Применение соединения kmgf3 для улавливания металлов в форме фторидов и/или оксифторидов в газовой или жидкой фазе

Есть еще 2 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Применение соединения KMgF3 для улавливания металлов, присутствующих в форме фторидов и/или оксифторидов в газовой или жидкой фазе.

2. Применение по п.1, в котором металлы выбраны из группы, в которую входят технеций, рений, ванадий, молибден, ниобий, тантал, сурьма и титан.

3. Применение по п.1, в котором соединение KMgF3 используют для очистки гексафторида урана.

4. Применение по п.3, в котором гексафторид урана получен в результате преобразования природного урана или урана, полученного переработкой отработанного ядерного топлива.

5. Применение по любому из пп.1-4, в котором соединение KMgF3 обладает удельной площадью поверхности, по меньшей мере, равной 30 м2/г.

6. Применение по любому из пп.1-4, в котором соединение KMgF3 обладает удельной площадью поверхности, самое большее равной 150 м2/г.

7. Применение по любому из пп.1-4, в котором соединение KMgF3 используют в форме агломератов, гранул или таблеток.

8. Применение по п.7, в котором соединение KMgF3 используют в форме таблеток, наибольший размер которых равен самое большее 3 мм.

9. Применение по любому из пп.1-4, в котором соединение KMgF3 используют отдельно или в сочетании с другим соединением, способным улавливать химические вещества.

10. Применение по п.9, в котором соединение KMgF3 используют в сочетании с дифторидом магния.

11. Способ улавливания металлов, присутствующих в форме фторидов и/или оксифторидов в газовой или жидкой фазе, включающий стадию, на которой соединение KMgF3 приводят в контакт с указанной газовой или жидкой фазой, содержащей металлы, подлежащие улавливанию.

12. Способ по п.11, в котором металлы выбраны из группы, в которую входят технеций, рений, ванадий, молибден, ниобий, тантал, сурьма и титан.

13. Способ по п.11, в котором указанная газовая или жидкая фаза содержит гексафторид урана.

14. Способ по п.13, в котором гексафторид урана получен в результате преобразования природного урана или урана, полученного переработкой отработанного ядерного топлива.

15. Способ по любому из пп.11-14, в котором соединение KMgF3 перед приведением в контакт с указанной газовой или жидкой фазой подвергают обработке фторированием.

16. Способ по любому из пп.11-14, в котором указанное приведение в контакт осуществляют при температуре, лежащей в диапазоне от комнатной температуры до 200°C.

17. Способ по любому из пп.11-14, в котором соединение KMgF3 приводят в контакт с газовой фазой или жидкой фазой, содержащей металлы, подлежащие улавливанию, на период по меньшей мере 20 с.

18. Способ по п.17, в котором соединение KMgF3 приводят в контакт с газовой фазой, содержащей металлы, подлежащие улавливанию, на период от 60 до 300 с.

19. Способ по п.17, в котором соединение KMgF3 приводят в контакт с жидкой фазой, содержащей металлы, подлежащие улавливанию, на период от 60 до 600 с.

Текст

Смотреть все

ПРИМЕНЕНИЕ СОЕДИНЕНИЯ KMgF3 ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ МЕТАЛЛОВ В ФОРМЕ ФТОРИДОВ И/ИЛИ ОКСИФТОРИДОВ В ГАЗОВОЙ ИЛИ ЖИДКОЙ ФАЗЕ Настоящее изобретение относится к области улавливания металлов из газовой или жидкой фазы. Изобретение относится к применению соединения формулы KMgF3 для улавливания металлов,присутствующих в форме фторидов и/или оксифторидов в газовой или жидкой фазе. Изобретение также относится к способу улавливания металлов, присутствующих в форме фторидов и/или оксифторидов в газовой или жидкой фазе, включающему стадию, на которой соединение KMgF3 приводят в контакт с указанной газовой или жидкой фазой, содержащей металлы, подлежащие улавливанию. Технический результат заявленного изобретения состоит в предоставлении простого и доступного средства, позволяющего эффективно улавливать примеси металлов, присутствующих в газовой или жидкой фазе, содержащей гексафторид уран, таким образом, чтобы полученный в итоге гексафторид урана удовлетворял требованиям стандарта ASTM C787, но при этом без улавливания или лишь с незначительным улавливанием самого гексафторида урана.(71)(73) Заявитель и патентовладелец: КОМЮРЕКС СОСЬЕТЕ ПУР ЛЯ КОНВЕРСЬОН ДЕ Л'ЮРАНИЮМ АН МЕТАЛЬ Э ЭКСАФЛЮОРЮР Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к области улавливания металлов из газовой или жидкой фазы. Более конкретно, изобретение относится к применению трифторида магния и калия (именуемого далее "соединение KMgF3") для улавливания металлов, присутствующих в форме фторидов и/или оксифторидов в газовой или жидкой фазе. Изобретение также относится к способу улавливания металлов, присутствующих в форме фторидов и/или оксифторидов в газовой или жидкой фазе, с использованием соединения KMgF3. В значительной мере настоящее изобретение применимо в ядерной промышленности, где оно может быть с успехом применено для очистки гексафторида урана (UF6), присутствующего в газообразном или жидком потоке, от примесей металлов, которые также присутствуют в этом потоке. Уровень техники Ядерный топливный цикл охватывает все стадии, которые, от добычи урановой руды до хранения отходов, делают возможным производство топлива для ядерных реакторов с целью выработки подлежащей распределению электроэнергии. Этот цикл включает стадию, заключающуюся в преобразовании урана, извлеченного из шахт, концентрированного в форме желтого кека, в гексафторид урана и одновременное обеспечение такой степени его чистоты, которая соответствует требованиям производства ядерных топлив. Эта степень чистоты в настоящее время установлена стандартом ASTM C787, в соответствии с которым гексафторид урана, в основном, должен содержать менее 1 ч./млн примесей. Однако желтый кек может содержать несколько тысяч ч./млн примесей в виде летучих фторидов и/или оксифторидов, в частности молибдена (Mo), ванадия (V) и вольфрама (W). Ядерный топливный цикл в том виде, в котором он применяется во Франции, также включает стадию намеренного преобразования нитрата уранила, получаемого при переработке отработанного топлива, в гексафторид урана ввиду его повторного применения в качестве сырья при производстве нового топлива. В этом случае гексафторид урана, полученный при таком преобразовании, также должен удовлетворять требованиям стандарта ASTM C787. Нитрат уранила, полученный при переработке отработанного топлива, сам по себе также содержит несколько десятков частей на миллиард примесей в виде летучих фторидов и/или оксифторидов, таких как фториды и/или оксифториды технеция (Tc), нептуния (Np) и плутония (Pu). Уже исследовано несколько подходов к очистке гексафторида урана. В частности, возможно:a) очищать уран путем экстракции жидкости жидкостью в среде азотной или серной кислоты, однако этому способу свойственен недостаток, заключающийся в образовании большого количества стоков,нуждающихся в обработке;b) перегонять гексафторид урана, однако этот способ предусматривает установку колонн высотой в несколько десятков метров и необходимость обработки примесей, образующихся при перегонке;c) селективно осаждать уран в форме тетроксида урана (UO4) по реакции с пероксидом водорода,однако этот способ оказался неэффективным при очистке урана от примесей металлов, которые могут образовывать пероксиды, такие как ванадий, титан (Ti) и цирконий (Zr);d) очищать гексафторид урана путем пропускания среды, в которой он присутствует, через ловушку, способную задерживать примеси, которые желательного из него удалить. Было показано, что ловушки, состоящие из дифторида магния (MgF2), трифторида алюминия (AlF3),фторида натрия (NaF) или, опять же, дифторида кальция (CaF2), способны, если они обладают достаточной удельной площадью поверхности, удерживать пентафторид ванадия (VF5) и оксид трифторид ванадия (VOF3). Кроме того, было показано, что дифторид магния также способен удерживать тетрафторид титана(TiF4), пентафторид ниобия (NbF5), пентафторид тантала (TaF5) и пентафторид сурьмы (SbF5), гексафторид молибдена (MoF6) и фториды технеция. Применение дифторида магния для очистки гексафторида урана от технеция, кроме того, описано в патенте US 5826163 (ссылка [1]). Однако в ходе работы авторы изобретения обнаружили, что применение ловушек, состоящих из дифторида магния, не может рассматриваться в контексте очистки гексафторида урана в промышленном масштабе, главным образом потому, что дифторид магния удерживает некоторое количество гексафторида урана, фактически, эквивалентное количеству фторидов и оксифторидов, которые нужно из него удалить. Это вызывает быстрое засорение таких ловушек, что влечет за собой необходимость их частой замены новыми ловушками. Авторы изобретения, таким образом, поставили перед собой общую цель отыскания материала,способного улавливать примеси, присутствующие в гексафториде урана после преобразования желтого кека или переработки нитрата уранила, который бы не обладал ни одним из недостатков, свойственных дифториду магния. В частности, ими поставлена цель, заключающаяся в том, что этот материал должен быть способен в достаточной степени улавливать примеси, присутствующие в гексафториде урана, так, чтобы гексафторид урана удовлетворял требованиям стандарта ASTM С 787, но без улавливания или лишь с незначительным улавливанием самого гексафторида урана. Ими поставлена цель, заключающаяся в том, что этот материал должен быть пригоден для очистки гексафторида урана и тогда, когда он находится в жидкой фазе, и тогда, когда он присутствует в газовой фазе. Ими поставлена дополнительная цель, заключающаяся в том, что этот материал должен быть доступен для приобретения или, за неимением этого, его можно было бы получить способами, простыми в эксплуатации, и при затратах, совместимых с промышленным производством. Описание изобретения Эти цели достигнуты благодаря настоящему изобретению, которым предлагается применение соединения KMgF3 для улавливания металлов, присутствующих в форме фторидов и/или оксифторидов в газовой или жидкой фазе. В ходе работы, авторами изобретения обнаружено, что соединения KMgF3, при приведении в контакт с газовой или жидкой фазой, в которой такие металлы, как технеций, рений, ванадий, молибден,ниобий, тантал, сурьма и титан, присутствуют в форме фторидов и/или оксифторидов, способны очень эффективно удерживать эти металлы. Также обнаружено, что, с другой стороны, эти соединения удерживают гексафторид урана лишь в небольшом количестве или только очень незначительно. Применение соединений KMgF3, следовательно, представляет большой интерес с точки зрения очистки гексафторида урана и, в частности, гексафторида урана, получаемого в результате преобразования природного урана или преобразования урана, продукта переработки отработанного ядерного топлива. В соответствии с настоящим изобретением, соединение KMgF3 предпочтительно обладает удельной площадью поверхности, равной или больше 30 м 2/г, измеренной методом Брунауэра, Эмметта и Теллера,лучше известным под наименованием "БЭТ", для этого соединения в порошкообразном состоянии. Действительно, авторами изобретения обнаружено, что улавливающая способность соединений KMgF3 выше, когда удельная площадь поверхности этих соединений, по меньшей мере, равна указанной величине. Однако является предпочтительным, чтобы удельная площадь поверхности соединения KMgF3 не превышала 150 м 2/г, это величина, при превышении которой его химическая устойчивость начинает нарушаться, что является препятствием для его применения с целью улавливания металлов. Следовательно, соединение KMgF3, как правило, обладает удельной площадью поверхности в диапазоне от 30 до 150 м 2/г и, еще лучше, от 70 до 120 м 2/г. В контексте настоящего изобретения соединение KMgF3 может быть применено в форме свободнотекучего порошка. Однако из соображений падения давления в устройствах (например, колонного типа),в которых оно будет применяться, является предпочтительным, чтобы это соединение имело форму твердых элементов, получаемых способами, традиционно используемыми для преобразования порошков: агломератов, гранул, таблеток или подобных им типов. Так, например, доказано, что применение соединения KMgF3 в форме таблеток, наибольший размер которых равен самое большее 3 мм, и особенно таблеток, размеры которых лежат в диапазоне от 2 до 3 мм, является особенно эффективным. Кроме того, соединение KMgF3 может быть применено само по себе или совместно с другим соединением, известным благодаря своей способности улавливать химические частицы и, в частности, частицы фторированных и/или оксифторированных металлов. Так, например, соединение KMgF3 может быть применено в сочетании с дифторидом магния, в каковом случае является предпочтительным, чтобы массовая доля соединения KMgF3 в смеси KMgF3/MgF2, по меньшей мере, равнялась 0,2. В какой бы форме его не применяли, соединение KMgF3 способно улавливать металлы, присутствующие в газовой или жидкой фазе в форме фторидов и/или оксифторидов, как только его приводят в контакт с этой фазой. Пригодное соединение KMgF3, подходящее для применения в соответствии с настоящим изобретением, может быть получено способами, отличающимися простотой реализации. Так, оно может быть получено, в частности, путем осуществления реакции между соединением магния, например тетрагидратом диацетата магния, и дифторидом калия в растворе спирта или смеси спиртов в присутствии фтороводородной кислоты и последующего - обжига продукта этой реакции. При нагреве микроволновым излучением, предпочтительно в диапазоне температур от 100 до 200C, эта реакция ведет к образованию соединений KMgF3 с большой удельной площадью поверхности,обычно, равной или превосходящей 100 м 2/г при определении методом БЭТ. Как вариант, оно также может быть получено путем пропитки дифторида магния предпочтительно с большой удельной площадью поверхности, водным раствором, содержащим дифторид калия и, возможно, фтороводородную кислоту, при этом такую пропитку предпочтительно проводят при температуре порядка 50-70C. В зависимости от стехиометрических соотношений, получаемый продукт может состоять только из KMgF3 или из смеси KMgF3 и MgF2. В этом отношении обнаружено, что для получения продукта, анализ которого рентгенодифракционным методом показывает, что он состоит только изKMgF3, необходимо соотношение KF/MgF2, превышающее 1,1. Другим объектом настоящего изобретения является способ улавливания металлов, присутствующих в форме фторидов и/или оксифторидов в газовой или жидкой фазе, включающий стадию, на которой соединение KMgF3 приводят в контакт с указанной газовой или жидкой фазой, содержащей металлы, подлежащие улавливанию. В предпочтительном варианте осуществления заявленного способа металлы, подлежащие улавливанию, выбирают из группы, в которую входят технеций, рений, ванадий, молибден, ниобий, тантал,сурьма и титан. В другом предпочтительном варианте осуществления способа по настоящему изобретению газовая или жидкая фаза, которую приводят в контакт с соединением KMgF3, содержит гексафторид урана. Предпочтительно указанный гексафторид урана получают в результате преобразования природного урана или урана, полученного переработкой отработанного ядерного топлива. В предпочтительном варианте осуществления заявленного способа, чтобы оптимизировать улавливающую способность соединения KMgF3, является предпочтительным перед применением подвергнуть его обработке фторированием, которая позволяет снизить количество удерживаемого урана. Такая обработка фторированием может быть осуществлена путем приведения соединения KMgF3 в контакт либо с чистым фтором, либо со смесью, содержащей фтор и один или несколько других газов,подобранных из инертных газов, таких как, например, молекулярный азот или аргон, и фторсодержащих газов, таких как, например, смесь фтора, аргона и фтороводородной кислоты. Так, например, обработка,фторированием может быть осуществлена путем применения смеси фтора, молекулярного азота и фтороводородной кислоты. Обработка фторированием может быть проведена при температуре в диапазоне от комнатной температуры до 500C, предпочтение отдается температуре в диапазоне от 200 до 300C. Кроме того, соединение KMgF3 предпочтительно используют, т.е. приводят в контакт с газовой или жидкой фазой, при температуре в диапазоне от 80 до 200C, понимая, что оно также может быть применено при других температурах и, особенно, при комнатной температуре, т.е. температуре, преобладающей в окружающей среде, в которой его планируется применять. В соответствии с настоящим изобретением, такое приведение в контакт предпочтительно сохраняют в течение времени минимум 20 с и предпочтительно в диапазоне от 60 до 300 с - в случае газовой фазы - и в диапазоне от 60 до 600 с - в случае жидкой фазы, в зависимости от примесей. Это дополнительное описание, конечно, приведено только для пояснения изобретения и никоим образом не является его ограничением. Краткое описание чертежей На фиг. 1 представлена схема экспериментального устройства, которое позволило авторам изобретение произвести оценку пригодности соединений KMgF3 для применения в качестве ловушек для фторидов и оксифторидоз, присутствующих в газовой фазе. На фиг. 2 представлен рентгенодифракционный спектр порошка KMgF3 до того, как этот порошок применяли для улавливания гексафторида рения. На фиг. 3 представлен рентгенодифракционный спектр порошка, рентгенодифракционный спектр которого представлен на фиг. 2, но после того, как этот порошок применяли для улавливания гексафторида рения и до того, как этот порошок был снова приведен в контакт с окружающим воздухом. На фиг. 4 представлен рентгенодифракционный спектр порошка, рентгенодифракционный спектр которого представлен на фиг. 2, но после того, как этот порошок применяли для улавливания гексафторида рения и после того, как этот порошок был снова приведен в контакт с окружающим воздухом. На фиг. 5 представлен спектр, полученный при помощи инфракрасной спектроскопии с Фурьепреобразованием (ИК-Фурье-спектр) для порошка, рентгенодифракционный спектр которого представлен на фиг. 4. Подробное описание конкретных вариантов осуществления изобретения Пример 1. Получение соединения KMgF3 с применением микроволнового излучения. В реактор объемом 100 мл, изготовленный из политетрафторэтилена (Teflon), поместили следующее: 40 мл изопропанола, 1,8 г тетрагкдрата диацетата магния (Mg(CH3COO)2-4 Н 2 О), 0,71 г дифторида калия (KF, HF), 360 мл 40%-ной жидкой фтороводородной кислоты (HF) и магнитную мешалку. Реактор закрыли, после чего поместили в держатель, позволяющий регулировать давление и температуру в реакторе. Сам держатель поместили в микроволновую печь, продаваемую компанией СЕМ под торговой маркой Mars 5. Эту печь, которая работает при частоте 2,45 ГГц, настроили на уровень мощности 300 Вт и запрограммировали на достижение температуры 150C за 5 мин и поддержание этой температуры в течение 1 ч. Продукт синтеза, полученный на этой стадии, затем центрифугировали 10 мин при 5000 оборотов в минуту (об/мин), после чего сушили 2 ч в сушильной печи при 100C. После этого его обжигали в течение 5 ч при 300C. Полученный таким образом продукт в порошкообразной форме представлял собой KMgF3 и характеризовался удельной площадью поверхности 120 м 2/г, определенной методом БЭТ. Пример 2. Получение соединения KMgF3 путем пропитки. В настоящем примере получение соединения KMgF3 проводили способом, известным как "способ пропитки". Его осуществили в соответствии со следующим протоколом. 7,1 г дифторида калия (KF, HF) растворили в 10 мл воды. Затем в этот раствор добавили 5,2 г дифторида магния (MgF2) с удельной площадью поверхности,равной 80 м 2/г. Затем полученную таким образом суспензию перемешивали 4 ч при 60C, потом поместили на 48 ч при комнатной температуре. Полученный продукт затем высушили при 100C в сушильной печи, промыли 200 мл воды, центрифугировали 10 мин при 5000 об/мин, снова высушили при 100C в сушильной печи, после чего обжигали в течение 5 ч при 200C. Таким образом получили продукт в порошкообразной форме, состоящий из KMgF3 и характеризующийся удельной площадью поверхности 30 м 2/г, определенной методом БЭТ. Пример 3. Оценка способности соединения KMgF3 улавливать гексафторид технеция (TcF6) и идентификация продуктов, образовавшихся в ходе этого улавливания. Данный пример относится к испытанию, направленному на оценку способности соединения KMgF3 улавливать TcF6 и идентификацию продуктов, образующихся в ходе реакции соединения KMgF3 с гексафторидом технеция. Поскольку технеций является радиоактивным элементом, испытание проводили с применением гексафторида рения, который обладает такими же свойствами, как и гексафторид технеция - в силу того,что рений и технеций входят в одну и ту же группу (VIIB) Периодической системы элементов Менделеева - но более стабилен. Испытание заключалось в пропускании газообразного потока гексафторида рения над образцом соединения KMgF3 в устройстве, из которого заранее удалили все следы влаги с целью предотвращения гидролиза гексафторида рения, и затем, в идентификации посредством рентгенодифракционного анализа и инфракрасной спектроскопии с Фурье-преобразованием соединений, образовавшихся в результате реакции соединения KMgF3 с гексафторидом рения. Это испытание провели с применением соединения KMgF3 в порошкообразной форме, полученного, как описано в примере 1 выше; и экспериментального устройства 10, схематично представленного на фиг. 1. Как показано на этой фигуре, устройство включает съемный держатель 12 образца, который расположен на траектории трубы 14 и в который предполагается поместить соединение KMgF3. Труба 14 снабжена двумя клапанами на четверть оборота, соответственно, 16 и 18, которые расположены по обеим сторонам от держателя 12 образца и которые позволяют изолировать его от остальной части устройства,главным образом, с целью его установки и снятия. Конец 14 а трубы 14 соединен с первым контуром, позволяющим подавать в устройство, во-первых,гексафторид рения и, во-вторых, аргон. Первый контур включает баллон 20, в котором находился сжатый гексафторид рения и который снабжен редукционным клапаном, соединенным с клапаном 22 на четверть оборота, соединенным с концом 14 а трубы 14 посредством трубы 24, снабженной клапаном 26 на четверть оборота; линию 28 подвода аргона, входящую в трубу 24 и снабженную клапаном 30 на четверть оборота; и высокоточный манометр 32, позволяющий контролировать давление, при котором гексафторид рения или аргон поступают в устройство. Каждый из концов 14 а и 14b трубы 14 соединен со вторым контуром, главным образом, позволяющим вакуумировать устройство и, по окончании испытания, удалять какое-либо количество гексафторида рения, не вступившего в реакцию с соединением KMgF3. Второй контур включает ловушку 34, изготовленную из фторида натрия и соединенную с концом 14b трубы 14 трубой 36,снабженной клапаном 38 на четверть оборота; охлаждаемую ловушку 40, соединенную, во-первых, с ловушкой 34 трубой 42, снабженной клапаном 44 на четверть оборота, и, кроме того, вакуумным насосом (на фиг. 1 не показан); ячейку 46 для смешивания газов, соединенную, во-первых, с ловушкой 34 трубой 48 и, кроме того,с концом 14 а трубы 14 трубой 50, при этом каждая из труб 48 и 50 снабжена клапаном на четверть оборота, соответственно, 52 и 54; и трубу 56, которая непосредственно соединяет концы 14 а и 14b трубы 14 и которая снабжена клапаном 58 на четверть оборота. Устройство также включает термопару 60, позволяющую контролировать температуру внутри устройства, и манометр 62, соединенный с трубой 36 при помощи трубы 64, снабженной клапаном 66 на четверть оборота, который позволяет контролировать давление во втором контуре. Держатель 12 образца состоит из группы колец из нержавеющей стали, помещенных одно на другое, внутри которых помещено соединение KMgF3 и которые расположены между фильтрами из спеченного никеля для предотвращения уноса порошка из держателя образца, главным образом, под действием разрежения. Перед испытанием порошок KMgF3 в течение 5 ч обрабатывали газообразным потоком, состоящим из 10% фтора и 90% аргона (об./об.). После этой обработки порошок KMgF3 характеризовался удельной площадью поверхности приблизительно 100 м 2/г при измерении методом БЭТ, содержанием кислорода 2,2 мас.%, и размером кристаллитов 16 нм при определении посредством полнопрофильного анализа. Кроме того, его рентгенодифракционный спектр представлен на фиг. 2. Порошок KMgF3, подготовленный таким образом, поместили в держатель 12 образца в сухой атмосфере (т.е. в полностью осушенной перчаточной камере), чтобы предотвратить гидролиз 11/16 гексафторида рения. Масса порошка KMgF3, помещенного в держатель 12 образца, составила 67,7 мг. Затем этот держатель образца поместили в устройство 10. В этот момент все клапаны за исключением клапанов 26 и 30 были открыты, в устройстве в целом создан динамический форвакуум на 30 мин,чтобы удалить из устройства все следы влаги. После этого ловушки 34 и 40, а также вакуумный насос изолировали от остальной части устройства,закрыв клапаны 44, 38 и 52, и в устройстве снова создали статический форвакуум. Клапаны 16 и 18 закрыли, чтобы изолировать образец KMgF3. Клапаны 58 и 66 также закрыли. Клапаны 22 и 26 открыли с целью подачи в устройство гексафторида рения под давлением 150 мбар(15 кПа), это давление контролировали при помощи манометра 32. Затем клапаны 22 и 26 снова закрыли, клапан 16 открыли с целью приведения образца KMgF3 в контакт с гексафторидом рения. Время контакта составило 1 ч, контакт осуществляли при комнатной температуре. После этого клапаны 44, 38, 18, 60 и 52 последовательно открыли для создания на 30 мин динамического вакуума и для удаления следов непрореагировавшего рения. Затем держатель 12 образца вынули из устройства 10 и поместили в перчаточную камеру с инертной атмосферой, чтобы извлечь из него порошок KMgF3. Порошок имел серо-голубой цвет, тогда как до помещения в держатель 12 образца он был белым. Его масса составила 94,8 мг, что эквивалентно 40%-ному увеличению массы. Полученный таким образом порошок исследовали рентгенодифракционным методом, сначала в сухой атмосфере, затем после контакта с окружающим воздухом. Полученные спектры представлены на фиг. 3 и 4. Порошок также исследовали посредством инфракрасной спектроскопии с Фурье-преобразованием,полученный спектр представлен на фиг. 5. На фиг. 3 и 4 видно, что порошок KMgF3 действительно улавливает гексафторид рения, поскольку внутри порошка образовалось по меньшей мере две фазы, а именно: первая фаза, соответствующая октафторренату калия (K2ReF8), характеристические пики которого отмечены на фиг. 3 и 4 символом А; и вторая фаза, соответствующая перренату калия (KReO4), характеристические пики которого отмечены на фиг. 3 и 4 символом ; характеристические пики KMgF3, в свою очередь, отмечены на этих фигурах символом . В порошке присутствуют и другие фазы, поскольку в спектре, представленном на фиг. 3, имеются определенные дифракционные пики, которые не соответствуют ни KMgF3, ни K2ReF8, ни KReO4, но эти фазы не были идентифицированы. Из сравнения фиг. 3 и 4 также видно, что, если порошок приведен в непосредственный контакт с окружающим воздухом после улавливания ReF6, поскольку фаза K2ReF8 и другие присутствующие фазы чрезвычайно неустойчивы, они кристаллизуются в форме KReO4. Наконец, когда они снова приведены в контакт с воздухом, может быть идентифицировано присутствие рения в форме KReO4, как показано на фиг. 5, что на ИК-Фурье-спектре выглядит как пик поглощения в области 920 см-1, что соответствует связи Re-O. Пример 4. Оценка способности соединения KMgF3 очищать UF6, присутствующий в газообразном потоке, также содержащем в качестве примеси TcF6. Данный пример относится к испытанию, направленному на оценку способности соединения KMgF3 очищать гексафторид урана, присутствующий в газообразном потоке, от гексафторида технеция, также присутствующего в этом потоке. Как и предыдущее испытание, данное испытание проводили с применением гексафторида рения для моделирования гексафторида технеция в форме газообразной смеси с гексафторидом урана; и соединение KMgF3 в порошкообразной форме, полученное, как описано в примере 1 выше. Молярное отношение гексафторида рения к гексафториду урана составило 1/5 ч./млн. Испытание проводили с применением экспериментального устройства, включающего, главным об-5 024897 разом, установленные последовательно некоторую емкость с линией подвода UF6 и линией подводаReF6, в которой эти газы смешиваются, абсорбционную колонну, обогреваемую греющим электрокабелем, соединенным с регулятором температуры, в которую помещено следующее: соединение KMgF3,охлаждаемая ловушка, обеспечивающая конденсацию газов на выходе из колонны, контейнер, в котором происходит гидролиз сконденсированных таким образом газов, и вакуумный насос. Испытание проводили при 10C и при начальном давлении приблизительно 200 мбар (20 кПа). Масса применяемого соединения KMgF3 составила 158 мг. Время, в ходе которого соединение контактировало с газообразной смесью, составило 158 с. В конце испытания содержимое колонны, изначально содержавшей соединение KMgF3, также подвергли гидролизу с целью определения количеств ReF6 и UF6, уловленных этим соединением. Это испытание показало, что соединением KMgF3 захвачено 75% гексафторида рения, поданного в абсорбционную колонну, и только 0,3% UF6, поданного в эту колонну. Это соответствует коэффициенту очистки, равному 4. Испытание, проведенное для сравнения в тех же условиях, но с применением вместо соединенияKMgF3 дифторида магния, показало, что дифторид магния удерживает 21% гексафторида рения (т.е. только одну четверть того, что удерживается соединением KMgF3) и 17% гексафторида урана, т.e. в 57 раз больше, чем удерживается соединением KMgF3). В этом случае коэффициент очистки равен лишь 1,3. Пример 5. Оценка способности соединения KMgF3 очищать UF6, присутствующий в газообразном потоке, также содержащем в качестве примеси VOF3. При помощи экспериментального устройства, основанного на том же принципе, что и примененное в примере 4, описанном выше, в данном случае оценивали способность соединения KMgF3 очищать гексафторид урана, присутствующий в газообразном потоке, от оксида трифторида ванадия, также присутствующего в этом потоке. Для этого, после наполнения абсорбционной колонны 140 мг соединения KMgF3 в порошкообразной форме, полученного, как описано в примере 1 выше, через колонну пропускали газообразный поток,содержащий гексафторид урана, загрязненный 5900 ч./млн оксида трифторида ванадия. Время, в ходе которого соединение KMgF3 контактировало с газообразным потоком, составило 55 с. Эксперимент проводили при 100, 150 и 200C. Гидролиз сконденсированных газов и содержимого колонны показал, что, для каждой из температур, соединение KMgF3 удерживало более 99% оксида трифторида ванадия, поданного в абсорбционную колонну, и только 2,5% гексафторида урана, поданного в эту колонну, что соответствует коэффициенту очистки более 100. Остаточное содержание оксида трифторида ванадия в смеси ReF6/UF6, со своей стороны, составихо 30 ч./млн. Пример 6. Оценка способности соединения KMgF3 очищать UF6, присутствующий в газообразном потоке, также содержащем в качестве примеси MoF6. Это испытание аналогично двум ранее описанным выше в примерах 4 и 5, изучаемой в данном случае примесью был гексафторид молибдена (MoF6). После наполнения абсорбционной колонны 1,8 г соединения KMgF3 в порошкообразной форме, полученного, как описано в примере 1 выше, через колонну пропускали газообразный поток, содержащий гексафторид урана, загрязненный 30 ч./млн гексафторида молибдена. Время, в ходе которого соединение KMgF3 контактировало с газообразным потоком, составило 100 с. Эксперимент проводили при температуре 100C. На выходе из колонны газообразный поток содержал только 0,3 ч.млн гексафторида молибдена, что соответствует коэффициенту очистки, равному 100. Пример 7. Оценка способности соединения KMgF3 очищать UF6, присутствующий в жидком потоке, также содержащем в качестве примеси MoF6 и VOF3. Проведена оценка способности соединения KMgF3 очищать гексафторид урана, присутствующий в жидком потоке, от гексафторида молибдена и оксида трифторида ванадия, также присутствующих в этом потоке. Испытание проводили при помощи экспериментального устройства, основанного на том же принципе, что и устройство, примененное в примере 4, описанном выше. Сначала 600 мг соединения KMgF3, полученного, как описано выше в примере 1, но в форме таблеток диаметром 2 мм, поместили в абсорбционную колонну. В колонку налили, приблизительно 30 г жидкой смеси, содержащей гексафторид урана, 350 ч./млрд гексафторида молибдена и 350 ч./млрд оксида трифторида ванадия, эту смесь предварительно гомогенизировали 8 ч при 80C. Смесь текла со скоростью 0,01 см/с и оставалась в контакте с таблетками соединения KMgF3 в течение 288 с. Испытание показало, что на выходе из колонны жидкая смесь более не содержит ни оксида трифторида ванадия, ни гексафторида молибдена. Коэффициент очистки был равен 3, доля гексафторида урана, задержанного в колонне, составила 0,6 мас.%. Цитируемый ссылочный материал: патент США 5826163. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Применение соединения KMgF3 для улавливания металлов, присутствующих в форме фторидов и/или оксифторидов в газовой или жидкой фазе. 2. Применение по п.1, в котором металлы выбраны из группы, в которую входят технеций, рений,ванадий, молибден, ниобий, тантал, сурьма и титан. 3. Применение по п.1, в котором соединение KMgF3 используют для очистки гексафторида урана. 4. Применение по п.3, в котором гексафторид урана получен в результате преобразования природного урана или урана, полученного переработкой отработанного ядерного топлива. 5. Применение по любому из пп.1-4, в котором соединение KMgF3 обладает удельной площадью поверхности, по меньшей мере, равной 30 м 2/г. 6. Применение по любому из пп.1-4, в котором соединение KMgF3 обладает удельной площадью поверхности, самое большее равной 150 м 2/г. 7. Применение по любому из пп.1-4, в котором соединение KMgF3 используют в форме агломератов, гранул или таблеток. 8. Применение по п.7, в котором соединение KMgF3 используют в форме таблеток, наибольший размер которых равен самое большее 3 мм. 9. Применение по любому из пп.1-4, в котором соединение KMgF3 используют отдельно или в сочетании с другим соединением, способным улавливать химические вещества. 10. Применение по п.9, в котором соединение KMgF3 используют в сочетании с дифторидом магния. 11. Способ улавливания металлов, присутствующих в форме фторидов и/или оксифторидов в газовой или жидкой фазе, включающий стадию, на которой соединение KMgF3 приводят в контакт с указанной газовой или жидкой фазой, содержащей металлы, подлежащие улавливанию. 12. Способ по п.11, в котором металлы выбраны из группы, в которую входят технеций, рений, ванадий, молибден, ниобий, тантал, сурьма и титан. 13. Способ по п.11, в котором указанная газовая или жидкая фаза содержит гексафторид урана. 14. Способ по п.13, в котором гексафторид урана получен в результате преобразования природного урана или урана, полученного переработкой отработанного ядерного топлива. 15. Способ по любому из пп.11-14, в котором соединение KMgF3 перед приведением в контакт с указанной газовой или жидкой фазой подвергают обработке фторированием. 16. Способ по любому из пп.11-14, в котором указанное приведение в контакт осуществляют при температуре, лежащей в диапазоне от комнатной температуры до 200C. 17. Способ по любому из пп.11-14, в котором соединение KMgF3 приводят в контакт с газовой фазой или жидкой фазой, содержащей металлы, подлежащие улавливанию, на период по меньшей мере 20 с. 18. Способ по п.17, в котором соединение KMgF3 приводят в контакт с газовой фазой, содержащей металлы, подлежащие улавливанию, на период от 60 до 300 с. 19. Способ по п.17, в котором соединение KMgF3 приводят в контакт с жидкой фазой, содержащей металлы, подлежащие улавливанию, на период от 60 до 600 с.

МПК / Метки

МПК: C01D 3/02, B01D 53/68, B01D 53/02, C01G 43/06, C01B 9/08, C01F 5/28, B01J 20/04

Метки: жидкой, kmgf3, форме, металлов, улавливания, фторидов, оксифторидов, соединения, применение, фазе, газовой

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/10-24897-primenenie-soedineniya-kmgf3-dlya-ulavlivaniya-metallov-v-forme-ftoridov-i-ili-oksiftoridov-v-gazovojj-ili-zhidkojj-faze.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Применение соединения kmgf3 для улавливания металлов в форме фторидов и/или оксифторидов в газовой или жидкой фазе</a>

Похожие патенты