鈾的提取和純化
正文
從鈾礦石中提取鈾直到製成核純（見放射性核素純度）鈾化合物的工藝過程，是天然鈾生產的重要步驟。主要產品有重鈾酸銨(俗稱黃餅)和三碳酸鈾醯銨等。純化（又稱精製）後的鈾化合物產品，必須達到核純的要求。精製的產品進一步乾燥、煅燒，加工成二氧化鈾或八氧化三鈾,供製作反應堆元件或六氟化鈾（用於鈾235的同位素分離）用。整個過程須經下述單元操作：鈾礦石的破碎和磨細、鈾礦石的浸取、礦漿的固液分離、離子交換和溶劑萃取法提取鈾濃縮物、溶劑萃取法純化鈾濃縮物。可根據礦石種類、產品要求等不同情況，選擇由上述單元操作所組成的適當流程。破碎和磨細 破碎是將礦石經顎式破碎機、圓維破碎機或錘式破碎機粗碎、中碎和細碎以達到所要求的粒度。然後進行細磨，以達到浸取工序所要求的粒度。
浸取 用溶劑將礦石中的鈾選擇性地溶解。鈾礦石經浸取後，鈾與大部分脈石分離，浸取液中鈾與雜質的比例比原礦石中約提高10～30倍，因此，浸取過程也是鈾與雜質初步分離的過程。
鈾礦石浸取方法一般有酸法和鹼法兩種。多數鈾水冶廠採用酸浸取法,少數廠用鹼浸取法,只有個別廠同時採用酸、鹼兩種浸取流程。酸浸取法一般用硫酸作浸取劑，礦石中的鈾和硫酸反應,生成可溶的鈾醯離子(UO卂)和硫酸鈾醯離子 【UO2(SO4)x】2-2x;浸取時常加入氧化劑（常用二氧化錳、氯酸鈉），以保持適宜的氧化還原電勢（約450毫伏），使四價鈾氧化成六價,以提高鈾的浸出率。含碳酸鹽的鈾礦石主要用鹼法浸取，常用的浸取劑為碳酸鈉和碳酸氫鈉的水溶液，在鼓入空氣的條件下，礦石中的鈾與碳酸鈉生成碳酸鈾醯鈉 Na4【UO2(CO3)3】,溶於浸取液。
礦漿的固液分離 礦石浸取後所得到的酸性或鹼性礦漿（包括含鈾溶液、部分雜質及固體礦渣）中的溶液和礦渣須經分離。根據需要也可進行粗礦分級，以除去＋200～40目的粗砂,得到細泥礦漿。常用的固液分離設備有過濾機、沉降槽（濃密機）；分級設備有螺鏇分級機、水力鏇流器。中國還採用流態化塔進行分級和洗滌。
分離出的溶液可用離子交換法分離鈾，也可用溶劑萃取法分離和純化鈾，或將鈾從含鈾溶液中沉澱出來。
離子交換法提取鈾 固液分離後的浸取液中八氧化三鈾的含量大致為500～1000毫克/升。對於含鈾濃度低的浸取液採用離子交換法提取鈾較為合宜。離子交換法一般採用強鹼性陰離子交換樹脂吸附鈾。按吸附液含固量的多少，吸附可分為清液吸附、混濁液吸附和礦漿吸附。當樹脂吸咐飽和後，經水洗，再用淋洗劑（硫酸－氯化鈉、硫酸－氯化銨、硝酸－硝酸鈉、硝酸－硝酸銨、稀硫酸或稀硝酸）將鈾從樹脂上淋洗下來。
萃取法提取和精製鈾 鈾水冶廠處理的溶液是體積大、鈾濃度低、雜質含量高的稀溶液，須將鈾與雜質分離並初步使鈾濃縮，而在精製工藝中，處理的是高濃度的含鈾溶液，產品質量要求達到核純。在鈾的萃取工藝中常用的有機膦與烷基胺類萃取劑有磷酸三丁酯 (TBP)、二（2－乙基己基）磷酸、三辛胺等。
在鈾水冶廠，硫酸體系的萃取多採用磷類和胺類兩種萃取工藝(鹼性體系的萃取常用季銨鹽萃取工藝)，如烷基膦萃取工藝和胺類萃取工藝流程，後者在世界上套用較多。中國套用較多的是淋萃流程。淋萃過程的原則流程見圖1。吸附鈾的飽和樹脂，用1摩/升硫酸淋洗,隨後對此淋洗液進行萃取。例如淋萃流程所用的萃取劑是0.2摩/升二（2-乙基己基）磷酸-0.1摩/升三烷基氧膦體系.有機相的飽和度控制在85％以上，經水洗後，用碳酸銨結晶反萃取，可得核純三碳酸鈾醯。此流程中淋洗與萃取結合,使萃取所處理的液量減少,金屬回收率高，節省試劑，產品純度也高。
鈾的提取和純化
鈾的提取和純化從含鈾溶液中沉澱鈾 在浸取所得溶液中，也可將鈾以不溶性化合物的狀態分離出來；並可通過對沉澱物的多次溶解及再沉澱而進行純化。主要有鹼中和法和過氧化氫沉澱法：
① 鹼中和法 將鹼性沉澱劑如氨水、氧化鎂、氣態氨等加入到酸性含鈾溶液中,並控制最終pH值為6.5～8.0,鈾以重鈾酸鹽形式完全沉澱出來。對鹼性浸取液主要採用氫氧化鈉沉澱劑，得鈾酸鈉或重鈾酸鈉沉澱。如果從純化過的酸性溶液中沉澱鈾，則其沉澱物重鈾酸銨的純度較高。
② 過氧化氫沉澱法 將含鈾溶液的 pH調至2.5～4.0，緩慢加入比化學計算量過量的 30％過氧化氫，再加入適量的氨水，以中和反應過程生成的酸，使最終pH達2.8，生成鈾的過氧化物(UO4·xH2O)沉澱。過氧化氫沉澱法對鈾選擇性高，並可獲得晶狀、易處理的產品，也具有工業意義。
參考書目
王德義等著：《鈾的提取與精製工藝學》，原子能出版社，北京，1982。
R.C.梅里特著，《核原料》編輯部譯：《鈾的提取冶金學》，科學出版社，北京，1978。(R.C.Merritt,The extractive Metallurgy of Uranium,Johnson,Boulder,1971.)
