核燃料提取与纯化.PPT

第二章第二章 核燃料提取与纯化核燃料提取与纯化 铀矿资源及其特点铀矿预处理铀的浸取铀的提取与浓缩铀的纯化与转化钍的提取与纯化重点了解内容：重点了解内容：1.1.铀的浸取、提取及浓缩、纯化和铀的浸取、提取及浓缩、纯化和转化的化学工艺过程、工艺方法、转化的化学工艺过程、工艺方法、工艺条件和工艺特点工艺条件和工艺特点2. 2. 铀浸取过程的基本原理、分类、铀浸取过程的基本原理、分类、适用性和主要工艺过程适用性和主要工艺过程3. 3. 铀提取与浓缩的方法和典型流程铀提取与浓缩的方法和典型流程铀资源状况铀资源状况 中国亚洲世界澳大利亚澳大利亚加拿大加拿大中西非中西非纳米比亚纳米比亚南非南非俄罗斯俄罗斯哈萨克斯坦哈萨克斯坦乌克兰乌克兰乌兹别克斯坦乌兹别克斯坦美国美国哈萨克斯坦哈萨克斯坦乌兹别克斯乌兹别克斯坦坦中国中国印度印度日本日本韩国韩国占世界铀资源占世界铀资源的的4 ~ 7 % ，，勘探程度不够勘探程度不够高，只有高，只有1/3属属于可靠资源于可靠资源分布在七个主分布在七个主要成矿区域要成矿区域（见下页图）（见下页图）一、铀矿资源及其特点一、铀矿资源及其特点中国铀资源分布图中国铀资源分布图 SC SC 东南部成矿区东南部成矿区YS-L YS-L 阴山阴山- -辽河成矿区辽河成矿区Q-Q Q-Q 祁连祁连- -秦岭成矿区秦岭成矿区 Z-TS Z-TS 准噶尔准噶尔- -天山成矿区天山成矿区J J 靖南成矿区靖南成矿区WY WY 滇西成矿区滇西成矿区SG SG 黔西南成矿区黔西南成矿区 铀在自然铀在自然界的分布界的分布地壳地壳湖水湖水海水海水平均含量为平均含量为2.5×10-4%，，分布极为分散。

分布极为分散河水河水平均为平均为1.3×10-6g/L，，40-50亿吨铀，由于提亿吨铀，由于提取困难和成本昂贵，取困难和成本昂贵，暂时还不能利用暂时还不能利用铀在自然界的分布铀在自然界的分布铀矿物铀矿物 不存在含氧矿物硫化物硫化物卤化物卤化物硝酸盐硝酸盐金属铀矿金属铀矿简单氧化物简单氧化物复杂氧化物复杂氧化物晶质铀矿晶质铀矿（铀氧化物）（铀氧化物）沥青铀矿沥青铀矿（铀钍氧化物）（铀钍氧化物）四价四价六价六价铀的钛、铌、钽矿铀的钛、铌、钽矿物，它们的成分复物，它们的成分复杂多变，种类繁多杂多变，种类繁多按成因按成因铀黑铀黑铀云母类矿物铀云母类矿物铀的含水氧化物铀的含水氧化物次生铀矿次生铀矿原生铀矿原生铀矿沥青铀矿沥青铀矿晶质铀矿晶质铀矿复杂氧化物复杂氧化物是由原生矿物经风是由原生矿物经风化后重新形成的新化后重新形成的新矿物，其化学组成矿物，其化学组成和构造都经过改变和构造都经过改变而不同于原生矿物而不同于原生矿物各种岩石受到不同程度的各种岩石受到不同程度的物理风化，而未经化学风物理风化，而未经化学风化的碎屑物，其原有的化化的碎屑物，其原有的化学组成和结晶构造均未改学组成和结晶构造均未改变。

变 （（1 1）沥青铀矿）沥青铀矿 沥青铀矿分布十分广泛，它是工业价值最高的沥青铀矿分布十分广泛，它是工业价值最高的原生铀矿物沥青铀矿属原生铀矿物沥青铀矿属简单氧化物简单氧化物类型，其化类型，其化学式可表示为学式可表示为k kUOUO2 2··l lUOUO3 3··n nPbOPbO3 3，其中铀的含量，其中铀的含量约占约占0-76%0-76% 1．原生铀矿物．原生铀矿物 晶质铀矿也是一种原生铀矿，与沥青铀矿有相同晶质铀矿也是一种原生铀矿，与沥青铀矿有相同的结晶构造，但矿物成分和形态显著不同，最主要的结晶构造，但矿物成分和形态显著不同，最主要的差别是晶质铀矿物含有的差别是晶质铀矿物含有钍和稀土元素钍和稀土元素，其一般化，其一般化学式为学式为k k(U(U，，Th)OTh)O2 2·UO·UO3 3··m mPbOPbO，这种矿物常产于伟，这种矿物常产于伟晶岩中，与硫化物、萤石、钍、稀土、铌、钽等共晶岩中，与硫化物、萤石、钍、稀土、铌、钽等共生2 2）晶质铀矿）晶质铀矿（（3 3）复杂氧化物）复杂氧化物这一类矿物是指含铀的这一类矿物是指含铀的钛、铌、钽钛、铌、钽矿物，其成分复矿物，其成分复杂而且变化不定。

杂而且变化不定☞☞ 主要元素有铌、钽、钛、铁、锰、钙、钠、铀主要元素有铌、钽、钛、铁、锰、钙、钠、铀和钍；和钍；☞☞ 次要元素有钾、镁、铝、钡、硅、铅、锶、锑、次要元素有钾、镁、铝、钡、硅、铅、锶、锑、铋、锌、磷等铋、锌、磷等2．次生铀矿物．次生铀矿物次生铀矿物比原生铀矿物多，大部分产于铀矿床的次生铀矿物比原生铀矿物多，大部分产于铀矿床的氧化带，主要是由原生铀矿物及含铀岩经氧化分解氧化带，主要是由原生铀矿物及含铀岩经氧化分解形成的1)(1)铀黑铀黑 其主要化学组成为：其主要化学组成为：UOUO3 3>9.8>9.8－－40.4%40.4%，，UOUO2 2微量微量－－11.7%11.7%，，ThOThO2 2< 3%< 3% 铀黑也是提取铀的重要原料，通常与原生铀矿铀黑也是提取铀的重要原料，通常与原生铀矿物一起开采物一起开采 (2)(2)铀云母类矿物铀云母类矿物其化学通式为：其化学通式为：R(UOR(UO3 3) )2 2·(MO·(MO4 4) )2 2··n nH H2 2O O式中，式中，R——CaR——Ca，，CuCu，，FeFe，，BaBa，，K K等元素等元素 M——PM——P，，AsAs，，V V等元素等元素 n——n——矿物结合水分子的数目矿物结合水分子的数目由此可见，铀云母类矿物是六价铀的磷酸盐、砷由此可见，铀云母类矿物是六价铀的磷酸盐、砷酸盐或矾酸盐。

酸盐或矾酸盐常见的铀云母类矿物有：常见的铀云母类矿物有：钙铀云母钙铀云母 Ca(UO2)2[PO4]2·(10-12)H2O铁铀云母铁铀云母 Fe(UO2)2[PO4]2·(8)H2O铜铀云母铜铀云母 Cu(UO2)2[PO4]2·(10-12)H2O翠砷铜铀矿翠砷铜铀矿 Cu(UO2)2[AsO4]2·(10-12)H2O矾钾铀矿矾钾铀矿 K(UO2)2[VO4]2·(3)H2O矾钙铀矿矾钙铀矿 Ca(UO2)2[VO4]2·(5-8)H2O(3) 铀的含水氧化物铀的含水氧化物此类矿物是由此类矿物是由沥青铀矿或晶质铀矿沥青铀矿或晶质铀矿经氧化作用和经氧化作用和水合物作用形成的主要为六价铀的矿物，个别水合物作用形成的主要为六价铀的矿物，个别矿物中也含有四价铀常见的矿物有：矿物中也含有四价铀常见的矿物有： 水铀矿水铀矿 UO3·nH2O 水斑铀矿水斑铀矿 U(UO2)5O2[OH]10·nH2O 橙水铅铀矿橙水铅铀矿 Pb[(UO2)7O2(OH)12]·6H2O 红铀矿红铀矿 Pb[(UO2)4O2(OH)6]·4H2O原生铀矿的溶解性能原生铀矿的溶解性能 铀以四价为主，必须在铀以四价为主，必须在氧化剂存在的条件下才能氧化剂存在的条件下才能被酸或碱（碳酸盐）溶解。

被酸或碱（碳酸盐）溶解在在pH = 1.8 ~ 2.0，温度，温度40℃℃ 的条件下，在的条件下，在12 h以以内矿物中的铀能迅速溶解内矿物中的铀能迅速溶解在硫酸中在硫酸中 铀与铌、钽、钛、锆等铀与铌、钽、钛、锆等以复杂氧化物形式存在的以复杂氧化物形式存在的原生铀矿，例如：钛铀矿原生铀矿，例如：钛铀矿中铀的溶解极为困难，往中铀的溶解极为困难，往往需要高温（往需要高温（60℃℃以上）以上）和高酸 铀矿物的加工性质铀矿物的加工性质 次生铀矿的溶解性能次生铀矿的溶解性能 以六价铀（以六价铀（UO22+）为主，）为主，形成铀酰离子（形成铀酰离子（UO22+）的）的各种盐类（磷酸盐、钒酸各种盐类（磷酸盐、钒酸盐、硫酸盐、碳酸盐等）盐、硫酸盐、碳酸盐等）或以铀酰键为特征的铀酸或以铀酰键为特征的铀酸盐矿物一般不需要氧化盐矿物一般不需要氧化剂就可以溶解，因此次生剂就可以溶解，因此次生铀矿属于极易溶解的矿物铀矿属于极易溶解的矿物含铀矿物含铀矿物 我国已发现我国已发现7070余种根据铀在含铀矿物中的存余种根据铀在含铀矿物中的存在形式，可将含铀矿物分为在形式，可将含铀矿物分为两类两类。

一类是在一般情况下一类是在一般情况下含铀量很低，而只在含铀量很低，而只在特定条件下，即铀元特定条件下，即铀元素相对富集的地区才素相对富集的地区才含有较多的铀含有较多的铀 ，因此，因此这类矿物的含铀量变这类矿物的含铀量变化范围较大化范围较大一类是铌、钽、钛复一类是铌、钽、钛复杂氧化物类矿物，铀杂氧化物类矿物，铀是矿物的固定组分，是矿物的固定组分，往往以类质同象形式往往以类质同象形式存在工艺与工艺与矿石类型矿石类型、、脉石性质、铀的脉石性质、铀的品位品位等有关第三阶段第三阶段第二阶段第二阶段第一阶段第一阶段水冶水冶铀矿石加工成为铀化铀矿石加工成为铀化学浓缩物（学浓缩物（黄饼）黄饼）精制成核纯产品精制成核纯产品还原为金属铀或转还原为金属铀或转化为六氟化铀化为六氟化铀天然铀矿的冶炼天然铀矿的冶炼铀矿石特性与提取方法的关系铀矿石特性与提取方法的关系可用选矿富集，可用选矿富集，铀难以浸取，铀难以浸取，常需加氧化剂，常需加氧化剂，使四价铀氧化使四价铀氧化成六价铀成六价铀不适宜用选矿不适宜用选矿富集，但由于富集，但由于这种矿物中铀这种矿物中铀大多数呈六价，大多数呈六价，因而易于浸取因而易于浸取次生矿次生矿原生矿原生矿铀矿物有完整的铀矿物有完整的晶格构造，颗粒晶格构造，颗粒较粗，密度、硬较粗，密度、硬度也较大。

度也较大1)与矿石类型关系与矿石类型关系碱法浸取碱法浸取酸法生产酸法生产磷肥时提磷肥时提取铀取铀酸法浸取酸法浸取浸取前需先进浸取前需先进行焙烧处理行焙烧处理碳酸盐型碳酸盐型硅酸盐型硅酸盐型铁氧化物型、铁氧化物型、可燃有机物型可燃有机物型磷酸盐型磷酸盐型铀铀矿矿物物(2)与脉石性质的关系与脉石性质的关系矿石矿石中没有使用价值或不能被利用的部分称为脉石中没有使用价值或不能被利用的部分称为脉石 焙烧可改善浸出焙烧可改善浸出性能，但大多数性能，但大多数不需要焙烧不需要焙烧破碎破碎浸取浸取磨矿磨矿选矿选矿焙烧焙烧使铀矿石预富集，使铀矿石预富集，减少矿石处理量减少矿石处理量二、矿石的预处理二、矿石的预处理 可选可选爆破、超声、热裂、高频电磁波和水力等非机械力破碎非机械力破碎挤压、冲击、研磨和劈裂等机械力破碎机械力破碎破碎破碎影响因素影响因素矿石的抗力强度、硬度、韧性、矿石的抗力强度、硬度、韧性、形状、尺寸、湿度、密度和均质形状、尺寸、湿度、密度和均质性等；也包括一些外部因素，例性等；也包括一些外部因素，例如：矿石之间在破碎瞬间的相互如：矿石之间在破碎瞬间的相互作用和分布情况等作用和分布情况等。

破碎机破碎机颚式破碎机颚式破碎机旋回破碎机旋回破碎机园锥破碎机园锥破碎机冲击作用破碎机冲击作用破碎机辊式破碎机等辊式破碎机等应用应用广泛广泛粗碎粗碎250 mm ~ 125 mm600 mm ~ 1500 mm中碎中碎100 mm ~ 25 mm400 mm ~ 125mm细碎细碎25 mm ~ 5 mm100 mm ~ 25mm超细碎超细碎6 mm ,60%50 mm ~25mm破碎流程破碎流程四个阶段四个阶段采矿得到的矿石块度：采矿得到的矿石块度：600 - 1500 mm左右，左右，后续的磨矿机进料要求矿石粒度为：后续的磨矿机进料要求矿石粒度为：30 mm左左右，工业生产都采用多段破碎，形成破碎流程右，工业生产都采用多段破碎，形成破碎流程破碎段的基本形式破碎段的基本形式 球磨机（磨矿介质为金属球）球磨机（磨矿介质为金属球）棒磨机（磨矿介质为钢棒）棒磨机（磨矿介质为钢棒）砾磨机（磨矿介质为矿石或砾石）砾磨机（磨矿介质为矿石或砾石） 磨矿磨矿磨矿作业磨矿作业是破碎作业的继续，磨矿的目的是为了获是破碎作业的继续，磨矿的目的是为了获得细粒或超细粒产品得细粒或超细粒产品 磨矿产品的粒度由矿石中铀矿物赋存的粒度磨矿产品的粒度由矿石中铀矿物赋存的粒度而定。

为了使铀矿物充分暴露，通常需要把铀而定为了使铀矿物充分暴露，通常需要把铀矿石磨到矿石磨到200目（目（0.074 mm）占）占50 % 以上控制磨矿产品的合适粒度，既避免过粉碎造成泥制磨矿产品的合适粒度，既避免过粉碎造成泥化，又可以降低能耗化，又可以降低能耗 磨矿流程磨矿流程粗磨粗磨0.15 mm ~ 3mm细磨细磨0.02 mm ~0.15mm超细磨超细磨< 10μm ，通常为，通常为0.05μm ~ 1μm 30mm50 %磨矿段的基本形式磨矿段的基本形式 多孔的工作面多孔的工作面筛孔：园形、方筛孔：园形、方形、长方形和条形、长方形和条缝形与泰勒标缝形与泰勒标准筛接近，适用准筛接近，适用的物料分离粒度的物料分离粒度为为0.05-5 mm 筛分机械分级机机械分级机分级 原理：利用矿石原理：利用矿石颗粒在介质（水颗粒在介质（水和空气）中沉降和空气）中沉降速度的不同，把速度的不同，把物料分离成两个物料分离成两个或两个以上粒度或两个以上粒度级别的过程级别的过程筛分和分级筛分和分级与粒度和密度与粒度和密度有关，主要用有关，主要用于处理粒度小于处理粒度小于于3mm的物的物料，最小可达料，最小可达5μm 左右。

左右破碎和磨矿后的矿石是各种大小破碎和磨矿后的矿石是各种大小不等的颗粒的混合物，为了控制不等的颗粒的混合物，为了控制粒度分布，需要进行粒度分级粒度分布，需要进行粒度分级 选矿选矿 使铀矿物和脉石矿物尽可能分离，以便充分、合理使铀矿物和脉石矿物尽可能分离，以便充分、合理和经济地利用矿产资源和经济地利用矿产资源提高需要加工的铀矿石的品位，减少需要加提高需要加工的铀矿石的品位，减少需要加工的铀矿石量，降低铀矿加工成本工的铀矿石量，降低铀矿加工成本减少消耗浸出剂（酸或碱）的脉石矿物，降减少消耗浸出剂（酸或碱）的脉石矿物，降低浸出剂的消耗低浸出剂的消耗使伴生元素的矿物与铀矿物分离，达到综合使伴生元素的矿物与铀矿物分离，达到综合回收的目的回收的目的选选矿矿目目的的由铀矿物在矿由铀矿物在矿石中分布的不石中分布的不均匀性决定的均匀性决定的放射性选矿放射性选矿应用最多应用最多焙烧焙烧改善有用矿改善有用矿物的浸取性物的浸取性能和降低杂能和降低杂质的溶解度；质的溶解度；改善矿粒的物改善矿粒的物理性质，以利理性质，以利于矿粒分级和于矿粒分级和后续的固液分后续的固液分离常用的焙烧方法有常用的焙烧方法有氧化焙烧、加盐焙烧和改善氧化焙烧、加盐焙烧和改善物理特性的焙烧物理特性的焙烧等。

等焙烧的目的焙烧的目的1 1．氧化焙烧．氧化焙烧氧化焙烧目的：氧化焙烧目的：(1)(1)将矿石中的铀从难溶状态转为易溶状态将矿石中的铀从难溶状态转为易溶状态; ; (2)(2)将杂质转变成难溶状态将杂质转变成难溶状态; ;(3)(3)去除有机物去除有机物; ;(4)(4)回收其它有用元素回收其它有用元素. .最佳温度最佳温度500-600℃℃2 2．加盐焙烧．加盐焙烧 用添加用添加食盐食盐到矾钾铀矿类型的矿石中进行焙烧，到矾钾铀矿类型的矿石中进行焙烧，是浸取前预处理这类矿石的一种有效方法是浸取前预处理这类矿石的一种有效方法 加盐焙烧时主要生成可溶于水的矾酸钠，其反应式加盐焙烧时主要生成可溶于水的矾酸钠，其反应式为：为： 2NaCl + V2NaCl + V2 2O O5 5 + H + H2 2O → NaO → Na2 2O·VO·V2 2O O5 5 + 2HCl + 2HCl 2NaCl + V 2NaCl + V2 2O O5 5 + 1/2O + 1/2O2 2 → Na → Na2 2O·VO·V2 2O O5 5 + Cl + Cl2 2↑↑反应生成的矾酸钠能与铀化合物进一步反应而生成反应生成的矾酸钠能与铀化合物进一步反应而生成易溶于碳酸钠溶液的矾酸铀酰钠。

焙烧温度应控制易溶于碳酸钠溶液的矾酸铀酰钠焙烧温度应控制在在750-850℃750-850℃范围3 3．改善物理特性的焙烧．改善物理特性的焙烧 当铀矿石含有容易触变性矿泥的某些类型的水合当铀矿石含有容易触变性矿泥的某些类型的水合粘土时，在浸取、沉降和过滤阶段经常发生很大的困粘土时，在浸取、沉降和过滤阶段经常发生很大的困难在300-600℃300-600℃的温度下焙烧可使这样的粘土脱水，的温度下焙烧可使这样的粘土脱水，从而达到改善矿石物理性质的目的从而达到改善矿石物理性质的目的 从铀矿石从铀矿石中提取铀中提取铀（水冶）（水冶）浸取浸取从溶液从溶液中回收中回收金属金属用化学试剂把矿石中的有用组分用化学试剂把矿石中的有用组分转化为可溶性化合物，并选择性转化为可溶性化合物，并选择性地溶解的过程得到含有用组分地溶解的过程得到含有用组分（金属）的溶液（浸出液），实（金属）的溶液（浸出液），实现有用组分与矿石分离现有用组分与矿石分离矿石中的铀和其它可溶矿石中的铀和其它可溶解的元素一起进入浸出解的元素一起进入浸出液，从矿石浸出液中纯液，从矿石浸出液中纯化和回收铀是铀矿加工化和回收铀是铀矿加工工艺的最终目的。

工艺的最终目的 三、铀的浸取三、铀的浸取浸取剂浸取剂铀矿石浸出剂酸性浸出剂碱性浸出剂硫酸硫酸硝酸硝酸盐酸盐酸碳酸钠碳酸钠碳酸氢钠碳酸氢钠碳酸铵碳酸铵矿石中耗酸矿物矿石中耗酸矿物较多，就选择碱较多，就选择碱性浸出通常用酸浸通常用酸浸选择性选择性成本成本腐蚀性腐蚀性污染等污染等盐溶液、盐溶液、细菌细菌浸出体系浸出体系铀铀矿矿浸浸出出细菌浸出细菌浸出盐溶液浸盐溶液浸碱性溶液浸出碱性溶液浸出酸性溶液浸出酸性溶液浸出1 1酸法浸取酸法浸取其反应式为：其反应式为： 硫酸浸出硫酸浸出影响浸出率的因素：酸用量（酸耗）、氧影响浸出率的因素：酸用量（酸耗）、氧化剂的种类和用量、温度、时间、矿浆液化剂的种类和用量、温度、时间、矿浆液固比和搅拌强度固比和搅拌强度指单位质量（指单位质量（t）矿石）矿石在浸出过程中所消耗在浸出过程中所消耗的酸量（的酸量（t），一般用），一般用质量百分数（质量百分数（%）表示酸耗酸耗1.1影响因素影响因素硫酸（浸出剂）硫酸（浸出剂）与矿石中的铀与矿石中的铀矿物或含铀矿矿物或含铀矿物反应所必需物反应所必需的最低消耗量的最低消耗量合理酸耗合理酸耗是指硫酸矿石中是指硫酸矿石中的非含铀矿物的非含铀矿物（即：脉石）反（即：脉石）反应所消耗的量。

应所消耗的量额外酸耗额外酸耗 降低浸出成本降低浸出成本减少杂质减少杂质减少额外酸耗减少额外酸耗合理的剩合理的剩余酸度余酸度0.03-0.08 mol/lpH：：1.5～～1.1易浸矿石易浸矿石0.30-0.41 mol/lpH：：0.5～～0.39难浸矿石难浸矿石世界上大多数的铀水冶厂，世界上大多数的铀水冶厂，处理每吨矿石的酸耗量为处理每吨矿石的酸耗量为27-50 kg硫酸剩余酸度剩余酸度防止水解防止水解 氧化剂氧化剂MnOMnO2 2 + 2FeSO + 2FeSO4 4 + 2H + 2H2 2SOSO4 4 → Fe → Fe2 2(SO(SO4 4) )3 3 + MnSO + MnSO4 4 + 2H + 2H2 2O OUOUO2 2 + Fe + Fe2 2(SO(SO4 4) )3 3 → 2FeSO → 2FeSO4 4 + UO + UO2 2SOSO4 4 MnO2的用量要适当溶液中过多的的用量要适当溶液中过多的Mn2+，会与，会与Fe2+ 一样，一样，降低降低UO2的溶解速度一般认为，溶液中的溶解速度一般认为，溶液中Fe3+ 的浓度达到的浓度达到1-2 g/L，就能有效地溶解，就能有效地溶解UO2。

价廉价廉MnO2，硝酸、高锰酸钾、重铬酸钾、过氧化氢、氯酸钾等硝酸、高锰酸钾、重铬酸钾、过氧化氢、氯酸钾等MnO2的作用是使溶液中的作用是使溶液中Fe3+ 氧化氧化UO2形成的形成的Fe2+，，迅速氧化为迅速氧化为Fe3+，继续用于氧化，继续用于氧化UO2 如美国如美国进行酸浸的大部分铀矿石，磨到进行酸浸的大部分铀矿石，磨到30-40%达到达到~ 200目，就能使铀矿物充分暴露；目，就能使铀矿物充分暴露；加拿大加拿大和和澳大利亚澳大利亚含有钛铀矿或铀钛磁铁矿的矿石，则含有钛铀矿或铀钛磁铁矿的矿石，则需要磨到需要磨到~ 200目占目占55-65%，才能使铀矿物得到满意的，才能使铀矿物得到满意的浸出效果浸出效果矿石粒度矿石粒度但矿石磨得太细，增加但矿石磨得太细，增加磨矿时间，降低了磨矿磨矿时间，降低了磨矿机的生产能力，多消耗机的生产能力，多消耗了动力，增大了酸耗及了动力，增大了酸耗及杂质的溶解量杂质的溶解量越细，比表面越大，越细，比表面越大，有利于提高铀的浸有利于提高铀的浸取率根据矿石特性和浸根据矿石特性和浸取工艺条件来定取工艺条件来定酸法浸取时，液固酸法浸取时，液固比一般取为比一般取为0.6-1.2。

指矿浆中液体和固指矿浆中液体和固体之间的重量比体之间的重量比矿浆液矿浆液固化比固化比越小越小液相体积越少，液相体积越少，在设备容量一在设备容量一定时，将提高定时，将提高浸出液中的铀浸出液中的铀浓度，降低酸浓度，降低酸耗量太小太小会延长浸取时会延长浸取时间，妨碍矿浆间，妨碍矿浆的搅拌和输送的搅拌和输送温度和时间温度和时间☞☞酸法浸取的操作温度一般控制在酸法浸取的操作温度一般控制在60-90℃60-90℃之间☞☞在美国好几个铀水冶厂采用在美国好几个铀水冶厂采用高酸度和高温度高酸度和高温度（（80℃80℃）的操作条件，以提高副产物）的操作条件，以提高副产物矾矾的回收率的回收率比较经济的办法是比较经济的办法是选择较长的浸取时选择较长的浸取时间以保证较低的操间以保证较低的操作温度  实验表明在实验表明在400r/min400r/min以上，试验设备中的溶解速度几以上，试验设备中的溶解速度几乎达到一恒定值乎达到一恒定值搅拌强度搅拌强度搅拌速度对铀溶解速度的影响搅拌速度对铀溶解速度的影响浸取剂浓度，浸取剂浓度，mol/l0.01(H2SO4)，，0.009(Fe3+)温度，温度，℃15搅拌速度，搅拌速度，r/min铀的溶解速度，铀的溶解速度，mg /（（cm2·min））1001.99×10-22002.00×10-24002.22×10-25002.30×10-27002.20×10-2硫酸浸出的过程中，硫酸浸出的过程中，镭的浸出率不足镭的浸出率不足1 %。

对硫酸浸出后的尾矿，对硫酸浸出后的尾矿，由于含由于含镭镭，长期存放，长期存放会给环境带来很大的会给环境带来很大的影响采用盐酸、硝酸或氯化采用盐酸、硝酸或氯化物（物（NaCl）处理，铀的）处理，铀的浸出率达到浸出率达到99 %，镭的，镭的浸出率达到浸出率达到98 %1.2盐酸浸取盐酸浸取 铀以铀以UO2Cl2的形式溶解，当溶液中的形式溶解，当溶液中Cl－－ 浓度较高时，浓度较高时，能形成能形成UO2Cl42- 配合物含含有有机机质质和和硫硫化化物物的的铀铀矿矿物物硫酸浸出时，有机质和硫化物不被溶解硫酸浸出时，有机质和硫化物不被溶解硝酸可以破坏有机质，还与硫化物硝酸可以破坏有机质，还与硫化物MeS2反应生成硫反应生成硫酸，形成硫酸铀酰的浸出液酸，形成硫酸铀酰的浸出液C + 2HNO3 = CO2 + NO + NO2 + H2O2MeS2+10HNO3=Me2(SO4)3+H2SO4+10NO+ 4H2O 2UO2 + 2HNO3 = 2UO3+ NO + NO2 + H2O UO3+ H2SO4 = UO2SO4 + H2O 2NO + O2 = 2NO23NO2 + H2O = 2HNO3+ NO1.3硝酸浸取硝酸浸取 铀矿石必须铀矿石必须含硫化矿，含硫化矿，否则得到硝否则得到硝酸铀酰溶液。

酸铀酰溶液优点优点缺点缺点用得最多，较强的浸出用得最多，较强的浸出能力，价格低廉，对矿能力，价格低廉，对矿石粒度要求不高，石粒度要求不高， ，，浸出率比碱法高大约浸出率比碱法高大约5%-10%不需要加温加不需要加温加压浸取等压浸取等选择性差、对设备的腐选择性差、对设备的腐蚀性较碱法强酸法浸蚀性较碱法强酸法浸取适用于硅酸盐矿、氧取适用于硅酸盐矿、氧化钙或碳酸盐含量小于化钙或碳酸盐含量小于8 %酸浸法优缺点酸浸法优缺点1.41.4杂质元素的浸取杂质元素的浸取二氧化硅的溶解：二氧化硅的溶解：1%铝钒土的溶解：铝钒土的溶解：3-5%铁氧化物的溶解：铁氧化物的溶解：5-8%钙、镁氧化物及碳酸盐的溶解钙、镁氧化物及碳酸盐的溶解磷酸盐和硫化物的溶解磷酸盐和硫化物的溶解渗渗滤滤浸浸出出概念：浸出剂在重力作用或压力作用下通过固定矿概念：浸出剂在重力作用或压力作用下通过固定矿石层的一种浸出方法石层的一种浸出方法槽浸槽浸地表堆浸地表堆浸就地破碎浸出就地破碎浸出原地浸出原地浸出渗滤浸出渗滤浸出特点：常温条件下进特点：常温条件下进行，浸出条件比较缓行，浸出条件比较缓和，一般浸出率较低和，一般浸出率较低1.5浸出方法和设备浸出方法和设备混和浸出混和浸出 在设备中，用机械方法使矿石（固体）和浸出剂在设备中，用机械方法使矿石（固体）和浸出剂（液体）均匀混和的一种浸出方法。

液体）均匀混和的一种浸出方法只适合于通过磨矿得只适合于通过磨矿得到的粒度较细的矿石到的粒度较细的矿石搅拌槽搅拌槽流态化塔流态化塔设备设备常规搅拌浸出常规搅拌浸出加压搅拌浸出加压搅拌浸出搅拌浸出搅拌浸出加压提高加压提高浸出温度浸出温度常压常压T< 100℃流态化浸出流态化浸出一般在常压一般在常压下进行下进行逆流浸出的方法，矿石在塔逆流浸出的方法，矿石在塔内利用自身重力而下移，至内利用自身重力而下移，至塔底排出；浸出剂从塔的下塔底排出；浸出剂从塔的下部进入，从塔的上部溢出；部进入，从塔的上部溢出；在塔内，铀矿石与浸出剂均在塔内，铀矿石与浸出剂均匀混合，完成浸出过程匀混合，完成浸出过程搅拌浸出的影响因素搅拌浸出的影响因素 矿石中铀的细分散特性，需要把铀矿石适当磨细，达到矿石中矿石中铀的细分散特性，需要把铀矿石适当磨细，达到矿石中的铀矿物能暴露对于细粒度的矿石，为了防止矿粒下沉，保的铀矿物能暴露对于细粒度的矿石，为了防止矿粒下沉，保证矿石和浸出剂之间充分、均匀地接触，减少液膜扩散层厚度，证矿石和浸出剂之间充分、均匀地接触，减少液膜扩散层厚度，加快浸出速率，需要采用搅拌浸出方法加快浸出速率，需要采用搅拌浸出方法。

氧化剂种类和用量氧化剂种类和用量浸出剂种类和用量浸出剂种类和用量:剩余酸度，防止水解剩余酸度，防止水解矿石粒度矿石粒度矿浆液固比：矿浆液固比：(1 ~ 1.5)/1 浸出温度浸出温度浸出时间：一般浸出时间：一般3 h ~ 5 h，不大于，不大于 24 h搅拌强度搅拌强度酸性溶液浸出：酸性溶液浸出： 0.5 -0.15 mm；碳；碳酸盐浸出：酸盐浸出： 0.15 - 0.075 mm 搅拌浸出的设备搅拌浸出的设备 串联的搅拌浸出槽串联的搅拌浸出槽 串联多个浸出槽串联多个浸出槽: 4 ~12 槽与槽之间保持高位差，借助重力推动矿浆从槽与槽之间保持高位差，借助重力推动矿浆从一个槽向另一个槽流动一个槽向另一个槽流动机械搅拌槽机械搅拌槽机械搅拌浸取器机械搅拌浸取器1－壳体；－壳体；2－防酸层；－防酸层；3－进料口；－进料口；4－排气孔－排气孔5－主轴；－主轴；6－人孔；－人孔；7－溢流口；－溢流口；8－循环泵；－循环泵；9－循环孔；－循环孔；10－支架；－支架；11－搅拌桨；－搅拌桨；12－排料口－排料口设备设备搅拌速度搅拌速度浸出槽直径浸出槽直径1 1 出气孔，出气孔，2 2 空气提升循环筒，空气提升循环筒，3 3 压缩空压缩空气管。

气管 空气搅拌浸出槽的基本结构示意图空气搅拌浸出槽的基本结构示意图 空气搅拌槽（又称巴秋卡槽）空气搅拌槽（又称巴秋卡槽）借助于空气借助于空气的搅动作用的搅动作用典型的常规搅拌浸出流程典型的常规搅拌浸出流程 优点优点：既能保证难：既能保证难浸矿石在第二浸取浸矿石在第二浸取段有强酸条件，又段有强酸条件，又能不加试剂即可调能不加试剂即可调节最终浸出液的酸节最终浸出液的酸度两段逆两段逆流酸浸流酸浸流程流程普通搅普通搅拌浸取拌浸取1.6浸出流程浸出流程美国格兰茨铀水冶厂的酸浸流程图美国格兰茨铀水冶厂的酸浸流程图 其他酸浸方法：其他酸浸方法：拌酸熟化拌酸熟化加压水浸加压水浸硫化矿在加压浸出的条件下可能产生硫硫化矿在加压浸出的条件下可能产生硫酸，因此含硫化矿的铀矿可以不用外加酸，因此含硫化矿的铀矿可以不用外加硫酸进行浸出，称为硫酸进行浸出，称为“加压水浸加压水浸”，， 可见加压水浸的实质就是加压酸浸可见加压水浸的实质就是加压酸浸 为了强化地表堆浸和槽浸的浸出条为了强化地表堆浸和槽浸的浸出条件，可以对开采的矿石进行粗碎后，件，可以对开采的矿石进行粗碎后，在混和设备中采用浓酸均匀混拌，在混和设备中采用浓酸均匀混拌，在熟化以后，矿石在堆浸场筑堆，在熟化以后，矿石在堆浸场筑堆，然后用水进行喷淋浸出。

然后用水进行喷淋浸出碳酸钠或碳酸铵碳酸钠或碳酸铵UOUO3 3 + 3Na + 3Na2 2COCO3 3 + H + H2 2O → NaO → Na4 4[UO[UO2 2(CO(CO3 3) )3 3] + 2NaOH] + 2NaOHUOUO2 2+3Na+3Na2 2COCO3 3 +0.5O +0.5O2 2 +H +H2 2O→NaO→Na4 4[UO[UO2 2(CO(CO3 3) )3 3]+ 2NaOH]+ 2NaOHU U3 3O O8 8+9Na+9Na2 2COCO3 3+0.5O+0.5O2 2+3H+3H2 2O→3NaO→3Na4 4[UO[UO2 2(CO(CO3 3) )3 3]+6NaOH]+6NaOH2碱法浸取碱法浸取原原理理铀会水解吗？铀会水解吗？正常的碱浸过程正常的碱浸过程pH值在值在9-10.5 正常的碱浸过程是正常的碱浸过程是pHpH值在值在9-10.59-10.5 范围内进行范围内进行的当pH >10.5pH >10.5时，生成重铀酸钠沉淀为防止上时，生成重铀酸钠沉淀为防止上述反应的发生，在浸取剂中要有一定量的碳酸氢钠述反应的发生，在浸取剂中要有一定量的碳酸氢钠存在，以中和铀溶解过程中产生的存在，以中和铀溶解过程中产生的OHOH- -。

NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O 选择性好、产品溶液较选择性好、产品溶液较纯、对设备腐蚀性小、纯、对设备腐蚀性小、剩余碱能部分返回利用剩余碱能部分返回利用等；等；常压下对铀的浸取速度常压下对铀的浸取速度慢，通常需要加温加压慢，通常需要加温加压浸取、浸取率低，特别浸取、浸取率低，特别是当矿石中含有四价铀是当矿石中含有四价铀时，需要量采取许多强时，需要量采取许多强化浸取措施才能获得满化浸取措施才能获得满意的浸出效果意的浸出效果碱法浸取适用于碳酸盐矿、氧化钙含量大于碱法浸取适用于碳酸盐矿、氧化钙含量大于12%2.1碱浸法优缺点碱浸法优缺点优点优点缺点缺点（（1）二氧化硅的溶解）二氧化硅的溶解SiO2 + 2Na2CO3 + H2O → Na2SiO3 + 2NaHCO3 （（2）钙、镁硫酸盐的反应）钙、镁硫酸盐的反应CaSO4 + Na2CO3 → CaCO3↓+ Na2SO4 MgSO4 + Na2CO3 → MgCO3↓+ Na2SO4（（3）硫化物的反应）硫化物的反应2FeS2 + 8Na2CO3 + 7.5 O2 + 7 H2O → 2Fe(OH)3↓+ 4 Na2SO4 + 8 NaHCO32.2杂质元素的浸取杂质元素的浸取（（4 4）钒、磷氧化物的反应）钒、磷氧化物的反应P P2 2O O5 5 + 3 NaCO + 3 NaCO3 3 → 2Na → 2Na2 2POPO4 4 + 3CO + 3CO2 2↑↑V V2 2O O5 5 + NaCO + NaCO3 3 → 2Na → 2Na2 2VOVO3 3 + CO + CO2 2↑↑（（5 5）钙、镁碳酸盐及铁、铝氧化物）钙、镁碳酸盐及铁、铝氧化物碳酸钙、碳酸镁与碳酸钠不发生反应。

铁、铝的碳酸钙、碳酸镁与碳酸钠不发生反应铁、铝的氧化物与碳酸钠的反应极其缓慢，它们在浸出液氧化物与碳酸钠的反应极其缓慢，它们在浸出液中的浓度只有万分之几中的浓度只有万分之几 总的说来，碱法浸取时杂质转入浸出液的量总的说来，碱法浸取时杂质转入浸出液的量是比较少的是比较少的2.3影响碱浸过程的主要因素影响碱浸过程的主要因素碱耗碱耗氧化剂氧化剂矿石粒度矿石粒度矿浆液固比矿浆液固比温度和压力温度和压力在浸出过程中，单位质量（在浸出过程中，单位质量（t）的铀矿石所消耗的碳酸盐和）的铀矿石所消耗的碳酸盐和碳酸氢盐的总量（碳酸氢盐的总量（t），一般用质量百分数（），一般用质量百分数（%）表示 碱耗碱耗由具体矿石中矿物由具体矿石中矿物的组成决定的组成决定一般情况：一般情况：25 g/L ~ 60 g/L Na2CO3 5 g/L ~ 25 g/L NaHCO3溶解铀氧化物溶解铀氧化物防止铀沉淀防止铀沉淀缺点：在碱性浸出剂中缺点：在碱性浸出剂中的溶解度较低，因此浸的溶解度较低，因此浸出过程氧化效率较低出过程氧化效率较低有时为了强化浸出，需有时为了强化浸出，需要采用加压措施要采用加压措施。

空气空气、、Cl2、Hg2Cl2、HgCl2、H2O2、K2S2O8、KMnO4等等.氧化剂氧化剂空气压力对铀浸出率的影响空气压力对铀浸出率的影响 一般要求把矿石磨一般要求把矿石磨细到细到100-200100-200目矿石粒度矿石粒度 矿石粒度对铀浸出率的影响矿石粒度对铀浸出率的影响 太大太大太小太小矿浆液固比矿浆液固比液固比：液固比：0.8-1.4降低浸出液降低浸出液中的铀浓度中的铀浓度和增大碱的和增大碱的耗量耗量影响矿影响矿浆的搅浆的搅拌和输拌和输送送温度和压力温度和压力浸出温度对铀浸出率的影响浸出温度对铀浸出率的影响 对大多数化学反应来对大多数化学反应来说，升高温度可以提说，升高温度可以提高化学反应的速度高化学反应的速度 空气压力：空气压力：490 kPa））2.4碱浸设备碱浸设备常压碱浸时，通常采用的设备是巴秋卡槽（空气搅拌槽）常压碱浸时，通常采用的设备是巴秋卡槽（空气搅拌槽）加压碱浸时则采用卧式压煮器加压碱浸时则采用卧式压煮器在我国有的铀在我国有的铀水冶厂采用哨水冶厂采用哨式空气搅拌加式空气搅拌加压釜压釜 2.5典型的碱浸流程典型的碱浸流程洗涤液洗涤液贫溶液贫溶液CO2循环溶液循环溶液试剂配制试剂配制≈≈尾弃尾弃矿浆矿浆水蒸气水蒸气空气空气硫化物精矿硫化物精矿浮选尾矿浮选尾矿破破 碎碎矿石矿石固液分离浸取固液分离浸取磨磨 矿矿浮浮 选选密度控制密度控制浸浸 取取再碳酸化再碳酸化沉沉 淀淀固液分离浸取固液分离浸取洗水洗水浸出液浸出液NaOH产品产品典型的碱法浸取流程典型的碱法浸取流程美国格兰茨铀水冶厂的碱浸流程图美国格兰茨铀水冶厂的碱浸流程图格兰茨铀水冶厂两种浸取流程的工艺参数比较格兰茨铀水冶厂两种浸取流程的工艺参数比较工工 艺艺 参参 数数酸浸流程酸浸流程碱浸流程碱浸流程矿石粒度矿石粒度99%—28目目95%—48目目浸取剂浸取剂H2SO4Na2CO3+NaHCO3氧化剂氧化剂NaClO3空气空气设备材料设备材料碳钢衬橡胶碳钢衬橡胶碳钢碳钢浸取时间，浸取时间，h4.540浸取温度，浸取温度，℃43-6085-95浸取压力，浸取压力，常压常压常压常压—0.45MPa浸出液中含铀，浸出液中含铀，mol/l4.2×10-314.7×10-3铀的浸取率，铀的浸取率，%>97~95不论酸法或碱法浸取，为了使溶解铀的反应进行得不论酸法或碱法浸取，为了使溶解铀的反应进行得比较迅速、完全，都要控制一定的工艺参数，如温比较迅速、完全，都要控制一定的工艺参数，如温度、时间、酸碱度、矿浆的固液比等。

度、时间、酸碱度、矿浆的固液比等 3从贫铀矿和其他资源中回收铀从贫铀矿和其他资源中回收铀3.13.1从低品位铀矿石中回收铀从低品位铀矿石中回收铀 所谓低品位铀矿石所谓低品位铀矿石( (贫铀矿石贫铀矿石) )没有绝对的标没有绝对的标准，通常是泛指用普通方法进行开采和加工在准，通常是泛指用普通方法进行开采和加工在经济上无利可图的一类矿石经济上无利可图的一类矿石堆浸法、地下浸取、细菌浸取堆浸法、地下浸取、细菌浸取基本过程基本过程：将采出矿石适当破碎，并选择合适的场地，按照：将采出矿石适当破碎，并选择合适的场地，按照一定要求把矿石堆成矿堆；然后从矿堆上部喷洒浸取剂，从一定要求把矿石堆成矿堆；然后从矿堆上部喷洒浸取剂，从矿堆下部收集浸出液矿堆下部收集浸出液堆浸法堆浸法法国西部矿业公司的堆浸工艺流程示意图法国西部矿业公司的堆浸工艺流程示意图地下浸取地下浸取矿石不运出地面而在地下进行浸取操作的过程称为矿石不运出地面而在地下进行浸取操作的过程称为地下浸取地下浸取地下直接浸取地下直接浸取和和地下堆浸地下堆浸 铀溶液采矿的矿井布置图铀溶液采矿的矿井布置图细菌浸取细菌浸取细菌浸取细菌浸取：利用某些细菌的生物化学作用为浸取铀：利用某些细菌的生物化学作用为浸取铀提供有利条件的浸取过程，并非指细菌能和铀直接提供有利条件的浸取过程，并非指细菌能和铀直接发生作用。

发生作用 氧化硫杆菌、氧化铁硫杆菌氧化硫杆菌、氧化铁硫杆菌及及氧化铁杆菌氧化铁杆菌对一般对一般硫化矿物及其它矿物的浸取具有活性硫化矿物及其它矿物的浸取具有活性原理：细菌可以促使矿石中的硫化物或硫氧化生成原理：细菌可以促使矿石中的硫化物或硫氧化生成硫酸，并将亚铁离子氧化为三价铁离子，从而为铀硫酸，并将亚铁离子氧化为三价铁离子，从而为铀的浸取提供浸取剂（硫酸）和氧化剂（三价铁离子）的浸取提供浸取剂（硫酸）和氧化剂（三价铁离子） 3.23.2从磷酸中提取铀从磷酸中提取铀含铀磷矿中铀品位一般在含铀磷矿中铀品位一般在0.02-0.03%之间，有的高之间，有的高达达0.05%磷酸中提取铀比较广泛采取的是磷酸中提取铀比较广泛采取的是溶剂萃取法溶剂萃取法 3.33.3从海水中提取铀从海水中提取铀 海水中含铀浓度很低，但海水总量高达海水中含铀浓度很低，但海水总量高达1018 m3左左右，故海水中铀的总量估计约为右，故海水中铀的总量估计约为4.5×109t，这个数字，这个数字比目前探明的陆地铀储量多几千倍比目前探明的陆地铀储量多几千倍 沉淀吸附法，离子交换法沉淀吸附法，离子交换法四、铀的提取与浓缩四、铀的提取与浓缩 目的：制备较纯的铀化合物。

目的：制备较纯的铀化合物 从浸出液中提取铀的方法有从浸出液中提取铀的方法有化学沉淀法、离子交换法化学沉淀法、离子交换法和溶剂萃取法和溶剂萃取法等 1溶剂萃取法提取铀溶剂萃取法提取铀1.1萃取剂萃取剂铀水冶工艺常用萃取剂分类铀水冶工艺常用萃取剂分类类类型型名称名称烷基中烷基中碳原子碳原子数数酸碱性酸碱性典型代表典型代表名称和结构式名称和结构式代号或缩写代号或缩写磷磷 类类烷基正磷酸烷基正磷酸单酯单酯8-12酸性酸性十二烷基磷酸十二烷基磷酸DDPA烷基正磷酸烷基正磷酸双酯双酯8-12酸性酸性二二(2-乙基己基乙基己基)磷酸磷酸D2EHPA烷基正磷酸烷基正磷酸酯酯8-12中性中性磷酸三丁酯磷酸三丁酯TBP胺胺 类类伯伯 胺胺8-10弱碱性弱碱性十八烷胺十八烷胺仲仲 胺胺8-10碱性碱性二二(十二烷十二烷)胺胺叔叔 胺胺8-10碱性碱性三脂肪胺三脂肪胺N235季季 铵铵 盐盐8-10弱碱性弱碱性四烷基氯化季铵盐四烷基氯化季铵盐N263常用稀释剂、添加剂常用稀释剂、添加剂类别类别名称名称分子量分子量沸程沸程℃闪闪点点℃密度密度(25℃)g/cm3粘度粘度(25℃)，，Cp外观外观稀释剂稀释剂煤油煤油147-24062-880.754-0.800.3-0.5无色透无色透明液体明液体添加剂添加剂混合混合醇醇含碳原含碳原子子12-18的仲醇的仲醇190-2400.79317.8浅黄色浅黄色油状液油状液体体萃取剂萃取性能比较萃取剂萃取性能比较萃取性能萃取性能胺胺 类类磷磷 类类对铀选择性对铀选择性高，对杂质的分离系数在高，对杂质的分离系数在103-104范围内范围内一般，一般，D2EHPA还能还能同时萃取同时萃取Fe3+萃取速度萃取速度快快较慢较慢萃取能力萃取能力分配比分配比高高较低，中性磷酸酯比较低，中性磷酸酯比酸性磷酸酯更低酸性磷酸酯更低饱和容量饱和容量较低较低较高较高,中性磷酸酯容量最高中性磷酸酯容量最高反萃取情况反萃取情况易于反萃取，硝酸盐、氯化物、易于反萃取，硝酸盐、氯化物、碳酸盐等都可作为反萃取剂碳酸盐等都可作为反萃取剂需用需用10%的碳酸盐溶液或的碳酸盐溶液或强酸溶液才能进行反萃取强酸溶液才能进行反萃取对酸、碱、辐射稳定性对酸、碱、辐射稳定性稳定稳定一般一般稀释剂中的溶解度稀释剂中的溶解度较小，需加添加剂较小，需加添加剂以增大其溶解度以增大其溶解度较大较大进料中悬浮固体含量进料中悬浮固体含量要求很低，要求很低，<50ppm可允许达可允许达300ppm乳化情况乳化情况容易产生乳化容易产生乳化不易产生乳化不易产生乳化中毒情况中毒情况钼容易在三脂肪胺中积累，季胺钼容易在三脂肪胺中积累，季胺盐易被浸出液中的有机物中毒盐易被浸出液中的有机物中毒1.2工艺流程工艺流程萃取萃取-洗涤洗涤-反萃取反萃取-再生再生-萃取，加上从水相中回收有机相。

萃取，加上从水相中回收有机相溶剂萃取工艺的原则流程溶剂萃取工艺的原则流程 溶剂萃取工艺全过程溶剂萃取工艺全过程含铀的硫酸溶液，一般采用酸性磷类萃取剂和胺类含铀的硫酸溶液，一般采用酸性磷类萃取剂和胺类萃取剂提取铀；萃取剂提取铀；对于含铀的碳酸盐溶液，目前还只有采用季铵盐萃对于含铀的碳酸盐溶液，目前还只有采用季铵盐萃取剂提取铀取剂提取铀铀矿加工过程中的溶剂萃取工艺铀矿加工过程中的溶剂萃取工艺酸性碱性浸出液酸性碱性浸出液都可萃取都可萃取Amex流程流程 Amex流程是流程是“Amine Extraction”流程的缩流程的缩写，它是以写，它是以长链的三脂肪长链的三脂肪胺为萃取剂，从硫酸浸胺为萃取剂，从硫酸浸出液中萃取铀使用最广泛的流程出液中萃取铀使用最广泛的流程国内外使用比较多的三辛胺（国内外使用比较多的三辛胺（TOA）、）、N235、、Alamine-336和和Adogen-364（甲基三烷基氯化铵）（甲基三烷基氯化铵）等都属这一类萃取剂等都属这一类萃取剂￿三辛胺：三辛胺：C24H51N 伯胺和仲胺的分子结构中，伯胺和仲胺的分子结构中，既有既有亲电子的氢原子亲电子的氢原子，又有，又有亲核的氮原子亲核的氮原子。

因此，在非因此，在非极性溶剂中，由于库仑静电极性溶剂中，由于库仑静电引力使胺分子间容易形成引力使胺分子间容易形成N→HN→H型型““氢键氢键””，这会降低，这会降低伯胺和仲胺的萃取能力伯胺和仲胺的萃取能力叔胺的分子结构中叔胺的分子结构中没有亲电没有亲电子的氢原子子的氢原子，不会形成氢键，，不会形成氢键，因此叔胺的萃取能力较强因此叔胺的萃取能力较强  叔胺与硫酸的水溶液发生反应，使萃取剂被质子化，叔胺与硫酸的水溶液发生反应，使萃取剂被质子化，形成铵盐：形成铵盐：RNH3+HSO4-、、R2NH2+HSO4- 和和R3NH+HSO4- 硫酸铀酰配位阴离子可以与萃取剂中的硫酸铀酰配位阴离子可以与萃取剂中的HSO4- 发生发生阴离子交换反应，结果使水溶液中的铀被胺类萃取剂萃阴离子交换反应，结果使水溶液中的铀被胺类萃取剂萃取，以离子缔合物（铵盐）的形式溶于有机相中取，以离子缔合物（铵盐）的形式溶于有机相中 机理机理阴离子交换反应，质子化的叔胺与硫酸浸出液中铀的阴离阴离子交换反应，质子化的叔胺与硫酸浸出液中铀的阴离子配合物形成离子缔合物，从水相转入有机相子配合物形成离子缔合物，从水相转入有机相。

萃取过程反应式：萃取过程反应式：(R3NH)2UO2(SO4)2的结构为的结构为(R3NH)4UO2(SO4)3的结构为：的结构为：Amex原则流程原则流程  只能萃取在溶液中能形成阴离子配合物的金只能萃取在溶液中能形成阴离子配合物的金属，具有较高的选择性属，具有较高的选择性 胺类萃取剂对铀具有很高的萃取能力，可以胺类萃取剂对铀具有很高的萃取能力，可以用于铀浓度较低的浸出液中提取铀用于铀浓度较低的浸出液中提取铀 胺类萃取剂的反萃取过程比酸性磷类萃取剂容易，不需要胺类萃取剂的反萃取过程比酸性磷类萃取剂容易，不需要用浓酸或强的配位剂，采用硝酸盐、氯化物或硫酸盐都可以用浓酸或强的配位剂，采用硝酸盐、氯化物或硫酸盐都可以从负载有机相中反萃取铀从负载有机相中反萃取铀 由于胺类萃取剂容易被水相中微细的固体颗粒（细泥）吸由于胺类萃取剂容易被水相中微细的固体颗粒（细泥）吸附，形成乳浊液因此，萃取时要求水相中固体含量小于附，形成乳浊液因此，萃取时要求水相中固体含量小于50 mg/L 比酸性磷类萃取剂的萃取速度快，但是分相速度慢比酸性磷类萃取剂的萃取速度快，但是分相速度慢。

胺类萃取的工艺特点胺类萃取的工艺特点 影响因素影响因素胺的浓度、硫酸根浓度、水相胺的浓度、硫酸根浓度、水相pH值和阴离子浓度等值和阴离子浓度等HSO4- 与胺的亲和力比与胺的亲和力比SO42-大，但大，但pH值值增加，会导致质子化的胺水解为游离碱增加，会导致质子化的胺水解为游离碱形式而使萃取能力下降因此，当水相形式而使萃取能力下降因此，当水相pH值超过值超过1.6时，铀的分配比迅速下降时，铀的分配比迅速下降提高水相提高水相SO42- 的浓度，有利的浓度，有利于形成铀的阴于形成铀的阴离子配合物，离子配合物，提高铀的分配提高铀的分配比；但是水相比；但是水相的的SO42- 也与铀也与铀竞争萃取，影竞争萃取，影响铀的萃取响铀的萃取 硫酸根浓度硫酸根浓度 1. PO43-, 2. Cl-, 3. F-, 4. NO3-阴离子对胺类萃取剂萃取铀的影响阴离子对胺类萃取剂萃取铀的影响 阴离子与胺的亲和力有阴离子与胺的亲和力有如下次序：如下次序： ClO3-＞＞NO3-＞＞Cl-＞＞HSO4-＞＞SO42-阴离子浓度阴离子浓度反萃取反萃取 从三脂肪胺有机相中反萃取铀的试剂有硝酸盐、氯化物、从三脂肪胺有机相中反萃取铀的试剂有硝酸盐、氯化物、氢氧化物和碳酸盐等。

氢氧化物和碳酸盐等典型流程典型流程1.2×10-4mol/l U3O80.42－－0.84mol/l Cl-大部分返回作反萃剂大部分返回作反萃剂滤　　液滤　　液贫溶剂贫溶剂1.14m3/min2.4×10-6mol/l U3O8负荷有机相负荷有机相(4×10-3mol/l U3O8)Na2MoO4溶液溶液NH3铀反萃剂（铀反萃剂（NaCl））1.5mol/l，，0.114m3/min铀产品液铀产品液0.035mol/l浸出液浸出液3.8m3/min1.2×10-3mol/l U3O81.2×10-6mol/l U3O8萃余液萃余液黄饼黄饼Na2CO3+NH4OH钼反萃剂钼反萃剂溶剂再生溶剂再生（钼反萃，四级）（钼反萃，四级）铀反萃铀反萃（四级）（四级）铀萃取铀萃取（四级）（四级）过滤过滤干燥干燥典型的典型的Amex流程流程沉淀沉淀Dapex流程流程是是“Di-Alkyl-Phosphate Extraction”流程的缩写流程的缩写以二以二(2-乙基己基乙基己基)磷酸（磷酸（D2EHPA）为萃取剂为萃取剂 萃取机理萃取机理：按：按阳离子交换反应阳离子交换反应形成萃合物的螯合物萃取形成萃合物的螯合物萃取。

在各种酸性磷类萃取剂中，在各种酸性磷类萃取剂中，从水溶性和反萃取考虑，从水溶性和反萃取考虑，适合从硫酸溶液中萃取铀适合从硫酸溶液中萃取铀的萃取剂是的萃取剂是D D2 2EHPAEHPAD2EHPA作为一种弱酸，在稀酸中，作为一种弱酸，在稀酸中，D2EHPA二聚体的一个氢离子可以离解出来：二聚体的一个氢离子可以离解出来： (HA)2 = HA2- + H+ D2EHPA从酸性溶液中萃取铀时，按照以下阳从酸性溶液中萃取铀时，按照以下阳离子交换反应进行：离子交换反应进行： UO2+ + 2(HA)= UO(HA)+ 2H+形成的萃合物形成的萃合物铀浓度高时形成多核配合物铀浓度高时形成多核配合物Dapex原则流程原则流程  选择性较差，酸性浸出选择性较差，酸性浸出液中存在大量阳离子，因此液中存在大量阳离子，因此烷基磷酸萃取剂从矿石浸出烷基磷酸萃取剂从矿石浸出液中萃取铀的选择性不如胺液中萃取铀的选择性不如胺类萃取剂类萃取剂 存在存在FeFe3+3+ 时，在萃取前时，在萃取前要还原要还原FeFe3+3+为为FeFe2+2+，降低对铁，降低对铁的萃取率的萃取率。

D2EHPA萃取特点萃取特点 对萃取水相中所含对萃取水相中所含细悬浮固体的允许量细悬浮固体的允许量较高 从稀的酸性氯化从稀的酸性氯化物、硝酸盐或硫酸盐物、硝酸盐或硫酸盐溶液中都可以有效地溶液中都可以有效地萃取铀优点优点缺点缺点2离子交换法提取铀离子交换法提取铀 阴离子交换法从阴离子交换法从4040年代末开始就已成为从硫酸浸出液中年代末开始就已成为从硫酸浸出液中回收铀的重要手段回收铀的重要手段 2.1阴离子交换树脂阴离子交换树脂☞☞　　图图4-24示出了该类树脂示出了该类树脂的分子结构，的分子结构，它的活性氮它的活性氮原子附在四个碳原子上原子附在四个碳原子上☞☞　　这种苯乙烯型树脂是由这种苯乙烯型树脂是由苯乙烯与二乙烯苯聚合后，苯乙烯与二乙烯苯聚合后，再经氯甲基化和胺化　　　　再经氯甲基化和胺化　　　　两步反应而制成的两步反应而制成的用于铀水冶厂的典型阴离子交换树脂为用于铀水冶厂的典型阴离子交换树脂为强碱性的季铵型树脂强碱性的季铵型树脂2. 1.1从硫酸浸出液或矿浆中吸附铀从硫酸浸出液或矿浆中吸附铀在硫酸浸出液中存在着下列反应：在硫酸浸出液中存在着下列反应：阴离子交换树脂吸附铀的反应过程为：阴离子交换树脂吸附铀的反应过程为： 但因离子交换法有吸附速度慢、树脂容量低的弱点，但因离子交换法有吸附速度慢、树脂容量低的弱点，所以在处理含铀的浓度很高的清液或矿浆时，需要投所以在处理含铀的浓度很高的清液或矿浆时，需要投入的树脂量和相应的吸附设备就多。

入的树脂量和相应的吸附设备就多2.1.2从碳酸盐浸出液或矿浆中吸附铀从碳酸盐浸出液或矿浆中吸附铀在碳酸盐浸出液中，铀被树脂吸附的化学反应式为：在碳酸盐浸出液中，铀被树脂吸附的化学反应式为：2R4NX + [UO2(CO3)2]2- ↔ (R4N)2UO2(CO3)2 + 2X-4R4NX + [UO2(CO3)3]4- ↔ (R4N)4UO2(CO3)3 + 4X-2.2铀的淋洗铀的淋洗 按淋洗剂的不同，分为酸性淋洗、碱性淋按淋洗剂的不同，分为酸性淋洗、碱性淋洗和中性淋洗三种一般采用酸性淋洗洗和中性淋洗三种一般采用酸性淋洗 比较常用的有：酸性氯化物溶液（如比较常用的有：酸性氯化物溶液（如H2SO4－－NaCl,，，H2SO4－－NH4Cl）；酸性硝酸盐溶液（如）；酸性硝酸盐溶液（如HNO3－－NaNO3,，，HNO3－－NH4NO3）；稀硝酸和稀硫酸等稀硝酸和稀硫酸等用硝酸盐或硫酸化的氯化钠作淋洗剂，淋洗过用硝酸盐或硫酸化的氯化钠作淋洗剂，淋洗过程的主要反应为：程的主要反应为：(R4N)4UO2(SO4)3 + 4X- ↔ 4R4NX + UO2 2+ + 3SO42-R4NHSO4 + X- ↔ R4NX + HSO4-(R4N)2SO4 + 2X- ↔ 2R4NX + SO42-3典型流程典型流程美国一些铀水冶厂采用的树脂和矿浆连续逆流的美国一些铀水冶厂采用的树脂和矿浆连续逆流的离子交换流程离子交换流程4铀产品的沉淀产出铀产品的沉淀产出沉淀出铀化学浓缩物的工艺过程是水冶阶段的最后一道生产沉淀出铀化学浓缩物的工艺过程是水冶阶段的最后一道生产步骤。

步骤将铀的淋洗液或反萃液加热到适当温度（将铀的淋洗液或反萃液加热到适当温度（50-60℃50-60℃），加入），加入氨水或氢氧化钠溶液作为沉淀剂，并控制反应介质的酸碱度氨水或氢氧化钠溶液作为沉淀剂，并控制反应介质的酸碱度（（ pH=6.7pH=6.7－－7.07.0），则铀按下列反应式，以），则铀按下列反应式，以重铀酸铵或重铀重铀酸铵或重铀酸钠酸钠的形式沉淀下来：的形式沉淀下来： 2UO2UO2 2(NO(NO3 3) )2 2+6NH+6NH4 4OH→(NHOH→(NH4 4) )2 2U U2 2O O7 7↓+ 4NH↓+ 4NH4 4NONO3 3 + 3H2O + 3H2O或或 2UO2(NO3)2UO2(NO3)2 2＋＋6NaOH → Na6NaOH → Na2 2U U2 2O O7 7↓+ 4NaNO↓+ 4NaNO3 3 + 3H2O + 3H2O 铀水冶厂另一种重要的沉淀产品是铀水冶厂另一种重要的沉淀产品是三碳酸铀酰三碳酸铀酰铵铵，它是铀的络盐，分子式为，它是铀的络盐，分子式为(NH4)4UO2(CO3)3，用碳酸铵反萃取或从溶液中盐析结晶得到。

用碳酸铵反萃取或从溶液中盐析结晶得到生产中称为生产中称为AUC沉淀（沉淀（Ammonium uranyl tricarbonate的缩写）的缩写）5铀水冶工艺发展状况铀水冶工艺发展状况1. 1. 在选矿方面，铀矿石的放射性分选仍是铀矿富集的主在选矿方面，铀矿石的放射性分选仍是铀矿富集的主要手段要手段2.2.在磨矿方面，近在磨矿方面，近1010多年来发展了自磨和半自磨机多年来发展了自磨和半自磨机3.3.在浸取工艺方面：在浸取工艺方面： 4.4.在液固分离方面，沉淀试剂的改进和新型浓密机的研在液固分离方面，沉淀试剂的改进和新型浓密机的研制是主要发展方向制是主要发展方向5.5.在铀的提取方面，近年来的研究工作主要集中在开发在铀的提取方面，近年来的研究工作主要集中在开发新工艺和新设备上新工艺和新设备上6.6.在工厂设计和管理方面，目前国外许多铀水冶厂已实在工厂设计和管理方面，目前国外许多铀水冶厂已实现了仪表集中自动控制、利用工业电视和电子计算机来现了仪表集中自动控制、利用工业电视和电子计算机来监督及管理生产过程监督及管理生产过程7.7.在综合利用方面在综合利用方面, ,有些国家已在处理铀矿石时，以副产有些国家已在处理铀矿石时，以副产品形式回收其中的钼、钒、铼等有价金属；或者在生产品形式回收其中的钼、钒、铼等有价金属；或者在生产金、铜、磷酸的过程中，以副产品的形式回收铀。

金、铜、磷酸的过程中，以副产品的形式回收铀  水冶厂得到的化学浓缩物，一般为重铀酸盐或三碳酸铀酰水冶厂得到的化学浓缩物，一般为重铀酸盐或三碳酸铀酰盐需要作进一步的纯化（精制）和转化工作需要作进一步的纯化（精制）和转化工作 对铀浓缩物（黄饼）进行精制并得到核纯的铀化合物，目对铀浓缩物（黄饼）进行精制并得到核纯的铀化合物，目前前溶剂萃取法溶剂萃取法已完全取代了早期采用的沉淀法已完全取代了早期采用的沉淀法 铀化学浓缩物首先用溶剂萃取法纯化，接着把纯化后的铀铀化学浓缩物首先用溶剂萃取法纯化，接着把纯化后的铀转化为二氧化铀、六氟化铀或金属铀等比较有实用价值的产品转化为二氧化铀、六氟化铀或金属铀等比较有实用价值的产品形式五、铀的纯化和转化五、铀的纯化和转化主要采用主要采用TBP无水无水HFH2MgF2Mg纯的纯的UF4HF+H2O杂杂 质质循环循环HNO3HNO3补加补加HNO3纯的纯的UO3纯的硝酸铀酰纯的硝酸铀酰不纯的硝酸铀酰不纯的硝酸铀酰铀化学浓缩物铀化学浓缩物溶溶 解解萃取纯化萃取纯化转化成转化成UO3还还 原原氢氢 氟氟 化化纯的纯的UO2金属热还原金属热还原氟氟 化化金属铀金属铀纯纯UF6H2OF2铀纯化和转化过程主要工序铀纯化和转化过程主要工序 第一步第一步是把浓缩物溶解于硝酸中。

是把浓缩物溶解于硝酸中 水冶制得的水冶制得的重铀酸盐重铀酸盐沉淀在硝酸中的溶解速度很沉淀在硝酸中的溶解速度很快，反应结果只剩下很少的残渣过滤除去不溶解快，反应结果只剩下很少的残渣过滤除去不溶解的残渣过滤后的溶液含有过剩的硝酸和以硝酸盐的残渣过滤后的溶液含有过剩的硝酸和以硝酸盐存在的金属杂质存在的金属杂质1铀的纯化过程铀的纯化过程第二步第二步是用溶剂萃取法分离溶解液中的铀和其它金属是用溶剂萃取法分离溶解液中的铀和其它金属杂质离子杂质离子 磷酸三丁脂（磷酸三丁脂（TBPTBP）具有挥发性小，化学稳定）具有挥发性小，化学稳定性强、铀的萃取容量大和选择性好等优点，因而目前性强、铀的萃取容量大和选择性好等优点，因而目前几乎所有铀精炼厂中，都采用了几乎所有铀精炼厂中，都采用了TBPTBP萃取流程萃取流程用水（或用水（或3 mol/L HNO3，或反萃取液）洗涤负载铀的有，或反萃取液）洗涤负载铀的有机相后，采用微酸性热水反萃取铀，可以得到核纯的硝酸机相后，采用微酸性热水反萃取铀，可以得到核纯的硝酸铀酰溶液铀酰溶液 （（1 1）硝酸铀酰转化成）硝酸铀酰转化成UOUO3 3 把硝酸铀酰转化成把硝酸铀酰转化成UOUO3 3，各国使用的流程不完，各国使用的流程不完全一样。

全一样 美国美国: :浓缩－脱硝浓缩－脱硝 欧洲欧洲: :把硝酸铀酰溶液，用气态氨中和生成把硝酸铀酰溶液，用气态氨中和生成(NH(NH4 4) )2 2U U2 2O O7 7沉淀，再经过滤，干燥、煅烧等工序得沉淀，再经过滤，干燥、煅烧等工序得到到UOUO3 3产品2铀化合物的转化铀化合物的转化(NH4)2U2O7 = 2UO3 + 2NH3↑+ H2O↑ （（2））UO3还原为还原为UO2 UO UO2 2既可直接作反应堆燃料，也可作生产其它铀既可直接作反应堆燃料，也可作生产其它铀化合物的原料化合物的原料 还原反应：还原反应： UOUO3 3 + H + H2 2 →UO →UO2 2 + H + H2 2O O 这样获得的产品（这样获得的产品（UOUO2 2）才能在下一步的氢氟）才能在下一步的氢氟化反应中有好的活性化反应中有好的活性 但如果生产但如果生产UOUO2 2的目的是直接用作反应堆燃料，的目的是直接用作反应堆燃料，则还原反应需在更高的温度下进行，以制得更密实则还原反应需在更高的温度下进行，以制得更密实的二氧化铀。

的二氧化铀（（3））UO2氢氟化生产氢氟化生产UF4UF4是制备是制备UF6和金属铀的重要原料和金属铀的重要原料通过通过UO2氢氟化来生产氢氟化来生产UF4的化学反应式为：的化学反应式为： UO2＋＋4HF →UF4 + 2H2O（（4））UF4氟化生产氟化生产UF6UF6是铀同位素分离的原料，工业上最常用的制是铀同位素分离的原料，工业上最常用的制备方法是在高温下用氟气直接氟化备方法是在高温下用氟气直接氟化UF4，其化学，其化学反应式为：反应式为：　　　　　　　　　　　　　　 UF4　　+　　F2 →UF6（（5）金属铀的生产）金属铀的生产生产用作反应堆燃料的高纯金属铀是相当困难的生产用作反应堆燃料的高纯金属铀是相当困难的可能用来生产金属铀的方法有以下四种：可能用来生产金属铀的方法有以下四种：1 1）熔盐电解；）熔盐电解； 2 2））UOUO2 2还原；还原； 3 3））UFUF4 4还原；还原； 4 4））UClUCl4 4还原 在工业上生产金属铀真正有实用价值的方法在工业上生产金属铀真正有实用价值的方法是用高纯的金属镁或钙来还原是用高纯的金属镁或钙来还原UFUF4 4。

其反应式为：其反应式为：　　　　　　　　　　　　　　　　 UFUF4 4　　+ +　　2Ca → U + 2CaF2Ca → U + 2CaF2 2 UF UF4 4 + 2Mg → U + 2MgF + 2Mg → U + 2MgF2 23铀纯化和转化的典型流程铀纯化和转化的典型流程以以法国马尔韦齐铀精炼厂的工艺流程法国马尔韦齐铀精炼厂的工艺流程为例为例 （（1）焙烧）焙烧（（2）溶解）溶解（（3）萃取纯化）萃取纯化（（4）重铀酸铵沉淀和干燥）重铀酸铵沉淀和干燥（（5）还原和氢氟化）还原和氢氟化（（6）镁热还原）镁热还原（（7）废物处理）废物处理 目前实用的几种铀同位素分离法均使用六氟化目前实用的几种铀同位素分离法均使用六氟化铀铀UF6为工作介质为工作介质 但不管是产品还是尾料，作为核燃料使用都要但不管是产品还是尾料，作为核燃料使用都要转化成转化成UO2形式的物料因此，六氟化铀的生产形式的物料因此，六氟化铀的生产和还原这两种过程都叫做和还原这两种过程都叫做转化转化4六氟化铀的生产和还原六氟化铀的生产和还原生产六氟化铀，现今采用两种类似的方法，生产六氟化铀，现今采用两种类似的方法，均包含下列三个阶段：均包含下列三个阶段：(1) 用氢气把用氢气把U3O8中六价铀还原为四价铀的二中六价铀还原为四价铀的二氧化铀氧化铀UO2;(2) 把把UO2氢氟化为四氟化铀氢氟化为四氟化铀UF4;(3) 用氟气把用氟气把UF4氟化为氟化为UF6。

对同位素分离后的产品和尾料转化成对同位素分离后的产品和尾料转化成UO2或金属铀或金属铀的过程，也同样可以用氢气还原的过程，也同样可以用氢气还原UF6为为UF4得到的四氟化铀，可用水蒸汽水解为二氧化铀：得到的四氟化铀，可用水蒸汽水解为二氧化铀： UF4 + 2H2O →UO2 + 4HF还可把六氟化铀先水解为氟化铀酰还可把六氟化铀先水解为氟化铀酰UO2F2溶液，用溶液，用氨水沉淀出重铀酸铵氨水沉淀出重铀酸铵(NH4)2U2O7，经过过滤、干燥，经过过滤、干燥后，再用氢气还原为二氧化铀，或先干燥煅烧为三后，再用氢气还原为二氧化铀，或先干燥煅烧为三氧化铀，再用氢气还原为二氧化铀氧化铀，再用氢气还原为二氧化铀六、钍的提取与转化六、钍的提取与转化1 钍矿资源及其特点钍矿资源及其特点 在核工业中，钍是除铀以外的第二种天然核燃料资在核工业中，钍是除铀以外的第二种天然核燃料资源 主要有价值的钍矿是主要有价值的钍矿是独居石独居石，由于钍尚未在工业上，由于钍尚未在工业上大量使用，所以各国生产钍的规模都比较小，目前主大量使用，所以各国生产钍的规模都比较小，目前主要兴趣放在从独居石中提取与钍共生的铀和稀土元素要兴趣放在从独居石中提取与钍共生的铀和稀土元素上。

上2 从独居石中提取钍从独居石中提取钍 与从铀矿石中铀相类似，矿石在经过选矿、磨矿等与从铀矿石中铀相类似，矿石在经过选矿、磨矿等预处理之后，浸取过程分为碱法和酸法两类预处理之后，浸取过程分为碱法和酸法两类 碱法浸取碱法浸取包括两个分离过程：包括两个分离过程：一：用一：用NaOH溶液分解独居石精矿，实现金属元素与溶液分解独居石精矿，实现金属元素与磷酸根分离；磷酸根分离；二：用盐酸从分解后的氢氧化物中选择性地浸取稀二：用盐酸从分解后的氢氧化物中选择性地浸取稀土，完成钍、铀与稀土之间的分离土，完成钍、铀与稀土之间的分离RE 3+ + 3OH-→ RE(OH)3↓Th4+ + 4OH- → Th(OH)4↓2UO3 + 2NaOH → Na2U2O7↓+H2OU 4+ + 4OH- → U(OH) 4↓3Na+ + PO43- → Na3PO4U(OH)4 + OH- → H3UO4- + H2O（（1））NaOH分解独居石精矿分解独居石精矿通过通过NaOHNaOH分解工序，从分离角度看，仅仅除去了分解工序，从分离角度看，仅仅除去了磷磷酸根酸根为了使稀土元素尽快地与铀、钍等元素分离，可用为了使稀土元素尽快地与铀、钍等元素分离，可用稀盐酸选择性浸取来溶解前面碱分解得到的滤饼。

其稀盐酸选择性浸取来溶解前面碱分解得到的滤饼其简化的反应式为：简化的反应式为：（（2））HCl浸取稀土浸取稀土（（1）钍的纯化）钍的纯化 从独居石矿浸取生产的氢氧化钍浓缩物，仍含有从独居石矿浸取生产的氢氧化钍浓缩物，仍含有相当多的杂质因而还不能直接用作核燃料相当多的杂质因而还不能直接用作核燃料 钍纯化的目的就是要把钍纯化的目的就是要把稀土、铀和其它杂质稀土、铀和其它杂质的浓的浓度降低到几个度降低到几个ppm以下如铀的纯化过程一样，钍以下如铀的纯化过程一样，钍的纯化也多采用的纯化也多采用TBP萃取流程萃取流程3 钍的纯化与转化钍的纯化与转化英国的流程英国的流程  纯化后的钍通常制成纯化后的钍通常制成硝酸钍硝酸钍溶液或溶液或水合硝酸钍水合硝酸钍结结晶在核工业中有使用价值的形式是：晶在核工业中有使用价值的形式是：ThO2、、ThC2、、ThF4、、ThCl4和金属钍和金属钍 从硝酸钍转化成二氧化钍，主要有三种方法即热从硝酸钍转化成二氧化钍，主要有三种方法即热力脱硝、氨沉淀和草酸沉淀力脱硝、氨沉淀和草酸沉淀 （（2）钍的转化）钍的转化其基本化学反应式为：其基本化学反应式为： 热力脱硝：热力脱硝： 氨沉淀：氨沉淀：草酸沉淀：草酸沉淀：ThF4：： ThO2＋＋HF →ThF4 + 2H2OThCl4：：金属钍：金属钍：氧化物的钙还原；氯化物的钙（镁）还原；氧化物的钙还原；氯化物的钙（镁）还原；氟化物的钙还原；氟化物或氯化物的熔融盐电解。

氟化物的钙还原；氟化物或氯化物的熔融盐电解思考题：思考题：1. 1. 试比较酸法和碱法浸取铀的优缺点试比较酸法和碱法浸取铀的优缺点2. 2. 在铀矿石硫酸浸取中，为什么要加氧化剂？以反在铀矿石硫酸浸取中，为什么要加氧化剂？以反应式表示该过程中铀从矿石转入溶液中的形态变化应式表示该过程中铀从矿石转入溶液中的形态变化3. 3. 如果某铀水冶厂的矿石原料来自两个不同的矿区，如果某铀水冶厂的矿石原料来自两个不同的矿区，其中其中1/51/5为含有大量碳酸盐的矿石，其余为含有大量为含有大量碳酸盐的矿石，其余为含有大量硅酸盐（磷、钙、镁的含量很低）的矿石，若最终产硅酸盐（磷、钙、镁的含量很低）的矿石，若最终产品为适用于轻水堆的品为适用于轻水堆的235U235U富集度为富集度为3 %3 %的二氧化铀，的二氧化铀，试选择从该矿石的浸取开始到二氧化铀芯块产出的全试选择从该矿石的浸取开始到二氧化铀芯块产出的全过程和采用的各种方法过程和采用的各种方法Thank you!。