UF6生产工艺流程

两种方法均包括三个阶段：
1）用氢气把Ｕ３Ｏ８中六价的铀还原为四价的ＵＯ２．
2）把ＵＯ２氢氟化为ＵＦ４．
3）用氟气把ＵＦ４氟化为UF6.
湿法在工艺流程上大致包括六大步骤。
步骤一：溶解
将铀浓缩物Ｕ３Ｏ８溶于硝酸中，使铀浓度每升约为３００克，剩余硝酸浓度为２～３Ｎ。当有硫酸根阴离子存在时，则必须加入铁或铝以络合之。
此步骤又可才用两种方法：
1）将溶液蒸浓，当温度逐渐升到４５０摄氏度左右时，放出氮的氧化物，达到完全脱销。具体为：清液蒸发到开始结晶，当液体重冷到室温时，即有六水化合物结晶析出。再继续加热到450摄氏度时，达到完全脱硝。生成UO3
2）在硝酸铀酰溶液中加氨水或尿素以得到重铀酸铵（即所谓ＡＤＵ）沉淀。氨水和硝酸铀酰溶液反应的PH值约为8.65~8.95、氨水和硝酸铀酰的用量之比为3:1这时能够生成较纯净的ADU沉淀。将重铀酸铵在450摄氏度下加热分解，以生产UO3；再用氢或裂解氨（重铀酸铵分解的副产品）将UO3还原为UO2。氢气还原UO3是在650摄氏度下进行的。
1:1.25
29.3
0.0245
0.00008326
1:10
9.3
0.0050
0.00005250
上表数据表明，在氟气分压为13.3~101.3kpa范围内，氟化速率和氟气分压近似成正比关系。实验还表明反应速率并不受氟气流速的影响。
铀化学浓缩物Ｕ３Ｏ８
↓
ＨＮＯ３→溶解
↓
磷酸三丁酯→萃取
↓
水→反萃取
↓
纯化了的硝酸铀酰
↓
蒸发 沉淀←ＮＨ４ＯＨ
↓六水硝酸铀酰 ↓重铀酸铵
热分解脱硝 干燥煅烧
↓ＵＯ３ ↓ＵＯ３
氢还原 氢还原←Ｈ２
↓ ↓
ＵＯ２
↓
ＨＦ→氢氟化
↓ＵＦ４
Ｆ２→氟化
↓
纯ＵＦ６
优点：原理比较简单。
缺点：在萃取过程中不能完全清除某些杂质，要求纯度较高的Ｕ３Ｏ８作为原料，所得到的ＵＦ６不如干法纯净。
ＵＦ４在３００摄氏度左右与氟气反应，可以大规模制备UF6。六氟化铀的产率取决于温度、UF4的比表面积及氟的分压，水、UO2等杂质会降低产率。
氟化温度和UF4比表面积对氟化速率的影响
UF4的制法
UF4的制备温度，摄氏度
UF4的比表面积S，㎡/g
氟化温度，摄氏度
速率常数，Kmin-1
K/S比，g/㎡。min
步骤二：萃取
溶剂萃取采用三段逆流过程进行。溶剂中ＴＢＰ的浓度为２５～４０％。在萃取阶段使铀转入有机溶剂相；在洗涤段除去有机相中的少量杂质。最后，在第三阶段用很稀得硝酸在６０摄氏度左右（为了抑制铀的分配系数）进行反萃取以提取铀。由此过程得到的产物是几乎纯硝酸铀酰的清液。
步骤三：将纯化了的硝酸铀酰溶液转化为ＵＯ３
UO2氢氟化
400
0.930
280
0Baidu Nhomakorabea0113
0.0122
UO2氢氟化
400
0.930
320
0.0290
0.0312
氟气分压对UF4氟化过程的影响
F2：N2体积比
氟气分压KPa
常数K（min-1）
比值K（×100）/PF2
∞
101.3
0.0877
0.00008626
1:1
50.7
0.0383
0.00007876
步骤五：ＵＯ２氢氟化
ＵＯ２不易直接还原成金属铀；因此，先将它氢氟化以得到UF4（绿盐），此反应在500摄氏度下进行。ＵＯ２的氢氟化常在移动床中进行。研究表明，ＵＯ２和ＨＦ反应的速率不仅取决于氢氟化时的温度，而且明显的取决于它的活性（与比表面积及粒度的分布有关）以及它的植被历程（特别是原始物料）。
步骤六：ＵＦ４氟化为ＵＦ６
六氟化铀的湿法生产工艺流程
六氟化铀的生产和还原过程都称为转化。六氟化铀的转化厂用铀水冶加工厂生产的铀化学浓缩物U3O8为原料来生产六氟化铀。现今采用两种类似的方法：湿法和干法
方法一湿法
所谓湿法是把磨碎的Ｕ３Ｏ８溶解于硝酸中，送进逆流萃取塔，用煤油稀释的磷酸三丁酯把硝酸铀酰萃取到有机溶液中而与杂质分离。再用水把铀盐反萃取到水溶液中，成为纯化了的硝酸铀酰。经过脱销塔加热除水脱硝，得到ＵＯ３．然后经过三个阶段制成ＵＦ６。工艺流程图如下：
步骤四：UO3还原为ＵＯ２
该反应在６５０摄氏度下进行。影响还原速率的因素有氢分压，水分压，温度，颗粒等。
其中氢气分压对还原速率的影响只能通过实验说明。通过相关实验表明，水蒸气的引入会使还原速率大幅度降低，而且，这种趋势在气相中水蒸气含量高时表现的更加明显。在一定范围内升高温度可大大提高加速还原反应。
方法二 干法
干法就是把磨碎的Ｕ３Ｏ８在高温的硫化床反应炉中用氢气直接还原为ＵＯ２，在经过两个阶段制成不纯的ＵＦ６，最后用分级蒸馏法加以纯化。干法工艺流程图如下：
铀化学浓缩物Ｕ３Ｏ８
↓
氢还原←Ｈ２
↓
氢氟化←ＨＦ
↓ＵＦ４
氟化←Ｆ２
↓ＵＦ６
精馏纯化
↓
纯ＵＦ６
优点：制的的ＵＦ６较纯净。
缺点：干法必须采用分级蒸馏法对ＵＦ６进行必要的纯化，这种过程比较困难。