Аффинажное производство. 
Состояние урана (IV) в водных растворах

Аффинаж (фр. Affinerочищать) — металлургический процесс получения разными способами благородных металлов высокой чистоты путём их разделения и отделения от них загрязняющих примесей. Аффинаж является одним из видов рафинирования металлов.

Рафинирование (нем. raffinieren, от фр. raffiner — очищать): Очистка от посторонних примесей какого-либо технического продукта. Рафинирование металлов — очистка «грязных» металлов от примесей. Существует три основных метода рафинирования металлов — электролитический, химический и пирометаллургический.

Для получения соединений высокой степени чистоты технические продукты подвергаются аффинажным операциям очистки с получением UO3 или U3O8. Аффинажное производство начинается с очистки урана от примесей с большим сечением захвата тепловых нейтронов — бора, кадмия, гафния. Их содержание в конечном продукте не должно превышать стотысячных и миллионных долей процента. Для удаления этих примесей технически чистое соединение урана растворяют в азотной кислоте. При этом образуется уранилнитрат UO2(NO3)2, который при экстракции трибутилфосфатом и некоторыми другими веществами дополнительно очищается до нужных кондиций. Затем это вещество кристаллизуют (или осаждают пероксид UO4· 2H2O и начинают осторожно прокаливать. В результате этой операции образуется трёхокись урана UO3, которую восстанавливают водородом до UO2.

В производстве тетрафторида урана применяют методы жидкостной экстракции (обычно трибутилфосфатом из азотнокислых сред), сочетая их с сорбцией на ионообменной смоле и осаждением в виде уранатов. В результате аффинажа уран получают в виде одного из таких соединений, как уранилнитрат. UO2 (NO3)2 6H2O, диуранат аммония, (NH4)2 U2O7, пероксид урана, UO4 2H2O, уранилтрикарбонат аммония, (NH4)4[UO2(CO3)3]. Эти соединения или непосредственно фторируют, либо из них получают разные фториды, которые затем фторируют. [8].

На рис. 3 приведена распространенная схема очистки химических концентратов. Конечным продуктов является триоксид урана высокой чистоты, из которого получают тетрафторид урана.

Рис. 2. Технологическая схема вариантов очистки химических урановых концентратов с получением чистого триоксида урана.

Схема включает операции:

Растворение концентрата в азотной кислоте с получением растворов UO2(NO3)2;

Экстракционную очистку, в результате которой получают растворы нитрата уранила.

Дальнейшую переработку очищенных растворов проводят по двум вариантам:

• А) из очищенных нитратных растворов путем выпарки кристаллизуют нитрат UO2(NO3)3•2H2O. Нитрат термически разлагают при 300 — 400 0С, получая триоксид урана UO3;
• Б) из нитратного слабокислого раствора, с целью дополнительной очистки, осаждают пероксидом водорода пероксид урана UO4•2H2O. Прокаливанием последнего при 400 — 500 0С получают чистый триоксид урана. [6]

Фтористые соединения урана, их получение, применение.

Уран очень активно реагирует со всеми галогенами и образует множество простых и сложных соединений, но практическое значение в технологии имеют только пять бескислородных фторидов (табл. 4).

Таблица 4 — Основные промышленные фториды урана.

Главные из них — UF4 и UF6, оставшиеся — промежуточные фториды с собственной кристаллической решеткой, образуются при фторировании UF4 элементным фтором до UF6.

Кроме них во фторидной технологии на разных переделах имеют дело и с кислород содержащими фторидами — это оксофториды UOF2, UOF4 серого цвета и UO2F2 — светло-желтый уранилфторид.