Дипломная работа на тему: Обзор технологии получения урана из закиси-окиси урана экстракционным способом

Введение

Уран открыт в 1789г. Клапротом в урановой смолке (U3O8). Уран-пластичный металл серо-стального цвета. Известны 3 его модификации: -уран, -уран и -уран. Тпл=1130, Ткип=3700-4200. Механические свойства урана сильно зависят от режима механической и термической обработки. [14]

На воздухе уран медленно окисляется, покрываясь черной пленкой оксида, тормозящей, но не останавливающей коррозию. При температуре выше 150 0С быстро окисляется. Установлено 6 оксидов урана, среди них важнейшие UO2, U3O8, UO3.[3]

Уран активно реагирует с водородом при 250-300 и 400-600 0С соответственно с образованием гидрида UH3. Гидрид урана разлагается выше 430 0С.[12]

Уран при температурах 600-800 0С реагирует с азотом, образуя нитриды (U2N3, UN). Нитриды урана труднорастворимы в кислотах и инертны к растворам щелочей.

Уран до 100 0С медленно корродирует в воде.[3]

Из растворов в интервале рН=3,8-6,0 (в зависимости от концентрации урана) выделяется малорастворимый гидроксид уранила UO2(ОН)2. К хорошо растворимым солям уранила относятся нитрат UO2(NO3)2, сульфат UO2SO4, хлорид UO2Cl2, фторид UO2F2, ацетат UO2(CH3COO)2. Эти соли выделяются из растворов в виде кристаллогидратов с различным числом молекул воды.[12]

Уран является девяносто вторым элементом периодической системы Д.И. Менделеева, последним из естественных элементов. Он - один из важнейших элементов, определивших современное состояние научных знаний о природе вещества и высокотехнологичных отраслей промышленности. На основе урана создано атомное и термоядерное оружие. Тепловыделяющие элементы из урана и его сплавов, а так же из диоксида урана работают на атомных электростанциях, на атомных подводных лодках, атомных ледоколах и авианосцах. Уран является исходным материалом для получения новых искусственных элементов (трансурановых): нептуния, плутония, америция, кюрия, берклия, калифорния, эйнштейния, фермия, менделеевия, лоуренсия и др. [13]

Уран служит основным горючим в ядерных реакторах. Два изотопа 235U и 233U способны к цепной реакции деления на медленных нейтронах. Первый из них содержится в природном уране, поэтому называется первичным ядерным горючим.[7]

Для получения оружейного урана требуется металлический уран высокой чистоты. В курсовой работе рассмотрен вопрос получения металлического урана высокой чистоты из U3O8.

1 Обзор технологии аффинажа урана

Среднее содержание урана в земной коре 3*10-4 % (по массе). Урановые минералы встречаются на всех стадиях эндогенного (первичного) минералообразования: магматической, пегматитовой и гидротермальной. Кроме того, уран встречается преимущественно в высшей степени окисления, в экзогенных и метаморфогенных месторождениях. Известно около 200 минералов урана. Они представлены соединениями четырехвалентного урана (преимущественно оксидами) и шестивалентного урана (соли уранила) [1].

К важнейшим минералам группы оксидов относятся уранит UO2 и настуран (или урановая смолка) U3O8. По современным воззрениям они представляют одну минеральную фазу переменного состава UOx, где х изменяется от 2 до 2,6.

Содержание урана в уранините колеблется от 46,5 до 88,2 %. Обычно присутствуют также 0,1 - 3 % и более ThO2, 1 - 2 % и более лантаноидов, а также продукты радиоактивного распада урана 2.

Оглавление

- Введение 3

- Обзор технологии получения урана из закиси-окиси урана экстракционным способом

- Выщелачивание кислотами

- Извлечение урана из растворов с помощью экстракции

- Производство урана

- Практическая часть

- Выбор технологической схемы

- Расчёт материального баланса

- Технологический контроль

- Характеристика отходов

- Техника безопасности и охрана труда

- 3. Заключение 47

- Список используемой литературы 48

Заключение

1. В ходе курсовой работы изучено использование экстракции и реэкстракции в технологий урана в мировой практике, показано, что основной областью применения экстракции является очистка урана от примесей.

2.Показано, что наиболее перспективным в технологии урана является использования аппаратов типа смеситель-отстойник, обладающих высокой производительностью, при небольших производственных площадях.

3. Эффективным является использование в качестве реэкстрагента раствора гидрокарбоната аммония при этом достигается дополнительная очистка от примесей.

4. Произведен расчет материального баланса операции экстракции и реэкстракции урана, расчет противоточного каскада, расчет габаритных размеров смесителя-отстойника.

5. Показаны основные мероприятия по охране труда и дана характеристика образующихся отходов

Список литературы

1. Болотников Л.Е. Технологическое проектирование производств редких металлов. - М.: Металлургия. - 1973. - 470 с.

2. Зеликман А.Н., Вольдман Г.М., Беляевская Л.В. Теория гидрометаллургических процессов. - М: Металлургия, 1993. - 432 с.

3. Маслов А. А., Каляцкая Г.В., Амелина Г.Н., Водянкин А.Ю., Егоров Н.Б.:Технология урана и плутония: учебное пособие. - Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2007. - 97 с

4. Трейбл Р. Жидкостная экстракция. - М.: Химия. - 1966. - 724 с.

5. Галкин Н.П., Судариков Б.Н., Верятин У.Д., Шишков Ю.Д., Майров А.А. Технология урана. - М.: Атомиздат, 1964.

6. Вольдман Г.М. Основы экстракционных и ионообменных процессов в гидрометаллургии. - М.: Металлургия. - 1982. - 376 с.

7. Громов Б.В. Введение в химическую технологию урана. - М.: Атомиздат. - 1978. - 336 с.

8. Вольдман Г.М., Зеликман В.Н. Теория металлургических процессов. - М.: Интермет Инженерия. - 2003. - 464 с.

9. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия. - 1973. - 750 с.

10. Ритчи Г., Эшбрук А, Экстракция. Принципы и применение в металлургии. - М.: Металлургия. - 1983. - 406 с.

11. Бекман И.Н.: Радиохимия. Курс лекций. -М: Химия. - 2006

12. Тананаев И.Г. Уран: Учебное пособие. - М.: НИЯУ МИФИ, 2011. - 92 с.

13. Н.С. Тураев, И.И. Жерин Химия и технология урана: Учебное пособие для вузов/ Н.С. Тураев, И.И. Жерин. - М. ЦНИИАТОМИНФОРМ, 2005, 407с.: ил.

14. Металлургия урана и технология его соединений : курс лекций : в 3 ч. / В. А. Волкович, А. Л. Смирнов. - Екатерин- бург : Изд-во Урал. ун-та, 2014. - Ч. 1. - 104 с. : ил