Способ получения урана

 

Изобретение относится к способу получения урана-из-его-окисных соединений. включающему хлорирование исходного измельченного сырья с избытком углеродистого восстановителя газообразным хлором с получением газообразного тетрахлорида урана и восстановление при повышенной температуре ниже температуры плавления для получения урана в твердом состоянии и побочных хлоридных продуктов. Сущность: хлорирование ведут при температуре выше 600° С, газообразный тетрахлорид урана фильтруют после очистки перед восстановлением , а побочные продукты после восстановления рециркулируют. Восста- -новление ведут с помощью металлов или электролизом в расплаве хлоридной смеси . 25 з..п. ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (З1)5 С 22 В 60(02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР1

ОЛИСАНИЕ ИЗСБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ (21) 4830577/02 (22) 04.07.90 (31) 890454 (32) 06.07,89 (33) FR (46) 23,08.93. Бюл. N 31 (71) Компани Эропеен Дю Циркониюм Сезус, Юраниюм Пешине (FR). (72) Ив Берто, Жан Бутэн. Пьер Брэн, Роже Дюран, Антуан Флореансиг, Эри-Пьер Ламаз и Ролан Трико (FR) (56) Основы металлургии, тН под ред. Н.С.Грейвера и др. M.: Металлургия, 1968, с.65 — 68. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ УРАНА (57) Изобретение относится к способу получения урана из его окисных соединений, Изобретение относится к способу поэ-. тапного получения металлического урана из окисленного соединения, например, ООз, 0308.

Для производства металлического урана из окиси, в основном 00з, обычно используют способ, последовательно включающий в себя восстановление до состояния 002, при высокой температуре, с помощью водорода или водородного векторного газа, как, например, ИНз, затем, фторирование с помощью фтористоводородной кислоты, при высокой температуре, или в водной фазе, для получения UF4 и металлотермическое восстановление, например, посредством Mg или Са, для получения, с одной стороны, урана в виде слитков, с другой стороны, побочного продукта в виде фторида (например, магния или кальция), который необходимо обрабатывать перед удалением, „„Я „„1836468 АЗ включающему хлорирование исходного измельченного сырья с избытком углеродистого восстановителя газообразным хлором с получением газообразного тетрахлорида урана и восстановление при повышенной температуре ниже температуры плавления для получения урана в твердом состоянии и побочных хлоридных продуктов, Сущность: хлорирование ведут при температуре выше

600 С, газообразный тетрахлорид урана фильтруют после очистки перед восстановлением, а побочные продукты после восстановления рециркулируют, Восста-новление ведут с помощью металлов или электролизом в расплаве хлоридной смеси. 25 з,п. ф-лы.

Хотя этот способ часто используется, он имеет несколько недостатков, В частности, он требует применечия фтористоводородной кислоты, которая является, одновременно, опасным продук см и, следовательно, очень неудобным для работы и дорогим, а также такого восстановителя, как

Mg или Са, которые также являются дорогостоящимии.

Кроме того, эти два дорогостоящих продукта (фтор и восстановитель) находятся в состоянии побочного щелочноземельного фторида, требующего проведения дорогостоящего обеззаражиьания мокрым способом с образованием жидких эфлюентов, Кроме того, зто обеззараживание. необходимое для удаления и рекуперации содержащегося урана, оставляет следы урана, которые ограничивают возможности сбыта указанного фторида.

1836468

Известен способ получения урана из окисных соединений, включающий хлорирование исходного измельченного сырья с избытком углеродистого восстановителя газообразным хлором с получением газообразного тетрахлорида урана и восстановление при повышенной температуре ниже температуры плавления урана при получении урана в твердом состоянии и побочных хлоридных продуктов. 10

Изобретение относится к способу получения урана из одного из его окисленных соединений, заключающемуся в проведении следующих этапов: — осуществляют реакцию смеси, в чис- "5 том виде или в виде агломерата, из порошка указанного окисленного соединения и избытка углеродного порошка, с газообразным хлором при температуре выше 600 С, с целью получения газообразного UCI4, ко- 20 торый фильтруют и конденсируют после возможной очистки путем дистилляции; — восстанавливают UCI4 при повышенной температуре, ниже температуры плавления урана, для образования урана в твердом виде и одного или нескольких побочных продуктов, и — рециркулируют в способе указанный побочный продукт, после превращения его в элементарную рециркулируемую форму.

Этим BoccTBHQBIIBHvlpм, обычно, является: — либо электролиз, предпочтительно, в среде расплавленных щелочных или щелочноземельных хлоридов, для получения, З5 с одной стороны, твердого урана, с другой стороны, элементарного хлора, который непосредственно рециркулируется на первом этапе; — либо металлотермическое восстанов- 40 ление с помощью, по меньшей мере, одного металлического восстановителя, такого, как

Mg, Са, Ка, К, получая, с одной стороны, уран в твердом состоянии, с другой стороны, хлор в виде металлического хлорида, 45 причем этот побочный продукт превращают в элементарную форму, то есть в его составляющие элементы, которые также рециркулируются: хлор — на первом этапе и металл при восстановлении. Эти составляющие 50 элементы, обычно, получают или разделяют путем электролиза.

Видно, что в этом способе используются только дешевые продукты (С), при этом другие реагенты рециркулируются и не происходит образования твердого или жидкого эфлюента. Единственным образующимся газообразным эфлюентом является

СО/С02, который удобно фильтровать перед удалением.

Таким образом, такой способ позволяет значительно уменьшить стоимость производства: нет обработки, удаления твердого эфлюента и применяются упрощенные установки.

Согласно изобретению, исходным продуктом является какое-либо окисленное соединение урана, в чистом виде или с примесью, например, такая окись, как UOp, Оз0в, 00з, U04 или одна из их смесей, обычНо используют U303 или скорее 00з, или уранат, предпочтительно диуранат аммония, так как присутствие щелочных или щепочноземельных элементов не всегда желательно, Смешивают исходное урансодержащее соединение, предпочтительно, в сухой и разделенной форме (порошок, чешуйки, гранулы.„) с углеродом (кокс, уголь, графит...) также в разеделенной форме, Эту смесь вводят в чистом виде или, в известных случаях, после гранулирования или агломерации, в реактор с высокой температурой, в котором она вступает в реакцию с газообразным хлором, разбавленным или неразбавленным с таким инертным газом, как аргон, гелий, азот, введенным, предпочтительно, противотоком, когда работают в непрерывном режиме и/или таким образом, что он фильтруется через наполнитель.

При исползовании 00з, в реакции, получают обычно UCI4 по формуле

00з+ ЗС + 2С(г- ОС!4+ ЗСО (и/или С02), но могут также образовываться UCIg u UCIa.

Работают при температуре, превышающей примерно 600 С и, предпочтительно, при 900-1100 С, с целью получения, предпочтительно, UCI4 и ограничения образования CClg или CClg, и при каком-либо давлении; однако, из практических соображений, более удобно использовать давление, близкое к атмосферному давлению. От температуры реакции зависит полученная пропорция СО и/или СО2, Реакция является полной. Предпочитают работать в присутствии избытка углерода, по меньшей. мере, 5 вес./ с целью исключения образования оксихлоридов, и для получения ОО4 в газообразной форме..

Количество использованного С12 является: по меньшей мере, недостаточным для потребления всего урана, желателен небольшой избыток, но который должен быть ограниченным для исключения образования высших хлоридов UClg u UClg.

Реакцию можно проводить многими способами.

Например, можно работать в среде расплавленной соли, такой, как щелочные

1836468

25 зе.

55 хлориды. не вступающие в реакцию с использованными реагентами. В этом случае, в ванну расплавленной соли равномерно подают смесь указанного урансодержа>цего окисленного соединения и углерода с перемешиванием хлора. Такой способ особенно представляет интерес, когда исходным урансодержащим соединением является концентрат с примесями, содержащий, в частности, такие нежелательные элементы, как щелочные, или щелочноземельные, редкоземельные или другие элементы. Эта ванна, содержащая UCI4, может, в известных случаях, служить для электролиза, но предпочитают рекуперировать ОС4 в газообразной форме.

Можно работать также в твердой фаВ этом случае, урансодержащее соединение, в чистом виде или предпочтительно в смеси с углеродом, может непосредственно вводиться в реактор, содержащий слой углерода, который обеспечивает избыток углерода. Пригодны любые типы реакторов или печей, например конвейерная печь с ленточным подом, вращающаяся печь, печь с текучим слоем, но на>лбольший интерес представляет реактор с "кипящим" слоем, содержащий слой углерода, флюидизированный хлором, и реакционные газы, в который подают указанную смесь урансодержащего соединения и углерода, предпочтительно, в виде порошка. Однако, в более. общем плане, различные типы реакторов могут питаться также продуктами в виде гранул, концентратов, брикетов и т.д. . Способ этого типа особенно представляет 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 кремния, В случае, когда UCI4 содержит летучие примеси, в этом случае, можно осуществлять очистку путем дистилляции и конденсации. Если эта очистка не обязательна, UCIq непосредственно конденсируют для его получения в твердой (лед) или жидкой форме, что позволяет отделять его от имеющегося в известных случаях Clz и/или от неконденсируемых газов разбавления таких, как Аг, Не, Nag, СО, COz.

Когда >>С 4 содержит высшие хлориды такие, как UCIg, UClc, можно проводить операцию перевода указанных высших хлоридов в UCIq, Эта операция заключается s простом нагревании смеси хлоридов либо в твердой фазе, 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 осуществляться путем электролиза, как это будет показано ниже.

Затем, на втором этапе, осуществляю1 восстановление для получения металлического урана по какому-либо из уже укаэанных вариантов.

Первый вариант; электролиз UCI4.

Проводят огневой электролиз в среде расплавленной соли, предпочтительно, в ванне на основе хлоридов, например, щелочных и/или щелочноземельных, позволяющий рекуперировать твердый уран на катоде и выделять хлор на аноде. В основном, используют MaCI или смесь NaCI + KCI.

Не рекомендуется, хотя это и возможно, ванна, содержащая исключительно фториды, так как имеется тенденция к стабилизации и рисутствия трудновосстанавливаемых оксифторидов без значительного повышения содержания кислорода в отложенном металле.

Состав ванны может изменяться в широких пределах. В основном, состав регулируют таким образом, чтобы расплавленная ванна имела небольшое давление пара. UCIp, и чтобы температура соответствовала заданной морфологической структуре отложения урача на катоде. Действительно, кристаллическая морфология и качество отложения на катоде в значительной степени зависят от температуры, п ри которой осуществляется отложение, от химического состава ванны и от концентрации в ней UCI4 и/или UCI3, Среднее содержание урана в ванне очень сильно изменяется. В основном, оно превышает примерно 2 вес. (выраженное в U) с тем, чтобы иметь достаточную скорость диффузии, и составляет менее около

25 вес.% для исключения слишком большого выхода БС4 в паровой фазе; удовлетворительным является содержание в

5-12 вес. . UCIp вводится s тTвBеeрpд оoм, жидком или газообразном виде.

Тем не менее, для стабилизации валентности IV хлорида урана, представляет интерес добавление в ванну ограниченного количества фторида, в основном, щелочного такого, как NaF или KF. При отсу твии такого добавления отмечается образование

ОС!з, присутствие которого влияе-;- а о;:.ожение ча катоде.

Адекватное ма.--;рное соотношениеобычно спс>авляет r. еньше 6, а весов-.,е ко1836468 личество введенного в ванну щелочного фторида, в основном, составляет 2,5 — 5 0.

Гемперятурэ электролизэ примерно нэ

25 — 100 С превышает точку плавления ванны. В основном, работа от при температуре

650 — 850 С, предпочтительно, 650 — 750 С, Плотность тока согласована с составом ванны и, в основном, састэвляет менее

0,8 А/см2, предпочтительно 0,2 А/см, в противном случае, обрэзу отся мелкие частицы О, которые могут падать нэ дно ванны вместе с отходами и представлять опасность, вследствие их высокой окисляемости.

Обычно: — электролизер является металлическим и снабжен устройством подогрева, для облегчения эксплуатации, и кэтоднай защитой, янодный комплект содер>кит по меньшей мере один анод из углеродистого материала типа графита или из некаррозирующегося ванной металла, или хлора и снабжен устройством кэптэ>кэ выделяющеГОСЯ CI2, — <этодный комплекс содержит, па меньшей мере, адин металлический катод, например, из урана или стали, или из дру -Оro металла с тем, чтобы атло>кившийся урэн

MGr удобно отделяться.

A(enBтельно иметь диэфрэгму ме>кду анодом и катодом для препятствовэния рекомбинации элементов и для облегчения сбора хлора. Онэ должна быть достаточна пористой (IÎ вЂ” 60 /, пустоi, предпочтительно, 20-40;4) и выполненэ из материала, стойкого к темперэтуре и коррозии. Предпочитают использовать проводимый материал, нэпример метэлл или лучше Гряфитавый мэтериэл, ".<îòîðûé можно кэтодно поляризовать для полного исключения миграции U В

cTopoHóэнода и повторнога образования хлорида. В диафрагме мажет отклэдыаэться металл с тенденцией ее закупоривания; в этом случае, повторно растворяют металл, отложенный путем деполяризации, Поляризация диафрагмы приводит к разным концентрациям в эноднам (знал IT) и катодном (кятолит) отсеках.

Отлаженный на катоде металл должен быть достаточно клейким, чтобь1 не падэть на дно ванны и не становиться безвозвратна потерянным, он также не должен быть слишком клейким и должен легко рекуперироваться.

Кристаллическая форма отложения и

его характеристики зависят, I

Межполюснае расстояние между электрадэми является переменным и, в основном, зависит от формы, в которой откладывается металл; представляет интерес установить такие условия электролиза, чтобы исключить сильные наплывы указанного металла, следовательно, откладывать его ь довольно плотном виде: но с исключением слишком высокой компактности для облегчения последующего сбора, Обычно, межполюсное расстояние составляет 50 — 200 мм, После достаточного отложения нэ катоде урянэ, загрязненного включениями вэнны, его промывают, и осуществляют сбор урана либо механическими средствам такими, как скобление, мехэническая обработка, получая металл в разделенной форме, который промывэ от подкисленной водой для удаления указанных включений, либо физическими средствами такими. кэк плавление, получая очигценный слиток, покрытый слоем окалины, состоящей из включений ванHbI.

Полученный нэ аноде хлор рециркулируется нэ предыдугцем этапе., после возмаж!-1Ога дабэВл ения сВежеГО С 2, пр8д незначенного для компенсэции потерь, Представляет особый интерес усовершенствование эта; о электролиза; GHo позволяет, одновременнс., откладывать металлический уран, осуществлять его электраочистку, обратный перевод высших хлоридав в JCI4 и обходиться б8з диэфрэгvihi 48><ду энадОМ N катодом, Она заключается в следующем:

ОХВЭТ ЭНОДЭ, ПОГРУЖ8Н НОГО а iВЭННУ, НЯ рэсстаянии, TBI<)I<8 ПОГруженкой яжурной корзиной, обрвзующей:<Ятад, например, в

ВИД8 м8тэллическОЙ р8ш8тки он может

Оыть образован двумя coocHIIJH Вертикальными цилиндрЗми, Огрэничивэющими веатикяльнО8 кольцевое прастрэнства и жесткО связанными с дном, размещение снэружи укэзянной корзины, па меньшей мере одного погруженного даполнительнага катода, подэчэ нэ указанный дополнительный катод напряжения, которое делает его кяТорНо паляризовэнным по отношению к

КОРЗИ 8, питание электролитической ванны путем введения в корзину указанных хлоридав или хларидав урэнэ, пpeäïoчтительна, в

i

B атом случае., в корзине, образующей катод, наблюдается отложение сырого урана, перевод высших хлоридов в UCI4, в то время, KBK нэ дополнительHovi или дополнительных катодах откладывается очищенный урян.

1836468

Второй вариант; металлотермическое

ВосстэнОВл8ни8 UCI4.

Предпочтительно работать с использованием реакции:

UCl4+ 4M -+ U + 4!ЛС!. в которой M представляет плавкий металл, способный восстанавливать UCl4 при температурах ниже 1100 С, при необходимости, с подачей внешней энергии, Предпочтитег!ь!!о, используют Мц, Са, но также Ка, К или одну из их смесей, Этот тип способа, согласно изобретению, заключается в реакции жидкого восстанавливающего металла, содержащегося в реакторе или в закрытом тигле, обычно, из простой или нержавеющей стали, с равномернс Введенным UClq, обычно в жидком или газообразном состоянии, с восстановите;: ем, при этом полученный холрид являе-ся жидким, а полученный уран остается твердым, Обычно, работают при температуре около 600 — 1100 С, предпочтительно, около

800 — 1000 С, в восстанавливающей или в инертной атмосфере (Hg, Не, Ar3 в реакторе обычно из стали, который может подогреваться снару>хи по нескольким зонам, отрегулированным на разные температурь!, Прежде всего в тигель вводят нагрузку

ИЗ ВОССтанаВЛИВаЮЩЕЛО МЕтаЛЛа В ТВЕРДОМ или жидком виде, зэкрь! Вэют коышкой, Очищают воздух путем cîçäàíèÿ вакуума и/ил!и путем продувки восстанавливаю:цим или нейтральным газом. нагревают pnR доведения камеры до заданной температурь! реакции и подают или выдерживают восстанавливающий металл в жидком виде, Затем, вводят 0С! !, например, в газообразном виде., который вступает в реакцию с рэсп!Лавленным восстановителем, U собирается нэ дне тигеля и/или вдоль стенок в твердом виде, более или менее агломерироВэнным; >xMpKMÀ хлорид Восстанавливающего металла и еще непрореагировавший жидкий Восстанавливающий металл плава-!

От нэд ураном В виде двух последовательных слоев в порядке их плотности; обычно, восстанавливающий слой находится сверху, а жидкая соль контактирует с ураном, Преимущесгвенным является регулярной извлечение указанного жидкого хлорида для повышения обрабатывающей производитель-:ости тигеля.

Следовэтел:-но, в конце реакции получают более или менее компактную уранову!о массу, загрязненную Включениями восстанавлива:ощегс металла и образовавшейся соли (хлорид). Чепотребленный

ВосстанаВлиВЯющии металл, следоват::ль

I-Io. подлежащий учету избыток, может достигать 20 — 30 по о--ноше ию к использованной стехиометрии UCl4.

ДЛЯ ОЧИСТК ": ЛУче ННОГО !> ОТ ЗТ.,:, .

Включений мо>кI;C: ибо нагревать тигель В вакууме дг!я pt.тилляции Восстэнавлиьак> цего металл;:, либо промывать урансодержащую масьу подкисленной водой послз извлечения массы из pea!nope и возмо>кного ее дробления, для удаления включений образовавшейся соли. Mo>ceo также осуществлять плавление. декан;ацию и разлив,у предварительно извлеченного из тиге !г урана либо перед, либо, предпо !тительно, после дистилляции изоыточно-о BoccTBIIoвителя.

Это плавление осуществляется по известным специалистам технологиям: нэпри20 мер. индукционная печь с электронной бомбардировкой, грэфитовый тигель, rioкрытый огнеупорным материалом, инертным по отношению к урану, холоднь!й тигель; а разливка может осуществляться с получением слитков, проволоки, полосы и т.д. с помощью всех известных специалистам способов, ПобочHый хлорид Boccieнавливэющего металла, предпочтительно, подвергается электролизу для рекуперации хлора и вос35

55 станавливающего металла, рециркулироьанных. соотВЕтСтвЕнно, на первОм и НЭ втором. этапах, согласно известным специалистам способам, Cn8p0BBTenbI-Io, в способе, согласно изобре!ению, исключается производство побочных процуктов или зфлюентов, подлежащих обоаботке и удалению, он является экономичным и позволяет получать металл с, по меньшей мере, достаточной чистотой, С цЕЛьЮ ИСПОЛЬЗОВаНИя, B ЧаетНОСтИ, В СПОсобе лазерного изотопного обогащения.

Если исходить из чистого., в ядерном отношении, окисленного соединения урана, такого, .как соединение. oonó÷eííoå по обычным способам преобразования, качество, полученное согласно изобретению, ха-. рактер! зуется следуюгцим: с 50 рр11

О < 20!. роп1

Х Fe и, ереходные металлы < 250 ppfTI

Cl - 20 ррп1 вырэженнь!е в вес. по отношению к U, пр.! этом содержание другMx примеей меньше, чем а исходном продукте.

Если исходить из нечисто!О соедин, ния, Г!Олучаг01 кэч : Во, идентичн,!(-.;1I38

ыдущему, ч10 к.-.:с;- 81.,!! С. О, Ci. Г ., а:: .е относит; л ь,,-", до,гг!, -!г!!>мес — и и р,ri ;с работь! нэ !ервОм этап В Оасплэвленно t836468

12 среде, при условии вышеописанной дистилляции, и, в известных случаях, электроочистки посредством устройства с корзиной.

Можно повь1сить качество полученного металлического путем очисток всеми известными специалистам способами, Можно, например, выполнять электроочистку посредством анода, растворимого в ванне, типа ванн,.описанных B первом варианте. Если осуществлять восстановление путем электролиза (перв, вариант), его можно дополнить одновременной электроочисткой, вводят в ванну, по меньшей мере, один дополнительный электрод, катодно поляризованный по отношению к основному катоду, на котором отлагается сырой уран.

Пример 1. Этот пример иллюстрирует осуществление изобретения согласно первому варианту, то есть после превращения

U0z в UCI4, затем, металл получают путем электролиза. — первый этап: получение UCt4, Работают в опытном вертикальном реакторе иэ 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 ); вводят ядерно чистую трехокись урана, из расчета

600 г/ч, с углеродом в примерно стехиометрическом количестве в виде смеси порошков. Расход газообразного хлора составляет

335 r/÷.

Температура в реакционной зоне-9801000 С, а давление от нескольких миллиметров ртутного столба до атмосферного давления; фильтрацию осуществляют при температуре 800 С.

Получают UCI4 из расчета 789 r/÷, содержащий менее 2,57; вес. UCts и UCtr,, Удаляют избыточные остаточные газы

С02. СО, О. — 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 является эквимолекулярная смесь ИаС1 — KCI; высота ванны -600 ммдля ббъема приблизительно 300 л, концентрация элемента — 10 + 2 вес. /. В нее добавляют NaF в таком количестве, что молярное

Е соотношение — = 5 + 1.

Температура ванны составляет 7255 750 С, а плотность катодного тока — 0,18

А/см, После проверки содержания U, осуществляют электролиз при 200 А и непрерывно добавляют UCI4 из расчета 400 г U/ч.

10 По истечении 20 ч, после остановки электролиза, извлекают катод и механически рекуперируют отложение U, загрязненного включениями ванны.

Отложение промывают подкисленной

15 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

20 0,8 кг с гранулометрическим составом

<085мм, Эту последнуюю фракцию рекуперируют, затем прессуют для образования анода, растворимого на операции электроочистки.

25 Катодный выход Фарадея составляет около 90/, Качество гранулометрической фракции

> 0,85 следующее;

С <10 ppm

30 О 120--170 ppm

Fe <20ppm

Cr < 10 ppm

Ni < 10 ppm другие металлы < 150 ppm

35 С1 < 20.ppm.

Пример 2. Этот пример иллюстрирует осуществление изобретения согласно второму варианту, то есть после превращения

00з в UCI<, причем, это последнее соедине40 ние восстанавливают металлотермически. — первый этап: получение UCI4, Получают идентично примеру t. — второй этап:

Работают в опытном реакторе в виде

45 стальной трубки А1Я) 304 диаметром 150 мм и полезной высотой 250 мм, в которую подают через распределитель UCI4 в порошке.

В этом реакторе можно создавать вакуум, с целью операции очистки, для которой

50 его помещают в камеру с термостатом.

В нее вводят 2,265 кг Mg в слитке и доводят камеру до температуры 840 — 860 С.

После расплавления Mg равномерно вводят, за 1 ч 30 мин, примерно 16 кг UCI4 в

55 порошке.

Образовавшийся MgClz сифонируют с равномерными интервалами.

После потребления всего UCI4, реактор соединяют с конденсатором со стенкой, охлаждаемой водой, создают вакуум (10 —

1836468

10 мм рт,ст,), затем нагревают до 930—

-з

950 С, для дистилляции и конденсации, путем вакуумирования глубоким охлаждением, при этом избыточный Mg и М9С)2 остаются в пористом блоке твердого U, 5 образованного в ходе восстановления, После 5 ч, рекуперируют практически весь Mg (то есь 225 г) и Mg Clz (т.е. 400 г).

После охлаждения реактора, из него извлекаютчистый блок U, весящий 9.1 кг после 10 снятия корки. . Анализ нескольких образцов дает следующие результаты:

С<20ppm

Π150 — 200 ppm 15

Fe < 20-30 ppm

Сг< 20 ppm

Ni < 10 — 20 ppm другие металлы: < 150 ppm

С! < 20 рргл 20

Mg < 10 ppm, Формула изобретения

1. Способ получения урана из его окисных соединений, включающий хлорирование 25 исходного измельченного сырья с избытком углеродистого восстановителя газообразным хлором с получением газообразного тетрахлорида урана и восстановление при повышенной температуре ниже температуры 30 плавления для получения урана в твердом состоянии и побочных хлоридных продуктов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, хлорирование ведут при температуре выше 600 С, газаоб- 35 разный тетрахларид урана фильтруют после очистки перед восстановлением, а побочные продукты после восстановления рециркулируют, 2.Способпоп1,отличàющийся 40 тем, что в качестве окисного соединения используют окиси урана или уранаты.

3. Способ по и 2, отличающийся тем, что в качестве акисного соединения используют 00з. 45

4, Способ по пп.1-3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что при хлорировании углерод берут в избытке по меньшей мере 5 вес.,, 5, Способ по пп.1 — 4, а т л и ч а ю щ и йс я тем, что при хлорировании получают 50 тетрахлорид урана с возможным частичным содержанием высших хлоридов урана UClg и UClc, 6. Способ по пп.1-5,атличающийс я тем, что при хлсрировании температуру 55 устанавлива от 900 — 1100 С.

7, Способ по пп.1 — 6, атл ич а ющийс я тем, что хларирование проводят в среде расплавленных хларидов.

8. Способ по пп.1-6, î — л и ч а ю шийся тем, что хларирование проводят в "кипящем" углеродистс;. слое с подачей в нега порошкаобразной,пихты и с пропусканием хлора.

9. Способ па и . 1 — 8, а т л и ч à lа щ и йс я тем, что вс;.становление осуществляют путем электролиза с получением твердого урана на катоде и выделением хлора на аноде.

10. Способ по и 9, отличающийся тем, что электрализ осуществляют в ванне расплавленного хларида смеси КС! — NaCI, 11. Способ по п.9 или 10, о т л и ч а юшийся тем, что электрализ ведут при содержании урана в ванне 2 — 25 вес."-,ь, предпочтительно 5 — 12 сес.7;.

12. Способ по пп 9 — 11,отличаюшийся тем, что электролиз ведут в расплавленной ванне. содержащей фторид при малярном соотношении фтора к урану меньше 6.

13. Способ по пп.9 — 12, о т л и ч а юшийся тем, что температуру при электролизе поддерживают примерно на

25 — 100 С выше температуры плавления ванны и, в основном, равной 650 — 850 С.

14. Способ по пп.9 — 13, о т л и ч а юшийся тем, что электролиз осуществляют в присутствии диафрагмы, размещенной между анодом и катодом и предпочтительно проводимой.

15. Способ пап.14, отл и чаю щи йс я тем, что электролиз ведут с поляризованной диафрагмой из графитового материала, 16. Способ по пп.9 — 15, о т л и ч а юшийся тем, что электролиз ведут одновременно с электроочисткой отлаженного на катоде урана, с использованием катода, образованного в виде ажурной корзины, охватыва ощей анод, и с помощью по меньшей мере одного дополнительного катода, катодно поляризованного по отношению к указанному катоду.

17. Способ по пп.9 — 16, о т л и ч а юшийся тем, что отлаженный уран отделяют ат катода скоблением, механической обработкой или плавлением.

18. Способ по пп,9 — 17. о т л и ч а юшийся тем. чта образующийся на аноде хлор рециркулируют на хлорировании.

19. Способ по пп, 1!-8, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что восстановление осуществляет с помощью металлического восстановителя с получением тверда "0 урана и хлорида указанного восстановителя.

20. Способпоп.19,отлича югцийся тем, что восстановление ведут с помощью

Мо, Са, Na, или К, vëè одной из их смесей.

1836468

15

Составитель Г. Мельникова

ТехРед М.МоРгентал КоРРектоР П, Гереши

Редактор Е, Полионова

Заказ 3010 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

21. Способ по пп19 и 20, от л и ч а ю. шийся тем, что восстановление осуществляют жидким восстановителем газообразного UCI4 в закрытом реакторе из обычной или нержавеющей стали, причем темперету- 5 ру устанавливают 600-1100 С.

22. Способ по пп.19 — 21, о т и и ч а юшийся тем, что восстановитель берут в избытке, .--- 23. способ по пп,19-22, о т л и ч а ю- 10 . щий с а тем, что полученныйтвердыйуран очи ают йутемдистилляции в вакууме для

° *уд ия включений восстанавливающего г ,«(ф, металла,. и затем путем промывки для удаления включений образовавшегося хлорида.

24. Способ по пп.19-23, о т л и ч а юшийся тем, что образовавшийся хлорид подвергают злектролизу для образования хлора и восстановителя.

25. Способ по п.24, отличающийся тем, что хлор рециркулируют на хлорирование исходного сырья, а восстановитель — на восстановлейие тетрахлорида урана.

26, Способ по пп.19 — 25, о т л и ч а ющи и с я тем, что полученный уран подвергают плавлению, декантации и разливке.