В. Л. ВИДАНОВ, Н. В. ВОРОБЬЁВА, И. А. ПАРЫГИН
Российский химико-технологический университет им.
ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ
РАСТВОРЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО УРАНА
И ТОРИЯ В СРЕДЕ ДМФА
Методом вращающегося диска изучен процесс низкотемпературного неводного хлорирования металлического урана и тория в среде диметилформамида (ДМФА). Установлено, что растворение урана и тория в среде ДМФА протекает с образованием соединений UCl4 и ThCl4. Рассчитаны энергии активации процесса, которые равны для урана 27,06 кДж/моль, а для тория 18,8 кДж/моль. Определён относительный порядок реакций по хлору, равный для урана 1,3 и тория 1. Изучено влияние концентрации ДМФА на скорость реакции низкотемпературного хлорирования металлического урана и тория. Изучено влияние воды на скорость реакции низкотемпературного хлорирования металлического урана
Метод низкотемпературного хлорирования в неводных средах является основой многих сольвометаллургических способов переработки сырьевых источников редких и радиоактивных металлов [1]. В отличие от воды, неводные растворители позволяют создавать высокие концентрации хлора для растворения металлов и оказывают специфическое воздействие на протекание процесса растворения [2, 3].
Ранее авторами был изучен процесс низкотемпературного неводного хлорирования металлического урана в среде ТБФ [4]. Высокая эффективность хлорирующей системы N, N’-диметилформамид (ДМФА) – Cl2 и уже изученная принципиальная возможность выделения солей металлов из среды ДМФА [1, 2, 3, 5] позволяют считать эту сиcтему весьма эффективной для перевода металлического урана в раствор.
Целью настоящей работы явилось изучение кинетических закономерностей процесса окислительного растворения металлического урана и тория в среде ДМФА методом низкотемпературного неводного хлорирования. В качестве инертного разбавителя использовали тетрахлорэтилен (ТХЭ).
Спектрофотометрическим исследованием полученных растворов в видимой области спектра установлено образование при растворении соединений UCl4 и ThCl4.
Реакцию низкотемпературного неводного хлорирования металлического урана и тория в среде ДМФА схематично можно представить следующим уравнением:
ДМФА
Ме + 2Cl2 МеCl4 ,
где Ме = U, Th.
Проведено исследование растворения металлического урана и тория в среде ДМФА при различных концентрациях хлора. Установлено, что при увеличении концентрации в органической фазе скорость растворения металлического урана и тория возрастает. Определён относительный порядок реакции по хлору, который в случае металлического тория составляет 1, а в случае металлического урана 1,3.
Исследовано влияние температуры (30–60°С), на скорость растворение металлического урана и тория. Определена энергия активации процесса низкотемпературного неводного хлорирования в среде ДМФА, которая для металлического урана составляет 27,06 кДж/моль, а для металлического тория 18,8 кДж/моль.
Исследовано влияние концентрации ДМФА на скорость растворения металлического урана и тория. Установлено, что при увеличении концентрации донорного растворителя эффективность взаимодействия увеличивается.
Изучено влияние воды на эффективность растворения металлического урана. Установлено, что зависимость носит экстремальный характер и проходит через минимумом при содержании воды 0,8 об.%. Это, как установлено, обусловлено тем, что при введении в систему воды на поверхности металлического урана наблюдается образование оксидной плёнки состоящей из UO2.
Список литературы
1.Чекмарев – перспективное направление металлургии редких и цветных металлов. М., Атомэнергоиздат». 2004. С.190.
2., , Кузнецов ВУЗов. Цветная металлургия. 2003. №2. С.13–16.
3., , Кренев технология. 2003. №9. С.20–24.
4., , Чекмарев . 2005. №3. С.239–241.
5., , Известия ВУЗов. Цветная металлургия. 2003. №5. С.36–39.
