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| 四氟化铀 |
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四氟化铀(Uranium tetrafluoride)，分子式为UF4。四氟化铀是铀最重要的化合物之一。可以用以制备六氟化铀和铀。
简介
翠绿色的粉末。熔点1036℃。密度(25℃)6.70g/cm。化学性质，在空气中稳定，氧气中加热至800℃时转变为六氟化铀UF6和UO2F2。不溶于水，溶于酸和碱。氨-过氧化氢混合物剧烈反应生成可溶性过氧铀酸盐。
四氟化铀的工业制备有干法和湿法两条途径。
评价
湿法是用矿石浸出液经溶剂萃取、还原、氢氟化和脱水的制取过程。产品需要经过脱水干燥后才能成为无水四氟化铀 。
湿法矿石经硫酸浸出，萃取，所得负载铀有机相用盐酸洗涤，使硫酸铀酰转化为氯化铀酰。再反萃取。反萃取液电解。加入过量氟化氢，产出四氟化铀。将所得的UF4经水洗、干燥，最后加热脱水，得产品UF4。产品含H2O<0.1%、UO2约1%、UO2F2约0.3%，松装密度2000~2300kg/m，适用于生产六氟化铀。
六氟化铀转化在工业上采用氢还原法，将经同位素分离具有不同U丰度的UF6转化为UF4，反应为:
H2(g)+UF6(g)→UF4(s)+2HF(g)反应的 ΔG298K为一288.3kJ/molU。
U丰度低的UF6，采用热壁反应器工艺进行还原。即将反应器顶部区预热至923K，然后将预热至450K的UF6和裂解NH3通入器顶。在反应过程中，反应器其余部分的温度维持在811K。反应产物UF4落入反应器底部，用螺旋输送器排出。
U丰度高的UF6，采用冷壁反应器工艺进行还原。即将反应器的器壁预热至422~477K，然后将UF6、氢以及少量元素氟通入反应器内，利用元素氟与氢反应放出的热，达到还原反应所需的温度。还原反应产物UF4落入反应器底部，用螺旋输送器排出。
折叠干法 HF气体与UO2反应为:UO2(s)+4HF(g)⇔UF4(s)+2H2O(g)
UO2的氢氟化反应为可逆反应。在298K温度下1mol铀反应的吉布斯自由能变化ΔGT为-130.5kJ，在873K温度下为一29.3kJ。影响UO2氢氟化反应速度的主要因素有温度、UO2的物理特性及HF的用量。用硝酸铀酰经脱硝、氢还原所得的二氧化铀(见二氧化铀制取)进行氢氟化时，在723K温度下的反应转化率只有70%，在823K温度下达85%，而在873K温度下达到90%。而用铀酸铵盐经低温煅烧、氢还原制取的UO2为原料进行氢氟化时，在723K温度下的反应转化率就达到100%，但再提高温度转化率反而下降。
要严格控制氢氟化的温度，以防止物料烧结，影响转化率。采用回转炉进行氢氟化时，宜采用以下温度制度:UO2进口端温度563~613K;UF4出口端温度813~863K。采用三段流态化炉时，第一段温度为673K，第二段温度为773K，第三段温度为873K。
氟化氢用量取决于所采用的设备，如采用移动床，氟化氢要过量50%~100%;采用流态化床则要过量20%~50%;而采用L型联合炉，氟化氢利用率高达98%。
UO2的氢氟化设备有固定床、移动床和流态化床三种类型。移动床有挡板式回转炉和螺旋推进式回转炉之分。流态化床有圆柱床、圆锥床及搅拌流化床等炉型。L型联合炉的水平段炉为回转炉。氢氟化炉管材料采用因康镍合金或蒙乃尔合金。
产品四氟化铀纯度为核纯级，含UF4 97%~98%、UO2F2 1%~2.5%、UO2 0.6%~2%、H2O<0.1%，松装密度3000kg/m，适合用作生产金属铀和六氟化铀原料。[1]