Участок получения тетрафторида урана

Отделение занимается получением тетрафторида урана по следующей технологической схеме:

-осаждение кристаллов ТФУ;

-фильтрация;

-отмывка кристаллов;

-контрольная фильтрация;

-сушка;

-прокалка.

Пульпа двуокиси из отделения экстракционного передела, подается в каскад осаждения ТФУ, туда же подаются соляная и плавиковая кислоты, а так же «комплексный раствор» состава [UCl₄F]^-. Реакция, протекающая в каскаде, описывается уравнениями:

UO₂+HCl+HF®[UCl₄F]^-

[UCl₄F]^-+HF®UF₄¯

UO₂+HCl+4HF®UF₄+HCl+2H₂O

В каскаде автоматически поддерживается строго определенная температура, кислотность и концентрация фтор ионов. Затем пульпа кристаллов отправляется на фильтрацию в барабанных вакуум-фильтрах (БВФ), для более эффективной фильтрации в хвостовой реактор подается флокулянт. Кристаллы ТФУ после фильтрации подаются на отмывку от кислоты и фтора (отмывка осуществляется хоз/питьевой водой). Отмытые кристаллы в виде пульпы поступают на вторую фильтрацию (на БВФ, с флокулянтом).

Растворы с БВФ-ов поступают в отстойники. Осветленный раствор через буферные емкости поступает на утилизацию. Сгущенная пульпа возвращается в репульпатор, где производится отмывка ТФУ. Маточник с первой фильтрации, содержащий в большом количестве мелкие кристаллы продукта, направляется на приготовление «комплексного раствора». Отфильтрованный осадок (со второй фильтрации) поступает на сушку в печи. Оттуда – на прокалку в печь, затем охлаждается в шнеках-холодильниках и затаривается в контейнеры. Для контроля качества полученного ТФУ отбираются пробы на крупность, на влагу и на содержание железа. Контейнеры с продуктом, который соответствует требованиям, формируются в партии.

Продукт, который не удовлетворяет требованиям, направляется на переработку. Для переработки бракованной продукции существует участок приготовления так называемого «комплексного раствора». Некондиционный ТФУ совместно с пульпой двуокиси подается в реактор, где происходит растворение его соляной кислотой:

UF₄+ UO₂+HCl+HF®[UCl₄F]^-+H₂O

Растворы с первой фильтрации и после растворения

В реакторах растворения производится растворение металлического урана. Растворение проводится в соляной кислоте, туда же подается маточник с первой фильтрации:

U+HCl+HF®[UCl₄F]^-+H₂

Комплексный раствор [UCl₄F]^- ,с каждой стадии растворения, отправляется в отстойники. Отстоявшись, комплексный раствор, направляется в каскад осаждения ТФУ, осадки же после растворения и отстаивания уходят на выщелачивание соляной кислотой. Раствор направляется на отстаивание, а осадок – на утилизацию.

Принципиальная схема получения ТФУ:

Аппаратурное оформление отделение экстракционного аффинажа.

Экстрактор.

В корпусе экстракционного аффинажа урана используется 6-и стадийный смесительно-отстойный экстрактор ящичного типа с противоточным движением фаз, где разделение фаз происходит под действием сил тяжести.

Достоинства смесительно-отстойных экстракторов:

1) смесительно-отстойные экстракторы могут работать при любом соотношении фаз, которое в смесителе можно поддерживать независимо от соотношения потоков в противоточном каскаде в целом;

2) смесительно-отстойные экстракторы менее чувствительны к присутствию взвешенных твёрдых частиц в жидкости;

Недостатки смесительно-отстойных экстракторов:

1) экстракторы этого типа занимают большую площадь, по сравнению с центробежными экстракторами;

2) при наличии радиоактивности обрабатываемых жидкостей усложняется их эксплуатация. Если при a- и b- излучении, обычно, можно применять механическое перемешивание, то при интенсивном g- излучении использование такого перемешивания затрудняет эксплуатацию оборудования;

3) необходимость в перемешивающем устройстве с приводом для каждой ступени часто является причиной относительно больших капитальных затрат и эксплуатационных расходов.

Экстрактор представляет собой два спаренных корпуса прямоугольной формы. Каждый корпус разделен перегородками на три последовательно расположенных смесительно-отстойных секций, всего 6 секций, каждая секция в свою очередь делиться на отстойную и смесительную камеры. В отстойных камерах имеются приемные камеры для приема растворов в смесительную камеру. В зоне смешения находится механическая мешалка, туда поступает экстрагент (ТБФ в РЭД-3М) и водная фаза (исходный азотнокислый раствор), и через стаканы переливов смесь выходит в зону отстаивания, где происходит расслоение фаз.

Схема непрерывной противоточной экстракции в каскаде смесительно-отстойных камер представлена на рисунке 1.

Схема непрерывной противоточной экстракции Рисунок 1.

органический экстрагент э экстрагент

азотнокислый раствор

рафинат

На момент прохождения практики проводились установки центробежных экстракторов ЦЕНТРЕК, для внедрения их в производства с целью замены экстракторов ящичного типа.

⇐ Назад