铀水冶工艺 21自然界中的铀及其化合物

铀纯度为3%的U-235为核电站发电用低浓缩铀，U-235纯度大于80%的铀为高浓缩铀，其中纯度大于90%的称为武器级高浓缩铀，主要用于制造核武器。

获得铀是非常复杂的系列工艺，要经过探矿、开矿、选矿、浸矿、炼矿、精炼等流程，而浓缩分离是其中最后的流程，需要很高的科技水平。

获得1公斤武器级U-235需要200吨铀矿石。

由于涉及核武器问题，铀浓缩技术是国际社会严禁扩散的敏感技术。

目前除了几个核大国之外，日本、德国、印度、巴基斯坦、阿根廷等国家都掌金属铀握了铀浓缩技术。

提炼浓缩铀方法主要有气体扩散法和气体离心法。

气体扩散法: 使待分离的气体混合物流入装有扩散膜（分离膜）的装置来得到富集和贫化的两股流的同位素分离方法。

基本原理是：在分子间的相互碰撞忽略不计的情况下，气体混合物中质量不同的气体分子 (例如235UF6和238UF6)的平均热运动速率与其质量二次方根成反比。

当气体通过扩散膜时,速率大的轻分子(235UF6)通过的几率比速率小的重分子(238UF6)的大。

这样,通过膜以后，轻分子的含量就会提高，从而达到同位素分离的目的。

第二次世界大战结束后，美国的实践证明，气体扩散法能够用来大规模生产铀 235。

它是目前最成熟的大规模分离铀同位素的方法，是对各种新的浓缩方法的大规模商业应用的挑战，是比较各种方法的基本点。

美国和法国大型气体扩散工厂的分离功率达1万吨/年以上，比能耗均在 2400千瓦·时/千克左右。

气体扩散法的缺点是分离系数小，工厂规模大，耗电量惊人，成本很高。

气体离心法: 气体离心分离机是其中的关键设备。

铀原料放置于离心机中央反应室内，离心机以7-8万转/分钟的速度旋转。

较重的U-238原子逐渐靠近离心机的边缘，而较轻的U-235则保留在离心机中心部位。

结晶U-235被称为“富铀”（浓缩铀），其余的“贫铀”则被丢弃。

仅靠单个离心机一次分离是远远不够的，必须通过更多离心机加工，才可以分离提纯。

广东某铀矿床水冶方法试验研究作者：彭诚田云来源：《西部资源》2017年第01期摘要：根据矿石的物质成份及化学成份，对矿石样品作了碱法和酸法搅拌浸出试验研究，探讨了碱、酸、氧化剂用量、浸出温度、时间等条件对铀的浸出率影响，并选用较好的工艺参数作验证试验。

通过试验证明：用碱、酸法在一般搅拌条件下，均能获得较高的浸出率，属于易处理类型矿石。

关键词：铀矿；水冶方法；试验研究广东西南部某铀矿床就目前勘查成果来讲属于小型铀矿，由二条矿带组成，矿体深部走向、倾向延伸情况暂还未查明，有较大的找矿前景，其开采水工环地质条件较为简单，属于易开采类型，故对其进行矿石加工技术性能试验研究很有必要性。

本次试验研究目的为查明提取铀的可能性，初步了解矿石加工技术性能，提供矿石初步评价资料，探索其工业利用价值，同时为下步勘查工作提供依据，对如何寻求最经济合理的浸出条件和指标，没有做更多的研究。

本次试验与某地质实验室共同完成。

1. 样品的制备及成份分析1.1 样品的制备样品取自该矿床3号矿带500m标高中段三个穿脉坑道一壁矿体，采用刻槽法，规格为10cm*5cm，其技术加工性能具有代表性，样品制备及缩分严格按照相关规范执行，共取样重56.72kg。

1.2 矿石物质成份组成矿石的矿物成份比较简单，主要由长石、赤铁矿、方解石、石英、绢云母及少量的黄铁矿组成。

铀矿物主要以铀的氧化物（沥青铀矿）的出现，其次是含铀矿物（方解石、赤铁矿）及少量的次生铀矿。

1.3 化学成份从化学分析（表1和表2）可以看出，CaO、 MgO等耗酸杂质含量较高，属于碳酸盐类型矿石，应宜用碱法处理，但考虑到矿体规模，可能不单独建厂，故同时用酸法也作了试验。

1.4 物理分析物理分析铀品位为0.184%，镭品位为6.27×10-10g/g矿石。

为确定试验粒级，进行了筛析试验（见表3），从筛析结果可以看出，铀在各级别中分布不均匀，细级别中铀含量高，这与矿石局部细脉状沥青铀矿沿裂隙充填有关，铀矿物较脉石矿物易破碎，所以细级别中铀较富集。

什么是铀？[标签：基础知识]提问者：zhucexindao 浏览次数：1797 提问时间：2009-08-21 17:55【中文名称】【英文名称】【结构或分子式】【相对分子量或原子量】【密度】【熔点（℃）】【沸点（℃）】【性状】【用途】【制备或来源】【提炼】【其他】【中文名称】铀【英文名称】uranium【结构或分子式】[img]/gonglue/2009/08/21/052da7064bd81c35c8dd248e0ee00b0c .jpg_s[/img]【相对分子量或原子量】238.02891【密度】19.04【熔点（℃）】1132【沸点（℃）】3818【性状】新切开面为银白色，质地致密。

在空气中变暗，生成一层氧化膜，可用稀硝酸洗掉。

【用途】一种天然放射性元素。

铀235是重要的核燃料，用于原子能工业以及核武器的制造。

铀234和238也用于核反应堆的燃料。

【制备或来源】金属铀可通过在密闭容器中用钙或镁在1200～1400℃的高温下还原四氟化铀而制得。

另外，从硝酸铀酰出发，经过三氧化铀、二氧化铀、四氟化铀并最后还原，可得到金属铀。

【提炼】水冶工艺铀矿的开采与其它金属矿床的开采并无多大的区别，但由于铀矿石的品位一般很低(约千分之一)，而用作核燃料的最终产品的纯度又要求很高(金属铀的纯度要求在99．9％以上，杂质增多，会吸收中子而妨碍链式反应的进行)，所以铀的冶炼不象普通金属那样简单，而首先要采用“水冶工艺”，把矿石加工成含铀60～70％的化学浓缩物（重铀酸铵)，再作进一步的加工精制。

纯化铀水冶得到的化学浓缩物(重铀酸氨)呈黄色，俗称黄饼子，但它仍含有大量的杂质，不能直接应用，需要作进一步的纯化。

先用硝酸将重铀酸铵溶解，得到硝酸铀酰溶液。

再用溶剂萃取法纯化(一般用磷酸三丁酯作萃取剂)，以达到所要求的纯度标准．纯化后的硝酸铀酰溶液需经加热脱硝，转变成三氧化铀，再还原成二氧化铀。

二氧化铀是一种棕黑色粉末，很纯的二氧化铀本身就可以用作反应堆的核燃料。

用稀酸淋浸法从铀钼矿石中浸出铀和钼王小东(核工业北京化工冶金研究院,北京101149)摘要:毛洋头570矿床为原生铀矿床,其中SiO 2质量分数在70%以上,铀和钼的质量分数分别为01116%和01475%。

采用稀酸淋浸法可浸出其中的铀和钼。

矿石粒径小于10mm,淋浸剂质量浓度10g /L ,pH 210左右,电位-400mV 以上,氧化剂为Fe 2(SO 4)3,浸出134d,80%以上的铀,50%左右的钼得到浸出。

关键词:淋浸;铀;钼中图分类号:T F111.31;T F841.2;T F88 文献标识码:A文章编号:1009-2617(2003)04-0188-03收稿日期:2003-01-23作者简介:王小东,1970-,男,内蒙古呼和浩特人,硕士研究生,工程师,主要研究方向为水文地质。

毛洋头570矿床为原生铀矿床,其中伴生有钼。

曾采用常规酸浸、高压碱浸法回收铀,但钼的浸出效果不很理想。

本试验采用稀酸间歇淋浸,将硅的浸出控制在30mg /L 左右,浸出剂浓度控制在较低水平,用硫酸铁作氧化剂,铀和钼得到有效浸出。

1矿石性质试验所用矿石中含有铀、钼、银等多金属。

铀主要以沥青铀矿和细分散吸附状态存在,吸附体主要是水云母和粘土矿物;钼主要以蓝钼矿、少量以硫化钼形式存在。

其它金属矿物主要有赤铁矿、褐铁矿、黄铁矿、硫化铜矿和少量含铀钛矿、辉钼矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿,脉石矿物主要是石英、萤石、水云母、粘土矿物和少量的绿泥石、碳酸盐等。

矿石主要化学成分见表1。

表1矿石主要元素化学分析结果%成分w B /%U 01116M o 01475SiO 27314Fe 2O 3210FeO 118Ca 0113M g 0106Ag 01004S 总501452仪器与试剂pHs -3型酸度计;淋浸柱为玻璃柱,3#柱150mm @2000mm,4#柱100mm @2000mm 。

浓硫酸、Fe 2(SO 4)3均为工业纯。

含铀废水处理工艺探讨核燃料和稀土化工生产会产生含铀放射性废水，对含铀废水需处理至国家排放控制标准后方可排放，目前含铀废水的处理方法多样，本文对废水除铀的常用方法进行阐述，并就不同废水处理工艺路线选择进行分析，以供选用时参考。

废水处理;含铀废水;分离工艺随着我国对环境保护管理要求的不断提高，排放的工业废水对重金属含量控制日益严格。

涉及核燃料化工处理和稀土生产中产生的废水会含有一定量的放射性铀，对于此类废水回收其中的贵金属铀和保证排放达标是必须的，选择经济高效的处理工艺需要根据实际情况综合考虑。

一、含铀废水的处理工艺废水中的铀主要有四价和六价两种价态，铀含量高时可以通过加入沉淀剂沉淀出大部分的离子，经过沉淀后浓度无法直接达到排放标准，此类液体或含量较低时废液直接通过以下三类方式处理一是将废水排进水域稀释或加水稀释至控制要求排放;二是将废水直接加热蒸发浓缩，减容后浓缩物固化存放，此方式适用于各类废液尤其是高放射性废水;三是通过化学分离将铀从废液中分离，废水铀含量降低至达标后排放，铀富集后回收再用。

稀释处理适用于含量极低的低放射性废水，其他的处理技术主要根据应用工艺不同分为絮凝沉淀法、吸附法、离子交换法、蒸发浓缩法、膜分离等。

一沉淀絮凝法。

沉淀絮凝法采用化学试剂与废水中的铀离子发生共沉淀以降低溶液中的铀含量，通常使用的沉淀剂有铁盐、铝盐、磷酸盐等。

聚合沉淀法时加入的絮凝剂在溶液中生成氢氧化物的絮状沉淀，产生的氢氧根离子与铀离子生成沉淀，絮状沉淀对铀也有很强的吸附作用形成共沉淀。

常用的絮凝沉淀剂有聚合氯化铝、聚合硫酸铁等，聚丙烯酰胺应用在沉淀时去除铀的能力也很大。

当废液中加入零价铁粉时，零价铁将铀离子进行还原成四价铀，四价铀形成沉淀物聚集在铁粉表面。

铁粉溶解在溶液中的铁离子在适宜酸碱度下也会形成氢氧化物沉淀，产生与絮凝剂相同的除铀作用。

由于多种作用联合零价铁可将溶液铀浓度降至很低的水平，尤其在偏酸性环境下通过搅拌或超声波充分混合作用时对铀的去除能力极强。

铀矿加工工艺学杨伯和前言几十年来，美国原子能委员会和国际原子能机构（IAEA）几乎每隔十年就出版一本关于铀的提取工艺学方面的书，总结在此期间铀矿加工工艺的研究成果和生产经验。

但是这些书的内容大多数只涉及国外的情况，很少或几乎没有我国的相关内容。

因此，既不全面也无法从中了解我国在铀矿加工工艺方面的研究成果和生产经验。

中国的铀工业经历了从无到有、不断完善的过程，积累了大量科研和生产的经验。

近年来，随着铀工业的调整，一大批铀矿加工厂关闭或退役，从事铀矿加工工艺研究的技术人员大批退休或转业。

但是，核电的迅速发展必然对铀矿加工工业提出更高的要求，从核燃料立足本国的要求出发，为了向核电站稳定供应高质量、低成本的核燃料，必然要求我国铀矿加工工艺的研究和生产不断发展。

为了适应新形势的要求，以编著《铀矿加工工艺学》的形式，把我国铀矿冶研究院、所和生产厂、矿多年积累的科研成果和生产经验，比较系统、完整、准确地记录下来，具有总结经验和培训年轻人才的双重作用。

铀矿加工工艺采用湿法冶金的方法从矿石中提取铀，通过纯化，制备符合应用要求的铀产品。

因此，铀矿加工工艺是一门综合性的技术，它涉及地质（资源）、采矿、水冶（湿法冶金）、安全、环保等领域，需要分析、材料、设备等各方面的配合。

《铀矿加工工艺学》共十四章，除了第一章“绪论”以外，分为“铀矿资源和浸矿技术”、“从溶液中纯化和回收铀”和“安全防护和环境保护”三部分。

第一部分“铀矿资源和浸矿技术”，共五章。

介绍了世界各国铀资源的概况和主要铀矿物，阐述了铀矿的开采方法和矿石的预处理。

从矿石中提取铀是铀矿加工的主要目的，因此对浸矿技术进行了比较详细的介绍。

浸出矿浆通过固-液分离得到含铀的水溶液，为铀的纯化和铀产品的制备奠定基础。

第二部分“从溶液中纯化和回收铀”，共五章。

以铀的水溶液化学为基础，介绍了铀溶液的纯化方法，分别阐述了离子交换法、溶剂萃取法和沉淀法制备铀产品的化学、化工基本原理和工业应用的设备。

铀的提取和纯化铀的提取和纯化是指从铀矿石中提取铀直到制成核纯（见放射性核素纯度）铀化合物的工艺过程，是天然铀生产的重要步骤。

1正文主要产品有重铀酸铵(俗称黄饼)和三碳酸铀酰铵等。

纯化（又称精制）后的铀化合物产品，必须达到核纯的要求。

精制的产品进一步干燥、煅烧，加工成二氧化铀或八氧化三铀,供制作反应堆元件或六氟化铀（用于铀235的同位素分离）用。

整个过程须经下述单元操作：铀矿石的破碎和磨细、铀矿石的浸取、矿浆的固液分离、离子交换和溶剂萃取法提取铀浓缩物、溶剂萃取法纯化铀浓缩物。

可根据矿石种类、产品要求等不同情况，选择由上述单元操作所组成的适当流程。

破碎和磨细破碎是将矿石经颚式破碎机、圆维破碎机或锤式破碎机粗碎、中碎和细碎以达到所要求的粒度。

然后进行细磨，以达到浸取工序所要求的粒度。

浸取用溶剂将矿石中的铀选择性地溶解。

铀矿石经浸取后，铀与大部分脉石分离，浸取液中铀与杂质的比例比原矿石中约提高10～30倍，因此，浸取过程也是铀与杂质初步分离的过程。

铀矿石浸取方法一般有酸法和碱法两种。

多数铀水冶厂采用酸浸取法,少数厂用碱浸取法,只有个别厂同时采用酸、碱两种浸取流程。

酸浸取法一般用硫酸作浸取剂，矿石中的铀和硫酸反应,生成可溶的铀酰离子(UO卂)和硫酸铀酰离子【UO(SO)】;浸取时常加入氧化剂（常用二氧化锰、氯酸钠），以保持适宜的氧化还原电势（约450毫伏），使四价铀氧化成六价,以提高铀的浸出率。

含碳酸盐的铀矿石主要用碱法浸取，常用的浸取剂为碳酸钠和碳酸氢钠的水溶液，在鼓入空气的条件下，矿石中的铀与碳酸钠生成碳酸铀酰钠Na【UO(CO)】,溶于浸取液。

矿浆的固液分离矿石浸取后所得到的酸性或碱性矿浆（包括含铀溶液、部分杂质及固体矿渣）中的溶液和矿渣须经分离。

根据需要也可进行粗矿分级，以除去+200～40目的粗砂,得到细泥矿浆。

常用的固液分离设备有过滤机、沉降槽（浓密机）；分级设备有螺旋分级机、水力旋流器。

中国还采用流态化塔进行分级和洗涤。

铀纯化和铀转化废物再循环再利用工艺分析发表时间：2019-07-16T11:00:36.980Z 来源：《建筑模拟》2019年第22期作者：宋传令1 2 王宏青1[导读] 本篇文章首先对我国铀纯化和转化的工艺进行分析介绍，然后就铀纯化及转化过程中产生的废物再循环及再利用工序进行探讨，希望能够实现核燃料循环过程中的低排放。

宋传令1 2 王宏青11.南华大学化工学院湖南衡阳 4210012.中核二七铀业有限责任公司湖南衡阳 421001摘要：在核燃料循环过程中会涉及到铀的纯化及转化工序，在这两个工序过程中会产生一些放射性废物，这些废物需要经过处理以达到循环再利用的目的。

本篇文章首先对我国铀纯化和转化的工艺进行分析介绍，然后就铀纯化及转化过程中产生的废物再循环及再利用工序进行探讨，希望能够实现核燃料循环过程中的低排放。

关键词：铀纯化；铀转化；再循环再利用1992年国际原子能机构便提出了放射性废物最小化的理念，国际原子能机构的理念在于对设施设计及退役活动中的初始废物或者二次废物进行再循环或者再利用处理，减少放射性废物的排放量，以达到尽可能低的排放水平。

铀纯化和铀转化是核燃料循环中的一个重要环节，在这两个环节中会产生一些放射性废物，而通过再循环或者再利用工序可以回收利用一些废物，减少废物的排放量。

基于此，再循环和再利用也作为新一代核设施设计方案时需要考虑的因素，对于减少废物的排放量起着重要作用。

1.铀纯化和转化工艺过程在核燃料循环过程中，铀的纯化和转化设计的工序主要有纯化、产生UO3、UO2以及产生UF4和UF6。

1.1 铀纯化铀的纯化工艺中，原料是黄饼（也就是U3O8），将原料溶解在硝酸溶液中，制成硝酸铀酰溶液，然后使用30%的TBP-煤油溶液进行萃取，含铀化合物会溶解在有机相中，杂质便存在于水相中，因此实现有机铀和杂质的分离。

含铀有机相在使用稀硝酸进行反萃得到硝酸铀酰溶液。

1.2 UO3和UO2的生产纯化后的硝酸铀酰溶液可以用来生产UO2和UO3，生产过程主要利用三种方式。

【科普】制造原子弹的铀到底是什么？有一个新闻非常轰动，新闻中说，核工业北京地质研究院院长李子颖带领的研究团队采用光电能谱方法，对产于我国典型热液型铀矿床中沥青铀矿的成分和价态进行了系统的研究，发现沥青铀矿中铀不仅有四价和六价形式，还以金属铀（零价）形式存在。

为什么这个新闻会引起轰动呢？因为大家都知道，铀是可以制造原子弹的。

但为什么原子弹那么难造，原因就在于自然界的铀矿中存在的铀一般都是化合物，提炼起来非常困难，而纯净的金属铀的存在简直就是“放在一起就可以直接爆炸成为原子弹”，非常有意思。

关于铀可以制造原子弹的事情，说起来还真有一段风云往事。

偶然发现原子核的分裂秘密1938年的圣诞节，比以往时候来得要冷一些。

德国的哈恩教授与他的助手斯特拉斯曼在柏林的威廉皇家化学研究所里，正在拿一个中子源轰击92号铀元素，在他们的工作计划中，他们希望在轰击的产物中能找到大量的88号元素——也就是居里夫人发现的那个镭元素。

可是，事情似乎正在变得不可控，他们发现大量的92号铀元素正在分裂为差不多质量的2部分，比如说56号元素钡就产生的特别多一些。

但是，这情况是以前从来没有预料到的，所以哈恩觉得很困惑。

对于原子核的分裂，则有点类似于整数分拆，如果没有强相互作用的束缚，那么整个原子核系统可以任意分裂：比如4=1+1+1+1=2+1+1=3+1=2+2，一共是5种可能。

铀原子核的分裂，也像整数分拆，有很多可能。

这背后有一定的规律，但这种规律是隐藏的，而且看上去像是随机的。

在那个时候，哈恩作为一个化学家，对这个规律有点吃不准。

他很希望别的实验组也能够做类似的实验，大家相互验证一下实验结果。

于是，他就写信给当时已经被迫离开德国的女物理学家迈特纳。

哈恩把实验的过程与结果全部和盘托出，告诉了迈特纳，他希望迈特纳也能做一下相同的实验，然后再提供一下相应的看法。

这种事情，迈特纳也是第一次听说，于是她把自己的外甥弗里兹（Otto Frisch）找来，一起讨论这个事情。

地下水中的铀潘启航摘要：放射性元素污染是近代发现的一种危害性大的污染类型。

它和其他污染物一样可以进入地下水组织，对使用地下水的工农业和人类健康造成重大的影响。

调查地下水中的铀元素运动和含量，可以了解其污染途径和源头，从而采取有效的措施治理放射性污染。

采用新型的处理方法可以节约成本并完全地消除放射性污染，为核能源的利用提供有力的促进。

关键词：地下水污染放射性污染铀废水1背景地下水污染可以分为四大类：有机物污染、无机物污染、微生物污染和放射性元素污染。

其中，放射性元素污染是危害性最大，时间最长的一种新型污染，是随着近代的核工业发展而出现的。

如铀矿的开采和水冶废水、铀的精制和核燃料制造废水、反应堆运行废水、反应堆燃料的后处理废水、生产放射性同位素产生的废水以及使用放射性同位素的工厂和研究部门产生的废水等，都是带有放射性的污染源。

由于处理技术的步伐跟不上核能源的生产过程，有一部分的放射性元素进入环境并造成了污染。

这种污染已经成为当前和今后最突出的环境问题之一。

2来源和危害含铀废水是一类来源广泛的放射性废水，如铀矿的开采和水冶废水、铀的精制和核燃料制造废水、反应堆运行废水、反应堆燃料的后处理废水、生产放射性同位素产生的废水以及使用放射性同位素的工厂和研究部门产生的废水等。

原地浸出采铀是将按一定配方配制好的溶浸液,经注液钻孔注入到天然的含矿含水层中,在水力梯度作用下沿矿层渗流,通过对流和扩散作用,选择性地氧化和溶解铀,形成含铀溶液,经抽液钻孔提升至地表,再进行水冶处理得到所需的铀浓缩物产品。

由于我国地浸采铀矿山多采用酸法浸出工艺,采区退役后,地下水中的SO4—2、NO3—、U (VI)、H+和重金属离子等许多组分严重超标。

若不及时加以治理,这些污染物便会通过渗透迁移作用威胁下游地下水资源,对工农业的生产和人类的饮水安全造成很大的影响。

我国的铀污染从建国初研究原子弹时期就已经出现了，只是当时没有得到重视。

由于正规的铀矿和处理铀矿石的工厂都没有建成，全国开展了大范围的土法炼铀。