[其他]生產金屬氧化物的控制脫硝工藝

在審

• 申請號: 101985000003081
• 申請日: 1985-04-23
• 公開（公告）號: CN85103081B
• 公開（公告）日: 1987-07-22
• 發明（設計）人: 羅蘭德·巴歇拉爾;菲利浦·儒貝爾
• 申請（專利權）人: 考姆海克斯
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 劉元金;羅英銘

通過將水合硝酸鈾酰自身或與硝酸釷，硝酸鈰和硝酸钚中至少一種的混合物組成的水溶液或固態形式的硝酸鹽熱處理，制備具有預定的，受比表面積調節的反應活性的，實際上還要經受以后的轉化作用的粉末狀金屬氧化物的方法，其特征在于包括兩個處理階段：ａ）第一是階段主要是水合硝酸鈾酰的不完全脫水；ｂ）第二個階段主要是第一階段所得產物的分解，用的是在控制水蒸汽壓力下焙燒的方法。本方法用于獲得單一的氧化鈾或其與氧化釷、氧化鈰、氧化钚的混合物，為的是隨后的化學轉化和（或）燒結。

本發明涉及制取具有預定反應活性的粉狀金屬氧化物的方法，這種反應活性可以用對應的硝酸鹽熱處理產物的比表面積來調節，而上述硝酸鹽可以是硝酸鈾酰，也可以是其與硝酸釷、硝酸鈰和硝酸钚中至少一種的混合物的水溶液或固態物質。

在本發明的上下文中，金屬氧化物一詞是一種簡稱，指的是單一的三氧化鈾（UO₃）或三氧化鈾（UO₃）與二氧化釷（ThO₂），二氧化鈰（CeO₂）或二氧化钚（PuO₂）中至少一種的混合物。

本專利申請人用“預定反應活性”這一術語來作為該金屬氧化物所要求的最有利的比表面積的定義，有了這樣的表面積，金屬氧化物在脫硝之后的反應能力就能達到最大值，比如，使UO₃熱轉化為穩定的氧化物U₃O₈，從而可以在隨后的還原反應之前長期貯存;或者直接使UO₃還原為UO₂，接著用氫氟酸氫氟化;或者生產陶瓷性質的氧化鈾粉末或混合的氧化物粉末以便壓成顆粒再燒結而轉化為核燃料。

如果單純是UO₃直接還原為UO₂，隨后用氫氟酸使UO₂變為UF₄，那么UO₂的反應活性與脫硝后所得UO₃的比表面積和孔隙率密切相關。最好的是，在水合硝酸鈾酰脫硝期間，用適合于每項技術的，生產具有一特定表面積和孔隙率的UO₃的方法，根據要求來調節UO₃直接還原為UO₂及UO₂氫氟酸化為UF₄的能力。

每當為了提供一種在還原成UO₂之前的貯藏期間不會重新水合的穩定的氧化物而將UO₃熱轉化為樣為了獲得具有足夠反應活性的二氧化鈾，就需要有增加的比表面，通常必須將U₃O₈轉化為重鈾酸銨，接著使之分解為UO₃，這種UO₃就有很大的比表面積，而且還原后能提供具有足夠反應活性的二氧化鈾。

在為生產核燃料而生產帶有某種陶瓷性質的金屬氧化物粉末的情況下，例如單純的二氧化鈾（UO₂）或它與二氧化釷（ThO₂），二氧化鈰（CeO₂）和二氧化钚中至少一種的混合物，眾所周知，如果用的是比表面積大的粉末并對每一比表面積都采用最佳燒結工藝，那么，在還原氣氛中燒結這類粉末，就能得到密度大的顆粒〔見保羅·巴斯卡爾（paul pascal）《無機化學通論》卷XV300～304頁1961年版〕。

混合的核燃料通常是用共沉淀法制備的，例如用重金屬硝酸鹽的混合溶液水解然后加以熱分解的辦法。但是，根據另一方案，也可用混合適當的氧化物的方法來生產，每種氧化物已預先單獨用沉淀和熱分解的方法制得。

目前，唯一已知的制備UO₂或其與二氧化釷，二氧化鈰和二氧化钚中至少一種的混合物的方法，對于鈾，UO₃或UO₃與U₃O₈的混合物所組成的中間產物，其比表面積或者很小，通常每克不超過一平方米，或者很大，例如大約為10～30米²/克。這些方法有時候通過各種附加的化學處理階段，從而能接近用戶要求的比表面積，例如1～15米²/克。但是，這類附加階段是造成成本增加，工藝復雜，特別是環境污染等主要問題的根源。