Получение оксидов из полиуранатов аммония

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)₂U_nО_3n+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)₂U_nО_3n+1 → nUO₃ + 2NH₃ + Н₂O. (1.2.10)

Прокаливание при 600-900 °С приводит к образованию закиси-окиси урана по реакции:

9(NH₄)₂U_nО_3n+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*

* 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

Таблица 1.2.7

Влияние условий прокаливания диураната аммония на физические свойства
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.