением маточных растворов, содержащих уран, в реактор растворения урана;filtering crystals of ammonium diuranate on a suction filter with the return of the mother liquor containing uranium to the uranium dissolution reactor;

прокалка до t=350°С кристаллов диураната аммония в откатных печах в поддонах из графита;calcination to t = 350 ° C of ammonium diuranate crystals in sliding furnaces in graphite trays;

контроль содержания общего урана, урана-235 и формирование партий исходного сырья закиси-урана для изготовления двуокиси урана.monitoring the content of total uranium, uranium-235 and the formation of batches of feedstock of uranium oxide for the manufacture of uranium dioxide.

Все технологические отходы в виде сметок закиси-окиси, зачистки от производства диураната аммония и сгораемые материалы (полотна, фильтры, ветошь и т.п.), загрязненные ураном, возвращаются на операцию подготовки исходного сырья.All technological waste in the form of oxide-oxide estimates, stripping from the production of ammonium diuranate and combustible materials (sheets, filters, rags, etc.) contaminated with uranium are returned to the operation of preparing the feedstock.

Двуокись урана из закиси-окиси урана получают путем подачи водорода во вращающуюся печь с использованием поддонов из графита.Uranium dioxide from uranium oxide is obtained by supplying hydrogen to a rotary kiln using graphite trays.

Все технологические отходы в виде сметок двуокиси урана возвращаются на операцию подготовки исходного сырья.All technological waste in the form of estimates of uranium dioxide is returned to the operation of preparing the feedstock.

Гексафторид урана получают из двуокиси урана, которую растворяют в реакторе в соляной кислоте при t=70°C с использованием деионизированной воды, а осаждение тетрафторида урана осуществляют дозированной подачей 40%-ной плавиковой кислоты при t=50-60°С в течение 2-3 часов для обеспечения необходимого грансостава и текучести кристаллов тетрафторида урана. Все жидкие отходы (маточник), содержащие уран, возвращаются на узел растворения.Uranium hexafluoride is obtained from uranium dioxide, which is dissolved in a reactor in hydrochloric acid at t = 70 ° C using deionized water, and the precipitation of uranium tetrafluoride is carried out by a dosed supply of 40% hydrofluoric acid at t = 50-60 ° C for 2- 3 hours to ensure the necessary granular composition and fluidity of crystals of uranium tetrafluoride. All liquid waste (mother liquor) containing uranium is returned to the dissolution unit.

Предварительную сушку кристаллов тетрафторида урана до порошкообразного состояния проводят при t=40-60°С в графитовых поддонах при помощи ламп накаливания мощностью 1000-15000 кВт. Использование графитовых поддонов позволяет обеспечивать требуемую чистоту получаемого тетрафторида урана по примесям железа, хрома, никеля, сумма которых не должна превышать 0,4% (мас.).Preliminary drying of the crystals of uranium tetrafluoride to a powder state is carried out at t = 40-60 ° C in graphite trays using incandescent lamps with a capacity of 1000-15000 kW. The use of graphite pallets makes it possible to ensure the required purity of the obtained uranium tetrafluoride by impurities of iron, chromium, nickel, the amount of which should not exceed 0.4% (wt.).

Окончательную сушку и прокалку осуществляют в водородных печах в две стадии: при t=110-250°С в течение 1,5-5,5 часов и t до 550°С в течение 1,0-3,5 часов. Расход водорода при этом составляет 10-20 л/мин.The final drying and calcination is carried out in hydrogen furnaces in two stages: at t = 110-250 ° C for 1.5-5.5 hours and t up to 550 ° C for 1.0-3.5 hours. The hydrogen consumption in this case is 10-20 l / min.

Все технологические отходы в виде сметок тетрафторида урана возвращаются на операцию подготовки исходного сырья.All technological waste in the form of estimates of uranium tetrafluoride is returned to the operation of preparing the feedstock.

Слитки металлического урана получают кальцийтермическим методом из тетрафторида урана с использованием гранулированного кальция на установке кальцийтермического восстановления.Uranium metal ingots are obtained by the thermal method from uranium tetrafluoride using granular calcium in a calcium thermal reduction unit.

Использование гранулированного кальция в виде гранул позволяет повысить выход металлического урана в годное при уменьшении вследствие этого количества урана в образующемся шлаке от производства урана. Все технологические отходы в виде шлаков от производства металлического урана возвращаются на операцию подготовки исходного сырья.The use of granular calcium in the form of granules makes it possible to increase the yield of metallic uranium with a decrease in consequence of this amount of uranium in the resulting slag from uranium production. All technological waste in the form of slag from the production of uranium metal is returned to the operation of preparing the feedstock.

Рафинирование металлического урана проводят в высокочастотной вакуумной печи при t до 1500°С в течение часа. Перед рафинированием определяют условную массовую долю урана-235 в смеси изотопов урана по формуле (2) в партиях металлического урана для получения металлического урана с требуемым значением условной массовой доли урана-235 в смеси изотопов урана. Все технологические отходы от рафинирования металлического урана возвращаются на операцию подготовки исходного сырья.The refining of metallic uranium is carried out in a high-frequency vacuum furnace at t up to 1500 ° C for an hour. Before refining, the conditional mass fraction of uranium-235 in a mixture of uranium isotopes is determined by the formula (2) in batches of uranium metal to obtain metallic uranium with the desired value of the conditional mass fraction of uranium-235 in a mixture of uranium isotopes. All technological waste from the refining of uranium metal is returned to the operation of preparing the feedstock.

Изготовление товарных слитков в соответствии с нормативно-технической документацией (НТД) проводят на токарном станке с частотой вращения шпинделя 25-150 мин-1 и глубиной резания до 3 мм. Металлическую стружку урана возвращают на операцию подготовки исходного сырья.The manufacture of commodity ingots in accordance with normative and technical documentation (NTD) is carried out on a lathe with a spindle speed of 25-150 min -1 and a cutting depth of up to 3 mm. Uranium metal shavings are returned to the feedstock preparation operation.

Контроль товарных слитков металлического урана на содержание примесей и урана проводят спектральным методом.The control of commodity ingots of metallic uranium for the content of impurities and uranium is carried out by the spectral method.

Упаковку металлических слитков после травления в азотной кислоте и контроля на соответствие с учетом нормативно-технической документации проводят в инертной среде в герметичные полиэтиленовые пакеты, которые укладываются в транспортную тару для отправки потребителю.Packing of metal ingots after etching in nitric acid and monitoring for compliance with regulatory and technical documentation is carried out in an inert atmosphere in sealed plastic bags that are packed in a shipping container for shipment to the consumer.

Использование предложенного способа и оборудования позволит использовать в качестве исходного сырья отходы, образующиеся в процессе изготовления изделий из металлического урана, что снижает себестоимость изготавливаемых изделий за счет низкой стоимости урансодержащих отходов, устранить брак при производстве металлического урана за счет использования расчетных методов при подготовке отходов урана для растворения и перед проведением рафинирования для получения изделий из урана с требуемыми значениями по общему урану и урану-235 и примесям, а также сократить вследствие этого технологический цикл изготовления и снизить себестоимость изготовления изделий из металлического урана, создать непрерывную технологическую линию по изготовлению изделий из металлического урана с замкнутым технологическим циклом переработки образующихся при этом технологических урансодержащих отходов, что приведет к сокращению пылеобразующих операций и снижению при этом экологической опасности уранового производства.Using the proposed method and equipment will allow the use of waste materials generated in the manufacturing process of products from metal uranium, which reduces the cost of manufactured products due to the low cost of uranium-containing waste, eliminate marriage in the production of metal uranium through the use of calculation methods in the preparation of uranium waste for dissolution and before refining to obtain products from uranium with the required values for total uranium and uranium-235, etc. months, and also reduce as a result of this the technological cycle of production and reduce the cost of manufacturing products from metal uranium, create a continuous technological line for the manufacture of products from metal uranium with a closed technological cycle of processing the resulting technological uranium-containing waste, which will reduce dust-generating operations and reduce this environmental hazard of uranium production.

Указанные преимущества найдут выражение в конкретных технико-экономических показателях при изготовлении изделий из металлического урана.These advantages will find expression in specific technical and economic indicators in the manufacture of products from metallic uranium.

Claims (19)

1. Способ изготовления металлического урана из отходов уранового производства, включающий подготовку отходов, их растворение, фильтрацию, экстракцию и реэкстракцию, получение закиси-окиси урана, двуокиси урана, тетрафторида урана и металлического урана, рафинирование, механическую обработку и травление металлического урана, контроль и упаковку изделий из него, причем перед подготовкой отходов определяют расчетную условную массовую долю U235 по формуле1. A method of manufacturing metallic uranium from uranium waste, including the preparation of waste, its dissolution, filtration, extraction and re-extraction, production of uranium oxide, uranium dioxide, uranium tetrafluoride and metallic uranium, refining, machining and etching of metallic uranium, control and packaging of products from it, and before preparing the waste determine the estimated conditional mass fraction of U 235 according to the formula
Figure 00000003
Figure 00000003
где С5расч. - расчетная условная массовая доля U235, % в смеси изотопов урана;where C 5calc. - estimated conditional mass fraction of U 235 ,% in a mixture of uranium isotopes; С 1 5 - условная массовая доля U235 в смеси изотопов урана в первой навеске отходов, %;FROM 1 5 - conditional mass fraction of U 235 in a mixture of uranium isotopes in the first sample of waste,%; С 1 0 - доля смеси изотопов урана в первой навеске отходов, %;FROM 1 0 - the proportion of the mixture of uranium isotopes in the first sample of waste,%; С 2 0 - доля смеси изотопов урана во второй навеске отходов, %;FROM 2 0 - the proportion of the mixture of uranium isotopes in the second sample of waste,%; С 2 5 - условная массовая доля U235 в смеси изотопов урана во второй навеске отходов, %;FROM 2 5 - conditional mass fraction of U 235 in the mixture of uranium isotopes in the second sample of waste,%; С n 5 - условная массовая доля U235 в смеси изотопов урана в n-й навеске отходов, %;FROM n 5 - conditional mass fraction of U 235 in a mixture of uranium isotopes in the nth sample of waste,%; С n 0 - доля смеси изотопов урана в n-й навеске отходов, %;FROM n 0 - the proportion of the mixture of uranium isotopes in the n-th sample of waste,%; m1, m2, mn - масса отходов урана в первой, второй и n-й навеске отходов соответственно, г,m 1 , m 2 , m n - mass of uranium waste in the first, second and n-th sample of waste, respectively, g, а после, перед рафинированием проводят корректировку требуемого значения условной массовой доли U235 в смеси изотопов урана в металлическом уране, определяемого по формулеand then, before refining, the required value of the conditional mass fraction of U 235 in the mixture of uranium isotopes in metallic uranium is determined by the formula
Figure 00000004
Figure 00000004
где С5треб. - требуемое значение условной массовой доли U235 в смеси изотопов урана металлического урана, %;where C 5treb. - the required value of the conditional mass fraction of U 235 in the mixture of uranium isotopes of metallic uranium,%; С 1 5 - условная массовая доля U235 в смеси изотопов урана для повышенного обогащения в первой партии металлического урана, %;FROM 1 5 - conditional mass fraction of U 235 in the mixture of uranium isotopes for increased enrichment in the first batch of uranium metal,%; С 2 5 - условная массовая доля U235 в смеси изотопов урана для пониженного обогащения во второй партии металлического урана, %;FROM 2 5 - conditional mass fraction of U 235 in the mixture of uranium isotopes for reduced enrichment in the second batch of uranium metal,%; m1, m2 - масса навески первой и второй партий металлического урана соответственно, г.m 1 , m 2 - weight of the first and second batches of metallic uranium, respectively, g.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед использованием отходов урана в качестве исходного сырья сгораемые материалы, содержащие уран, отходы производства металлического урана и металлическую стружку урана сжигают.2. The method according to claim 1, characterized in that before using uranium waste as a feedstock, combustible materials containing uranium, metal uranium production waste and uranium metal shavings are burned. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед использованием отходов урана в качестве исходного сырья сметки и зачистки от производств окиси-закиси, двуокиси и тетрафторида урана прокаливают при температуре 450-650°С.3. The method according to claim 1, characterized in that before using the uranium waste as a raw material, estimates and stripping from the production of oxide-oxide, dioxide and uranium tetrafluoride are calcined at a temperature of 450-650 ° C. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при производстве закиси-окиси урана растворение урановых отходов проводят в концентрированной азотной кислоте с использованием деионизированной воды при температуре 70-90°С до концентрации урана 50-70 г/л и остаточной кислотности в растворе от 150 до 250 г/л.4. The method according to claim 1, characterized in that in the production of uranium oxide-uranium, dissolution of uranium waste is carried out in concentrated nitric acid using deionized water at a temperature of 70-90 ° C to a uranium concentration of 50-70 g / l and residual acidity in solution from 150 to 250 g / l. 5. Способ по пп.1 и 4, отличающийся тем, что при производстве закиси-окиси урана прокаливание аммонийдиураната проводят при температуре 600-650°С.5. The method according to claims 1 and 4, characterized in that in the production of uranium oxide-uranium, the calcination of ammonium diuranate is carried out at a temperature of 600-650 ° C. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при производстве тетрафторида урана растворение двуокиси урана проводят в концентрированной соляной кислоте с использованием деионизированной воды при температуре до 70°С.6. The method according to claim 1, characterized in that in the production of uranium tetrafluoride, dissolution of uranium dioxide is carried out in concentrated hydrochloric acid using deionized water at a temperature of up to 70 ° C. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что осаждение тетрафторида урана из раствора проводят дозированной подачей 40%-ной плавиковой кислоты при температуре 50-60°С в течение 2-3 ч.7. The method according to claim 1, characterized in that the precipitation of uranium tetrafluoride from the solution is carried out by a dosed supply of 40% hydrofluoric acid at a temperature of 50-60 ° C for 2-3 hours 8. Способ по пп.1, 6 и 7, отличающийся тем, что предварительную сушку тетрафторида урана до порошкообразного состояния проводят под лампами накаливания мощностью 1000-1500 кВт при температуре 40-60°С.8. The method according to PP.1, 6 and 7, characterized in that the preliminary drying of uranium tetrafluoride to a powder state is carried out under incandescent lamps with a capacity of 1000-1500 kW at a temperature of 40-60 ° C. 9. Способ по пп.1, 6-8, отличающийся тем, что окончательную сушку и прокаливание тетрафторида урана проводят в водородных печах в две стадии: при температуре 110-250°С в течение 1,5-5,5 ч; при температуре до 550°С в течение 1,0-3,5 ч с расходом водорода 10-20 л/мин.9. The method according to claims 1, 6-8, characterized in that the final drying and calcination of uranium tetrafluoride is carried out in hydrogen furnaces in two stages: at a temperature of 110-250 ° C for 1.5-5.5 hours; at temperatures up to 550 ° C for 1.0-3.5 hours with a hydrogen flow rate of 10-20 l / min. 10. Способ по пп.1-9, отличающийся тем, что при термическом восстановлении металлического урана используют гранулированный кальций с размером гранул 1-3 мм.10. The method according to claims 1 to 9, characterized in that during the thermal reduction of metallic uranium, granular calcium is used with a granule size of 1-3 mm. 11. Способ по пп.1-10, отличающийся тем, что механическую обработку слитков металлического урана проводят с частотой вращения шпинделя 25-150 мин-1 и глубиной резания до 3 мм.11. The method according to claims 1-10, characterized in that the machining of ingots of metal uranium is carried out with a spindle speed of 25-150 min -1 and a cutting depth of up to 3 mm. 12. Способ по пп.1-11, отличающийся тем, что травление изделий из металлического урана проводят в азотной кислоте с последующей промывкой в деионизированной воде.12. The method according to claims 1 to 11, characterized in that the etching of products from metallic uranium is carried out in nitric acid, followed by washing in deionized water. 13. Способ по пп.1-12, отличающийся тем, что упаковку изделий из металлического урана в полиэтиленовые пакеты проводят в среде инертных газов с использованием аргона или азота.13. The method according to claims 1-12, characterized in that the packaging of metal uranium products in plastic bags is carried out in an inert gas environment using argon or nitrogen. 14. Оборудование для изготовления металлического урана из отходов уранового производства, включающее установки сжигания и прокаливания отходов уранового производства, реакторы-растворители, экстракторы-реэкстракторы, реактор осаждения диураната аммония, реактор осаждения тетрафторида урана, мешалки, емкости для растворов, контейнеры, установки фильтрации, печи сушки и прокаливания, водородные печи, установку кальцийтермического восстановления урана, вакуумную рафинировочную печь, токарный станок, ванны травления, установки контроля и упаковки, причем оборудование для получения закиси-окиси урана состоит из реактора-растворителя, установок фильтрации, экстрактора-реэкстрактора, реактора осаждения диураната аммония и печи прокаливания, связанных в единую непрерывную технологическую линию, а оборудование получения тетрафторида урана, включающее реактор осаждения, мешалку, емкости для растворов, контейнеры для тетрафторида, футерованы фторопластом.14. Equipment for the manufacture of metal uranium from uranium waste, including installations for burning and calcining uranium waste, solvent reactors, extractor strippers, ammonium diuranate precipitation reactor, uranium tetrafluoride precipitation reactor, mixers, solution containers, containers, filtration units, drying and calcining furnaces, hydrogen furnaces, uranium calcium thermal reduction unit, vacuum refining furnace, lathe, etching baths, control units and packaging, moreover, the equipment for producing uranium oxide-uranium oxide consists of a solvent reactor, filtration plants, extractor reextractor, ammonium diuranate precipitation reactor and annealing furnace connected in a single continuous production line, and uranium tetrafluoride production equipment including a precipitation reactor and a stirrer , solution containers, containers for tetrafluoride, lined with fluoroplastic. 15. Оборудование по п.14, отличающееся тем, что установки фильтрации содержат нутч-фильтры, изготовленные из винипласта.15. Equipment according to claim 14, characterized in that the filtration units comprise nutsche filters made of vinyl plastic. 16. Оборудование по пп.14 и 15, отличающееся тем, что перемещение урансодержащих продуктов между технологическими операциями осуществляют в ядерно-безопасной таре.16. Equipment according to claims 14 and 15, characterized in that the movement of uranium-containing products between technological operations is carried out in a nuclear-safe container. 17. Оборудование по пп.14-16, отличающееся тем, что оно изготовлено в ядерно-безопасной геометрии.17. Equipment according to claims 14-16, characterized in that it is manufactured in a nuclear-safe geometry. 18. Оборудование по пп.14-17, отличающееся тем, что прокаливание и сушку тетрафторида урана проводят в графитовых тиглях.18. Equipment according to claims 14-17, characterized in that the calcination and drying of uranium tetrafluoride is carried out in graphite crucibles. 19. Оборудование по пп.14-18, отличающееся тем, что оно размещено в следующей последовательности: установки сжигания и прокаливания оборотных отходов производства урана, реактор-растворитель, установка фильтрации, экстракторы-реэкстракторы, реактор осаждения диураната аммония, реактор осаждения тетрафторида урана, емкости для растворов, установка фильтрации, печь прокаливания, вращающаяся водородная печь, большая вращающаяся трубчатая печь, откатная печь, реактор-растворитель, установка фильтрации, водородная печь, установка кальцийтермического восстановления, вакуумная рафинировочная печь, токарный станок, ванны травления, установка упаковки.19. The equipment according to claims 14-18, characterized in that it is located in the following sequence: uranium production waste incineration and calcination units, a solvent reactor, a filtration unit, stripping extractors, an ammonium diuranate precipitation reactor, a uranium tetrafluoride precipitation reactor, solution containers, filtration unit, calcination furnace, rotary hydrogen furnace, large rotary tube furnace, sliding furnace, solvent reactor, filtration unit, hydrogen furnace, calcium thermal unit recovery, vacuum refining furnace, lathe, pickling baths, packaging installation.
RU2002121587A 2002-08-05 2002-08-05 Process of preparing metallic uranium from uranium production waste and equipment RU2236477C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002121587A RU2236477C2 (en) 2002-08-05 2002-08-05 Process of preparing metallic uranium from uranium production waste and equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002121587A RU2236477C2 (en) 2002-08-05 2002-08-05 Process of preparing metallic uranium from uranium production waste and equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002121587A RU2002121587A (en) 2004-02-20
RU2236477C2 true RU2236477C2 (en) 2004-09-20

Family

ID=33432930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002121587A RU2236477C2 (en) 2002-08-05 2002-08-05 Process of preparing metallic uranium from uranium production waste and equipment

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2236477C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2343119C1 (en) * 2007-09-06 2009-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "Луч" Method of processing uranium-containing composition
RU2469428C2 (en) * 2010-10-20 2012-12-10 Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" Processing method of uranium metal chips, and device for its implementation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5698173A (en) * 1996-06-21 1997-12-16 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Purification of uranium alloys by differential solubility of oxides and production of purified fuel precursors
JP2000302444A (en) * 1999-03-24 2000-10-31 General Electric Co <Ge> Production method comprising converting uranium alloy to uo2 powder and pellet
RU2172787C1 (en) * 2000-03-31 2001-08-27 Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии Method of pyrometallurgical processing of wastes, depleted materials and used up articles

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5698173A (en) * 1996-06-21 1997-12-16 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Purification of uranium alloys by differential solubility of oxides and production of purified fuel precursors
JP2000302444A (en) * 1999-03-24 2000-10-31 General Electric Co <Ge> Production method comprising converting uranium alloy to uo2 powder and pellet
RU2172787C1 (en) * 2000-03-31 2001-08-27 Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии Method of pyrometallurgical processing of wastes, depleted materials and used up articles

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МАЙОРОВ А.А., БРАВЕРМАН И.Б. Технология получения порошков керамической двуокиси урана. - М.: Энергоатомиздат, 1985, с.115-122 *
СТОЛЕР С., РИЧАРДС Р. Переработка ядерного горючего. - М.: Атомиздат, 1964, с.501-506. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2343119C1 (en) * 2007-09-06 2009-01-10 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "Луч" Method of processing uranium-containing composition
RU2469428C2 (en) * 2010-10-20 2012-12-10 Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" Processing method of uranium metal chips, and device for its implementation

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002121587A (en) 2004-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5103541B2 (en) Niobium separation and purification method and production method
CN111020241A (en) Method for extracting scandium oxide from zirconium oxychloride mother liquor
RU2236477C2 (en) Process of preparing metallic uranium from uranium production waste and equipment
RU2395857C1 (en) Procedure for processing uranium-molybdenum composition
CN1940096A (en) Extraction of vanadium and molybdenum compound from refused materials containing vanadium and molybdenum etc. multiple elements
Purwani et al. Separation of Ce, La and Nd in rare earth hydroxide (REOH) by oxidation with potassium permanganate and precipitation
CN100357464C (en) Technology of preparing fluorine less niobium oxide by oxalic acid system extraction method
RU2106029C1 (en) Method for recovery of uranium-containing compounds
KR100725862B1 (en) Method of treating highly crystalline or glassy, oxidized incinerator ash and method of treating a solid material
RU2599478C1 (en) Method of producing beryllium metal
CN111876617A (en) Extraction of molybdenum, rhenium and radioactive origin187Methods for Os
WO2020138137A1 (en) Method for purifying vanadium oxide
Orth Plutonium metal from trifluoride
TW201514096A (en) Method to purify aluminum
Mukhachev et al. Technological basis of the process of Zirconium and Hafnium separation
RU2379776C1 (en) Method of processing uranium-zircon wastes
RU2743383C1 (en) Method of processing acid-resistant uranium-containing materials
CN1067454A (en) The method of produce copper sulfate with copper ore
Figueroa et al. Uranium Dioxide Conversion
RU2437836C1 (en) Method of extracting and cleaning rhenium from solutions from processing heat-resistant alloys
RU2379775C1 (en) Method of processing uranium-containing compositions
RU2613352C1 (en) Method of processing uranium-zirconium wastes
CN115322087B (en) Method for extracting high-purity niobium pentoxide from waste niobium-containing glass
Nakahara Separation of uranyl nitrate hexahydrate crystal from dissolver solution of irradiated fast neutron reactor fuel
JPS6261539B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070806