способ выделения гексафторида урана из его смеси с фторидом водорода
Классы МПК: | C01G43/06 фториды C01B7/19 фтор; фтористый водолрод |
Автор(ы): | Рудников Андрей Иванович (RU), Мариненко Евгений Петрович (RU), Хохлов Владимир Александрович (RU), Лазарчук Валерий Владимирович (RU), Ледовских Александр Константинович (RU), Матвеев Александр Анатольевич (RU), Котов Сергей Алексеевич (RU), Ридецкий Сергей Владимирович (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное унитарное предприятие "Сибирский химический комбинат" Министерства Российской Федерации по атомной энергии (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2004-01-21 публикация патента:
10.04.2006 |
Изобретение относится к технологии переработки смеси гексафторида урана с фторидом водорода, а именно к способу выделения гексафторида урана из его смеси с фторидом водорода. Способ выделения гексафторида урана из его смеси с фторидом водорода включает контактирование смеси с фторидом лития. Процесс осуществляют при температуре 30-60°С. Технический результат заключается в упрощении способа выделения гексафторида урана из смеси с фторидом водорода. 1 табл., 1 ил.

Формула изобретения
Способ выделения гексафторида урана из его смеси с фторидом водорода, включающий контактирование смеси с фторидом лития, отличающийся тем, что процесс осуществляют при температуре 30-60°С.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технологии переработки смеси гексафторида урана с фторидом водорода, а именно к способу выделения гексафторида урана из его смеси с фторидом водорода.
Фторид водорода является традиционной примесью в гексафторидах тяжелых металлов, в том числе в гексафториде урана, осложняющей дальнейшее их использование. Поэтому возникает необходимость выделения гексафторида урана из его смеси с фторидом водорода, причем разрешение этой задачи имеет целью как обезвреживание сбросных газов, так и утилизацию самих по себе ценных веществ - гексафторида урана и фторида водорода. Существует круг технологических задач, когда требуется лишь преимущественное (максимальное) выделение гексафторида урана как наиболее ценного компонента смеси, например, в случае переработки смеси дорогостоящего обогащенного урана с фторидом водорода.
Известен способ выделения гексафторида урана из смеси UF6 -HF путем совместной конденсации компонентов при температуре ниже 233 К с последующим разделением жидкой и твердой фаз: жидкого фторида водорода и твердого гексафторида урана (Method and apparatures for the physical separation of the components of binary mixture. Патент США №3425812, 1969 г.). Недостаток состоит в невысокой чистоте получаемых продуктов: гексафторид урана остается загрязненным тем количеством фторида водорода, которое на нем физически адсорбируется, а фторид водорода содержит растворенный в нем гексафторид урана, который либо теряется, либо требует дальнейшего извлечения.
Известен способ выделения гексафторида урана из смеси UF 6 -HF, основанный на различии температур кипения фторида водорода и сублимации гексафторида урана. (Галкин Н.П., Майоров А.А. и др. Химия и технология фтористых соединений урана. - М.: Госатомиздат - 1961, с.167). Способ заключается в вакуумной дистилляции преимущественно фторида водорода при температуре 213-193 К. Однако существенное количество гексафторида урана улетучивается с фторидом водорода как в виде индивидуального компонента смеси, так и в виде легколетучего азеотропа, и это требует дополнительной переработки возгонов.
Известен способ переработки смесей гексафторида урана с фторидом водорода путем совместной сорбции их на фториде натрия с последующей десорбцией (Галкин Н.П., Зайцев В.А., Серегин М.Б. Улавливание и переработка фторсодержащих газов. - М.: Атомиздат. - 1975. - 239 с.). Недостатком способа является невозможность выделения компонентов смеси непосредственно в виде их индивидуальных химических соединений, в которых они содержатся в перерабатываемой смеси.
Известен способ переработки смеси гексафторида урана с фторидом водорода с целью выделения индивидуальных компонентов, состоящий из нескольких стадий: совместная сорбция их фторидом натрия, раздельная десорбция в две стадии, на первой из которых при температуре 423-463 К извлекают преимущественно фторид водорода, содержащий до 4 об. % гексафторида урана. На второй стадии при температуре 573-673 К десорбируют гексафторид урана, свободный от фторида водорода. Десорбат первой стадии, состоящий из смеси фторида водорода с гексафторидом урана, направляют на селективную сорбцию фторида водорода на фториде лития при температуре 263-293 К и времени контакта не менее 20 с, после чего несорбированный гексафторид урана с примесью фторида водорода возвращают на фторид натрия на повторную перераработку вместе с исходной смесью. Фторид водорода с фторида лития затем десорбирут при температуре 423-523 К (Акишин B.C. Бахматова Л.Ф. Малый Е.Н. и др. Патент РФ 2159742, опубл. 27.11.2000, бюлл. №33 - прототип).
Недостатком способа является многостадийность процесса.
Задача изобретения - упрощение способа выделения гексафторида урана из смеси с фторидом водорода.
Поставленная задача решается тем, что в способе выделения гексафторида урана из его смеси с фторидом водорода, включающем контактирование смеси с фторидом лития, процесс ведут при температуре 30-60°С.
На чертеже представлены графики зависимости величины сорбционной емкости фторида водорода и гексафторида урана на фториде лития в исследованном интервале температур.
В результате проведенных экспериментальных исследований зависимости сорбционной емкости фторида лития по фториду водорода и гексафториду урана в интервале температур 10-60°С было установлено, что при температурах 30-60°С сорбционная емкость по HF претерпевает положительный экстремум при небольшом значении емкости сорбента по UF6. Наличие области повышенной сорбции фторида водорода в системе UF6-HF-LiF при температуре 30-60°С из литературных источников не было известно и не вытекает из физико-химических свойств реакционной системы.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом. Из питателя смесь гексафторида урана с фторидом водорода пропускают через вертикальный адсорбер, заполненный таблетированным фторидом лития, поддерживаемым при температуре 30-60°С. Не сорбированный фторидом лития UF 6 конденсируют в приемник, охлаждаемый до температуры кипящего жидкого азота. Фторид водорода выводят из схемы десорбцией при более высоких температурах, и этот продукт является оборотным, его возвращают на переработку с основным потоком продуктов отгонки HF из технологических десублиматоров либо подвергают гидрометаллургической переработке. Гексафторид урана, сконденсированный в приемнике, является товарным продуктом. Результаты промышленного выделения гексафторида урана из смеси UF6-HF на таблетированном фториде лития приведены в таблице.
Таблица | ||||
Температура сорбции, °С | Сорбционная емкость LiF по HF, мг/г | Содержание UF 6 в товарном продукте, об.% | Состав десорбата, кг | Содержание UF 6 в десорбате, мас. % |
60 | 80 | 99,5 | UF6 - 5,076; HF - 77,36 | 6,2 |
40 | 138 | 99,9 | UF 6 - 36,87; HF - 134,5 | 21,5 |
30 | 110 | 99,8 | UF6 - 49,46; HF - 103,6 | 32,3 |
Способ позволяет выделить гексафторид урана из его смеси с фторидом водорода в товарном виде (содержание примеси HF не более 0,5 об.%), в одну стадию. При этом прямой выход гексафторида урана составляет величину не менее 98%.
Класс C01B7/19 фтор; фтористый водолрод