Способы получения октаоксида триурана

Свойства

Октаоксид триурана

Октаоксид триурана или закись-окись урана (устаревшее название) имеет три кристаллические модификации (α, β и γ).

α-U₃O₈ имеет орторомбическую гранецентрированную кристаллическую решётку. В эту фазу переходит любой оксид урана при прокаливании на воздухе при температурах выше 500 ^оС. При атмосферном давлении α-U₃O₈ устойчив до температуры ~800 ^оС, выше этой температуры происходит постепенная потеря кислорода и образуется U₈O_21±Х с областью гомогенности от UO_2,61 до UO_2,67. Если оксид охлаждается на воздухе, то он переходит обратно в α-U₃O₈. Теоретическая плотность α-U₃O₈ равна 8,39 г/см³, практическая составляет 7,19÷8,34 г/см³.

β-U₃O₈ также имеет орторомбическую структуру и часто встречается в виде примеси к α-U₃O₈. Он образуется при нагревании α-U₃O₈ при температурах выше 1350 ^оС в кислороде (Ро₂ ≥ 1 атм.) с последующим медленным охлаждением (~100 ^о в сутки). При нагревании выше 125 ^оС быстро трансформируется в α-U₃O₈.

γ-U₃O₈ имеет гексагональную структуру, образуется при температурах выше 500 ^оС и Ро₂ ~ 16000 атм. Результаты последних исследований показывают, что γ-U₃O₈, по-видимому, идентичен γ-U₂O₅.

1. Прокаливание диураната аммония при температурах 600-900 ^оС. Реакция протекает стадийно. Суммарный процесс описывается уравнением:

9 (NH₄)₂U₂O₇ → 6 U₃O₈ + 9 N₂ + 21 H₂ + 15 H₂O

При проведении процесса на воздухе:

3 (NH₄)₂U₂O₇ + 3½ O₂ → 2 U₃O₈ + 3 N₂ + 12 H₂O

При осаждении из растворов, содержащих фторид ионы, диуранат аммония всегда загрязнён фторидами, что нежелательно, поскольку приводит к повышенной коррозии аппаратов в последующих технологических переделах. При прокаливании диурана при этом происходят следующие побочные реакции (Me = Ca, Mg):

(NH₄)₂U₂O₇ + MeF₂ → MeU₂O₇ + 2 HF + 2 NH₃

2 U₃O₈ + O₂ + 3 MeF₂ + 3 H₂O → 6 HF + 3 MeU₂O₇

MeF₂ + H₂O → MeO + 2 HF

Фтор начинает удаляться при 700-900 ^оС и полностью уходит при 950-1000 ^оС.

2. Термическое разложение нитрата уранила. Реакция протекает при температурах выше 500 ^оС и протекает стадийно. Суммарный процесс описывается уравнением:

3 UO₂(NO₃)₂·6H₂O → U₃O₈ + 6 NO₂ + 2 O₂ + 18 H₂O

3. Термическое разложение уранилтрикарбоната аммония. В присутствии кислорода при температурах 700-800 ^оС протекает реакция:

3 (NH₄)₄[UO₂(CO₃)₃] + 8½ O₂ → U₃O₈ + 9 CO₂ + 6 N₂ + 24 H₂O

4. Термическое разложение пероксида урана. При температуре 600-900 ^оС имеет место следующая реакция:

3 UO₄·2H₂O → U₃O₈ + 2 O₂ + 6 H₂O

5. Разложение оксалатов урана. Оксалат уранила UO₂C₂O₄·3H₂O при 120 ^оC переходит в UO₂C₂O₄·H₂O и при 210 ^оС полностью обезвоживается, образуя UO₂C₂O₄. При температуре выше 310 ^оС оксалат уранила в присутствии кислорода разлагается с образованием закиси-окиси урана:

3 UO₂C₂O₄ + O₂ → U₃O₈ + 6 CO₂

Оксалат урана(IV) разлагается при нагревании выше 350 ^оС и в присутствии кислорода также образует закись-окись урана:

3 U(C₂O₄)₂·6H₂O + 4 O₂ → U₃O₈ + 12 CO₂ + 18 H₂O

Дата добавления: 2014-01-07