四化（Uranium tetrafluoride），分子式為UF4。四氟化鈾是鈾最重要的化合物之一?？梢杂靡灾苽?a href="/hebeideji/6357944759690179294.html">六氟化鈾和鈾。
簡介
中文別稱：氟化鈾（IV），綠鹽
英文名稱：Uranium(IV) 氟化物，Uranium tetrafluoride
結構
結構模型
物理化學性質
翠綠色的粉末。熔點1036℃。密度(25℃)6.70g/cm?；瘜W性質，在空氣中穩定，氧氣中加熱至800℃時轉變為六氟化鈾UF和UOF。不溶于水，溶于酸和堿。氨-過氧化氫混合物劇烈反應生成可溶性過氧鈾酸鹽。
四氟化鈾的工業制備有干法和濕法兩條途徑。
用途
制備鈾
通過鈣(鎂)金屬熱還原法生產金屬鈾：
UF + 2Ca =高溫= U + 2CaF；
UF + 2Mg =高溫= U + 2MgF。
制備六氟化鈾
UF + F =250℃= UF；
通過氧化法生產六氟化鈾：
2UF + O =800℃= UF + UOF。
制備原理簡介
四氟化鈾的工業制備有干法和濕法兩條途徑。
UO2 + 4HF == UF4 + 2HO
由氟化氫銨和二氧化鈾作用而成。
2UO+ 5NHF·HF =150℃= 2UF·NHF + 3NH↑+ 4HO↑
雷丁學院NHF4 =50℃= UF+ NHF
制取
四氟化鈾制取(preparation of uranium te- trafluoride)從鈾礦或鈾化合物生產四氟化鈾的過程。
濕法
濕法是用礦石浸出液經溶劑萃取、還原、氫氟化和脫水的制取過程。產品需要經過脫水干燥后才能成為無水四氟化鈾。
濕法礦石經硫酸浸出，萃取，所得負載鈾有機相用鹽酸洗滌，使硫酸鈾酰轉化為氯化鈾酰。再反萃取。反萃取液電解。加入過量氟化氫，產出四氟化鈾。將所得的UF4經水洗、干燥，最后加熱脫水，得產品UF。產品含H2O<0.1%、UO約1%、UOF約0.3%，松裝密度2000～2300kg/m，適用于生產六氟化鈾。
六氟化鈾轉化在工業上采用氫還原法，將經同位素分離具有不同U豐度的UF轉化為UF，反應為：
H(g)+UF(g)→UF(s)+2HF(g)反應的 ΔG298K為一288.3kJ/molU。
U豐度低的UF，采用熱壁反應器工藝進行還原。即將反應器頂部區預熱至923K，然后將預熱至450K的UF和裂解NH通入器頂。在反應過程中，反應器其余部分的溫度維持在811K。反應產物UF落入反應器底部，用螺旋輸送器排出。
U豐度高的UF，采用冷壁反應器工藝進行還原。即將反應器的器壁預熱至422～477K，然后將UF、氫以及少量元素氟通入反應器內，利用元素氟與氫反應放出的熱，達到還原反應所需的溫度。還原反應產物UF落入反應器底部，用螺旋輸送器排出。
干法
HF氣體與UO反應為：UO(s)+4HF(g)?UF(s)+2HO(g)
UO的氫氟化反應為可逆反應。在298K溫度下1mol鈾反應的約西亞·吉布斯自由能變化ΔG為-130.5kJ，在873K溫度下為一29.3kJ。影響UO氫氟化反應速度的主要因素有溫度、UO2的物理特性及HF的用量。用硝酸雙氧鈾經脫硝、氫還原所得的二氧化鈾(見二氧化鈾制取)進行氫氟化時，在723K溫度下的反應轉化率只有70%，在823K溫度下達85%，而在873K溫度下達到90%。而用鈾酸鹽經低溫煅燒、氫還原制取的UO為原料進行氫氟化時，在723K溫度下的反應轉化率就達到100%，但再提高溫度轉化率反而下降。
要嚴格控制氫氟化的溫度，以防止物料燒結，影響轉化率。采用回轉爐進行氫氟化時，宜采用以下溫度制度：UO2進口端溫度563～613K；UF出口端溫度813～863K。采用三段流態化爐時，第一段溫度為673K，第二段溫度為773K，第三段溫度為873K。
氟化氫用量取決于所采用的設備，如采用移動床，氟化氫要過量50%～100%；采用流態化床則要過量20%～50%；而采用L型聯合爐，氟化氫利用率高達98%。
UO2的氫氟化設備有固定床、移動床和流態化床三種類型。移動床有擋板式回轉爐和螺旋推進式回轉爐之分。流態化床有圓柱床、圓錐床及攪拌流化床等爐型。L型聯合爐的水平段爐為回轉爐。氫氟化爐管材料采用因康合金或蒙乃爾合金。
產品四氟化鈾純度為核純級，含UF 97%～98%、UOF 1%～2.5%、UO 0.6%～2%、H2O<0.1%，松裝密度3000kg/m，適合用作生產金屬鈾和六氟化鈾原料。
參考資料 >