铀在砂岩中的迁移方式

首先，粉碎铀矿石，然后加入硫酸，矿石中的铀和硫酸反应，生成可溶的UO2和硫酸铀酰离子[UO2(SO4)x；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。\r\n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Na4[UO2(CO3)3]，溶于浸取液。\r\n \r\n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犷分级，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。\r\n \r\n后的浸取液中八氧化三铀的含量大致为500~1000毫克/升。对于含铀浓度低的浸取液采用离子交换法提取铀较为合宜。离子交换法一般采用强碱性阴离子交换树脂吸附铀。按吸附液含固量的多少，吸附可分为清液吸附、混浊液吸附和矿浆吸附。当树脂吸咐饱和后，经水洗，再用淋洗剂（硫酸－氯化钠、硫酸－氯化铵、硝酸－硝酸钠、硝酸－硝酸铵、稀硫酸或稀硝酸）将铀从树脂上淋洗下来。\r\n \r\n气体扩散法：使待分离的气体混合物流入装有扩散膜（分离膜）的装置来得到富集和贫化的两股流的同位素分离方法。基本原理是：在分子间的相互碰撞忽略不计的情况下，气体混合物中质量不同的气体分子 (例如235UF6和238UF6)的平均热运动速率与其质量二次方根成反比。当气体通过扩散膜时，速率大的轻分子(235UF6)通过的几率比速率小的重分子(238UF6)的大。这样，通过膜以后，轻分子的含量就会提高，从而达到同位素分离的目的。\r\n\r\n使用常规炸药有规律地安放在铀的周围，然后使用电子雷管使这些炸药精确的同时爆炸，产生的巨大压力将铀压到一起，并被压缩，达到临界条件，发生爆炸。或者将两块总质量超过临界质量的铀块合到一起，也会发生猛烈的爆炸。\r\n \r\n临界质量是指维持核子连锁反应所需的裂变材料质量。不同的可裂变材料，受核子的性质（如裂变横切面）、物理性质、物料形状、纯度、是否被中子反射物料包围、是否有中子吸收物料等等因素影响，而会有不同的临界质量。\r\n \r\n刚好可能以产生连锁反应的组合，称为已达临界点。比这样更多质量的组合，核反应的速率会以指数增长，称为超临界。如果组合能够在没有延迟放出中子之下进行连锁反应，这种临界被称为即发临界，是超临界的一种。即发临界组合会产生核爆炸。如果组合比临界点小，裂变会随时间减少，称之为次临界。

四氟化铀制取(preparation of uranium te- trafluoride)从铀矿石或铀化合物生产四氟化铀 的过程。前者是用硫酸浸出铀矿石，再经溶剂萃取、还 原、氢氟酸沉淀和脱水的制取过程，属湿法制取四氟化 铀，简称湿法。后者是在高温下使氟化氢气体与UOZ 反应，生成UF‘，属干法制取四氟化铀，也称干法也 可用氢将UF6还原为UF。这些方法都已用于工业生 产，产品UF咬为核纯级，是生产金属铀和UF。的原料。 千法HF气体与UO:反应为: UOZ(s)十4HF(g)二~二二UF(s)+ZHZO(g) UO:的氢氟化反应为可逆反应。在298K温度下lmol 铀反应的吉布斯自由能变化△GT为一130.skJ，在 873K温度下为一29.3kJ。影响UO:氢氟化反应速度 的主要因素有温度、UO:的物理特性及HF的用量。用 硝酸铀酞经脱硝、氢还原所得的二氧化铀(见二或化铂 制取)进行氢氟化时，在723K温度下的反应转化率只 有70%，在823K温度下达85%，而在873K温度下达 到90%。而用铀酸钱盐经低温缎烧、氢还原制取的 UO。为原料进行氢氟化时，在723K温度下的反应转 化率就达到100%，但再提高温度转化率反而下降。 要严格控制氢氟化的温度，以防止物料烧结，影响 转化率。采用回转炉进行氢氟化时，宜采用以下温度制 度:UO:进口端温度563一6i3KUF出口端温度813 ~863K。采用三段流态化炉时，第一段温度为673K， 第二段温度为773K，第三段温度为873K。 氟化氢用量取决于所采用的设备，如采用移动床， 氟化氢要过量50%一100%采用流态化床则要过量 20%一50%而采用L型联合炉，氟化氢利用率高达 98%。 UO:的氢氟化设备有固定床、移动床和流态化床 二种类型。移动床有挡板式回转炉和螺旋推进式回转 炉之分。流态化床有圆柱床、圆锥床及搅拌流化床等炉 型。L型联合炉的水平段炉为回转炉。氢氟化炉管材料 采用因康镍合金或蒙乃尔合金。 产品四氟化铀纯度为核纯级，含UF97%一98写、 UOZFZI%~2.5%、UOZo.6%一2%、HZO<0.1%，松 装密度3。。okg/m“，适合用作生产金属铀和六氟化铀 原料。 湿法矿石经硫酸浸出，叔胺萃取，所得负载铀有 机相用含盐酸smol八J的溶液洗涤，使负载有机相中 的硫酸铀酚转化为氯化铀酞。再用含盐酸0.05mol/L 的溶液反萃取，得含铀100~1209/L的反萃取液。反 萃取液在汞阴极和铂阳极以及两极之间用膜隔开的电 解槽内进行电解，将UO鑫+还原为四价铀。接着在 368K温度下往经电解后的溶液中加氢氟酸，酸过量1 一29/L，使四价铀沉淀为水合四氟化铀(UF·3/ 4HZO)。过滤所得的UF4·3/4HZO经水洗、干燥，最 后在流态化床脱水器中于623K温度的氮气气氛下脱 水，得产品UF、。产品含HZO<O.X%、UO:约L%、 U():FZ约0.3%，松装密度2000一2300kg m3，适用于 生产六氟化铀。 六氟化铀转化在工业上采用氢还原法，将经同 位素分离具有不同23sU丰度的UF6转化为UF4，反应 为: H。(g)+UF6(g)一一争UF‘(s)+ZHF(g) 反应的以岁:。sK为一288.3kJ molU。 235U丰度低的UF。，采用热壁反应器工艺进行还 原。即将反应器顶部区预热至923K，然后将预热至 45oK的UF。和裂解NH3通入器顶。在反应过程中，反 应器其余部分的温度维持在8llK。反应产物UF4落 入反应器底部，用螺旋输送器排出。 235U丰度高的UF6，采用冷壁反应器工艺进行还 原。即将反应器的器壁预热至422一477K，然后将 UF。、氢以及少量元素氟通人反应器内，利用元素氟与 氢反应放出的热，达到还原反应所需的温度。还原反应 产物UF‘落入反应器底部，用螺旋输送器排出。

化合价记忆顺口溜：

钾钠银氢正一价，钡锌钙镁正二价。

一二铜，二三铁，亚铜亚铁是低价。

铝是正三氧负二，氯是负一最常见。

硫有负二正四六，正二正三铁可变。

二三铁，二四碳，单质零价永不变。

负一硝酸氢氧根，负二硫酸碳酸根。

负三记住磷酸根，正一价的是铵根。

其他元素有变价，先死后活来计算。

一价氯氢钾钠银，二价氧钡钙镁锌。

三铝四硅五价磷，二四碳，三五氮。

二四六硫铁二三，铜汞一二是变价。

单质零价永不变。

正一钾钠银氢氨，正二钙铜镁钡锌。

铝三硅四磷正五，氯常负一氧负二。

铁变二三碳二四，氢氧硝酸根负一。

碳酸硫酸根负二，二四六硫均齐全。

正一氢锂钾钠银，正二钙镁钡锌汞。

正三铝，负二氧。氟氯溴碘负一价。

可变价，也不难。正一亚铜，正二铜。

正二亚铁，正三铁。负一氢氧硝酸根。

负二硫酸碳酸根，正一价的是铵根。

一价氢氯钠钾银，二价氧镁钙钡锌。

三价元素铀鎶铝，四价碳酸五价磷。

一价氯氢钾钠银，二价氧钙镁钡锌，三铝四硅五氮磷，二三铁二四碳，二四六硫都齐全，铜汞二价最常见。莫忘单质价为零。

负一硝酸氢氧根，二价硫酸碳酸根，负三价是磷酸根，正一价的是铵根。注：化合物各元素化合价代数和为零，铵根是原子团；+2价的铁叫“亚铁”；+1价的铜叫“亚铜”，

无氧时S为-2价，跟氧结合时＋4或＋6价。SO3原子团叫“亚硫酸根”，无氧时Cl为-1价，跟氧结合时＋1、+3、+5或+7价。