[其他]生产金属氧化物的控制脱硝工艺

说明书

本发明涉及制取具有预定反应活性的粉状金属氧化物的方法，这种反应活性可以用对应的硝酸盐热处理产物的比表面积来调节，而上述硝酸盐可以是硝酸铀酰，也可以是其与硝酸钍、硝酸铈和硝酸钚中至少一种的混合物的水溶液或固态物质。

在本发明的上下文中，金属氧化物一词是一种简称，指的是单一的三氧化铀（UO₃）或三氧化铀（UO₃）与二氧化钍（ThO₂），二氧化铈（CeO₂）或二氧化钚（PuO₂）中至少一种的混合物。

本专利申请人用“预定反应活性”这一术语来作为该金属氧化物所要求的最有利的比表面积的定义，有了这样的表面积，金属氧化物在脱硝之后的反应能力就能达到最大值，比如，使UO₃热转化为稳定的氧化物U₃O₈，从而可以在随后的还原反应之前长期贮存;或者直接使UO₃还原为UO₂，接着用氢氟酸氢氟化;或者生产陶瓷性质的氧化铀粉末或混合的氧化物粉末以便压成颗粒再烧结而转化为核燃料。

如果单纯是UO₃直接还原为UO₂，随后用氢氟酸使UO₂变为UF₄，那么UO₂的反应活性与脱硝后所得UO₃的比表面积和孔隙率密切相关。最好的是，在水合硝酸铀酰脱硝期间，用适合于每项技术的，生产具有一特定表面积和孔隙率的UO₃的方法，根据要求来调节UO₃直接还原为UO₂及UO₂氢氟酸化为UF₄的能力。

每当为了提供一种在还原成UO₂之前的贮藏期间不会重新水合的稳定的氧化物而将UO₃热转化为样为了获得具有足够反应活性的二氧化铀，就需要有增加的比表面，通常必须将U₃O₈转化为重铀酸铵，接着使之分解为UO₃，这种UO₃就有很大的比表面积，而且还原后能提供具有足够反应活性的二氧化铀。

在为生产核燃料而生产带有某种陶瓷性质的金属氧化物粉末的情况下，例如单纯的二氧化铀（UO₂）或它与二氧化钍（ThO₂），二氧化铈（CeO₂）和二氧化钚中至少一种的混合物，众所周知，如果用的是比表面积大的粉末并对每一比表面积都采用最佳烧结工艺，那么，在还原气氛中烧结这类粉末，就能得到密度大的颗粒〔见保罗·巴斯卡尔（paulpascal）《无机化学通论》卷XV300～304页1961年版〕。

混合的核燃料通常是用共沉淀法制备的，例如用重金属硝酸盐的混合溶液水解然后加以热分解的办法。但是，根据另一方案，也可用混合适当的氧化物的方法来生产，每种氧化物已预先单独用沉淀和热分解的方法制得。

目前，唯一已知的制备UO₂或其与二氧化钍，二氧化铈和二氧化钚中至少一种的混合物的方法，对于铀，UO₃或UO₃与U₃O₈的混合物所组成的中间产物，其比表面积或者很小，通常每克不超过一平方米，或者很大，例如大约为10～30米²/克。这些方法有时候通过各种附加的化学处理阶段，从而能接近用户要求的比表面积，例如1～15米²/克。但是，这类附加阶段是造成成本增加，工艺复杂，特别是环境污染等主要问题的根源。

众所周知，只要三氧化铀是用下述水合硝酸铀酰的加热脱硝反应制取时：

UO₂（NO₃）₂·6H₂O→UO₃+2NO₂+O₂+6H₂O所得的UO₃的比表面积就很小。