铀水冶工艺-2.1自然界中的铀及其化合物
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铀在自然界的分布是相当广泛的，地壳和海水 中有大量的铀，甚至宇宙空间也有少量铀存பைடு நூலகம்。
地壳中平均1g岩石的铀含量约为3 ~ 4×10-6g，在地 壳的第一层（距地表20 km）内含铀近1.3×1014 t 。 但是，铀在地壳内的分布极为分散，富矿很少。
海水中铀的含量约为3.3 mg·m-3 ，因此海水中含铀 总量可达4.5×109 t 。此外，大部分温泉、湖水、河 水和某些有机体中也都有少量铀存在。
铀有多种价态： U3+、U4+、U5+、U6+
六价铀在水溶液中形成稳定的大铀酰离子 UO22+，失去全部价电子的U6+，具有氡壳 心的电子层结构。这种惰性气体构型的离子 所形成的氧化物在热力学上是最稳定的。
2.2.2 铀的同位素
天然同位素238U、235U和234U以混合物的形式构成天 然铀，其中最有意义的是238U和235U。这三种同位素在 铀里面的相对丰度如表2-3所示。
2.3 铀的重要化合物
着重讨论与提取、精制有关的一些铀化合物， 特别是铀的氧化物和卤化物。
2.3.1 铀的氧化物 2.3.2 铀酸盐和重铀酸盐 2.3.3 铀的卤化物
2.3.1 铀的氧化物
几乎在所有铀矿物中，铀均以氧化物的形式存在，从某 种意义上讲，铀的浸出，就是研究各种化学试剂对铀氧化 物的作用，而作为工艺产品的二氧化铀又是目前最广泛用 于动力反应堆的核燃料。 铀-氧体系是最复杂的二元体系之一，目前已知有工艺 意义的铀氧化物有二氧化铀UO2、八氧化三铀U3O8、三 氧化铀UO3和过氧化铀UO4·2H2O。
2.2 铀在元素周期表中的位置
2.2.1锕系理论及铀的电子结构 1926年，有人预计，在元素周期表的第七周期存在着一个类似稀
土元素的族。这一理论预见在发现超铀元素之前没有被人们接受。 1940年以后，镎、钚等超铀元素相继发现。1945年，西博格明
确提出了他的假定：锕和超锕元素组成一个族，在这个族里，5f 电子层逐渐被填满，就像镧系元素的4f电子层一样，这就是著名 的锕系理论。这一理论的提出，彻底打破了把锕、钍、镤、铀放 在周期表III、IV、V、VI副族的传统概念。
宇宙空间落到地球上的陨石中也含有少量铀，这表明宇 宙空间也有铀存在。
铀自1789年发现以来，它只是作为一个化学元素被人们研究， 很少应用。1896年贝克勒尔（H. Bacquerel）发现放射性和 1898年居里夫妇从铀矿中发现镭以后，作为获得镭的原料， 铀矿开采才有一些发展。
1938年，发现并确定了铀核裂变现象，使人们认识到可以通 过人为的方法，促使铀核发生裂变，释放出巨大的能量。理论 上，1kg 235U全部裂变反应后所释放出的能量相当于2500 t 无烟煤完全燃烧所释放出的能量。
式中FP表示铀核的裂变产物，E为裂变所释 放出的能量。
235U也能自发裂变，其自发裂变的半衰期为 (1.8±1.0）×1017年。
放射性
元素从不稳定的原子核自发地放出射线，(如α射线、β 射线、γ射线等)而衰变形成稳定的元素而停止放射(衰 变产物)，这种现象称为放射性。
放射性核素有2300多种，又可分为天然放射性核素和 人工放射性核素两大类。放射性衰变最早是从天然的重 元素铀的放射性而发现的。其中放射性最强的天然核素 主要有镭（ 226Ra ）等，镭常与铀伴生。
最重要的几种铀氧化物性质
（1）二氧化铀UO2
从铀生产工艺上来讲，二氧化铀是最重要的化合物之一。 原生铀矿物中，铀的存在形式就是UO2，而由原生铀
矿物经各种地质作用和自然力作用形成的次生铀矿，其 中部分铀也是以UO2形式存在。 从铀化工转化过程的中间产品、生产金属铀的原料以及 直接用作核燃料的角度看，研究二氧化铀的性质也具有 现实意义。
第2章 铀及其化合物的性质
2.1 自然界中的铀 2.2 铀在元素周期表中的位置 2.3 铀的重要化合物 2.4 铀的水溶液化学 2.5 铀离子络合物 2.6 铀盐
2.1 自然界中的铀
铀是一个在自然界存在的天然放射性元素， 1789年被克拉普洛特（M. H. Klaproth）发 现，当时恰好发现了天王星（Uranus），因此 就以“天王星”命名为Uranium。
铀矿石的放射性
铀矿石中一定含有镭，而镭是主要放射性核素，铀矿石的放射性主要 来自镭。226Ra是222Rn的母体，半衰期为1602年，222Rn及其衰 变产物均具有放射性，对人体危害很大，222Rn的半衰期为3.82d， 去除氡也就是去掉了铀矿石的大部分放射性。但这种放射性的去除只 能维持一个短时间，只需经约十个222Rn的半衰期，它又恢复到原来 的平衡值，它的许多子体也将相继出现。
235U即锕铀（AcU），它存在于天然铀内的原因尚不 十分清楚。235U量虽少，但意义却很大。它吸收慢中子 后即发生裂变，并伴随放出大量的能量。
235U完全裂变的“热能当量”大约为22,022,000 kw·h·kg-1 235U。在放出能量的同时，还产生许多裂变 产物，即其它放射性核素。每个发生裂变的铀核平均放 出（2.5±0.1）个中子。其过程如下式所示：
要去掉铀矿石中放射性较根本的办法是分离掉铀衰变系中的226Ra。 通常，除镭就能除去绝大部分放射性，镭在铀矿石浸出阶段与铀分离 。
氡气
镭、钍等放射性元素蜕变而获得。氡气是气体中最重的 一个，也是唯一一个常规条件下全部由放射性同位素构 成的气体。
氡有27种同位素，均为放射性核素。大气中氡本身不 参加化学反应, 但其衰变产生的射线及衰变产生的短寿 命衰变产物对人体健康具有危害作用。对人体危害最大 的主要是222Rn及其衰变产物。
表2-3 天然铀同位素的相对丰度
238U是天然铀4n+2放射系的母体，是
天然铀中丰度最大的同位素。在慢中子作用
下，不发生裂变。但可发生如下核反应：
所产生的239U很不稳定，经两次β-衰变而 生成Pu。
Pu能为慢中子所裂变，因此，它也是一种 核燃料。239U能自发裂变，其自发裂变的半 衰期达（9.86±0.3）×1015年。
地壳中平均1g岩石的铀含量约为3 ~ 4×10-6g，在地 壳的第一层（距地表20 km）内含铀近1.3×1014 t 。 但是，铀在地壳内的分布极为分散，富矿很少。
海水中铀的含量约为3.3 mg·m-3 ，因此海水中含铀 总量可达4.5×109 t 。此外，大部分温泉、湖水、河 水和某些有机体中也都有少量铀存在。
铀有多种价态： U3+、U4+、U5+、U6+
六价铀在水溶液中形成稳定的大铀酰离子 UO22+，失去全部价电子的U6+，具有氡壳 心的电子层结构。这种惰性气体构型的离子 所形成的氧化物在热力学上是最稳定的。
2.2.2 铀的同位素
天然同位素238U、235U和234U以混合物的形式构成天 然铀，其中最有意义的是238U和235U。这三种同位素在 铀里面的相对丰度如表2-3所示。
2.3 铀的重要化合物
着重讨论与提取、精制有关的一些铀化合物， 特别是铀的氧化物和卤化物。
2.3.1 铀的氧化物 2.3.2 铀酸盐和重铀酸盐 2.3.3 铀的卤化物
2.3.1 铀的氧化物
几乎在所有铀矿物中，铀均以氧化物的形式存在，从某 种意义上讲，铀的浸出，就是研究各种化学试剂对铀氧化 物的作用，而作为工艺产品的二氧化铀又是目前最广泛用 于动力反应堆的核燃料。 铀-氧体系是最复杂的二元体系之一，目前已知有工艺 意义的铀氧化物有二氧化铀UO2、八氧化三铀U3O8、三 氧化铀UO3和过氧化铀UO4·2H2O。
2.2 铀在元素周期表中的位置
2.2.1锕系理论及铀的电子结构 1926年，有人预计，在元素周期表的第七周期存在着一个类似稀
土元素的族。这一理论预见在发现超铀元素之前没有被人们接受。 1940年以后，镎、钚等超铀元素相继发现。1945年，西博格明
确提出了他的假定：锕和超锕元素组成一个族，在这个族里，5f 电子层逐渐被填满，就像镧系元素的4f电子层一样，这就是著名 的锕系理论。这一理论的提出，彻底打破了把锕、钍、镤、铀放 在周期表III、IV、V、VI副族的传统概念。
宇宙空间落到地球上的陨石中也含有少量铀，这表明宇 宙空间也有铀存在。
铀自1789年发现以来，它只是作为一个化学元素被人们研究， 很少应用。1896年贝克勒尔（H. Bacquerel）发现放射性和 1898年居里夫妇从铀矿中发现镭以后，作为获得镭的原料， 铀矿开采才有一些发展。
1938年，发现并确定了铀核裂变现象，使人们认识到可以通 过人为的方法，促使铀核发生裂变，释放出巨大的能量。理论 上，1kg 235U全部裂变反应后所释放出的能量相当于2500 t 无烟煤完全燃烧所释放出的能量。
式中FP表示铀核的裂变产物，E为裂变所释 放出的能量。
235U也能自发裂变，其自发裂变的半衰期为 (1.8±1.0）×1017年。
放射性
元素从不稳定的原子核自发地放出射线，(如α射线、β 射线、γ射线等)而衰变形成稳定的元素而停止放射(衰 变产物)，这种现象称为放射性。
放射性核素有2300多种，又可分为天然放射性核素和 人工放射性核素两大类。放射性衰变最早是从天然的重 元素铀的放射性而发现的。其中放射性最强的天然核素 主要有镭（ 226Ra ）等，镭常与铀伴生。
最重要的几种铀氧化物性质
（1）二氧化铀UO2
从铀生产工艺上来讲，二氧化铀是最重要的化合物之一。 原生铀矿物中，铀的存在形式就是UO2，而由原生铀
矿物经各种地质作用和自然力作用形成的次生铀矿，其 中部分铀也是以UO2形式存在。 从铀化工转化过程的中间产品、生产金属铀的原料以及 直接用作核燃料的角度看，研究二氧化铀的性质也具有 现实意义。
第2章 铀及其化合物的性质
2.1 自然界中的铀 2.2 铀在元素周期表中的位置 2.3 铀的重要化合物 2.4 铀的水溶液化学 2.5 铀离子络合物 2.6 铀盐
2.1 自然界中的铀
铀是一个在自然界存在的天然放射性元素， 1789年被克拉普洛特（M. H. Klaproth）发 现，当时恰好发现了天王星（Uranus），因此 就以“天王星”命名为Uranium。
铀矿石的放射性
铀矿石中一定含有镭，而镭是主要放射性核素，铀矿石的放射性主要 来自镭。226Ra是222Rn的母体，半衰期为1602年，222Rn及其衰 变产物均具有放射性，对人体危害很大，222Rn的半衰期为3.82d， 去除氡也就是去掉了铀矿石的大部分放射性。但这种放射性的去除只 能维持一个短时间，只需经约十个222Rn的半衰期，它又恢复到原来 的平衡值，它的许多子体也将相继出现。
235U即锕铀（AcU），它存在于天然铀内的原因尚不 十分清楚。235U量虽少，但意义却很大。它吸收慢中子 后即发生裂变，并伴随放出大量的能量。
235U完全裂变的“热能当量”大约为22,022,000 kw·h·kg-1 235U。在放出能量的同时，还产生许多裂变 产物，即其它放射性核素。每个发生裂变的铀核平均放 出（2.5±0.1）个中子。其过程如下式所示：
要去掉铀矿石中放射性较根本的办法是分离掉铀衰变系中的226Ra。 通常，除镭就能除去绝大部分放射性，镭在铀矿石浸出阶段与铀分离 。
氡气
镭、钍等放射性元素蜕变而获得。氡气是气体中最重的 一个，也是唯一一个常规条件下全部由放射性同位素构 成的气体。
氡有27种同位素，均为放射性核素。大气中氡本身不 参加化学反应, 但其衰变产生的射线及衰变产生的短寿 命衰变产物对人体健康具有危害作用。对人体危害最大 的主要是222Rn及其衰变产物。
表2-3 天然铀同位素的相对丰度
238U是天然铀4n+2放射系的母体，是
天然铀中丰度最大的同位素。在慢中子作用
下，不发生裂变。但可发生如下核反应：
所产生的239U很不稳定，经两次β-衰变而 生成Pu。
Pu能为慢中子所裂变，因此，它也是一种 核燃料。239U能自发裂变，其自发裂变的半 衰期达（9.86±0.3）×1015年。