Изобретение относится к химии и металлургии, конкретно к технологии получения тетрафторида урана из товарных десорбатов, полученных в результате сорбционного концентрирования урана из продуктивных растворов.

Тетрафторид урана, полученный по предложенному способу, может применяться в производстве гексафторида урана или металлического урана.

Известен способ получения тетрафторида урана, включающий смешивание диоксида урана с бифторидом аммония и карбамидом, термообработку полученной смеси при температуре выше точки кипения карбамида, но ниже температуры точки кипения бифторида аммония с последующей выдержкой при этой температуре до образования двойной соли, а затем термообработку при температуре 500-600°С с выдержкой при этой температуре в вакууме или в инертной атмосфере до получения тетрафторида урана. (Пат. 2601477 Российская Федерация, МПК C01G 43/06 (2006.01), опубл. 10.11.2016г., Бюл. №31).

Основным недостатком данного способа является использование в качестве исходного сырья диоксида урана, получение которого сопровождается большим числом технологических переделов. Диоксид урана получают методом восстановления триоксида урана или закиси-окиси урана. Закись окись урана или триоксид урана получают путём прокаливания полиуранатов аммония, натрия, пероксида урана, которые получают осаждением урана из товарных десорбатов.

Наиболее близким к заявленному изобретению является способ получения тетрафторида урана, включающий растворение диоксида урана, осаждение тетрафторида урана из полученного раствора путем подачи плавиковой кислоты, фильтрацию пульпы, промывание осадка, сушку и прокаливание. (Пат. 2396212 Российская Федерация, МПК СОЮ 43/06 (2006.01), С22В 60/02 (2006.01), С22В 3/04 (2006.01), опубл. 10.08.2010г., Бюл. №22).

Недостатком известного способа является необходимость растворения диоксида урана в соляной кислоте, что предопределяет необходимость использования коррозионностойкого оборудования, а также использование в качестве исходного сырья - диоксида урана, для получения которого необходимо осуществления большого количества технологических переделов: i оварныи десорбат - химический концентрат природного урана - закись окись урана - диоксид урана.

Задачей изобретения является разработка способа получения тетрафторида урана из растворов товарных десорбатов, образующихся после сорбционного концентрирования урана из продуктивного раствора, снижение затрат на химические реагенты и электроэнергию, затрачиваемые на получение диоксида урана.

Техническим результатом заявляемого изобретения является осуществление прямого осаждения кристаллогидратов аммонийпентафторида урана состава: NH4UF. H2O и NH4UFS- 0,5H2O ИЗ растворов товарных десорбатов с использованием в качестве реагента осадителя - бифторида аммония с последующей прокалкой осадка до тетрафторида аммония.

Технический результат достигается способом получения тетрафторида урана, включающий получение раствора четырехвалентного урана, осаждение урансодержащего сырья из раствора, с получением пульпы и с последующей ее фильтрацией, промывание осадка, сушку и прокаливание. Согласно изобретению раствор четырехвалентного урана получают путем использования в качестве исходного сырья раствора товарного десорбата, образующегося в результате сорбционного концентрирования урана из продуктивных растворов подземно-скважинного выщелачивания урана, предварительно подкисляют его серной кислотой до концентрации 200-250 г/дм ³ , пропускают подкисленный раствор через слой цинка, либо производят восстановление урана электрохимическим методом с использованием товарного десорбата, предварительно подкисленного серной кислотой до концентрации 40-45 г/дм ³ , осуществляют осаждение урансодержащего сырья в виде аммонийпентафторида урана из раствора путем подачи в восстановленный урансодержащий раствор в три стадии бифторида аммония через каждые 15 мин при температуре 90-100°С при интенсивном перемешивании, промывают технической водой при Ж:Т=3: 1, сушку проводят при температуре 210 - 250 °C в течение 1часа, прокалку проводят при температуре 600 - 650 °C в течение 1часа.

Примеры осуществления способа.

Пример 1. Получение тетрафторида урана проводят из товарных десорбатов, полученных в результате сорбционного концентрирования урана из продуктивных растворов . Содержание урана в десорбатах составляет 40-100 г/дм ³ . Перед проведением процесса осаждения аммонийпентафторида урана, проводят предварительное восстановление шестивалентного урана до четырёхвалентного. Для проведения процесса восстановления урана, раствор товарного десорбата предварительно подкисляют серной кислотой до концентрации 200 г/дм ³ . Через вертикально расположенную колону, заполненную цинком, снизу вверх пропускают подкисленный раствор товарного десорбата при соотношении Ураствора/ v цинка 1/12. Степень восстановления урана при этом составляет УУУО. далее из полученных растворов осуществляют осаждение кристаллогидратов аммонийпентафторида урана бифторидом аммония. Осаждение проводят при температуре 90 °C при интенсивном перемешивании. Необходимый расход реагента осадителя для обеспечения полноты осаждения составляет - 0,62 кг NH4HF2 /кг U. Для получения осадков с хорошими фильтрационными характеристиками добавление необходимого количества реагента осуществляют в три стадии. Степень извлечения урана в осадок составляет - 99%. Полученный осадок фильтруют от маточного раствора, промывают технической водой при Ж:Т = 3: 1 и направляют на процесс сушки и прокаливания. Сушку и прокаливание аммонийпентофторида урана до тетрафторида урана осуществляют в печи с восстановительной атмосферой для предотвращения процессов окисления урана. Процесс сушки и прокаливания осуществляют в две стадии:

-сушка при 210 °C в течение 1 ч;

- прокалка при 600 °C в течение 1 ч.

Пример 2. Получение тетрафторида урана проводят из товарных десорбатов, полученных в результате сорбционного концентрирования урана из продуктивных растворов. Содержание урана в десорбатах составляет 40-100 г/дм ³ . Перед проведением процесса осаждения аммонийпентафторида урана, проводят предварительное восстановление шестивалентного урана до четырёхвалентного электрохимическим методом. Для проведения процесса восстановления урана, раствор товарного десорбата предварительно подкисляют серной кислотой до концентрации 40-50 г/дм ³ . Восстановление урана осуществляют на диафрагменном электролизёре с разделённым катодным и анодным пространством при силе тока - 5 А. Раствор товарного десорбата пропускают через катодную камеру электролизёра с заданной производительностью, через анодную камеру пропускают растворы маточников сорбции урана, доукреплённые по серной кислоте до концентрации: 15-30г/дм ³ . Восстановление урана электрохимическим методом осуществляют в режиме рецикла в течении 160-180 минут. Далее из полученных растворов осуществляют осаждение кристаллогидратов аммонийпентафторида урана бифторидом аммония. Осаждение проводят при температуре 90 °C при интенсивном перемешивании. Необходимый расход реагента осадителя для обеспечения полноты осаждения составляет - 0,62 кг NH4HF2 /кг U. Для получения осадков с хорошими фильтрационными характеристиками добавление необходимого количества реагента осуществляют в три стадии. Степень извлечения урана в осадок составляет - 99%. Полученный осадок фильтруют от маточного раствора, промывают технической водой при Ж:Т = 3: 1 и направляют на процесс сушки и прокаливания. Сушку и прокаливание аммонийпентофторида урана до тетрафторида урана осуществляют в печи с восстанови тельной атмосферой для предотвращения процессов окисления урана, процесс сушки и прокаливания осуществляют в две стадии:

-сушка при 210 °C в течение 1 ч;

- прокалка при 600 °C в течение 1 ч.

В сравнительной таблице 1 представлены элементы и соединения, входящие в состав тетрафторида урана, полученного прямым осаждением из товарных десорбатов.

Таблица 1 - Содержание урана и примесных компонентов в тетрафториде урана

Как следует из результатов, представленных в таблице 1, по своему химическому составу тетрафторид урана соответствует требованиям по содержанию U и UF ₄ .