uraniu tetrafluorura
| uraniu tetrafluorura | |
|---|---|
 | |
| Numele IUPAC | |
| uraniu tetrafluorura | |
| Denumiri alternative | |
| Uraniul (IV) fluorură sare verde | |
| Caracteristici generale | |
| Formula moleculară sau brută | UF 4 |
| Masa moleculară ( u ) | 314.02 |
| Aspect | verde solid |
| numar CAS | |
| Numărul EINECS | 233-170-1 |
| PubChem | 61461 |
| ZÂMBETE | [U+2].[U+2].[F-].[F-].[F-].[F-] e [F-].[F-].[F-].[F-].[U+4] |
| Proprietăți fizico-chimice | |
| Densitate (g / cm 3 , în cs ) | 6,7 g cm -3 |
| Solubilitate în apă | insolubil |
| Temperatură de topire | 1036 ° C (1309 K) |
| Temperatura de fierbere | 1417 ° C (1690 K) |
| Proprietăți termochimice | |
| Δ f H 0 (kJ mol −1 ) | -1920 [1] |
| Informații de siguranță | |
| Simboluri de pericol chimic | |
   | |
| Fraze H | 330-300-373-411 |
| Fraze S. | (1/2) ‐20 / 21‐45‐61 |
Tetrafluorura de uraniu sau uraniu (IV) fluorura este compus binar dintre fluor și uraniu cu formula UF 4. Este un solid cristalin de culoare verde. UF 4 este în mod tipic un intermediar în producerea de hexafluorura de uraniu (UF 6) sau de metal de uraniu din oxizi de uraniu ( U 3 O 8 și UO 2 ). [2] In industria de rafinare a uraniului este cunoscut sub numele de sare verde.
Structură și proprietăți
Uraniul tetrafluorura cristalizează în sistemul monoclinic , grupul spațial C2 / c cu zăbrele constante a = 1,273 pm , b = 1,075 pm, c = 843 pm, β = 126 ° și douăsprezece unități de formula pentru fiecare unitate de celule . [3]
Sinteză
proces teoretic
Tetrafluorura Uraniul este preparat prin tratarea UO 2 cu HF :
- UO 2 + 4HF → UF 4 + 2H 2 O
sau prin reacția dintre UF 6 și hidrogen :
- UF 6 + H 2 → UF 4 + 2HF
Tetrafluorura de uraniu foarte pur poate fi obținut prin trecerea anhidru diclorodifluorometanului peste UO 3 este încălzit la 400 ° C [4] [5]
- UO 3 + 2CCl 2 F 2 → UF 4 + Cl2 + COCI2 + CO 2
Productie industriala
Producția industrială pornește de la yellowcake , apoi efectuează fluorizarii uraniului în uraniu tetrafluorura (UF 4), prin diverse procese fizico - chimice care utilizează acid azotic , amoniac , hidrogen și acid fluorhidric .
Rafinare
Dizolvare
Tobele și recipientele yellowcake sunt golite într - un siloz , care se deschide într - un rezervor de dizolvare alimentat de acid azotic , pentru a obține un produs lichid care conține nitrat de uranil având formula chimică UO 2 (NO 3) 2, azotatul de sodiu (NaNO 3 ) și diferite impurități. Diuranat de sodiu - unul dintre cele mai importante componente ale yellowcake cu uranates de magneziu, amoniu, etc. - este atacat de acid azotic conform reacției:
- Na 2 U 2 O 7 + 6HNO 3 → 2 (UO 2 (NO 3) 2 + 2NaNO 3 + 3H 2 O
Acest tratament este urmat de filtrare [6] .
Purificare
Soluția apoasă de nitrat de uranil este purificată într - o extracție lichid-lichid de purificare pe coloană cu o soluție organică de fosfat tributil (TBP) diluat în dodecan și / sau petrol lampant . Deoarece apoasă faza și faza organică sunt nemiscibile , TBP leaga nitrat de uranil sub forma unui complex cu suprafața de separare între cele două faze:
- UO 2 2+ (aq) + 2NO 3 - (aq) + 2TBP (org) → (UO 2 (NO 3) 2. 2TBP) (org) [7]
Impuritățile rămân în faza apoasă a acidului azotic. Prin urmare, această etapă permite obținerea unui nitrat de uranil de înaltă puritate numită „puritate nucleară“ (> 99,95%). Purificarea este un conventional hidrometalurgice proces. Puritatea uraniului destinat combustibilului nuclear este mult mai mare decât cea obținută în clasică metalurgie [8] .
Re-extracție
Etapa de re-extracție constă în re trecerea nitratul de uranil purificat în faza apoasă. Ea apare în coloana alimentat de această dată cu apă demineralizată . Solventul organic recuperat în timpul re-extracția este apoi reciclat [6] .
Conversie
Precipitare
Dizolvarea gazos amoniac (NH3) în soluția purificată produce hidroxid de amoniu (NH4OH). Aceasta reacționează cu nitrat de uranil pentru a forma un precipitat de diuranat de amoniu (NH 4) 2 U 2 O 7 (DUA) , conform următoarei reacții:
- 2UO 2 (NO 3) 2 + 6 NH4OH → (NH 4) 2 U 2 O 7 + 4 NH 4 NO 3 [9]
Nitrarea
După filtrare și uscare, amoniu diuranatul este calcinat (sau denitrated ) în trioxid de uraniu UO 3 [10] într - un cuptor la o temperatură foarte ridicată (aproximativ 400 ° C).
- (NH 4) 2 U 2 O 7 → 2UO 3 + 2NH 3 + H 2 O
Ca parte a proiectului Comurhex II, uzina Malvési va implementa un proces de denitrare termic numit Isoflash pentru a înlocui precipitare și calcinare fazele de diuranat de amoniu [11] .
Reducerea și fluorizarea
În același „L“ furnal în formă, trioxidul de uraniu este redus cu hidrogen la dioxid de uraniu (UO 2), în jur de 650-800 ° C, apoi fluorurat în uraniu tetrafluorura (UF 4) de acid fluorhidric (HF), între 350 și 600 ° C [12] .
- reducerea cu hidrogen a trioxidului de uraniu în dioxid de uraniu:
- UO 3 + H 2 → UO 2 + H 2 O
- fluorizarea în uraniu tetrafluorura prin trecerea dioxidului de uraniu în acid fluorhidric gazos (HF):
- UO 2 + 4HF → UF 4 + 2H 2 O
Obținut tetrafluorura de uraniu (UF 4) poate fi opțional redus cu calciu pentru a obține uraniu pur sub forma metalică.
Reactivitate
UF 4 este mai puțin stabil decât oxizii de uraniu și reacționează încet cu umiditate , la temperatura camerei, formând UO 2 și HF , care sunt corozive.
Informații privind toxicitatea / siguranța
La fel ca toate sărurile de uraniu, UF 4 este toxic și nociv prin inhalare, ingestie și contact cu pielea.
Notă
- ^ Cordfunke și Ouweltjes 1981
- ^ Peehs 2002
- ^ Larson și colab. 1964
- ^ Booth și colab. 1946
- ^ Brauer 1963 , pp. 261-262.
- ^ A b Examen du Bac pro PROCEDES 2006 , Industrie des: Epreuve E2 - étude et Conduite des opérations Unitiires (PDF), pe crdp-montpellier.fr, CRDP Montpellier, Baza des sujets d'nationale de l'enseignement examen Professionnel 2006. Adus de 28 aprilie 2018.
- ^ Lionel BION / CEA Saclay - INSTN / UEINE, Le ciclu du combustibil nucléaire en France et Gestion Situația curent viitoare (PDF), pe eduscol.education.fr. Adus la 28 aprilie 2018 .
- ^ La METALLURGIE de l'uraniu à l'Usine du Bouchet , în științe et Avenir, nr. 98, aprilie 1955.
- ^ DESCOMPUNERE Thermique du protoxyde d'azote (N2O) în efluenți gazeux de l'atelier. PRECIPITATION de l'Usine Comurhex de Malvési (PDF), pe developpement-durable.gouv.fr, Ministère de l'écologie, du développement durabil et de l'Energie, 20 martie 2009.
- ^ Louis Patarin, Ciclul du combustibile nucléaire , Sciences EDP, p. 45.
- ^ Simon Pagini, Etude cinétique et modelisation de l'hydrofluoration du uraniu d'dioxid (PDF) (teza de doctorat), École Nationale Superieure des Mines de Saint-Étienne, 17 Decembrie 2014.
- ^ Jean-Louis Vignes, uraniu, nucléaire combustibile, réacteurs et déchets radioactifs , în societechimiquedefrance.fr, Société CHIMIQUE de France , mai 2017. Adus de 28 aprilie 2018.
Bibliografie
- HS Booth, W. Krasnii-Ergen, RE Heath, uraniu tetrafluorura , în J. Am. Chem. Soc. , Vol. 68, nr. 10, 1946, pp. 1969-1970, DOI : 10.1021 / ja01214a028 .
- (RO) G. Brauer, Handbook of Preparative Inorganic Chemistry, voi. 1, 2 -a ed., Academic Press, 1963.
- EHP Cordfunke și W. Ouweltjes, entalpia standard de formare a uraniului compușilor VII. UF3 și UF4 (cu soluție de calorimetrie) , în J. Chem. Thermodyn. , vol. 13, n. 2, 1981, pp. 193-197, DOI : 10.1016 / S0021-9614 (81) 80025-0 .
- AC Larson, RB Roof Jnr, DT Cromer, structura cristalină a UF 4 , în Acta Crystallogr. , vol. 17, 1964, pp. 555-558, DOI : 10.1107 / S0365110X64001293 .
- (RO) M. Peehs, T. Walter, S. Walter, uraniu, Aliaje de uraniu și de uraniu compuși, în Enciclopedia Ullmann de Chimie Industrială, Wiley-VCH, 2002 DOI : 10.1002 / 14356007.a27_281 .
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere de pe tetrafluorura de uraniu
linkuri externe
- (RO) uraniu tetrafluorură , în Enciclopedia Britannica , Encyclopaedia Britannica, Inc.
