190465. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagy reakcíóképességű urán-trioxid előállítására szilárd uranil-nitrát-hidrát termikus bontásával
1 190 465 2 lor alkalmazásával hajtjuk végre. Ha több reaktort alkalmazunk ezek lehetnek azonos vagy egymástól eltérő típusúak. Függetlenül attól, hogy az eljárást folyamatos vagy szakaszos módon hajtjuk-e végre az eljárás során képződő gázokat folyamatosan eltávolítjuk és ismert eljárással kezelve salétromsavvá regeneráljuk, majd visszavezetjük az urántartalmú koncentrátumba, vagy a 2 370 695. számú francia szabadalmi leírás szerinti módon katalitikusán redukáljuk, minek során a nitrogén-oxidok nitrogénné és gőzzé alakulnak és a reakció során leadott hő az uranil-nitrátnak urán-trioxiddá való alakításánál hasznosul. Mind az urán-trioxid, mind a belőle redukálással előállított urán-dioxid por alakú keverék. Az urándioxidot ezután szinterelhetjük és a továbbiakban ilyen formában használhatjuk. A következőkben a találmányt példákkal világítjuk meg. /. példa A találmány szerinti eljárást ebben a példában 113 °C olvadáspontú uranil-nitrát-trihidrát kiindulási anyag alkalmazásával mutatjuk be. 44 g uranil-nitrát kristályt 1 liter térfogatú, hőmérséklet-programozással bíró, termosztatikusan szabályozott fürdőbe helyezett laboratóriumi kísérleti rotációs reaktorba viszünk be. A reaktort vákuumot létesítő berendezéssel kapcsoljuk össze, ez utóbbit pedig nyomásszabályozóval látjuk el. Ezután a reaktorban a nyomást 3,2 • 103 Pa értékre csökkentjük. A fürdő kezdeti hőmérsékletét 110 °C-ra állítjuk be, majd 90 perc alatt fokozatosan 330 °C-ra melegítjük és még 90 percig ezen a hőmérsékleten tartjuk. A kezelés teljes ideje így 180 perc. Ez idő alatt a parciális gőznyomás 3,2 • 103-0 Pa érték között változik. A reaktorból távozó gázokat hűtéssel fogjuk fel. 29 g rozsdaszínű, por alakú terméket gyűjtünk össze, mely termék 22,9 m2/g fajlagos felületű, a legfeljebb 7,5 p sugarú pórusokat figyelembevéve 0,28 cm3/g pórustérfogátú - a pórusok térfogatuk szerint két csoportra, egy 10-15 nm-es és egy 2000-2500 nm-es sugár maximumú csoportra oszlanak - és 0,7 g/cm3 látszólagos sűrűségű urán-trioxid. A találmány szerinti eljárással előállított urántrioxidot fizikai jellemzői megkülönböztetik az ismert denitrálási eljárások bármelyikével előállított urán-trioxidtól. A találmány szerinti eljárással előállított termék jellemzői a későbbi átalakítási műveletek, például redukálás, fluorozás, szinterelés végrehajtása szempontjából és főként az átalakulás kinetikáját tekintve sokkal kedvezőbbek az ismert eljárásokkal kapottakénál. 2. Példa A példában uranil-nitrát-hexahidrát bontását mutatjuk be, a találmány szerinti eljárás széles körű alkalmazási lehetőségének bemutatására az eljárást két szakaszban hajtjuk végre. 39.2 g uranil-nitrát-hexahidrát kristályt az 1. példában ismertetett rotációs reaktorba viszünk be. A hőmérsékletprogramozással bíró reaktort vákuumot létesítő berendezéssel kapcsoljuk össze, és a reaktorban a nyomást 3,2 • 103 Pa értékre csökkentjük. A fürdő kezdeti hőmérsékletét 50 °C-ra állítjuk be, majd a hőmérsékletet 75 perc alatt fokozatosan 230 °C-ra emeljük. A kapott termék ezen a hőmérsékleten megolvaszthatatlanná válik. A kapott megölvaszthatatlan terméket 27 mm belső átmérőjű, légköri nyomáson működő rögzitett-ágyas reaktorba visszük át. A reaktort a Joulehatás kihasználásával melegítjük és 60 1/óra áramlási sebességű száraz levegőáramot vezetünk át rajta. A reaktor hőmérsékletét 60 perc alatt 230 °C-ról 500°C-ra emeljük. A denitrálás teljes időtartama 135 perc. A két szakasz során a parciális gőznyomás 3,2 • 103 Pa-0 Pa között változik. 22,3 g zöldes por alakú terméket gyűjtünk össze, mely urán-trioxid. A kapott urán-trioxid fajlagos felülete 23,2 m2/g, pórustérfogata - a legfeljebb 75 p sugarú pórusokat figyelembevéve - 0,23 cm3/g, mely pórusok térfogatának megoszlása a sugártól függően két maximumot ad, az egyiket 10-12,5 nm-nél, a másikat 1000-1250 nm-nél, a termék látszólagos sűrűsége 1,24 g/cm3. 3. Példa A példában uranil-nitrát-hexahidrát bontását mutatjuk be fegyetlen reaktorban, egy lépésben. 47.3 g uranil-nitrát-hexahidrát kristályt az 1. példa szerinti laboratóriumi kísérleti berendezésbe viszünk be. A berendezésben a nyomást 3,2 • 103 Pa értékre csökkentjük. A hőmérsékletprogrammal ellátott, szabályozott hőmérsékletű fürdő kezdeti hőmérséklete 50 °C. A fürdő hőmérsékletét ezután progresszíven 350°C-ra emeljük 150 perc alatt, majd 45 percig ezen a hőmérsékleten tartjuk. A bontási folyamat lefolyása alatt a parciális gőznyomás 3,2 • 103-0 Pa között változik. A bontási eljárás eredményeképpen 27,9 g urán-trioxidot nyerünk rozsdaszínű por formájában. A kapott urán-trioxid fajlagos felülete 22,9 m2/g, pórustérfogata - a legfeljebb 7,5 p sugarú pórusokat figyelembevéve - 0,31 cm3/g, a pórustérfogat megoszlása a sugártól függően két maximumot ad, az egyiket 12,5-16,0 nm, a másikat 1000-1250 nm értékeknél; a termék látszólagos sűrűsége 1,33 g/cm3. 4. Példa A példa uranil-nitrát-hexahidrát bontását mutatja be egy lépésben, rotációs reaktorban végrehajtva, ahol a denitrálási művelet igen gyorsan lezajlik, amint a termék a bomlás során megolvaszthatatlanná válik. E folyamat végrehajtására 49,7 g pehely formájú uranil-nitrát-hexahidrátot viszünk az 1. példában ismertetett laboratóriumi kísérleti berendezésbe. A berendezésben a légnyomást 3,2 • 103 Pa érték-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
