способ переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом
Классы МПК: | C01G43/06 фториды C01B7/19 фтор; фтористый водолрод |
Автор(ы): | Акишин В.С., Бахматова Л.Г., Лазарчук В.В., Малый Е.Н., Мариненко Е.П., Матвеев А.А., Рудников А.И., Хохлов В.А., Кораблев А.М. |
Патентообладатель(и): | Сибирский химический комбинат |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-05-21 публикация патента:
27.11.2000 |
Изобретение относится к способам переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом. Смесь гексафторида урана с фтористым водородом сорбируют на фториде натрия при 363 - 383К. Затем проводят двухстадийную десорбцию. На первой стадии, осуществляемой при температуре 423 - 463K и абсолютном давлении 0,7 - 4,0 кПа, десорбируют весь фтористый водород и часть гексафторида урана. На второй стадии, осуществляемой при температуре 573 - 673К и абсолютном давлении 10 - 100 кПа, десорбируют гекоафторид урана, не содержащий примеси фтористого водорода. Десорбат первой стадии направляют на селективную сорбцию фтористого водорода на фториде лития при температуре 263-293К при времени контакта не менее 20 с. Затем несорбированные газы, содержащие гексафторид урана и часть фтористого водорода, возвращают на сорбцию на фториде натрия вместе с исходной смесью. Сорбированный фторидом лития фтористый водород десорбируют при температуре 423 - 523К. Десорбат не содержит примеси гексафторида урана. Гексафторид урана, десорбированный с фторида натрия на второй стадии, и фтористый водород, десорбированный с фторида лития, могут быть выданы как товарные продукты. При осуществлении способа не образуется газообразных отходов. 3 ил., 2 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Формула изобретения
Способ переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом путем их совместной сорбции на фториде натрия с последующей десорбцией, отличающийся тем, что десорбцию проводят в две стадии, первую из которых осуществляют при температуре 423 - 463К и абсолютном давлении 0,7 - 4,0 кПа, а вторую - при температуре 573 - 673К и абсолютном давлении 10 - 100 кПа, при этом десорбат первой стадии направляют на сорбцию фтористого водорода на фториде лития при температуре 263 - 293К и времени контакта не менее 20 с, после чего несорбированные газы возвращают на сорбцию на фториде натрия вместе с исходной смесью, а сорбированный фторидом лития фтористый водород десорбируют при температуре 423 - 523К.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к технологии переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом. Фтористый водород, является наиболее часто встречающейся примесью в гексафториде урана, мешающей его дальнейшему использованию. Поэтому необходимость переработки смесей, содержащих эти компоненты, возникает на различных стадиях технологии получения и применения гексафторида урана, причем разрешение этой задачи направлено как на обезвреживание сбросных газов, так и на утилизацию ценных веществ - гексафторида урана и фтористого водорода. Известна группа способов переработки смесей, содержащих гексафторид урана и фтористый водород, основанных на принципах гидрометаллургии, т.е. на гидролитическом расщеплении гексафторида урана водой или водными растворами с последующей переработкой растворов осадительными, экстракционными или сорбционными методами /Шевченко В.Б., Судариков Б.Н. Технология урана-М. Госатомиздат. - 1961. - с.301-302./. Хотя эти процессы широко используются в практике, они обладают существенными недостатками, заключающимися в образовании токсичных водных отходов, большом числе операций передела и обесценивании фтора, заключенного в гексафториде урана и фтористом водороде. Известен способ переработки смеси UF6 - HF путем совместной конденсации компонентов при температуре ниже 233K с последующим разделением жидкой фазы фтористого водорода и твердой фазы гексафторида урана /Method and apparaturs for the physical separation of the components of a bynary mixture. Патент США N 3425812, 1969/. Однако удалить полностью фтористый водород из гексафторида урана невозможно, т. к. некоторое количество его остается сорбированным на твердом гексафториде урана. К тому же и отделенный фтористый водород загрязнен гексафторидом урана до нескольких десятых долей процента, и это требует гидрометаллургического окончания технологической цепочки, как в способе /Шевченко В.Б., Судариков Б.Н. Технология урана. - М.: Госатомиздат. -1961.-с.301-302./. Известен способ переработки смеси UF6 - HF, основанный на различии температур кипения фтористого 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 фтористого водорода при температуре 213 - 193K. Однако достаточно большое количество гексафторида урана улетучивается вместе со фтористым водородом вследствие образования гексафторидом урана и фтористым водородом лектолетучего азеотропа, содержащего около 20 мас.% HF и 80 мас.% UF6, и это также требует проведения дополнительных операций по переработке возгонов. Кроме того, из-за низких температур и малых давлений способ крайне малопроизводителен. Известен способ селективного выделения фтористого водорода из смеси с гексафторидом урана в результате осуществления реакции HF с перфторированными аминами /Verfahren zum Abtrennen von Fluorwasserstoft aus einem Uranhexaafluorid - Fluorwasserstoff Gemisch. Патент ФРГ N 2231893.-1979/![способ переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом, патент № 2159742](/images/patents/312/2159742/2159742-2t.gif)
NaOH+[HN-(C4F9)3]+F- ---> NaF + H2O +N - (C4F9)3 (2)
Недостатки способа заключаются в наличие жидких и твердых отходов, относительной дороговизне реагентов и обесценивании фтор-иона, содержащегося во фтористом водороде. Известен способ переработки смесей гексафторида урана с фтористым водородом путем 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./, (прототип). Недостатком способа является невозможность выделения компонентов смеси непосредственно в виде их индивидуальных химических соединений, в которых они содержатся в перерабатываемой смеси. Цель изобретения заключается в создании способа переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом, позволяющего выделить компоненты смеси непосредственно в виде их индивидуальных химических соединений. Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом, путем их сорбции на фториде натрия с последующей десорбцией, десорбцию проводят в две стадии, первую из которых осуществляют при температуре 423 - 463К и абсолютном давлении 0,7 - 4,0 кПа, а вторую при температуре 573 - 673К и абсолютном давлении 10-100 кПа, при этом десорбат с первой стадии направляют на сорбцию фтористого водорода на фториде лития при температуре 263 -293К и времени контакта не менее 20 с, после чего несорбированные газы возвращают на сорбцию на фториде натрия вместе с исходной смесью, а сорбированный фторидом лития фтористый водород десорбируют при температуре 423 - 523К. На фиг.1 изображена технологическая блок-схема предложенного способа. На фиг. 2 представлена зависимость дифференциальной степени десорбции фтористого водорода и гексафторида урана (
![способ переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом, патент № 2159742](/images/patents/312/2159001/945.gif)
![способ переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом, патент № 2159742](/images/patents/312/2159009/948.gif)
![способ переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом, патент № 2159742](/images/patents/312/2159004/183.gif)
![способ переработки смеси гексафторида урана с фтористым водородом, патент № 2159742](/images/patents/312/2159004/183.gif)
- Прямой выход гексафторида урана в товарный продукт - 99,37%. С учетом рецикла выход UF6 в товарный продукт близок к 100% при спектральной чистоте его по примеси фтористого водорода. - Прямой выход фтористого водорода в товарный продукт - 99,35%. С учетом рецикла выход HF, в товарный продукт близок к 100% при спектральной чистоте его по примеси гексафторида урана. - Количество гексафторида урана, находящегося в рецикле внутри схемы составляет 0,63% от поступившего на переработку. Для фтористого водорода эта величина составляет 0,65%. Таким образом, осуществление предложенного способа позволяет решить задачу переработки смесей гексафторида урана с фтористым водородом, не прибегая к нетехнологичным и дорогостоящим гидрометаллургическим операциям, и выделить компоненты смеси как товарные продукты в виде индивидуальных, высокочистых веществ.
Класс C01B7/19 фтор; фтористый водолрод