2015-08-13
772
Диоксид урана обычно получают восстановлением высших оксидов газообразным реагентом: водородом, оксидом углерода, аммиаком. Изменение свободной энергии Гиббса при реакции оксидов урана с этими восстановителями приведено в таблице 9.2.
Таблица 9.2 – Изменение свободной энергии (в Дж/моль U)при восстановлении оксидов урана
| Реакция восстановления | 673 К | 773 К | 873 К | 973 К | 1073 К | 1173 К |
| 1. UO3 + Н2 = UO2 + Н20 | -12580 | -123980 | -125 490 | -126 960 | -128480 | -129890 |
| 2. U03 + СО = UO2 + С02 | -140070 | -136 340 | -131 700 | -126 530 | -120 760 | -114310 |
| 3.UO3 + 2/3NH3 = U02 + 1/2N2+H2 | -147 460 | -157 890 | -168 500 | -179 110 | -189 650 | -200 270 |
| 4.1/3U308 + 2/3H2 = UO2 + 2/3Н2О | -63 640 | -62 120 | -60 300 | -58 500 | -56 420 | -54 120 |
| 5.1/3U308 + 2/3CO = UO2 + 2/3СО2 | -83 930 | -82 240 | -80 320 | -78 500 | -76 710 | -74 890 |
| 61/3U308+4/9NH3 = U02 + 2/9N2 + + 2/3Н2О | -85 600 | -92 210 | -97 990 | -103 690 | -109 300 | -144 870 |
При 700 °С константы равновесия 1-, 2-, 3-, 4-, 5- и 6-й реакций составляют соответственно 6,66 • 106; 6,19 • 106; 4,11 • 109; 1,38 • 103; 1,635 • 104 и 3,68 • 105. Можно считать все реакции необратимыми. Из табл. 9.2 видно, что с термодинамической точки зрения выгоднее восстанавливать триоксид урана. Несмотря на благоприятные термодинамические показатели аммиак является менее эффективным восстановителем, чем водород. Вероятно, это связано с необходимостью предварительного разложения аммиака.
При низких температурах оксид углерода — термодинамически более сильный восстановитель, но с повышением температуры различие между водородом и оксидом углерода сглаживается, а для восстановления триоксида урана выше 700°С более сильным восстановителем является водород. Учитывая более низкую стоимость водорода, становится понятным, почему в промышленной практике в качестве восстановителя используется почти исключительно водород.
