[发明专利]一种制备金属铀的方法

说明书

本公开涉及一种制备金属铀的方法，所述方法包括如下步骤：S1、将U₃O₈粉末、水和粘结剂混合，得到混料；S2、将所述混料进行压实处理和烧结处理，得到烧结体；S3、将所述烧结体与阴极连接，并在熔盐中在阳极存在下进行电解。该金属铀锭可以直接用于金属铀的制备与加工，由此简化了整体工艺，提高了生产效率。

技术领域

本公开涉及核化工领域，具体地，涉及一种制备金属铀的方法。

背景技术

铀是重要的核燃料。金属铀的制备方法包括通过还原剂金属还原四氟化铀(UF₄)、通过电解或还原剂金属还原四氯化铀(UCl₄)和电脱氧还原铀氧化物。

专利文献CN110820016A公开了一种氧化铀粉末电化学还原的装置和方法，该方法包括：1)在坩埚中装入熔盐，在多孔氧化镁管内插入阴极并装入氧化铀粉末；2)在阳极和阴极间通过直流电源施加正向电压或正向电流，使熔盐呈熔融态，并使得多孔氧化镁管内的氧化铀粉末被还原为金属铀。

但是，该方法的电流效率和还原率较低。

发明内容

本公开的目的是提供一种能够简化后续加工工艺的制备金属铀的方法。

本公开的发明人发现，如果使用Li₂O-LiCl作为熔盐电解质，石墨阳极与氧离子反应生成CO₃^2-，且CO₃^2-不易分解，在LiCl熔盐体系中易生成Li₂CO₃，形成CO₃^2-循环，严重降低了电流效率和还原率，如果将U₃O₈粉末进行压实和烧结，再在NaCl-CaCl₂熔盐体系中进行电化学还原，可以直接得到金属铀锭，大大简化了后续加工工艺，提高了电流效率和还原率，由此得到了本公开的技术方案。

本公开提供了一种制备金属铀的方法，所述方法包括如下步骤：S1、将U₃O₈粉末、水和粘结剂混合，得到混料；S2、将所述混料进行压实处理和烧结处理，得到烧结体；S3、将所述烧结体与阴极连接，并在熔盐中在阳极存在下进行电解；所述熔盐含有NaCl和CaCl₂，以100重量份的混合熔盐的总重量为基准，NaCl的含量为31-35重量份，CaCl₂的含量为65-69重量份。

根据本公开，其中，步骤S1中，所述粘结剂包括聚乙二醇400、聚乙二醇800和聚乙二醇1000中的至少一种；以所述混料总重量为基准，所述U₃O₈粉末的含量为85-95重量份，水的含量为4-8重量份，所述粘结剂的含量为1-7重量份；所述混合的条件包括：所述混合在研磨条件下进行，时间为5-10min，温度为800-1100℃。

根据本公开，其中，步骤S2中，所述压实处理的条件包括：压强为15-25MPa，优选为19-21MPa，时间为0.5-5min，优选为1-3min；优选所述压实处理为压片处理，进一步优选所述压片处理得到的薄片的厚度为1-2mm，直径为12-14mm。

根据本公开，其中，步骤S2中，所述烧结的条件包括：烧结的温度为800-1100℃，优选为900-1000℃；升温速率为2-8℃/min，优选为4-6℃/min；保温时间为1-6h，优选为2-4h。

根据本公开，其中，步骤S3中，所述阴极为钼、钽和钨中的至少一种，优选为刚玉管保护的钼丝；所述阳极为石墨，优选为连接有带螺纹的钼棒的石墨棒；优选所述石墨棒中的石墨为高纯石墨棒；优选地，将所述烧结体置于不锈钢网中并压紧，然后与所述阴极连接。