浸出

烤矿石铀是淋溶铀的值由酸性和碱性水溶液。铀浸出系统的成功运作,必须是最初出现在更稳定的六价状态或氧化浸出过程中的状态。

酸浸出通常由搅拌的ore-leach混合物4在环境温度只要48小时。除了在特殊情况下,硫酸是leachant使用;它提供大量足以获得最终浸出液pH值约为1.5。硫酸浸出电路通常采用二氧化锰或氯酸盐离子氧化四价铀离子(U^{4 +})六价铀酰离子(UO₂^{2 +})。一般来说,大约5公斤(11磅)二氧化锰或每吨1.5公斤的氯酸钠足够了氧化四价铀。在任何情况下,氧化铀与硫酸反应生成一个硫酸铀酰复杂阴离子,[UO₂(所以₄)₃]^{4 -}。

铀矿石含有大量的基本的矿物质,如方解石和白云石淋溶与0.5 1 mol / l碳酸钠的解决方案。尽管各种试剂的研究和测试,氧铀氧化剂的选择。通常情况下,候选人矿石在空气在淋溶大气压力在75°- 80°C (167°- 175°F)随特定的矿石的时期。碱性leachant与铀反应生成一个容易解决复杂碳酸铀酰离子,[UO₂(有限公司₃)₃]^{4 -}。

进一步的处理之前,解决方案产生的碳酸的酸性或浸出必须澄清。大规模分离粘土和其他矿煤泥完成通过使用有效的絮凝剂,包括聚丙烯酰胺、瓜尔胶、动物胶。

铀处理渗滤液

复杂的离子[UO₂(有限公司₃)₃]^{4 -}和[UO₂(所以₄)₃]^{4 -}可以从各自的浸出,这些解决方案离子交换树脂。这些特殊resins-characterized吸附和洗脱动力学、颗粒大小、稳定性和液压属性可以被用在各种加工设备-例如,固定床、移动床、篮子resin-in-pulp,连续resin-in-pulp。一般来说,钠和氯化铵硝酸或解决方案然后用来洗提,这些铀交换树脂。

铀也可以从酸性矿石leach-liquors通过删除溶剂萃取。在工业方法,烷基磷酸酸-例如,迪(2-ethylhexyl)磷酸酸和二、三级烷基胺是常用的溶剂。作为一般规则,溶剂萃取是优于酸性离子交换方法渗滤液含有超过一克每升的铀。溶剂萃取并不是用于回收铀的碳酸盐浸酒,然而。

降水的黄饼

之前最后的净化,铀产生的酸性溶液中离子交换或溶剂萃取流程上面所描述的那样,以及铀溶解在碳酸盐矿石浸出的解决方案,通常是作为一个沉淀polyuranate。从酸性溶液,铀沉淀的中和剂等氢氧化钠、镁或氨水(最常见的)。铀通常是作为重铀酸铵沉淀,(NH)₄)₂U₂O₇。从碱性溶液,铀是最常被添加氢氧化钠沉淀,产生不溶性钠重铀酸盐,Na₂U₂O₇。也可以通过酸化沉淀(去除二氧化碳),然后中和(去除铀)或通过减少不溶性四价铀。在所有情况下,最终的铀沉淀,通常被称为黄色蛋糕,是干的。在某些情况下,例如,与铵diuranate-the黄饼被点燃,氨和生产三氧化铀(UO氧化铀₃)或更复杂的八氧化三铀(U₃O₈)。在所有情况下,最终产品的运送到一个中央uranium-purification设施。

精炼的黄饼

铀核级会议规格通常从黄饼获得通过磷酸三丁酯溶剂萃取过程。首先,是溶解在黄色的蛋糕硝酸准备一个提要的解决方案。然后铀选择性提取从这个酸饲料磷酸三丁酯稀释用煤油或其他合适的碳氢化合物的混合物。最后,从磷酸三丁酯萃取铀被剥夺到酸化水产生高纯度硝酸铀酰,UO₂(没有₃)₂。

转换和同位素浓缩

硝酸铀酰是由上述矿石加工业务以及溶剂萃取从辐照核反应堆钚燃料(下面描述,请参见转换)。在这两种情况下,它是一个很好的起始材料转换为最终富集铀金属或铀- 235的内容。这两种路线传统开始煅烧UO硝酸₃然后减少三氧化二氢(UO二氧化铀₂)。后续治疗UO粉₂与气体氟化氢(HF)在550°C (1025°F)产生四氟化铀(佛罗里达大学₄)和水蒸气,如以下反应:

这氢氟化过程通常在流化床反应器进行。

转换铀金属是通过艾姆斯的过程中佛罗里达大学₄减少与镁(Mg)在温度超过1300°C (2375°F)。(在艾姆斯的一个常用的修改过程中,钙镁金属代替。)因为蒸汽压力镁金属非常高在1300°C,执行还原反应在耐火材料衬里的密封容器,或“炸弹”。炸弹被控细粒度的超滤₄和精细划分毫克(后者超过)被加热到500°- 700°C (930°- 1300°F),此时发生放热反应(发热)。的反应热能充分溶解的转换内容炸弹,本质上是金属铀和氟化镁渣(MgF吗₂):

当炸弹冷却到环境温度,获得的巨大的金属铀,尽管其氢含量,高质量的金属铀可用的商业和非常适合滚动为核反应堆燃料的形状。

四氟化铀也可以在350°C (660°F)氟和氟气波动六氟化铀(超滤₆),这是为同位素略微蒸馏生产高纯度原料浓缩。任何的几个methods-gaseous扩散、气体离心分离、液体热diffusion-can用来分离和浓缩的裂变铀- 235同位素分成几个等级,从低浓缩铀(铀- 235 2 3%)充分丰富(97 - 99%的铀- 235)。低浓铀通常用作轻水核反应堆的燃料。

浓缩后,佛罗里达大学₆反应在气态与水蒸气产生水合氟化铀酰(UO₂F₂·H₂O)。减少氢氟化铀酰的产生UO粉₂,可以用来准备陶瓷核反应堆燃料(见下文化合物:氧化物燃料)。此外,UO₂获得丰富的佛罗里达大学₆或从佛罗里达大学₆已经耗尽铀- 235的内容可以hydrofluorinated收益率佛罗里达大学₄四氟化,可以转化为金属铀在艾姆斯上面描述的过程。