铀提取工艺学第1章

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。

提取铀的方法提取铀是一项非常关键的工艺，用于将天然铀从矿物中分离出来，以供核能发电和其他应用。

以下是提取铀的10种方法以及其详细说明。

1. 采用浸出法提取浸出法是一种常用的提取铀的方法，它通过将铀矿物浸泡在化学试剂中，从而将铀溶解出来。

该方法通常使用盐酸、硫酸或碳酸钠溶液作为化学试剂。

随着时间的推移，铀将从矿物中溶解出来，随后可以通过过滤和析出等方法分离和回收。

2. 采用浮选法提取浮选法是一种基于矿物密度和表面水化特性的物理方法，用于分离矿物。

这种方法也可以用于提取铀，其中矿物被浸泡在添加了气泡的水中。

气泡会吸附在更密集的矿物表面上，将其提起并让其浮上水面。

铀矿物可以与其他矿物分离，并通过沉淀等方法实现提取。

3. 采用溶胶凝胶法提取溶胶凝胶法是一种新兴的提取方法，基于铀通过溶解和凝胶作用分离。

该方法使用某些物质，如三氯化铝和硝酸铵，将铀矿物分解为小颗粒，随后将铀分散在凝胶结构中。

最终，通过干燥、高温等方法，将铀从凝胶中分离并回收。

4. 采用萃取法提取萃取法是将某些物质从混合物中提取出来的一种方法。

该方法可以将铀从石墨、石英和其他矿物中提取出来。

该方法使用一种称为有机萃取剂的化学物质将铀从矿物中萃取出来，随后通过干燥等方法将有机物质分离并回收铀。

5. 采用氧化还原法提取氧化还原法是一种通过氧化和还原过程将铀从矿物中提取出来的方法。

在这种方法中，将铀矿物暴露在空气或氧气中，从而使铀氧化。

随后，使用还原剂将氧化铀还原成纯铀，随后可以通过沉淀等方法将铀分离并回收。

6. 采用强化磁场选矿法提取强化磁场选矿法是一种利用磁力将铀和其他矿物分离的方法。

该方法使用高强度磁场将铀和其他矿物分离，随后可以通过干燥等方法将铀从矿物中分离并回收。

7. 采用压缩空气筛选法提取压缩空气筛选法是一种利用压缩空气将铀和其他矿物分离的方法。

该方法使用压缩空气将铀和其他矿物分离，并通过筛子将铀和其他矿物分离。

随后可以通过沉淀等方法将铀从矿物中分离并回收。

核能作为目前最清洁的一种能源，在其发展过程中，我们必须从矿石中提取铀—一种能够发生核裂变并产生核聚能的金属，而铀在矿石中含量是相当低的。

铀在地球上的平均含量比较低，且很分散，这就要求我们不能像火法冶金一样，直接从矿石中提取，必须进行湿法冶金——其中包括浸出、分离、纯化、浓缩、沉淀等多个工序，制取发展核能所必须的铀制剂。

因此首先必须针对矿石的特性进行浸出，将大多数无用的杂质分离出来。

浸出就是用化学试剂将与众多矿物伴生的矿石中的有用组分—铀转化为可溶性化合物，并选择性地溶解出来，得到含金属铀的溶液，实现铀组分与杂质组分的分离过程。

随着核电的发展，需要愈来愈多的铀作为核反应堆的核燃料，因此我们要从各种不同铀矿石中采取浸出的方法提取铀，来获得我们所需要铀产品，这也是制取核燃料的第一步。

接着通过离子交换或萃取的方法制取铀的化合物，并通过沉淀的方法制取铀的浓缩物，然后通过纯化、氧化还原制取铀的氧化物，再通过冶金制取铀金属，最后制成我们所需要的核燃料。

这里所提到的浸出就是将含有溶剂的水溶液，例如酸溶液或碱溶液等，直接与矿石按一定的比例进行搅拌混合接触，使之在矿石中的铀有选择性地溶解在含有酸、碱的水溶液中，而与其它不溶解的矿物进行分离，得到含有绝大部分的铀而只含有极少部分溶解的其它矿物成分的水溶液，从而实现铀与其它矿物的分离。

浸出技术经过长期的发展，特别是我国核工业经历几十年的发展，产生许多不同的浸出的方式和方法。

浸出过程根据固液接触方式和形式是多种多样的。

影响浸出效率的高低取决于许多因素，其中最主要的就是我们所常说的浸出六大因素的研究：1）矿石的粒度；2）浸出液固比；3）浸出试剂的浓度；4）浸出时的温度；5）浸出时间的长短；6）氧化剂的用量。

浸出的机理主要是当含有浸出剂（如硫酸或碱）的溶液与含有铀的矿物接触时，溶液中的溶剂不断地通过矿石中孔隙向铀矿物表面扩散，当溶液中的溶剂与所要取得的铀矿物接触时，铀矿物就不断地扩散到溶液中与溶剂进行结合生成新的化合物，同时含有溶解铀的溶剂也不断地向矿物外的溶液中扩散，此时进入溶液中的铀矿物即是我们所要取得的目标物——铀化合物。

实验一微量铀的测定——TBP萃取分离－偶氮胂III法一、实验目的1、了解酸溶解法铀矿分析的基本原理。

2、初步掌握铀矿分析的有关实验技术。

二、实验原理地壳中铀的平均含量约为（3~4）×10-4%。

由于铀的分布非常稀散，因此，地壳中铀矿床中铀的含量一般在百分之几到万分之几，大多数铀矿床中铀的平均含量低于1%。

自然界存在的铀矿约有200种，其组成也非常复杂。

根据铀矿的成因和产地，可把它分成原生铀矿和次生铀矿两类，前者以UO2·U n O2·mPbO形式存在，后者则以UO2·nA2O为主。

若以铀矿的化学组成来分类，大致可归纳十余种，其中包括氧化物矿、碳酸盐矿、硅酸盐、铌钽酸盐和钛铌钽酸盐矿、磷酸盐矿。

砷酸盐矿、钒酸盐矿、硫酸盐矿、钼酸盐矿以及含铀碳物质等。

铀矿石中铀的测定一般分为三个步骤：试样分解、铀与伴生杂质分离以及铀的测定。

1、试样的分解铀矿石中含铀量的准确测定，首先需要从矿石中“定量”提取铀。

把铀矿石完全溶解是一种途径，将矿石经过适当处理，把其中的铀全部“浸取”出来也是一种可取的方法。

一般的铀矿石，经研磨、过筛（180目），大部分可被盐酸—过氧化氢或氯酸钾、磷酸—过氧化氢、王水等试剂所溶解。

对于含硅量较高的矿石，可用盐酸—氢氟酸、硝酸—氢氟酸或硫酸—氢氟酸处理后，矿石中的铀都能定量溶出。

对于一些很难分解的铀矿，则必须采用熔融方法来分解。

如对含铌酸盐和钽酸盐的铀矿，既可以用氢氧化钠或者氧化钠这一类碱性熔剂来分解，也可以用焦硫酸钾或氟化氢钾等酸性溶剂来处理。

下表列出一些常见铀矿石样品及其分解方法，可供参考。

表2-1 常见铀矿样及其分解方法本实验选用盐酸－过氧化氢分解矿石，然后经硝酸处理使铀转化成硝酸铀酰。

由于矿石中的铀通常以U3O8或UO2存在，较难被盐酸直接溶解。

为此，在用盐酸或硫酸溶解U3O8或UO2时，加入H2O2可加速溶解过程，H2O2的作用是将U（Ⅳ）氧化成U （Ⅵ），反应如下：UO2+2HCl+ H2O2=UO2Cl2+2H2O (E2.1)U3O8+6HCl+ H2O2=3 UO2Cl2+4H2O (E2.2)经硝酸处理后，氯化铀酰转变成硝酸铀酰：UO2Cl2+2HNO3=3UO2(NO3)2+2HCl↑ (E2.3)2、分离提纯由于矿石中含有大量的铀的伴生元素，诸如Si、S、P、F、Fe、Al、Ca、Mg、Cu、Th、RE等，在溶矿时，某些伴生杂质全部或部分地随铀一起溶解于分解液中，其中部分杂质会妨碍或干扰铀的分析，因此，在铀的测定前必须把这些干扰成分除去。

铀提取方法材料嘿，朋友们！今天咱就来聊聊铀提取方法材料这档子事儿。

铀啊，这可是个厉害的玩意儿，在核能领域那可是有着至关重要的地位呢！那要怎么把它从各种材料里提取出来呢？咱先说说从矿石里提取铀吧。

就好像从一大袋混合糖果里挑出你最喜欢的那颗巧克力糖一样，得有专门的办法。

矿工们先辛辛苦苦地把含有铀的矿石挖出来，这就像是找到了那袋糖果。

然后呢，通过各种复杂的工艺和化学过程，把铀给分离出来。

这过程可不简单，就像你要从一堆乱麻里找出那根关键的线。

有一种常见的方法叫溶剂萃取法。

这就好比是一场巧妙的筛选游戏，用特定的溶剂把铀给“勾引”出来，让它乖乖地从矿石的大集体里脱离出来，进入到我们想要它去的地方。

还有离子交换法，这就像是给铀设置了专门的通道，让它顺着通道走，而其他杂质就被挡在了外面。

提取铀的材料也很关键呢！就像炒菜得有好锅好铲子一样。

那些专门的化学试剂、设备，都是为了能更好地把铀给弄出来。

这些材料就像是铀的好朋友，能帮助它顺利地完成这场“分离之旅”。

想象一下，如果没有合适的方法和材料，那铀不就像迷失在茫茫大海里的小船，找不到回家的路了吗？所以啊，这铀提取方法材料可真是太重要啦！它们就像是打开核能宝库的钥匙，没有它们，我们怎么能享受到核能带来的便利和好处呢？而且啊，随着科技的不断进步，铀提取的方法和材料也在不断改进和创新呢！就像我们的手机一代代更新一样，变得越来越厉害。

说不定以后会有更加高效、环保的方法出现，让铀的提取变得更容易、更安全。

总之呢，铀提取方法材料可不是随便说说的事儿，这背后有着无数科研人员的努力和智慧呢！我们得好好珍惜他们的成果，让铀在合适的地方发挥出它最大的作用。

大家说是不是这个理儿呀！。

铀的提取与精制工艺学铀，这玩意儿听起来是不是挺神秘的？其实啊，它就像一位藏在深闺的“娇小姐”，要想把它请出来，还真得费一番功夫。

先来说说铀的提取。

这就好比在一大群人里找出那个最特别的“明星”。

铀矿石就是那一群人，而我们得想办法把铀从里面分离出来。

咱们常见的铀矿石，可不像金子银子那样一眼就能看出来。

铀在矿石里藏得可深了，就像小孩子捉迷藏，躲得严严实实。

那咋办？这时候就得用上各种“法宝”啦。

比如说化学浸出法，这就好像给矿石来一场“洗澡大会”。

把矿石泡在合适的溶液里，让铀乖乖地溶解到溶液中。

这溶液就像是一把神奇的“钥匙”，能打开铀藏身的“大门”。

还有物理选矿法，这就像是用筛子筛东西，把大块头的不要，留下含有铀的小块头。

是不是有点意思？提取完了铀，还不算完事儿，还得精制呢！精制铀就像是给一位素颜的美女化妆，得精心雕琢，才能让她更加光彩照人。

在精制过程中，离子交换法可是个得力的“助手”。

它能把铀离子从众多的杂质离子中挑选出来，就像在一堆水果里挑出最甜的那个苹果。

溶剂萃取法也不赖，就好比是用勺子从一锅汤里把精华舀出来。

把铀从复杂的溶液里“捞”出来，让它变得更加纯净。

你说这铀的提取和精制容易吗？那可真是不容易！得有耐心，还得有技术。

这就跟咱们做一顿丰盛的大餐一样，每一个步骤都不能马虎，不然这“菜”可就不好吃啦。

说到这，你是不是对铀的提取与精制工艺有了点好奇和兴趣？其实啊，这背后的学问可大着呢！咱们人类为了得到高纯度的铀，那是不断地探索和创新，就为了能更好地利用这种神奇的元素。

总之，铀的提取与精制工艺是一门既复杂又有趣的学问，需要我们不断地去研究和学习，才能让铀更好地为我们服务。

铀的萃取工艺铀是一种具有广泛应用价值的重要能源矿产资源，其在核能发电、核武器制造、医疗放射治疗等领域都有重要的应用。

为了有效提取和分离铀，人们发展了一系列铀的萃取工艺。

铀的萃取工艺主要可以分为湿法萃取和干法萃取两类。

湿法萃取是指将铀从矿石或废料中通过溶解和萃取剂萃取出来的过程。

通常采用的湿法萃取工艺有硫酸法和碳酸铵法。

硫酸法是最常用的湿法萃取工艺，其主要步骤包括：矿石浸出、铀与硫酸盐溶液反应生成铀酸盐、铀酸盐的沉淀和焙烧等。

首先，将矿石经过破碎、磨矿等预处理后，用硫酸溶液对其进行浸出，将铀溶解出来。

然后，通过加入还原剂和氧化剂，将铀转化为六价并与硫酸盐反应，生成可溶解的铀酸盐。

随后，通过加酸、加碳酸铵和加碱等方式，调节溶液的酸碱度和浓度，使铀酸盐得以沉淀和分离。

最后，将得到的铀酸盐进行焙烧，将其转化为可用于后续工艺的氧化铀。

碳酸铵法是另一种常用的湿法萃取工艺，其主要特点是可以将含铀废渣中的铀资源有效回收利用。

碳酸铵法的步骤包括：废渣预处理、碳酸铵浸出、铀酸盐沉淀和焙烧等。

首先，将含铀废渣进行预处理，如破碎、磁选等，使其中的铀得以释放和分散。

然后，通过碳酸铵溶液对废渣进行浸出，将铀转化为可溶解的铀酸盐。

接着，通过调节溶液的酸碱度和浓度，利用碳酸铵反应生成的氨气，使铀酸盐得以沉淀和分离。

最后，将得到的铀酸盐进行焙烧，制得氧化铀。

干法萃取是指将铀从矿石中通过物理和化学方法提取出来的过程。

主要采用的干法萃取工艺有浮选、氧化还原和流化床焙烧等。

浮选法是目前最常用的干法萃取工艺，其基本原理是通过悬浮气泡使铀矿石中的铀矿物与空气接触，从而实现铀矿物与废石的分离。

这种方法适用于铀矿石中铀矿物与废石的密度差异明显的情况。

一般情况下，浮选法可以将铀的回收率提高到70%以上。

氧化还原法是利用铀矿石中铀矿物的还原性，在加热的条件下将铀物种转化为挥发性的氯化铀，然后通过冷凝、洗涤等操作将氯化铀转化为氧化铀。

这种方法适用于铀矿石中含有其他有毒金属元素或较难溶解的铀矿物。

铀的提取与精制工程学
铀的提取与精制工程学（Uranium Extraction and Purification Engineering）是一门涉及到铀矿物的采集、提取和精炼的工程学科。

铀是一种重要的放射性元素，广泛应用于核能技术、医疗保健、科学研究和其他领域。

因此，铀矿就成为了非常重要的资源。

铀的提取与精制工程学主要包括以下几个方面：
1.铀矿勘探和开发：铀矿是通过勘探、评估和掌握其矿藏的特点来确定的。

铀矿体的开发包括采掘、运输和矿石的预处理等环节。

2.铀的提取：铀从矿石中提取的过程包括矿石的破碎、浸出、萃取、沉淀和过滤等步骤。

3.铀的精炼：提取后的铀含量虽然很高，但还不能直接用于各种应用，需要对其进行精炼，去除其中的杂质。

精炼的过程包括铀的还原、蒸馏、萃取、电积和离子交换等步骤。

4.核燃料加工：铀精炼后经过压缩、压制等多道工序制成颗粒状的核燃料，供核反应堆使用。

5.放射性废物处理：因为铀是一种放射性元素，提取和精炼铀时会产生大量放射性废物。

这些废物需要被安全地处理和储存，以防止对环境和人类造成危害。

总之，铀的提取与精制工程学旨在开发、提取和精炼铀矿石，制造核燃料，并且确保放射性废物得到了安全和合理的处理和储存。

这
门学科对于安全运用核能，维护环境和人类健康扮演着至关重要的作用。

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。