При воздействии на соли уранила аммиаком выделяется осадок переменного состава, которому обычно приписывают состав полиураната аммония. Фактически же при обычном режиме осаждения состав получаемого соединения точнее выражается формулой (NH4)2UnО3n+1, где n = 1, 2 и 3.
Полиуранаты аммония представляют распространенные в технологии урана промежуточные продукты. Ценность их для получения оксидов заключается в том, что они не содержат в своем составе нелетучих компонентов, кроме урана, а образующийся при прокаливании аммиак повторно используется в производстве. Полиуранаты аммония могут быть переведены либо в триоксид, либо в закись-окись урана. Триоксид получается термическим разложением полиуранатов на воздухе при 250-400 °С по реакции:
(NH4)2UnО3n+1 → nUO3 + 2NH3 + Н2O. (1.2.10)
Прокаливание при 600-900 °С приводит к образованию закиси-окиси урана по реакции:
9(NH4)2UnО3n+1 → 3nU3O8 + 2(9-n)NH3 + nN2 + 3(n+3)H2O. (1.2.11)
Как правило, прокаливают влажный полиуранат аммония. Степень удаления влаги и аммиака из продукта зависит от температуры прокаливания. При 400 °С аммиак удаляется практически полностью, воды удаляется большая часть; при 600 °С происходит полное удаление аммиака и воды, однако в этих условиях уже начинается разложение триоксида на закись-окись урана и кислород (табл. 1.2.5).
Физические характеристики оксидов урана зависят от метода осаждения полиураната аммония (табл. 1.2.6).
Избыточная концентрация аммиака почти не влияет на физические свойства полиураната аммония и полученных из него оксидов урана. Однако, чем ниже скорость подачи аммиака и интенсивнее перемешивание, тем более плотным получается полиуранат аммония, тем выше насыпная масса оксидов урана, получаемых из него.
Повышение температуры прокаливания полиураната аммония приводит к постепенному увеличению размера кристаллов оксидов и их насыпнй массы (табл. 1.2.7).
Таблица 1.2.5
Влияние температуры прокаливания диураната аммония на остаточное содержание аммиака и воды*
Температура | Остаточное содержание компонентов, % | |
NH3 | Н2О | |
200 300 400 600 800 | 1,4–1,7 0,3–0,5 0,01–0,03 Не обнаружен Не обнаружен | 4,9–5,4 0,9–1,4 0,2–0,3 0,06 Не обнаружен |
* Полиуранат аммония во всех случаях прокаливали в течение 2 ч на воздухе в статических условиях.
Таблица 1.2.6
Влияние условий осаждения полиураната аммония на свойства полученного из него триокида урана
Условия | Свойства диураната аммония | Свойства триоксида урана (получен при 300°С) | ||
насыпной вес, кг/м3 | средний размер кристаллов, мкм | насыпной вес, кг/м3 | средний размер кристаллов, мкм | |
25%-ный аммиак: 60 °С 25 °С | 0,70 1,50 | – 0,1 | 1,70 | 0,08 . .0,04 |
Газообразный аммиак: 60 °С 25 °С | 0,56 0,73 | – 0,06 | – 0,65 | – 0,04 |
Таблица 1.2.7
Влияние условий прокаливания диураната аммония на физические свойства
оксидов урана
Температура прокаливания, °С | Длительность прокаливания, ч |
Характеристика оксидов урана
Прокаливание диураната аммония в некоторых случаях сопровождается очисткой урана от примесей, например от иона фтора. Это обстоятельство используется при переработке продуктов газодиффузионного производства и шлаков восстановительной плавки.
Наиболее равномерный по размеру кристаллов полиуранат аммония получается при так называемом гомогенном осаждении. В этом случае в качестве осадителя используется мочевина; при кипении раствора она разлагается по реакции:
(NH2)2CO + H2O → 2NН3 + СО2. (1.2.12)
При равномерном повышении щелочности раствора за счет выделяющегося аммиака образуется уранат аммония, имеющий размер кристаллов около 0,1 мкм. Этот метод используется в технологической практике для получения в конечном итоге диоксида урана керамического сорта.
Дата: 2019-02-25, просмотров: 225.