JPH01320230A - 四フッ化ウランの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、ウラナス溶液とフッ酸（フッ化水素酸）溶
液とを反応させるいわゆる湿式法により四フッ化ウラン
を製造する方法の改良に関するものである。

〈従来の技術〉 四フッ化ウランは、通常はウラン精鉱（イエローケーキ
）を原料として六フッ化ウランもしくは金属ウランを製
造する過程の中間製品として重要なしのである。

この四フッ化ウランの湿式製造法においては、ウラナス
溶液とフッ酸溶液とをフッ化沈澱槽に導き、この槽内で
両者を反応させて四フッ化ウラン結晶の沈澱を生成させ
ている。

従来の四フッ化ウランの湿式製造方法の一例としては、
特公昭５５−１１ｆ３１２号公報で提案された方法があ
る。第２図はこの従来方法を示すものであって、フッ化
沈澱槽１の下部にウラナス溶液とフッ酸溶液をポンプに
て供給すると、四フッ化ウランの結晶が槽内で生成する
。その際、槽内下方に設けたプロペラ状撹拌翼２によっ
て結晶は上昇し、さらにプロペラ状攪拌翼の上部に配し
た板状攪拌翼３による水平旋回流により結晶は浮遊状態
となって槽内反応ゾーン４において成長肥大し沈澱する
。沈澱した四フッ化ウランの結晶は、槽下端の排出管５
からスラリーとして排出され、一方、反応ｉ液は槽内上
方の固液分離ゾーン６にて結晶粒子と分離され、オーバ
ーフロー管７から廃液として排出される。

槽内液温は、ヒーター８によって９０°Ｃ以上、液の沸
点以下に保たれている。かような従来方法によれば、比
較的粒径の大きい四フッ化ウランの結晶を連続的に得る
ことができる。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記した従来方法においては、四フッ化ウラン結晶の肥
大化を達成するために、フッ酸溶液がウラナス溶液と接
触する反応ゾーン４においては、過飽和度の低い溶液濃
度でゆっくりと結晶を成長させている。従って、過飽和
度を低くする目的で、低濃度の溶液をフッ化沈澱槽１に
供給するため、生産能力に比べて供給液量が多くなり、
反応時間も長くなり、それに伴ってフッ化沈澱槽も大型
となる。その結果、槽内の加温に要する熱量が増大する
とともに、槽から排出される廃液量も多くなるなど、経
済的に不利な点が多い。

また、槽内上方の固液分能ゾーン６において廃液と結晶
粒子との分離を効率よく行うために、反応ゾーン４での
攪拌速度を抑制する必要があり、槽が大きいことと相俟
って槽内が不均質になり、微粉結晶の発生を確実に防止
することができない。

さらに、フッ化沈澱槽１の底部から排出されるスラリー
固形分濃度が高いため排出管５内でしばしば閉塞を起こ
し、安全運転上の問題となる。

そこでこの発明は、上述した従来方法における問題点を
解消し、フッ化沈澱槽の小型化と廃液発生量の低減を図
ることができるとともに、生成した四フッ化ウラン結晶
を含むスラリーの排出に際して閉塞の心配がなく、しか
も比較的粒径が人きく粉体物性の良好な四フッ化ウラン
結晶を製造することができる改良方法を提供することを
目的としてなされたらのである。

く課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するためのこの発明による四フッ化ウ
ランのＷ　Ｍ方法は、ウラナス溶液およびフッ酸溶液を
フッ化沈澱槽内で反応せしめて四フッ化ウランを製造す
る方法において、１）フッ化沈澱槽内の縦軸方向に上下
が開放されている円筒形の内筒を配置して該槽内を中心
部分と周辺部分とに仕切るとともに、該内筒内に撹拌機
を配設し、これによって内筒内の中心部分は下降流また
は上昇流を、内筒外の周辺部分は上昇流または下降流を
生ぜしめて該槽内の反応母液を循環させて完全混合状態
にすること、２）ウラナス溶液およびフッ酸溶液は該槽
上部から流入させ、生成する四フッ化ウランは反応ＧＲ
ｉの一部ととらに該槽下部から抜出すこと、および３）
該槽内反応保液中のフッ素濃度が２〜４ｇ／ｌに保たれ
るようにウラナス溶液に対するフッ酸溶液の添加量を調
整することを特徴とするものである。

く作用〉 この発明においては、フッ化沈澱槽内で反応母液は、内
筒内の中心部分では下降流、内筒外の周辺部分では上昇
流、あるいはその逆に内筒内の中心部分では上昇流、内
筒外の周辺部分では下降流となってｆ（環するなめ、全
体が均質に完全混合される状態になっている。そのため
、槽上部に供給するウラナス溶液およびフッ酸溶液の濃
度が高くても、流入直後に反応母液中に均質に分散され
るから、部分的過飽和による大量の結晶核の発生で結晶
の粒径が細かくなるといった現象は起こらない、従って
、供給するウラナス溶液およびフッ酸溶液の濃度を高く
することができ、その結果、槽から排出させる廃液発生
量を減少させることができる。

また、晶析の核となる結晶粒子と反応の原料となるウラ
ナス、フッ酸とが槽内に均質に分布するため、槽内の至
るところで晶析が起こり、供給原料溶液の濃度を高くで
きることと相俟って、比較的短い滞留時間で結晶が所定
の粒度に成長する。

〈実施例〉 以下に図面を参照してこの発明の好ましい実施態様を説
明する。

第１図はこの発明を実施するなめに用いる製造装置の一
例を示すものである。フッ化沈澱槽１０の上部には、ウ
ラナス溶液注入管１１およびフッ酸溶液注入管１２が接
続され、一方、槽下部からはスラリー抜出管１３が槽外
に引き出されている。槽内の１ｄ軸方向には、上下が解
放された円筒からなる内筒１４が配置されていて、槽内
を中心部分と周辺部分とに仕切っている。この内筒１４
は、槽内周面から延びる複数本の内筒固定アーム（図示
せず）によって所定位置に固定されている。内筒内には
、プロペラ状攪拌ｇ　１５ａをシャフトに固着してなる
攪拌ａ！１１５が設けられており、モーター１５ｂによ
り回転駆動される。スラリー抜出管１３からのスラリー
抜出量は、レベル計１６により制御される。槽内の液温
（反応母液の温度）は、蒸気注入管１７からの蒸気の吹
き込み量を温度計１８で制御することによって一定に保
たれる。なお、図中の番号１９は槽底部に設けたドレン
バルブ、番号２０は槽上部に設けたオーバーフロー管で
ある。このオーバーフロー管２０は、レベル計１６の故
障時などにスラリー抜出管１３から所定量の抜き出しが
できなかった場合に槽上部からオーバーフローさせるた
めのものである。

上述した装置を用いてこの発明を実施する場合には、ウ
ラン濃度１００ｇ／Ｊ以上、好ましくは２００ｇ／ｌ以
上のウラナス溶液および５〜２０％のフッ酸溶液を、そ
れぞれ注入管１１および１２を介してフッ化沈澱槽１０
内の反応母液上部に注入する。このとき反応母液の温度
は８０〜９５℃の範囲に保たれている。また撹拌機１５
により内筒１４内に下降流を生ぜしめ、その結果図中の
点線矢印のような液の循環が形成される。この撹拌機１
５は、結晶が槽下部に沈積することなく、十分に浮溜混
合するような速度で回転されている。

また、この撹拌１１ｊｌ１５の回転方向を変えて、内筒
１４内に上＃流を生ぜしめてもよい。

かくして全体が完全均質混合状態とされている槽内反応
（！液中に注入されたウラナスとフッ酸は、内筒１４の
内外を均質に循環しながら反応して四フッ化ウランを晶
析し、所望の結晶粒径になるまで循環、滞留させたのち
、結晶を反応母液の一部とと６にスラリー抜出管１３か
ら抜出ず、スラリー抜出管１３の抜出バルブはレベル計
１６と連動して、溶液の注入により槽内の液レベルか一
定以上になると自動的に抜出バルブが開き、スラリーを
抜出すようになっている。生成四フッ化ウラン結晶と廃
液（反応Ｑ＞？ｉ）とを槽内で分離することなく一緒に
抜出すことにより、スラリー濃度は約１４〜１５％とな
り、抜出管１３が閉塞する心配はない。

この発明においては、槽内の反応母液中のフッ素濃度が
２〜４　ｇ／ｌの範囲になるようにウラナス溶液に対す
るフッ酸溶液の添加量を調節する必要がある。反応母液
中のフッ素濃度がウラン濃度に比べて著しく高いと廃液
中のフッ素濃度が窩くなり、フッ酸を多量に消費してし
まう。逆にフッ素濃度が低いと未反応のウランが多量に
廃液に排出されてしまう。また、両者の濃度がバランス
をくずすと飽和濃度が低下し、相対的に過飽和度が増大
することにより、多量の核発生か起こり微細結晶発生の
原因となる。

反応母液中のフッ素濃度が」１記の範囲に保たれていれ
ば、良好な粉体物性で安定な粒子径の結晶を得ることが
できる。

重連したようにこの発明によれば槽内の反応ｆｌＲは完
全均質混合状態となっているため、槽内に注入するウラ
ナス溶液およびフッＢＦｊ液の濃度を高くしても、注入
直後に反応母港中に均質に分散されるため、過飽和によ
る大量の核発生に起因する結晶の微細化が起こることは
ない。

従って、ウラン濃度１００ｇ／ｌ以上、好ましくは２０
０ｇ／、Ｑといった比較的高濃度のウラナス溶液を注入
することができ、その結果、単位ウラン処理量適たりの
液量が少なくなり、槽や配管、ポンプなどの小型化が図
れることになる。

構内の滞留時間は、短ければ短いほど槽の容旦は小さく
て済むが、未反応の排出址が増えるとともにスケール生
成量が増大する。従って一般的には０．５〜３時間、好
ましくは約１時間程度の滞留時間とする。

火亘囮 ０．５ｍ’の容積のフッ化沈澱槽からなる第１図の装置
を用いて四フッ化ウランを製造した。

ウラン濃度２００ｇ／Ｊの塩化ウラナス溶液を０．２９
ｍ’／時間、フッ素濃度１６０ｇ　／　ｆＪ　ノア　ッ
酸溶液を０．１２５ｍ３／時間の割合で槽内に注入して
反応させた。このときの槽内反応ｒ：ｉ、液のフッ素濃
度は２．９ｇ／、Ｑに保たれた。槽内の液温は９０”ｃ
、ｆＩＡ拌機の攪拌速度は３ＱＯｒＤＩとした。滞留時
間、２時間後に、生成した四フッ化ウラン結晶を廃液の
一部とともにスラリーとして抜出し、平均粒径８６．３
μ、流動性指数９１の四フッ化ウラン結晶が得られた。

Ｌ双旦ユ フッ化沈澱槽内の内筒を取り外して、上記実施例と同様
にして反応させた。槽内の液は、上、Ｆ？流と下降流と
が互いにぶつかり合って乱流を生じ、結晶を浮遊させる
流れが減少して槽底部に沈積してしまい、それ以上結晶
が成長しなかった。また、槽底部に結晶が沈積するとス
ラリー抜出管が閉塞するなどのトラブルを生じる傾向が
あった。

匿双皿ユ 槽内反応ＱＨのフッ素濃度を、４ｇ／ｌおよび４．５ｇ
／！Ｊに保った以外は、上記実施例と同様の操作および
同様の条件で四フッ化ウランを製造しなところ、いずれ
の場合も結晶粒径は小さく、Ｖ過性ら悪かった。

〈発明の効果〉 以上の説明かられかるようにこの発明によれば、槽内の
反応は液が全体的に均質に完全混合される結果、次のよ
うな効果を得ることができる。

ａ）生成する四フッ化ウランの結晶は、例えば平均粒径
８０μ以上、流動性指数８５以上といった良好な粉体物
性となる。

ｂ）生成した四フッ化ウラン結晶は、槽内で反応母液と
分能されることなく、反応母液の一部とともにスラリー
とじて槽下部から抜出されるため、抜き出し時に配管の
閉塞等の問題が生じない、また、抜出管は簡単な自動ボ
ール弁等で開閉ができ、自動化が容易にできる。

Ｃ）高濃度のウラナス溶液およびフッ酸溶液を使用でき
るため、フッ化沈澱槽の大きさを、同じ処理能力とした
場合従来装置＜第１図に示す装置）と比べて　１７８〜
１／２０にでき、これに伴って製作費や設置面積の低減
、加温蒸気費の節減が図れる。

ｄ）廃液の発生１が従来装置と比べて１／３〜１／４と
なり、廃液処理に必要な試薬消費量や、撮器等の必要処
理能力を低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を実施するための装置の一例を示す説
明図、および第２図は従来方法を実施するための装置を
示す説明図である。 １０・・・フッ化沈澱槽、　１１・・・ウラナス溶液注
入管、　１２・・・フッ酸溶液注入管、　１３・・・ス
ラリー抜出管、　１４・・・内筒、　１５・・・攪拌撮
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウラナス溶液およびフッ酸溶液をフッ化沈澱槽内で
   反応せしめて四フッ化ウランを製造する方法において、 １）フッ化沈澱槽内の縦軸方向に上下が開放されている
   円筒形の内筒を配置して該槽内を中心部分と周辺部分と
   に仕切るとともに、 該内筒内に撹拌機を配設し、これによって内筒内の中心
   部分は下降流または上昇流を内筒外の周辺部分は上昇流
   または下降流を生ぜしめて該槽内の反応母液を循環させ
   て完全混合状態にすること、 ２）ウラナス溶液およびフッ酸溶液は該槽上部から流入
   させ、生成する四フッ化ウランは反応母液の一部ととも
   に該槽下部から抜出すこと、および ３）該槽内反応母液中のフッ素濃度が２〜４ｇ／ｌに保
   たれるようにウラナス溶液に対するフッ酸溶液の添加量
   を調整すること を特徴とする四フッ化ウランの製造方法。 ２、前記フッ化沈澱槽に注入するウラナス溶液のウラン
   濃度を１００ｇ／ｌ以上とする請求項１記載の方法。 ３、前記フッ化沈澱槽に注入するウラナス溶液とフッ酸
   溶液および生成した結晶の槽内滞留時間を０．５〜３時
   間とする請求項１または２記載の方法。