鈾的浸出並分離浸出液中的雜質，得到鈾部分濃集的工藝過程稱為鈾的提取；對鈾濃集物純化，再製成鈾氧化物的工藝過程稱為鈾的精製。
基本介紹
- 中文名：鈾的提取和精製
- 外文名：extraction and refining ofuranium
鈾的浸出 從礦石中回收鈾的過程。該工藝有乾法和濕法兩種，工業上一般採用濕法。浸出劑的選取視礦石性質而定，可用硫酸或碳酸的溶液。①硫酸浸出法：將浸出劑、MnO2或NaClO3等氧化劑和鐵離子催化劑連同礦石一起加入浸出槽。為促進混合和氧化，浸出時可採用空氣攪拌。酸與氧化劑的加入量分別為數克~100g/L和1~3kg/L。浸出時間從數小時到一晝夜。對低品位鈾礦石，還可採用堆浸法。即在不漏水的場地上將礦石堆平，從頂部噴淋稀硫酸直接浸出鈾氧化物。更進一步的方法是將浸出劑通過鑽井注入天然埋藏的礦體，選擇性地將鈾溶入溶液中。再抽出浸出液進行加工處理。這種方法叫做原地浸出或地浸。②鹼浸出法：適用於方解石或碳酸鹽礦物含量在百分之幾以上的鈾礦石。其浸出工序為：在礦石中加入碳酸鈉溶液，獲得碳酸鈾醯絡合離子。再加入鹼便沉澱出重鈾酸鹽。鹼浸出法一般在帕丘卡槽中進行。條件為70~85℃，常壓；浸出時間從幾小時到40h。該法的缺點是必須將礦石磨成細粉。
鈾的提取 從浸出液提取鈾，對低鈾濃度或高鈾濃度的礦漿分別可採用離子交換法和溶劑萃取法。
離子交換法 利用固體樹脂與浸出液間的化學置換反應，將含鈾離子交換(或吸附)到固體樹脂中去。再用酸類及其溶液進行淋洗(或解吸)，得到純化又濃集的鈾溶液。
對硫酸(或碳酸鹽)浸出液，採用如Cl型和NO3型陰離子交換樹脂吸附內含的鈾醯絡合陰離子。再用1M的鹽酸(或硫酸)進行淋洗。
吸附過程是在吸附塔中進行的。在吸附時，某些如Si、Mo、S及Ti等離子在樹脂上逐漸積累，使樹脂的交換功能下降。這種現象稱為樹脂中毒。中毒的樹脂可用不同濃度如10%的NaOH-NaCl溶液再生(或稱解毒)。
溶劑萃取法 利用有機溶劑(稱有機相)與含鈾水溶液(稱水相)混合接觸，使水相中的鈾萃取到有機相，再反萃取到水相，從而分離雜質達到提取的目的。典型的商用工藝有阿麥克斯(AMEX)法和達派克斯(DAPEX)法。它們分別採用胺類和磷酸類萃取劑。
阿麥克斯法用烷基叔胺(30%~70%)作萃取劑，3%的脂肪族乙醇作穩定劑，煤油作稀釋劑，在攪拌沉澱槽中進行逆流萃取。
飽和有機相要用酸化水洗滌，除去有機相夾帶的雜質。
胺類溶劑具有很高的選擇性，可分離大部分雜質(包括Fe3+)，但因此降低了該溶劑的萃取能力，需加熱並加入10%的Na2CO3溶液處理使有機相再生。
埃利克斯(ELUEX)法 結合使用吸附和萃取將飽和鈾樹脂的淋洗液直接萃取而獲得高純度鈾溶液的方法。這種方法多用於雜質較多的浸出液，又便於工藝廢水的循環使用，從而降低試劑消耗。
鈾的精製 將鈾水冶產品——化學濃集物進一步分離熱中子吸收截面較大的中子毒物和影響鈾產品加工及燃料性質的雜質的純化工藝過程。純化工藝有溶劑萃取法和離子交換法。以磷酸三丁酯(TBP)為萃取劑的萃取法在工業上套用較多。該法先用硝酸溶解鈾濃集物，經固液分離後將溶液進入萃取系統。
然後對含鈾的有機相用0.1M HNO3水溶液洗滌。最後用去離子水(或稀硝酸溶液)加熱至60℃進行反萃取，獲得純淨的硝酸鈾醯溶液。經過濾，並根據後續工藝的要求，或加氨水沉澱製得重鈾酸銨(簡稱ADU)晶體；或將溶液蒸發成六水化合物UO2(NO3)2·6H2O(簡稱UNH)，而後加熱脫硝製得UO3；或用NH3和CO2沉澱製得三碳酸鈾醯銨(簡稱AUC)晶體。
