Способ получения порошка оксида металла, способ изготовления таблетки из оксида металла, порошок и таблетка, полученные этими способами, и их применение - RU2016133389A
Код документа: RU2016133389A
Формула
1. Способ получения порошка оксида по меньшей мере одного металла, при этом степень окисления каждого металла составляет от (III) до (VI), который включает в себя последовательно в следующем порядке:
a) проведение реакции водного раствора, содержащего для каждого металла, по меньшей мере одну соль с катионом этого металла, с соединением, содержащим гидроксид, с получением осадка гидратированного оксида указанного по меньшей мере одного металла,
b) отделение полученного осадка,
c) приведение в контакт отделенного осадка с органическим протонным полярным растворителем,
d) удаление органического протонного полярного растворителя вакуумной сушкой осадка с получением порошка гидратированного оксида указанного по меньшей мере одного металла, при этом указанный порошок образован из частиц, средний диаметр которых менее или равен 1 мкм.
2. Способ по п. 1, в котором порошок гидратированного оксида указанного по меньшей мере одного металла образован из частиц, средний диаметр которых менее или равен 100 нм, предпочтительно менее или равен 20 нм, более предпочтительно менее или равен 10 нм.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором порошок гидратированного оксида указанного по меньшей мере одного металла имеет удельную площадь поверхности, измеренную методом BET, превышающую или равную 30 м2/г, предпочтительно превышающую или равную 80 м2/г, более предпочтительно превышающую или равную 100 м2/г.
4. Способ по любому из пп. 1-3, который дополнительно включает после стадии b) и перед стадией с) стадию промывки отделенного осадка, причем указанная промывка, в частности, проводится протонным растворителем при необходимости в смеси с водой, предпочтительно являющейся деионизированной.
5. Способ по любому из пп. 1-4, который дополнительно включает после стадии d):
e) термообработку порошка гидратированного оксида указанного по меньшей мере одного металла с получением порошка безводного оксида указанного по меньшей мере одного металла.
6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором каждый металл выбран из актинидов, лантанидов и переходных металлов.
7. Способ по п. 6, в котором металл, являющийся актинидом, выбран из химических элементов группы, состоящей из: U, Th, Pu, Np, Am и Cm.
8. Способ по п. 6, в котором металл, являющийся лантанидом, выбран из химических элементов группы, состоящей из: Се, Gd, Nd, Sm и Eu.
9. Способ по п. 6, в котором металл, являющийся переходным металлом, выбран из химических элементов группы, состоящей из: Ti, Cr, Zr, Sc, Y и Hf.
10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором гидратированный оксид указанного по меньшей мере одного металла является простым оксидом, причем этот оксид предпочтительно выбран из UO2+δ, UO3, U3O8, СеО2-δ, ThO2, PuO2-δ, NpO2+δ, ZrO2 и HfO2.
11. Способ по любому из пп. 1-9, в котором гидратированный оксид указанного по меньшей мере одного металла является смешанным оксидом, предпочтительно выбранным из:
(U,Ce)O2±δ, (U,Pu)O2±δ, (U,Am)O2±δ, (U,Th)O2+δ, (Ce,Gd)O2-δ,
(U,Gd)O2±δ, (Th,Pu)O2-δ, (Th,Y)O2-δ и (U,Pu,Am)O2±δ.
12. Способ по любому из пп. 1-11, в котором для каждого металла соль с катионом указанного по меньшей мере одного металла выбрана из сульфата, нитрата, галогенида, такого, как хлорид или бромид.
13. Способ по любому из пп. 1-12, в котором соединение, содержащее гидроксид, представляет собой гидроксид аммония или гидроксид гидразиния.
14. Способ по любому из пп. 1-13, в котором молярное содержание соединения, содержащего гидроксид, является избыточным по сравнению с общим молярным содержанием катиона (катионов) указанного по меньшей мере одного металла, причем это молярное содержание соединения, содержащего гидроксид, предпочтительно составляет от 150 до 600%, предпочтительно от 300 до 500%, от общего молярного содержания катиона (катионов) указанного по меньшей мере одного металла.
15. Способ по любому из пп. 1-14, в котором органический протонный полярный растворитель выбран из спирта, карбоновой кислоты и первичного амина.
16. Способ по п. 15, в котором, когда органический протонный полярный растворитель представляет собой спирт, этот спирт представляет собой одноатомный спирт или диол, предпочтительно выбранный из группы, состоящей из метанола, этанола и этандиола.
17. Способ по любому из пп. 1-16, в котором вакуумная сушка проводится посредством вакуумного распределительного устройства.
18. Порошок оксида по меньшей мере одного металла, причем степень окисления каждого металла составляет от (III) до (VI), полученный способом по любому из пп. 1-17, при этом указанный порошок образован из частиц, средний диаметр которых меньше или равен 1 мкм и удельная площадь поверхности которых, измеренная методом BET, превышает или равна 80 м2/г.
19. Применение порошка по п. 18 в производстве ядерного топлива.
20. Применение порошка по п. 18 в качестве носителя катализатора.
21. Применение порошка по п. 18, в котором металлом является уран, для приготовления октаоксида триурана U3O8.
22. Применение порошка по п. 18 в способе гидрофторирования.
23. Применение порошка по п. 18 для изготовления ионного проводника.
24. Применение порошка по п. 18 для производства керамического изделия.
25. Способ изготовления таблетки из оксида по меньшей мере одного металла, причем степень окисления каждого металла составляет от (III) до (VI), при этом способ включает в себя последовательно в следующем порядке:
1) получение порошка оксида по меньшей мере одного металла, при этом степень окисления каждого металла составляет от (III) до (VI), способом по любому из пп. 1-17,
2) прессование указанного порошка и
3) термообработку спрессованного порошка с получением таблетки из оксида по меньшей мере одного металла.
26. Способ по п. 25, в котором таблетка из оксида по меньшей мере одного металла обладает плотностью по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 95%.
27. Способ по п. 25 или 26, в котором стадия 3) термообработки проводится с использованием температурного градиента в диапазоне от комнатной температуры до температуры менее или равной 1600°C, предпочтительно менее или равной 1400°C.
