Получение чистых соединений тория

Плавка урана

В результате металлотермического восстановления фторида урана кальцием или магнием получают слитки, которые плавят в вакуумных индукционных печах с использованием тиглей из чистого плотного графита. В процессе плавки удаляются примеси кальция, магния, фтора, водорода, отчасти азота и кислорода.

После создания вакуума и расплавления металла (температура плавления урана 1130 ^оС) его отливают в графитовую изложницу через клапан в дне тигля. Расплавленный уран медленно реагирует с плотным графитом в вакууме. Кроме того, небольшая смесь графита в металле безвредна, поскольку графит служит замедлителем в ядерном реакторе. Однако механические свойства урана в значительной мере зависят от содержания в нем примеси углерода.

Плавку урана и сплавов на его основе можно проводить в дуговых печах с расходуемым электродом.

Основным ториевым сырьем служат монацитовые концентраты. В процессе переработки получают ториевые концентраты в виде осадков гидроксидов, основных солей, фосфатов или оксалатов. Они содержат от 40 до 70 % Th0₂. В качестве примера ниже приведен состав ториевых концентратов в виде гидроксидов, выделяемых при щелочном способе переработки монацита, %: Th0₂ 50 - 65; P₂O₅ 1 - 2,5; РЗЭ₂О₃ 2 - 15; Fe₂0₃ 2 - 5; U0₃ 1,5 - 2,5; Ti0₂ 0,2 - 1.

Из материала подобного состава получают соединения тория высокой чистоты. Большей частью продуктами очистки являются диоксид тория или нитрат тория, из которых затем могут быть получены другие соединения, необходимые для производства металла (например, фторид или хлорид тория).

Для отделения тория от редкоземельных элементов и других составляющих ториевого концентрата применяют три группы методов:

1) методы избирательного осаждения. К ним относятся: избирательное осаждение гидроксида тория, сульфата, оксалата или фторида тория;

2) методы избирательного растворения, основанные на образовании торием растворимых комплексов с оксалатами и карбонатами щелочных металлов и аммония;

3) экстракционные методы очистки, являющиеся в настоящее время основными.

Экстракционный метод очистки. Наиболее распространен процесс экстракции из азотнокислых растворов трибутилфосфатом, который образует с нитратом тория сольват Th(N0₃)₄·2ТБФ.

Коэффициенты распределения РЗЭ, титана, фосфора и железа значительно ниже, чем тория. Только уран отличается более высокой экстрагируемостью.

Из исходного азотнокислого раствора с концентрацией HN0₃ 4 моль/л первоначально совместно экстрагируют торий и уран 50 %-ным раствором ТБФ в керосине. Затем, на стадии реэкстракции, разделяют торий и уран. Торий реэкстрагируют разбавленным раствором азотной кислоты (0,1 - 0,2 моль/л), а затем уран - водой.

Из азотнокислого реэкстракта торий может быть осажден в составе оксалата, который прокаливанием превращается в Th0₂.

Для получения более чистого продукта оксалат тория разлагают раствором щелочи, гидроксид растворяют в азотной кислоте и из нитратного раствора путем выпаривания под вакуумом кристаллизуют нитрат тория [кристаллизуется смесь Th(N0₃)₄·4Н₂0 и Th(N0₃)₄·6Н₂0].

Дата добавления: 2014-01-11