鈾提取工藝學(xué)

鈾提取工藝學(xué)核資源與核燃料工程學(xué)院《鈾提取工藝學(xué)》教學(xué)課件南華大學(xué)核資源與核燃料工程學(xué)院課件制作

毛擁軍

總目錄第1章緒論第2章

鈾及其化合物的性質(zhì)

第3章鈾的浸出

第4章礦漿的固液分離和洗滌

第5章離子交換法提鈾工藝

第6章萃取法提鈾工藝

第7章鈾的沉淀

緒論第1章第1章緒論1.2鈾提取工藝技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢1.1鈾生產(chǎn)簡史1.1鈾生產(chǎn)簡史從20世紀(jì)40年代初開始，就世界范圍看，作為核武器制造、核能利用計(jì)劃一部分的鈾工業(yè)，經(jīng)歷了建立、大發(fā)展、停頓和新發(fā)展四個(gè)歷史階段。20世紀(jì)40年代初到1949年是鈾生產(chǎn)工業(yè)的建立階段。在此期間，鈾的生產(chǎn)只是為了制造原子彈。當(dāng)時(shí)，由于時(shí)間緊迫，來不及普遍找礦，故所需鈾礦石，主要來自已知的鈾礦床和以前提鐳、釩的含鈾尾礦。直到1946年，有關(guān)國家的鈾礦地質(zhì)勘探及開采工作才普遍開展起來。在這期間，對鈾礦石的提取工藝做了許多奠基性的研究。1950年至1959年是鈾生產(chǎn)的大發(fā)展階段。此階段主要由于核電站的建設(shè)促使鈾工業(yè)的大發(fā)展。另外，1945年美國首先研制成原子彈，其后又進(jìn)一步加緊了核武器的研制，并于1952年進(jìn)行了氫彈爆炸試驗(yàn)。隨后，蘇、英、法等國也相繼趕上，大量生產(chǎn)核燃料，發(fā)展核武器。這一切都給鈾生產(chǎn)的發(fā)展以巨大的刺激。1960年至1970年間，鈾生產(chǎn)處于一個(gè)下降階段，這是由于鈾生產(chǎn)的訂貨已超過了當(dāng)時(shí)的實(shí)際需求量。鈾生產(chǎn)簡史1971年到現(xiàn)在是鈾生產(chǎn)的回升階段。20世紀(jì)70年代初期，資本主義各國普遍出現(xiàn)了能源短缺的情況；另外，核電技術(shù)的新發(fā)展，使核燃料上具有了和煤、石油等化學(xué)燃料相競爭的能力。總之，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，世界鈾生產(chǎn)工業(yè)已發(fā)展到相當(dāng)大的規(guī)模，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到1977年底，除已拆除的外，國外鈾水冶廠共有100余座，按U3O8計(jì)的總生產(chǎn)能力在33000t·a-1以上。與此同時(shí)，隨著鈾生產(chǎn)的發(fā)展，鈾生產(chǎn)的工藝技術(shù)也在不斷更新、改進(jìn)。鈾生產(chǎn)簡史隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，我國也建立了一套完整的原子能工業(yè)體系。1964年10月16日，我國成功地爆炸了第一顆原子彈；僅隔兩年八個(gè)月，于1967年6月鈾生產(chǎn)簡史我國核工業(yè)的創(chuàng)建和發(fā)展是新中國成立以來最大和最有影響的成就之一。新中國成立以后，面對美國的核威脅和核訛詐，毛澤東、周恩來等國家領(lǐng)導(dǎo)人高瞻遠(yuǎn)矚、審時(shí)度勢，毅然作出了發(fā)展我國原子能事業(yè)的戰(zhàn)略決策。從1955年起我國開始鈾礦普查勘探工作，并在1958年向國家提交了第一批鈾礦工業(yè)儲(chǔ)量。1956年8月17日又成功地進(jìn)行了第一次氫彈試驗(yàn)。我國核能工業(yè)盡管起步較晚，但其發(fā)展速度還是較快的。當(dāng)前，在鞏固原有發(fā)展成果的同時(shí)，正在采取積極措施，以便更有效地發(fā)展我國的核能事業(yè)。至1957年初先后確定了第一批建設(shè)的鈾礦冶企業(yè)，即：三礦（郴州鈾礦、衡山大浦鈾礦和上饒鈾礦）一廠（衡陽鈾廠）的項(xiàng)目和廠址。1958年建立了主管鈾礦冶工作的二機(jī)部十二局，同時(shí)成立了新疆礦冶公司和中南礦冶公司，組建了北京鈾礦選冶研究所、鈾礦冶設(shè)計(jì)研究院和鈾礦開采研究所。三礦一廠于1962年9月至1963年10月陸續(xù)建成并順利投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了從礦石到UO2的工業(yè)生產(chǎn)，成功地解決了原子能工業(yè)的原料問題，經(jīng)過廠礦院所的共同努力，用最快的速度生產(chǎn)出制備了第一顆原子彈需要的UO2和UF4，為1964年10月16日我國第一顆原子彈爆炸成功作出了貢獻(xiàn)。鈾生產(chǎn)簡史1970年，我國鈾礦冶工業(yè)受到十年動(dòng)亂期間“左”的指導(dǎo)思想的嚴(yán)重干擾，提出新建近30個(gè)鈾礦山（點(diǎn)）和十幾個(gè)鈾水冶廠的高指標(biāo)、大計(jì)劃，給鈾礦冶工業(yè)造成很大的浪費(fèi)和極為嚴(yán)重的后果。在建立第三批鈾礦冶企業(yè)的過程中，鈾礦冶的科研工作仍然取得一定程度的進(jìn)展。

1963年國家決定建立第二批鈾礦冶企業(yè)。到1967年先后建成了廣東和撫州兩個(gè)鈾礦冶聯(lián)合企業(yè)，開發(fā)建立了新的鈾礦、放射分選廠和鈾水冶廠，包括：衢州鈾礦、本溪鈾礦、修水鈾礦、興城鈾礦和伊寧鈾礦及水冶廠等。鈾生產(chǎn)簡史1980年以后，由于國際市場鈾產(chǎn)品價(jià)格的不斷下滑，國內(nèi)鈾產(chǎn)品供過于求。中國的鈾工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模過大，采冶失調(diào)，鈾產(chǎn)品成本過高，必須按照“調(diào)整、改革、整頓、提高”的方針對鈾礦冶工業(yè)進(jìn)行調(diào)整。大部分用常規(guī)方法生產(chǎn)的鈾水冶廠由于各種原因改建、停產(chǎn)或退役。同時(shí)，加強(qiáng)對礦石堆浸和原地浸出工藝的開發(fā)研究工作，新建了一些用原地浸出、就地破碎浸出和地表堆浸工藝提取鈾的廠礦。目前，我國采用原地浸出、就地破碎浸出和地表堆浸工藝生產(chǎn)的鈾產(chǎn)量已占總產(chǎn)量的70%，其中原地浸出占20~25%，就地破碎浸出占10~15%，地表堆浸占35~40%。鈾生產(chǎn)簡史根據(jù)我國核電發(fā)展規(guī)劃，到2020年核電發(fā)電量占總電量的4%，需要建立40座百萬千瓦的核電站，這將對核燃料鈾產(chǎn)生巨大的需求。據(jù)2008年度中國國家原子能機(jī)構(gòu)出版的紅皮書《鈾資源、生產(chǎn)與需求四十年回顧》報(bào)道，到2020年我國鈾資源儲(chǔ)量至少要保有4×105t。此外，還要保障核軍工發(fā)展的需要，需求量更大。2020年以后，核軍工和核電對天然鈾的需求量將進(jìn)一步增加，天然鈾的供需矛盾將更加突出。鈾生產(chǎn)簡史1.2鈾提取工藝技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

核能工業(yè)的發(fā)展要求鈾的提取與精制工藝技術(shù)不斷地改進(jìn)和革新。目前，鈾提取與精制工藝技術(shù)的革新主要著眼于簡化操作、縮短流程，節(jié)省消耗、降低成本，其進(jìn)展情況概括起來有如下幾個(gè)方面。改善浸取過程的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)是減少鈾生產(chǎn)成本的關(guān)鍵一環(huán)，在這方面已取得了不少可喜的進(jìn)展。鈾提取工藝是一門綜合性的技術(shù)，其基本原則是經(jīng)濟(jì)的原則，也就是盈利的原則，即用最低的支出獲得最高的收入，而且收入必須大于支出，同時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮較高資源利用率的原則。因此，鈾提取工藝要求被提取