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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2003.tde-03072024-073717
Document
Author
Full name
Thomaz Augusto Guisard Restivo
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2003
Supervisor
Committee
Capocchi, Jose Deodoro Trani (President)
Mourão, Marcelo Breda
Moura, Francisco Jose
Ramanathan, Lalgudi Venkataraman
Valença, Gustavo Paim
Title in Portuguese
Redução carbotérmica de óxidos de urânio assistida por banho solvente.
Keywords in Portuguese
Metais (Redução)
Metalurgia extrativa
Abstract in Portuguese
O presente trabalho objetiva estudar uma classe de processos de metalurgia extrativa onde óxidos de metais reativos são reduzidos com o auxílio de banhos metálicos solventes. Dentre os sistemas investigados, é dada ênfase na redução carbotérmica de dióxido de urânio em banhos de silício, estendendo os estudos para o caso do óxido ´U IND.3´´O IND.8´. Os experimentos são conduzidos em equipamentos de análise térmica de alta temperatura. A metodologia empregada parte de um estudo exploratório inicial nos sistemas contendo urânio, buscando demonstrar a viabilidade técnica do processo e estabelecer alguns parâmetros de processo e rendimentos. Posteriormente, os sistemas reativos compostos dos óxidos de urânio, carbono e silício são investigados com maior detalhe. É constatado que o banho metálico auxiliar solubiliza o metal do óxido e atua de forma a abaixar sua atividade, de modo a deslocar a reação para o sentido da redução. A caracterização físico-química de reagentes e ligas formadas é realizada de forma a comprovar a ocorrência da reação de redução e verificar sua extensão. As ligas resultam equivalentes para ambos os óxidos de urânio estudados. A partir dos resultados experimentais, são propostos modelos de reação. A cinética da reação de redução é estudada através de métodos quasi-isotérmicos, a partir do acompanhamento de perdas de massa e evolução de produto gasoso durante os experimentos de termoanálise. O estudo cinético permitesugerir os mecanismos controladores da reação para os óxidos de urânio utilizados - reação química e nucleação, para U´O IND.2´ e ´U IND.3´´O IND.8´, respectivamente. O processo de redução carbotérmica de óxidos de urânio em banhos solventes é promissor, alternativo à elaboração convecional de ligas de urânio, merecendo investigações em maiores escalas.
Title in English
Untitled in english
Keywords in English
Extractive metallurgy
Metals (Reduction)
Abstract in English
The work aims studying an extractive metallurgy kind of process where reactive metal oxides undergo reduction aided by solvent metal baths. Among the systems studied, emphasis is done to carbothermic uranium oxides reduction into silicon baths, including U´O IND.2´ and ´U IND.3´´O IND.8´. The experiments are carried out on high temperature thermal analysis equipments. The methodology adopted starts with an exploratory study allowing to prove the feasibility of the method and define some process parameters and yields. Afterwards the carbothermic reduction of uranium oxides into silicon bath is thoroughly investigated. It has been found the metallic bath solubilizes the metal once reduced, lowering its activity and drifting the reaction forward to the products. The physical-chemistry characterization over the reactants and resulted alloys is accomplished to comprove the reduction reaction itself and measure its extension. The alloys obtained were equivalent for both uranium oxides. The reaction kinetics is studied through quasi-isothermal methods from mass loss and evolved gas thermoanalysis data. The kinetic study indicates the reaction controller mechanisms for uranium oxides - chemical reaction and nucleation, for U´O IND.2´ and ´U IND.3´´O IND.8´, respectively. The uranium oxides carbothermal reduction process into auxiliary baths is promised, being alternative to conventional uranium alloying, giving rise to further investigations onto a larger scale.
 
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Publishing Date
2024-07-05
 
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