DE1046000B

DE1046000B - Verfahren zur Herstellung von nuclearreinem Urantetrafluorid

Info

Publication number: DE1046000B
Application number: DED23441A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Emil Keunecke; Dr-Ing Hellmut Bumm; Dr Guenter Wirths
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1956-07-26
Filing date: 1956-07-26
Publication date: 1958-12-11

Description

Verfahren zur Herstellung von nuclearreinem Urantetrafluorid Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her-,stellung von nuclearreinem Urantetrafluorid durch thermische Zersetzung von Ammoniumurandoppelfluoriden oder solche enthaltenden Gemischen.
Uranfluorid, vor allem Urantetrafluorid, ist ein wichtiges Zwischenprodukt für die Gewinnung von metallischem Uran oder Uranhexafluorid. Es kommt dabei vor allem darauf an, daß diese Stoffe frei von Oxyfluoriden und Stickstoff sind und, sofern das LTrantetrafluorid zur Herstellung von nuclearreinem L7ranmetall dienen soll, auch keine weiteren, dieser Verwendung schädlichen Verunreinigungen enthält.
Es ist bereits bekannt, Uranoxyd mit Aminoniumfluoriden umzusetzen und das entstandene Doppelfluorid durch thermische Einwirkung in Urantetrafluorid überzuführen. Nach dem bekannten Verfahren soll jedoch bei der Zersetzung des Doppelfluorids eine Temperatur von 400° C unter gar keinen Umständen überschritten werden, da sonst ein merkbarer Zerfall des Urantetrafluorids befürchtet wurde. Diese Arbeitsweise, bei der eine scharfe obere Temperaturgrenze eingehalten werden muß, ist für die technische Durchführung und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens mit außerordentlichen Nachteilen verbunden, da die Zersetzung in dem erforderlichen Maße zur Gewinnung des genügend reinen Tetrafluorids sehr lange Behandlungszeiten erforderlich machen würde. Hinzu kommt, daß zur Erzielung dieser Ergebnisse im allgemeinen die Anwendung von Vakuum unerläßlich ist.
Es ist ferner bekannt, Urantetrafluorid durch Erhitzen von Urandoppelsalzen auf 400 bis 600° C zu erhalten, wobei das Doppelsalz beispielsweise zunächst während 4 Stunden bis auf 400° C aufgeheizt lind dann 2 Stunden bei dieser Temperatur gehalten wird. Hierbei hat es sich gezeigt, daß das so erhaltene Urantetrafluorid noch erhebliche Mengen von Stickstoff enthält und daher nicht nuclearrein ist.
Es wurde nun gefunden, daß es möglich ist, nuclearreines, stickstofffreies Urantetrachlorid durch thermische Zersetzung von Urandoppelfluoriden zu erhalten, wenn man bei der Zersetzung eine Temperatur von 400 bis 750° C 4 bis 6 Stunden lang aufrechterhält.
Erfindungsgemäß wird die thermische Zersetzung der Doppelfluoride unter einem inerten Gas vorgenommen, d. h. also unter einem Gas, das frei ist von Sauerstoff und Wasserdampf. Zu diesem Zweck kann man beispielsweise Stickstoff, Wasserstoff oder Edelgase verwenden. Es kann dabei unter vermindertem Druck gearbeitet werden. Jedoch gestaltet sich die Durchführung des Verfahrens der Erfindung besonders einfach und wirtschaftlich, wenn das Schutzas finit Drücken in der Nähe des Atmosphärendruckes zur Anwendung gelangt. Zusätzlich vermeidet man dabei auch die bei der Vakuumbehandlung leicht auftretende, außerordentlich lästige, verlustreiche Verstäubung des Produktes.
Zur Abführung der gasförmigen Verunreinigungen, insbesondere von in dem Ausgangsmaterial am allgemeinen vorhandenen kleinen Mengen von Wasser, nimmt man die Zersetzung vorteilhaft nicht unter einer ruhenden Schutzgasatmosphäre vor, sondern läßt das Schutzgas durch den Reaktionsraum bindurchströmen, wobei insbesondere bei Benutzung wertvoller Schutzgase, wie Edelgase, das aus dem Reaktionsraum abgezogene Gas nach dem Reinigen dem Prozeß wieder zugeführt werden kann. Bei kontinuierlicher Ausübung des Verfahrens wird das Schutzgas dabei vorteilhaft im Gegenstrom zur Bewegungsrichtung des festen Reaktionsgutes geleitet.
Nach einer anderen Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung kann die Zersetzung auch unter Vakuum vorgenommen werden, wobei sich besonders die Einhaltung von Drücken von 10-3 Torr und weniger bewährt hat.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ergibt sich, wenn der Hauptteil der Zersetzung unter inertem Gas vorgenommen und der Prozeß unter Vakuum zu Ende geführt wird.
Die Arbeitsweise gemäß der Erfindung wird an Hand der nachstehenden Beispiele zusätzlich erläutert. Beispiel 1 500 g Amnioniumurandoppelfluorid werden in einem vakuumdichten Rohr in einem Graphittiegel unter einem Vakuum von 10-3 Torr auf 500° C erliitzt. Nach 2stündiger Behandlung betrug der Stickstoffgehalt noch 540 ppm, nach 4 Stunden 106 ppm und nach 6 Stunden lediglich noch 7 ppm. Führt man die Behandlung dagegen bei gleichem Vakuum bei Temperaturen unterhalb 400° C, z. B. bei 380° C, durch, so wurde nach 16stündiger Versuchsdauer noch ein Stickstoffgehalt von 140 ppm gefunden. Derartige Produkte sind für die Gewinnung von nuclearreinem Uranmetall nicht brauchbar. Beispiel 2 500g Ammoniumurandoppelfluorid wurden bei 500° C unter strömendem, Wasserdampf- und sauerstofffreiem Stickstoff 3 Stunden behandelt. Nach dieser Zeit war der Stickstoffgehalt auf 250 ppm abgesunken. Das Produkt wurde anschließend, wie in Beispiel 1 beschrieben, noch weitere 3 Stunden im Vakuum erhitzt. Nach dieser Zeit war der Stickstoffgehalt unter die Nachweisgrenze von 5 ppm gesunken. Eine Verstäubung des unter inertem Gas vorbehandelten Produktes tritt auch bei der Vakuumbehandlung nicht ein.
Beispiel 3 500 g Ammoniumurandoppelfluorid werden in einem Graphitschiffchen innerhalb eines Graphitrohres bei 650° C in einem Strom von sauerstoff- und wasserdampffreiem Wasserstoff 5 Stunden erhitzt. Es wird ein Produkt mit einem Stickstoffgehalt von 13 ppm erhalten.
Wird unter sonst gleichen Bedingungen etwa 2 Stunden bei einer Temperatur von 400° C gearbeitet, so wird ein Produkt mit einem Stickstoffgehalt über 2000 ppm erzielt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von nuclearreinem Urantetrafluorid durch thermische Zersetzung von Ammoniumurandoppelfluoriden oder diese enthaltenden Gemischen bei Temperaturen von 400 bis 750°, dadurch gekennzeichnet, daß diese Temperatur 4 bis 6 Stunden aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung des Ammoniumurandoppelfluorids bzw. der dieses enthaltenden Gemische in Gegenwart eines inerten, d. h. sauerstoff- und wasserstofffreien Gases, wie Stickstoff, Wasserstoff od. dgl., durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte Gas bei Drücken in der Nähe des Atmosphärendruckes ange-,vendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zersetzung unter vermindertem Druck, vorzugsweise im Hochvakuum, zweckmäßig bei Temperaturen zwischen 400 und 550° C, erfolgt.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zersetzung des Ammoniumurandoppelfluorids bzw. der dieses enthaltenden Gemische zunächst unter einem inerten Gas und anschließend im Vakuum, vorzugsweise Hochvakuum, vorgenommen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 292 792; USA.-Patentschrift Nr. 2 654 654.