鈾水冶工藝-13鈾水冶工藝技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

1.3鈾水冶工藝技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

?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(jiǎn)化操作、縮短流程，節(jié)省消耗、降低成本。其發(fā)展情況概括起來(lái)有如下幾個(gè)方面。

破礦、磨礦技術(shù)

?自磨半自磨技術(shù)在鈾礦破磨操作中的采用，對(duì)縮短破磨流程、減少磨礦的基建投資與浸取的酸耗都具有重要意義。

?這類(lèi)不用鋼球的自磨機(jī)日趨大型化，如美國(guó)的希爾利鈾廠(chǎng)所用的濕式自磨機(jī)的直徑已達(dá)5.5米，長(zhǎng)1.83米，礦石處理能力為181.4噸/小時(shí)，而加拿大某些鈾廠(chǎng)的自磨機(jī)直徑已達(dá)6米。磨礦技術(shù)進(jìn)一步的發(fā)展將是著重于磨機(jī)的自控或遙控技術(shù)、設(shè)備磨損和廠(chǎng)房消除噪聲等方面的研究。

?自磨技術(shù)在有色等其它礦山仍然廣泛應(yīng)用。

浸出和回收技術(shù)

?改善浸取過(guò)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)。

?主要表現(xiàn)在邊界品位或更低品位礦石的處理上。在這方面，堆浸、細(xì)菌浸出、地下浸出等技術(shù)的研究和應(yīng)用，為簡(jiǎn)便、廉價(jià)地從這類(lèi)礦石中回收鈾提供了具有現(xiàn)實(shí)意義的方法，從而也擴(kuò)大了鈾礦資源。

?尤其是鈾水冶廠(chǎng)，將離子交換廢液和萃余水相補(bǔ)加試劑后，重新注入地下作為化學(xué)采礦的浸取劑，既節(jié)省了浸出劑，又減少了廢液排放量。

?濃酸熟化法，在處理某些難浸的含鈾、釩礦石時(shí)，具有獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)，這種方法能強(qiáng)化浸出過(guò)程，提高難浸鈾礦石的浸取率。

流態(tài)化技術(shù)

?流態(tài)化一般是指固體流態(tài)化，又稱(chēng)“假液化”。是利用流動(dòng)流體的作用，將固體顆粒懸浮起來(lái)，使固體顆粒具有某些流體表觀(guān)特征，利用這種流體與固體間的接觸方式實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的操作，稱(chēng)為流態(tài)化技術(shù)。

?流態(tài)化技術(shù)是一種強(qiáng)化流體(氣體或液體)與固體顆粒間相互作用的操作。

固液分離技術(shù)

?固液分離過(guò)程可以分為兩大類(lèi):一是沉降分離,一是過(guò)濾分離。

?提取工藝技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致許多新型的固液分離設(shè)備的出現(xiàn)，帶式過(guò)濾機(jī)就是其中的一種。優(yōu)點(diǎn)是過(guò)濾效率高，且可在同一臺(tái)設(shè)備上完成過(guò)濾和多段逆流洗滌的操作。而且，其生產(chǎn)能力也是相當(dāng)可觀(guān)的，如用一臺(tái)120平方米的帶式過(guò)濾機(jī)，即可代替20臺(tái)65平方米鼓式真空過(guò)濾機(jī)的工作。

?“板框過(guò)濾”鈾礦山應(yīng)用最廣泛，“離心過(guò)濾”少量使用。

離子交換提鈾

?在離子交換提取鈾的工藝與設(shè)備方面，研究的重點(diǎn)是發(fā)展連續(xù)逆流半清液吸附。

?為了使吸附設(shè)備適應(yīng)含固量較高的礦漿，改進(jìn)礦漿與樹(shù)脂的連續(xù)逆流接觸的流體力學(xué)狀況，研究工作重點(diǎn)是:一方面著力于研究新型設(shè)備，如多隔室吸附塔等；另一方面是合成新型加重樹(shù)脂。

?

為適應(yīng)大通量、低濃度、含泥沙、高礦化度等的含鈾浸出液的要求，需要在離子交換設(shè)備結(jié)構(gòu)、離子交換樹(shù)脂性能以及離子交換工藝等諸多方面進(jìn)行研究和更新?lián)Q代。

淋萃流程

?“淋萃流程”的應(yīng)用及不斷改進(jìn)是鈾提取工藝的重大發(fā)展。

?不同點(diǎn)：用稀硫酸溶液淋洗被硫酸鈾酰所飽和了的陰離子交換樹(shù)脂之后，將所得到的淋洗液用三脂肪胺或二(2一乙基)已基磷酸萃取，繼之，飽和有機(jī)相以碳酸銨反萃，最終可得到三碳酸鈾酰銨的結(jié)晶產(chǎn)品。

?優(yōu)點(diǎn)：使浸取液純化的流程大為縮短；避免了硝酸根和氯離子的引入；沉淀母液得以返回利用；同時(shí)，若條件適當(dāng)，可得到核純產(chǎn)品。

礦漿萃取

?礦漿萃取的應(yīng)用也是鈾的萃取過(guò)程的一種進(jìn)展，它在簡(jiǎn)化流程、省去繁瑣的固液分離操作上具有相當(dāng)大的意義。

?但遺憾的是，該法所帶來(lái)的有機(jī)溶劑的損失、乳化現(xiàn)象避免及操作上的困難，有待進(jìn)一步研究改進(jìn)。

礦石直接制備四氟化鈾

?從礦石直接制備四氟化鈾是鈾水冶的另一項(xiàng)新工藝。早期人們對(duì)此設(shè)計(jì)了多種方案，有代表意義的方案是礦石的硫酸浸取液經(jīng)胺萃取后，飽和有機(jī)相用鹽酸“轉(zhuǎn)型”，繼之用水反萃取，得到含有UO2Cl2的溶液，再進(jìn)行電解還原并進(jìn)而以氫氟酸沉淀生成四氟化鈾。

?這種流程的應(yīng)用最早見(jiàn)于日本的動(dòng)燃(PNC)法。其特點(diǎn)是流程簡(jiǎn)短、鈾的總回收率高。如果控制得當(dāng)，則有可能滿(mǎn)足金屬鈾生產(chǎn)的純度要求。

海水提鈾

?海水提鈾與從其他資源中回收鈾也是開(kāi)發(fā)鈾資源的研究方向。

?目前，許多國(guó)家都在大力進(jìn)行這些方面的工作。

思考題

?1什么是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和裂變反應(yīng)？

?2原子彈有哪幾種？各有特點(diǎn)？

?3核電站和原子彈對(duì)濃縮鈾的含量有何要求