第6章+萃取法提铀工艺
提取铀的方法
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。
铀纯化转化工艺流程
铀纯化转化工艺流程引言铀是一种重要的核燃料,广泛应用于核能发电和核武器制造等领域。
铀纯化转化工艺流程是将天然铀经过一系列的物理和化学处理,提取出纯度较高的铀化合物的过程。
本文将详细介绍铀纯化转化工艺流程及其相关技术。
二级标题1:铀矿石的处理铀矿石是铀纯化转化工艺的起始原料,其主要包括天然铀矿石和次生铀资源。
铀矿石的处理主要包括矿石选矿、破碎、磨矿等步骤。
三级标题1:矿石选矿矿石选矿是将铀矿石中的有用矿物与非有用矿物进行分离的过程。
常用的选矿方法包括浮选、重选、磁选等。
通过选矿,可以提高铀矿石的品位,减少杂质的含量。
三级标题2:破碎和磨矿破碎和磨矿是将铀矿石进行粉碎的过程,以便于后续的提取工艺。
破碎通常采用颚式破碎机、圆锥破碎机等设备,磨矿则采用球磨机、砂轮磨机等设备。
破碎和磨矿的目的是将铀矿石细化到一定的粒度,提高提取效率。
二级标题2:铀的浸取铀的浸取是将破碎和磨矿后的铀矿石中的铀溶解到溶液中的过程。
常用的浸取方法有酸浸法、碱浸法和氧化浸法等。
三级标题1:酸浸法酸浸法是将破碎和磨矿后的铀矿石与酸性溶液进行接触,使铀溶解到溶液中。
常用的酸浸剂有硫酸、盐酸等。
酸浸法的优点是操作简单、反应速度快,但同时也存在酸性废液处理难等问题。
三级标题2:碱浸法碱浸法是将破碎和磨矿后的铀矿石与碱性溶液进行接触,使铀溶解到溶液中。
常用的碱浸剂有氢氧化钠、氢氧化铵等。
碱浸法的优点是溶液中铀的浓度较高,但同时也存在碱性废液处理难等问题。
三级标题3:氧化浸法氧化浸法是将破碎和磨矿后的铀矿石与氧化剂反应,使铀氧化成可溶性的铀酸盐,再将其溶解到溶液中。
常用的氧化剂有过氧化氢、高锰酸钾等。
氧化浸法的优点是无需使用酸碱,但同时也存在氧化剂的成本较高等问题。
二级标题3:铀的纯化和转化经过浸取后的含铀溶液中仍然含有杂质,需要进行纯化处理。
纯化过程主要包括铀的沉淀、溶液的过滤和浓缩等步骤。
三级标题1:铀的沉淀铀的沉淀是将含铀溶液中的铀与沉淀剂发生反应,形成沉淀物的过程。
盐湖卤水中铀的分离提取研究
盐湖卤水中铀的分离提取研究摘要铀是核科学中最基本、最重要的元素,是一种军民两用的战略资源。
随着核电的飞速发展,铀的需求量不断增加,而铀矿的储量是有限的。
海水中铀的总储量达45亿吨,因此海水提铀成为近年来世界各国研究的热点。
但海水中的铀浓度很低(3μg/L),提取难度大,成本高。
研究结果表明,盐湖卤水中铀的浓度是海水的100倍甚至更高。
我国盐湖资源丰富,极具开发价值,开展盐湖提铀研究符合国家重大需求。
本文以从真实盐湖水中获得常量铀产品为最终目标,选取青海尕斯库勒湖区水样开展了盐湖提铀的相关研究工作。
对盐湖不同开发阶段的卤水进行了取样分析,总结了卤水日晒蒸发过程中铀浓度的变化规律,认为盐湖钾资源开发过程中产生的老卤水是盐湖提铀的最佳水源。
用接枝法和共交联法分别合成了偕胺肟基化的介孔氧化硅材料,利用红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和物理吸附仪对材料结构进行了详细的表征;考察了铀溶液初始pH、吸附时间、铀溶液初始浓度、吸附剂用量和共存离子等因素对铀吸附的影响。
研究表明,偕胺肟基修饰能够有效提高介孔氧化硅对铀的吸附速率和吸附容量,偕胺肟基对铀的吸附是肟基上的N和氨基上N共同作用的结果。
在此基础上,考察了偕胺肟基介孔氧化硅材料对真实盐湖卤水中铀的吸附,发现共交联法制备的材料对实际盐湖水样中铀的吸附容量最高可达3.5 mg/g,是一种具有应用前景的吸附剂。
为了进一步提高材料对铀的吸附效果,制备了咪唑介孔氧化硅并研究了其对铀的吸附行为,为偕胺肟基咪唑介孔氧化硅材料在实际盐湖提铀中的应用提供了基础数据。
实际盐湖卤水体系复杂,无机盐含量极高,即使吸附材料对铀有很好的选择性也无法完全避免其对杂质元素的吸附。
为了从盐湖中得到高纯度的铀提取物,设计了先吸附富集再萃取纯化的盐湖提铀工艺流程,以介孔氧化硅为吸附剂,优化了吸附富集过程中吸附时间、解吸剂种类、解吸剂用量等工艺条件,并以磷酸三丁酯(TBP)为萃取剂对所得铀产品进行了纯化。
铀的提取过程
(《铀精制过程中按萃取法的改进》,高田真吾)
三、浓缩分离
铀同位素提取技术是从含有铀235的混合物中 提取铀235,由于在天然铀中主要含有铀238(含 量为99.275%),而铀235的含量仅为 0.720%。 因此必须通过铀同位素的分离来提高铀同位素混合 物中铀235的含量。
铀分离技术起源:由于铀核裂变释放大量能量, 用于二战时期制作核武器的核燃料。美国建立了以 电磁分离,气体扩散,热扩散的三个工厂,其中气 体扩散工业化贡献最大。
· 海水中也有铀,但是浓度很低,每吨海水平均只 含3.3毫克铀,但由于海水总量极大(海水中总含铀 量可达 4.5×10^9 吨),所以也在探索海水提铀的 方法
铀的提取过程
铀的浸取 铀的精制
浓缩分离
y
一、铀的浸取
1、地浸法 不直接将铀矿石挖出,打几口井, 向地下注酸(或碱)液,在地下 把铀溶解出来。然后,将铀矿浆 从地下抽上来,直接输运到水冶 厂去加工。减少了污染环境的废 石和尾矿砂的产生。但受地质水 文条件限制,适用于地浸法的铀 矿床并不多。 2、浓酸熟化-高铁淋滤堆浸技术 先将破碎矿石进行浓酸熟化预处 理, 使矿石中的铁氧化为三价, 铀 大部分转化为可溶性盐, 然后采 用清水进行淋浸。 既缩短了矿石的浸出周期, 也提 高了浸出合格液的铀浓度。该研 究成果目前已经进行了多年的工 业应用。
(《中国铀矿冶生产技术进展综述》,曾毅君)
一、铀的浸取
3、细菌氧化堆浸技术 主要是利用氧化亚铁硫杆菌对矿 石中的黄铁矿或吸附尾液中的 Fe2+进行氧化,使Fe2+转变成 Fe3+ , 从而完成对矿石中低价铀 的氧化浸出。 4、井下爆破堆浸技术 对于一些品位很低的铀矿床来讲 (如含铀品位低于0 .1 %), 如果由 于地质、水文条件的限制,无法进 行地浸开采, 将矿石采出地表处 理又不经济,可以采用井下爆破 堆浸提铀技术。首先在井下矿体 内采切出必要的采空区, 然后采 用挤压爆破的方法在落矿筑堆的 同时对矿石进行破碎。降低成本 的同时减少了地表放射性污染的 程度。
铀提取方法材料
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!。
固相萃取铀研究 附固相萃取指南
内容提纲1、铀对人和环境的影响-提出研究必要性在放射性废物和地质物质中,铀及其同位素以各种浓度和各种氧化态形式存在,其中铀(Ⅵ)是最重要的一种形式。
因为它半衰期很长并且高放射生物毒性,所以铀被看作是严重的长期环境问题,铀复合物的吸入导致在肺中的沉积,并通过血液循环到达肾脏,引起肾病或肾衰竭而死。
根据Gilman的研究,世界卫生组织确定,人体可承受铀的日摄取量为0.6ug/kg体重.世界卫生组织、加拿大健康组织和澳大利亚饮用水标准规定饮用水中铀的最大含量分别应少于9、20、20ug/L,(想加入中国饮用水铀许可标准)。
2、固相萃取铀的优点-研究基础的可行性到目前为止,铀主要通过液-液萃取来进行分离,液-液萃取的方法可以选择性的萃取这种元素,例如用季铵盐、噻吩甲酰三氯丙酮-二甲苯体系或B-二酮和冠醚、杯芳烃体系。
标准阳离子交换也可以从水溶液中分离铀。
遗憾的是这些方法要么由于使用有机溶剂易挥发对操作人员健康不利,规模操作中容易产生乳化,增加分离难度,而且萃取后反萃浓缩后会产生大量二次废物,不利于减容和后续固化处置;要么在共存离子条件下缺乏选择性,从而交换剂上的位点很快被耗尽。
固相萃取(SPE)或固液萃取相对其它技术而言是最先进的方法。
这些方法的优点主要包括高富集因子、减容比大、不会产生乳化现象、对危险样品操作安全,由于没有溶剂的消耗从而成本最低,操作方便容易组装成为自动(流态)化工艺。
3、活性炭固相萃取剂载体萃取铀的研究综述(列出吸附容量统计表)-引出改进吸附容量和选择性-提出待解决的科学问题活性炭作为固相萃取的载体具有非常重要的优势,包括高的表面积、高的热和化学稳定性(硅胶在pH值<2时趋向溶解)、比绝大多数聚合树脂材料具有更好的刚性和辐照稳定性,而且经济实惠容易制备98年。
许多研究人员利用炭质材料对铀的分离与浓缩作了大量的工作。
W A Abbasi在活性炭上负载TBP在高酸度下分离铀,A.M. Starvin和H. H. Someda and R. R. Sheha分别用DAB和草酸、琥珀酸浸渍活性炭得到具有较好选择性的铀固相萃取剂。
TBP-HNO3体系萃取分离铀、钍和稀土实例
TBP-HNO3体系萃取分离铀、钍和稀土实例一、工艺原理用TBP从硝酸溶液中萃取钍和铀是行之有效的方法之一。
在萃取过程中,Th(NO3)4与TBP生成Th(NO3)4·2TBP,硝酸硅酰与TBP生成UO2(NO3)·2TBP都可以被萃取。
但是铀的分配比高于钍,更易被萃取。
由于铀和钍的分2离系数随TBP浓度的变化而不同,即低浓度时的分离系数大于高浓度时的。
因此分离工艺中采用先在5%TBP浓度下优先萃取铀,而后用40%TBP萃取分离钍和稀土的方法(见图1)。
也可以采用先30%TBP萃取分离钍、铀和稀土,而后再用5%TBP浓度下萃取分离铀和钍,后接40%TBP萃取提纯钍方法(见图2)。
图2 TBP-煤油萃取分离RE/Th/U工艺流程另外,钍的分配比与水相中钍的浓度和硝酸浓度有关。
当水相中钍浓度低而有机相中TBP浓度高时,D th硝酸浓度的增大而增大。
反之,如果水相中钍浓度高,D th受酸度的影响不大。
溶液中如含有四价铈,因其分配比与钍相近而难分离。
萃取钍时,可以加入双氧水使四价铈还原为三价,增大钍与铈的分离系数,增强钍与铈的分离效果。
此流程中先用5%TBP萃取铀,经反萃取所得的含硝酸铀酰的溶液用草酸沉淀法净化除钍和稀土后,再通入氨气使铀呈种铀酸铵沉淀析出。
萃取铀的余液中含有钍、稀土和铁、钛等杂质,该溶液用40%TBP萃取钍,用无盐水反萃钍,反萃液经浓缩结晶回收硝酸钍。
萃取钍的余液可用于回收稀土。
二、工艺流程TBP-HNO3体系萃取分离铀、钍和稀土的工艺流程图如图1所示。
图1 TBP-HNO3体系萃取分离铀、钍和稀土的工艺流程。
萃取光度法精密测定铀
第45卷第8期原子能科学技术Vol.45,No.8 2011年8月Atomic Energy Science and Technology Aug.2011萃取光度法精密测定铀朱海巧,吴继宗,罗中艳(中国原子能科学研究院放射化学研究所,北京 102413)摘要:在精密测定铀含量的过程中,滴定剂浓度太低或太高均对测定结果的精密度有影响,且存在电极响应迟缓及电位拖后现象,从而影响铀含量测定结果的准确度和精密度。
为克服这些不利因素,建立一种溯源链清晰,结果准确、可靠的精密测定小量铀的方法尤为重要,对铀标准物质的研制及铀样品的精密分析具有重要意义。
本文以异戊醇为萃取剂,对Cr(Ⅵ)与显色剂二苯卡巴肼(DPC)生成的紫红色配合物进行了萃取实验研究,并确定了最佳萃取条件,建立了萃取光度法精密测定铀含量的方法。
铀取样量为100mg时,相对标准偏差为0.025%。
关键词:DPC;Cr(Ⅵ);萃取光度法;铀收稿日期:2011-04-07;修回日期:2011-05-10作者简介:朱海巧(1976—),女,陕西澄城人,助理研究员,分析化学专业中图分类号:O657.3 文献标志码:A 文章编号:1000-6931(2011)08-0915-05Precise Determination of Uranium by Extraction SpectrophotometryZHU Hai-qiao,WU Ji-zong,LUO Zhong-yan(China Institute of Atomic Energy,P.O.Box275-88,Beijing102413,China)Abstract: In the conventional method of potentiometric titration,the concentration ofpotassium dichromate solution was optimized with selection of different concentrationsof the solution.The electrode responded slowly during the titration procedure,thusaffected the precision and accuracy of the results.An extraction spectrophotometricmethod for accurate and precise determination of uranium was presented.The methodwas based on the extraction of Cr(Ⅵ)-diphenylcarbazide purple complex using iso-amylalcohol as the extractant.The purple complex was directly measured at 546nm so thatthe uranium-chromate equivalence point can be determined.A method for precise deter-mining uranium by extraction spectrophotometry was developed.The China nationalreference material of U3O8(GBW04205)was determined according to the optimized ex-perimental conditions.The relative standard deviation is 0.025%and accuracy of themethod is verified by the value of China national reference material of U3O8.Key words:DPC;Cr(Ⅵ);extraction spectrophotometry;uranium 铀是重要的核燃料,铀的精密测定技术在核燃料生产及循环的各环节以及核安全保障方面均有重要地位。
铀的提取与精制工艺学
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。
铀提取工艺学
上一内容
下一内容
回主目录
上一内容
下一内容
回主目录
铀生产简史
1950年至1959年是铀生产的大发展阶段。此阶段主 要由于核电站的建设促使铀工业的大发展。另外,1945 年美国首先研制成原子弹,其后又进一步加紧了核武器 的研制,并于1952年进行了氢弹爆炸试验。随后,苏、 英、法等国也相继赶上,大量生产核燃料,发展核武器。 这一切都给铀生产的发展以巨大的刺激。
上一内容
下一内容
回主目录
铀提取工艺是一门综合性的技术,其基本原则是 经济的原则,也就是盈利的原则,即用最低的支出获 得最高的收入,而且收入必须大于支出,同时应当考 虑较高资源利用率的原则。因此,铀提取工艺要求被 提取的铀矿石必须有尽可能高的铀品位,工艺流程应 当尽可能短,消耗的试剂和选用的设备应当尽可能少, 操作应当简单、方便、易行,有经济合理的尾矿和废 水处理方案,并且尽可能考虑综合回收。总而言之, 采用新技术、新设备、新材料,达到降低成本的目的, 这是开发和研究铀提取工艺的基本方向。
铀的沉淀
上一内容
下一内容
回主目录
第1章 绪论
上一内容
下一内容
回主目录
第1章 绪论
1.1 铀生产简史 1.2 铀提取工艺技术的现状与发展
趋势
上一内容
产简史
从20世纪40年代初开始,就世界范围看,作为核 武器制造、核能利用计划一部分的铀工业,经历了建 立、大发展、停顿和新发展四个历史阶段。
上一内容
下一内容
回主目录
铀生产简史
17日又成功地进行了第一次氢弹试验。我国核能工业尽 管起步较晚,但其发展速度还是较快的。当前,在巩固 原有发展成果的同时,正在采取积极措施,以便更有效 地发展我国的核能事业。
铀的提取与精制工程学
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。
铀的工艺流程
铀的工艺流程
《铀的工艺流程》
铀是一种重要的铀矿石,广泛用于核能生产和武器制造。
铀的提取和加工是一个复杂的过程,需要经过多道工艺步骤。
首先,铀矿石被开采出来后,需要经过破碎和磨碎的步骤,将矿石颗粒化,以便后续的提取工艺。
然后,将矿石浸出,使用化学试剂将铀从其他杂质中分离出来。
接下来,通过离心、沉淀、过滤等工艺步骤,将铀浸出液中的固体颗粒和其他杂质分离出来,得到纯净的铀化合物。
经过上述步骤后,得到的铀化合物需要经过还原、沉淀、热处理、萃取等工艺过程,最终得到纯金属铀。
最后,铀金属需要经过铀浓缩和浓缩致密化等加工步骤,以满足核能反应堆和核武器的使用要求。
需要注意的是,铀的加工过程需要严格控制,避免对环境和人体造成危害。
因此,加工铀的厂家需要遵守严格的环保法规和安全标准,确保生产过程的安全和环保。
总的来说,铀的工艺流程是一个复杂而重要的过程,对于核能行业和国防安全都具有至关重要的意义。
因此,需要各国政府和企业共同努力,确保铀的生产和加工过程安全可靠,同时也需要加强对铀加工过程的监管和管理。
铀与痕量镤的分离纯化方法
铀与痕量镤的分离纯化方法
分离纯化铀与痕量镤
铀与痕量镤是一类稀有金属元素,其中铀有毒性和辐射性,在不
同用途中均具有重要的应用价值。
然而,由于铀和镤的表征形式相似,因此分离纯化它们的过程极具挑战性。
分离纯化铀与痕量镤的主要方法有抽提法、氧化法和萃取法等。
1.抽提法:该方法是根据它们之间物理性质差异而进行提纯,如
溶解度、催化性、吸附性等,通过抽提剂来抽提铀或镤。
2.氧化法:这种方法是根据铀和镤之间化学性质差异而提取,如
溶解度、氧化性、腐蚀性等,通过氧化剂在一定pH条件下将铀氧化为
6价或3价状态,以抽提铀,而在这种条件下镤仍然处于元素态。
3.萃取法:这种方法是根据铀和镤之间的有机性质差异而提取,
如可溶解度、亲和性和分子尺寸等,通过萃取剂来抽提铀。
这种方法
能够将小分子的铀和镤分离,因此更安全、有效。
上述三种方法都有自身的优缺点,在实际操作中应根据所需的产
品质量选择合适的方法。
但无论采用哪种方法,精确的控制数据采集、测试及结果分析,以保证实验结果的准确性,都是必不可少的。
总之,分离纯化铀与痕量镤是一项技术挑战,但在正确使用合适
的技术条件下,可以有效地将这些元素进行分离纯化,以获得质量较
高的产品。
一种萃取铀和钍元素的方法[发明专利]
专利名称:一种萃取铀和钍元素的方法
专利类型:发明专利
发明人:赵常军,常贤龙,刘朋波,曲广卫,杨中中,聂晓强,牛玉宁
申请号:CN202111277778.3
申请日:20211030
公开号:CN114182092A
公开日:
20220315
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种萃取铀和钍元素的方法,属于稀土液处理技术领域。
该方法包括将烷基苯基氧代戊酸萃取剂与有机溶剂混合,得到有机相;将有机相与含有铀和钍元素的稀土溶液混合进行萃取,使稀土留在水相中,铀和钍元素进入有机相。
该方法萃取级数少,工艺简单,分离效果好,铀和钍提取率高。
申请人:陕西卫峰核电子有限公司
地址:710000 陕西省西安市高新区毕原二路176号军民融合产业园B7栋
国籍:CN
代理机构:西安泛想力专利代理事务所(普通合伙)
代理人:石琳丹
更多信息请下载全文后查看。
第6章+萃取法提铀工艺
• 应用于金属分离目的的有机萃取剂,目前已 有几十种。在核燃料的生产工艺中,早期使 用的萃取剂有二乙醚、二丁基卡必醇(DBC)、 甲基异丁酮(MIBK)与三月桂胺(TLA)。现在
的铀水冶工艺中,主要的萃取剂是有机磷类 与烷基胺类,如二(2-乙基己基)磷酸 (阿D拉2EH明P-A33),6(A三la脂m肪ine胺-3(3T6F)A等),。三铀辛化胺学(浓TO缩A物),
• 铀工艺中一些重要萃取剂的基本参数如表6-1所示。
• 萃取工艺的原则流程如图6-1所示。
图6-1 萃取工艺原则流程
• 6.1.2萃取的基本概念
• 6.1.2.1萃取和反萃取
• 互相不混溶的有机溶剂与水溶液接触混合后,逐渐分 成两层,在体系中有着明显分隔开来的界面,且保持 各自均匀的部分,这均匀部分就是所谓的“相”。比 水溶液轻、浮在上层的这部分有机溶剂叫有机相,而 水溶液部分就叫水相。
6.5 乳化现象和防乳化措施
• 6.5.1 乳化现象
• 液-液萃取过程,在正常情况下,两相混合后, 静置几分钟,两相就能完全分离,有一清晰的 界面,两相透明。但是也会遇到这样的现象, 两相混合后经过静置,虽然两相分开了,但在 连续相中会夹有微滴状的分散相,使连续相呈 现混浊的乳雾状,严重时还会出现第三相。第 三相中,分散相以微滴状大量分散于连续相中 使得连续相变成豆腐脑状的粘稠液体,经过长 时间静置也不会消失和分层。这种一相高度分 散在另一相中使之不透明或不能分层的现象称 为乳化,有机相分散在水相中的乳化叫水包油 型乳化。
• (3)稳定性与安全性 萃取剂应具有较高的化学稳 定性(耐酸、耐碱、抗氧化)与热稳定性;在处理 辐照核燃料时,还应具备一定的辐照稳定性。工艺 中,通过“疲劳试验”来衡量萃取剂的稳定性,即 在“萃取-洗涤-反萃取-再生”的多次循环使用 中,萃取剂性能,特别是萃取能力的下降是越小越 好。在使用、储运中希望萃取剂的毒性、腐蚀性要 小,闪点与沸点要高(即不易燃烧、不易挥发), 凝固点要低。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
比),用符号a表示。
•
a= C 有 C水
(6-1)
• 式中: C——平衡后有机相中金属离子浓度;
C——平衡后水相中金属离子浓度。
• 分配系数是一个无单位的数值。分配系数越大,表 示萃取剂对金属离子的萃取能力越强,在一次萃取 中提取到有机相中的金属离子的数量越多。
• 当萃原液中有两种金属离子时,它们的分配系数的
• 萃取法的缺点是:萃取剂在水溶液中总 有一定的溶解与化学分解,操作时不可 避免地会产生夹带损失,甚至有时形成 一种难于分层的稳定乳化液,这不仅恶 化操作,造成损失,而且降低了萃取效 率。另外,由于有机溶剂的挥发性、易 燃性与毒性,因此,操作时就要有一定 的安全措施。
• 萃取法提取或分离物质的实质:在一定条件下 一些元素(如铀(Ⅵ)、钚(Ⅳ)和钍等)的 盐能明显地,甚至大量地从水溶液中转移到与 水不相混溶的有机溶剂中,而其他元素化合物 则留在水相中。
• 应用于金属分离目的的有机萃取剂,目前已 有几十种。在核燃料的生产工艺中,早期使 用的萃取剂有二乙醚、二丁基卡必醇(DBC)、 甲基异丁酮(MIBK)与三月桂胺(TLA)。现在
的铀水冶工艺中,主要的萃取剂是有机磷类 与烷基胺类,如二(2-乙基己基)磷酸 (阿D拉2EH明P-A33),6(A三la脂m肪ine胺-3(3T6F)A等),。三铀辛化胺学(浓TO缩A物),
• 金属离子从水相转移到有机相的操作过程称为有机溶 剂萃取,简称萃取。其原理是利用有机相与水相接触 混合后,金属离子由于其物理、化学的特性,在两相 中分配的不同,从水相转移到有机相。例如,将三脂 肪胺有机溶剂与硫酸铀酰水溶液接触,结果硫酸铀酰 被选择性地提取到有机相,与水相中的杂质分开,达 到浓缩、分离、纯化的目的。
• 反之,如果水相分散在有机相中的乳化 叫油包水型乳化。萃取时,一旦发生乳 化,将使两相分离不完全,增加萃取剂 损失,降低铀和杂质的分离效果,造成 铀的损失,严重时甚至使萃取操作无法 进行。因此,必须分析其形成的原因并 采取措施,加以预防或予以消除。
• 6.5.2 乳化形成的原因和预防措施
• 乳化的形成原因必须从水相和有机相本身中去 寻找。大量的研究工作表明,两相中存在有乳 化稳定剂是引起乳化的根本原因。乳化稳定剂 可分为下列三类。
6.5 乳化现象和防乳化措施
• 6.5.1 乳化现象
• 液-液萃取过程,在正常情况下,两相混合后, 静置几分钟,两相就能完全分离,有一清晰的 界面,两相透明。但是也会遇到这样的现象, 两相混合后经过静置,虽然两相分开了,但在 连续相中会夹有微滴状的分散相,使连续相呈 现混浊的乳雾状,严重时还会出现第三相。第 三相中,分散相以微滴状大量分散于连续相中 使得连续相变成豆腐脑状的粘稠液体,经过长 时间静置也不会消失和分层。这种一相高度分 散在另一相中使之不透明或不能分层的现象称 为乳化,有机相分散在水相中的乳化叫水包油 型乳化。
• 6.1.2.2萃取平衡、分配系数和分离系数
• 在一定条件下,两相经过足够时间的接触后, 从水相进入有机相和从有机相进入水相的金属
离子速度相等,这时有机相和水相中的金属离
子浓度保持恒定,这就叫萃取平衡,这种平衡 是相对平衡。
• 萃取达到平衡后,金属离子在有机相中的浓度
与它在水相中的浓度之比值称为分配系应具有较高的化学稳 定性(耐酸、耐碱、抗氧化)与热稳定性;在处理 辐照核燃料时,还应具备一定的辐照稳定性。工艺 中,通过“疲劳试验”来衡量萃取剂的稳定性,即 在“萃取-洗涤-反萃取-再生”的多次循环使用 中,萃取剂性能,特别是萃取能力的下降是越小越 好。在使用、储运中希望萃取剂的毒性、腐蚀性要 小,闪点与沸点要高(即不易燃烧、不易挥发), 凝固点要低。
• 铀工艺中一些重要萃取剂的基本参数如表6-1所示。
• 萃取工艺的原则流程如图6-1所示。
图6-1 萃取工艺原则流程
• 6.1.2萃取的基本概念
• 6.1.2.1萃取和反萃取
• 互相不混溶的有机溶剂与水溶液接触混合后,逐渐分 成两层,在体系中有着明显分隔开来的界面,且保持 各自均匀的部分,这均匀部分就是所谓的“相”。比 水溶液轻、浮在上层的这部分有机溶剂叫有机相,而 水溶液部分就叫水相。
• 萃取时,有机相与水相接触混合时的体积比叫 接触相比,而它们两者在萃取设备中的进料体 积流量的比值叫流比。在塔式萃取操作中和在 混合澄清器萃取操作中,接触相比可以等于或 不等于流比。
• 萃取后含金属离子的有机相与某一种适 当的水相接触,有机相中的金属离子又 重新转移到水相中,这一过程称为反萃 取。这种具有从有机相中反萃取金属离 子能力的水相称为反萃取剂。例如,萃 取铀以后的三脂肪胺有机相与碳酸钠溶 液接触后,铀便以三碳酸铀酰钠的形式 从有机相重新转移到水溶液中来。
• 对金属离子具有萃取能力的有机化学物质称之 为萃取剂,如三脂肪胺、磷酸三丁酯等。萃取 时不用纯萃取剂,通常用一种廉价的不溶于水 的有机溶剂来稀释,以改善萃取剂的物理性质, 如粘度、比重等,这种只起稀释萃取剂作用的 有机溶剂称为稀释剂。常用的稀释剂是煤油, 有机相实际上是由萃取剂和稀释剂组成的有机 溶剂。
•
R=
有机相体积流量 水相体积流量
(6-4)
• 从上式可知,萃取率与分配系数和流比有关。在
分配系数一定时,流比越大,萃取率就越高。
• 反萃取时,被反萃到水相中某种金属离子
的总量与饱和有机相中该种金属离子总量
的百分比叫反萃取率,用反萃 表示。
• 其计算公式为:
•
= 反萃
G饱有-G贫有 100% G饱有
• 萃取过程是以物质在互不混溶的两相之间的分配 为基础,最常见的是在水溶液与有机相之间。大 多数溶解的无机物在水中解离,同时所生成的离 子又水合化。在非极性或极性小的有机液体中不 存在溶解物质的解离,或者解离反应受到强烈的 抑制。根据能量概念,离子从水中转移到有机相 是不利的。为能得到可以萃取的化合物,必须生 成(预先形成或者由于和萃取剂反应而在萃取过 程中形成)不带电的电中性分子或足够牢固的离 子对。另一个重要条件是,要将被萃取的元素从 水合层中“释放”出来并生成或多或少是疏水性 的化合物。
的精制和辐照过的核燃料的处理则采用磷酸 三丁酯(TBP)。
• 作为工艺萃取剂,除必须具备一定的萃取 能力与选择性外,还需满足下列要求:
• (1)溶解度 在萃取过程中,萃取剂反复地 与水相接触,由于所处理的水相体积很庞 大,即使萃取剂在水相中只有很小的溶解 度,也可造成不容忽视的溶解损失。为此, 工艺上应采用那些水溶性低的萃取剂,即 通常分子量较大的萃取剂。工艺实践中一 般是把萃取剂溶于惰性稀释剂中,配成具 有一定组成的有机相,以降低萃取剂在水 中的溶解度。
(6-5)
• 式中,G饱有和G贫有分别为饱和有机相和贫有机
相中所要反萃取的某种金属离子总量。
• 萃取时,在确定条件下,单位体积含一定浓度萃 取剂的有机相,能够萃取所要萃取的金属离子的 极限数量,称为实际饱和容量(以g·L-1表示)。而 根据萃取化学反应式计算得到或从萃取平衡曲线 求得的容量称为理论饱和容量。实际饱和容量与 理论饱和容量之比值,称为饱和度(以百分数表 示)。例如,用0.1 mol·L-1三脂肪胺从硫酸浸出液 中萃取铀的实际饱和容量是5.0 g·L-1,而按化学 反应式计算的理论饱和容量为6.0 g·L-1,所以饱 和度为。饱和度是表示萃取剂充分利用的程度。 在萃取时希望饱和度尽可能高,使萃取剂得到充 分利用,这样所需用的萃取剂就少。此外,萃取 剂愈饱和,杂质就愈不易被萃取上去。但萃取剂 愈接近饱和其粘度愈大,不利于萃取,实际操作 中常控制饱和度在80~90%左右。
• (3)非活性的极细的固体物质 粘土、矿泥 及反应生成的固体沉淀物,可以吸附萃取剂、 形成很稳定的乳化液。
• 此外,某些萃取条件也是引起乳化的一 种原因。接触相比和机械搅拌强度可以 影响两相表面活性物质的浓度和固体质 点被水相或有机相润湿的程度。温度和 酸度可以影响胶体的形成或沉淀的析出 及分相速度。乳化稳定剂一般来自萃原 液或有机相中,有些是在萃取过程中形 成的。萃取时引起乳化的因素和预防措 施列于表6-16。
第6章 萃取法提铀工艺
6.1 概述 2.2 萃取过程的化学机理及基本规律 6.3 常用的铀萃取工艺 6.4 有机相的配制和再生 6.5 乳化现象和防乳化措施 6.6 萃取工艺流程与设备 6.7 降低萃取剂损耗的措施
6.1 概述
6.1.1 简介
• 萃取其广义定义指的是将某种物 质从一相转移到另一相,其狭义 定义——溶剂萃取,即将以无机 盐形式存在于溶液中的金属(或 酸)的化合物提取到与水溶液不 相混溶的有机溶液中的过程。 。
• (2)比重与粘度 萃取剂与水相的比重差越大, 越易于分相,即不但分相快而且分相完全。如果 两相间比重差较小,当水相中金属离子被萃入有 机相后,两相比重可能变得相当接近,有时甚至 可能使有机相比重超过水相比重,发生所谓“转 相”现象,而不利于操作。为降低萃取剂的比重, 增加两相间的比重差,工艺上通常用比重较小的 惰性稀释剂将萃取剂冲稀。由于多数萃取剂的分 子量都比较大,故其粘度也都较高,不利于分相。 通常用粘度较低的稀释剂将萃取剂冲稀,以降低 其粘度。粘度降低后,利于两相的分散接触,强 化萃取过程。
• 6.1.2.3萃取率、反萃取率和饱和度
• 萃取时,被萃取到有机相中的某种金属离子的总
量与萃原液中该金属离子总量的百分比叫萃取率,
用 •
表示萃 ,其计算公式为:
萃=W原W-原W余
100%= a R 1 aR
100%
(6-3)
• 式中W原 和W余 分别为萃原液和萃余水相中所要萃 取的金属离子总量。a是分配系数,R是流比:
比值叫做分离系数,用β表示。
•
β= a1
(6-2)
a2
• 式中a1,a2是这两种金属离子的分配系数。分离系
数也是一个无单位的数值,它表示了这两种金属离