За 10—15 мин осаждается 90 % азотнокислого карбамида. Практически весь осадок выделяется через 2 ч.

Изучена температурная зависимость плотности растворов азотнокислого карбамида при различных концентрациях (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость плотности растворов азотнокислого карбамида от температуры при различных концентрациях:
1 — 0,960 М; 2 — 1,260 М; 3 — 1,440 М; 4 — 1,580 М; 5 — 1,698 М

При концентрациях 0,960—1,698 М плотность растворов азотнокислого карбамида находится в интервале 1,040—1,076 г/см³ и линейно снижается с увеличением температуры.

Установлены закономерности получения азотнокислого карбамида из модельных растворов (концентрации азотной кислоты 606,2 г/л, циркония 5,7 г/л, фторид-ионов 6,5 г/л) и промышленных азотнокислых растворов после осаждения тетрафторида циркония (концентрации азотной кислоты 590,3 г/л, циркония 6,2 г/л, фторид-ионов 8,1 г/л).

Зависимость выхода азотнокислого карбамида от мольного соотношения карбамид : азотная кислота в интервале температур 7—40 °С показана на рис. 4.

Рис. 4. Выход азотнокислого карбамида в зависимости от мольного соотношения карбамид : азотная кислота при различных температурах:
1 — 7 °С; 2 — 15 °С; 3 — 24 °С; 4 — 40 °С

Для всех температур зависимость выхода от концентрации носит экстремальный характер, что связано с малой растворимостью азотнокислого карбамида при высоких концентрациях избыточной азотной кислоты (мольное соотношение 0,1—0,3) и ее ростом при приближении к эквимолярному соотношению (интервал 0,8—1,0). При эквимолярном соотношении охлаждение реакционной системы с 40 до 7 °С позволяет увеличить выход азотнокислого карбамида с 84,8 до 92,3 %.

Исследовано перераспределение фторид-ионов при образовании азотнокислого карбамида из промышленных растворов после осаждения тетрафторида циркония. Установлено, что практически все фторид-ионы находятся в растворе, а при низких температурах наблюдается незначительный переход их в осадок азотнокислого карбамида.

Показано, что для разбавленных растворов после осаждения тетрафторида циркония зависимости относительного выхода азотнокислого карбамида от температуры, концентрации азотной кислоты и мольного соотношения карбамид : азотная кислота имеют такой же вид, что и для рафинатов. Однако по сравнению с ними наблюдается снижение выхода на 5—7 %.

Модификация фторид-ионами (концентрацией в смеси 20—30 %) расширяет возможности использования азотнокислого карбамида для обработки терригенных коллекторов с целью стимулирования притоков нефти и газа.

На основе полученных данных разработана технология утилизации образованных на ГНПП «Цирконий» азотнокислых промышленных рафинатов и растворов после осаждения тетрафторида циркония с производством азотнокислого карбамида.

В октябре — декабре 2004 г. предложенное техническое решение было опробовано на ГП «Приднепровский гидрометаллургический завод», в результате чего получено 50 т азотнокислого карбамида.

Работа выполнена в рамках Государственной программы фундаментальных и прикладных исследований по проблемам использования ядерных материалов и ядерных и радиационных технологий в сфере развития отраслей экономики на 2004—2010 гг.

The present work aims to develop and introduce the recycling technology for process solutions generated after the deposition of zirconium tetrafluoride that would involve the production of nitrate carbamide.

The solubility and output of nitrate carbamide have been examined at various conditions, and the process flowchart has been developed.