铀水冶纯化生产线

1. 全国唯一能生产核纯天然铀纯化工厂是哪个厂

这个问题问得不严谨。如果说是唯一能生产天然铀核燃料的工厂可能更准确一些。如果是那样，那么就是指包头核燃料厂或者说中核北方核燃料元件有限公司（原核工业部二零二厂）。

中国核工业系统有两个核燃料生产企业，一个是包头，一个是宜宾，在90年代之前都从事过生产堆元件的生产，为我国的核武器生产提供钚生产堆所需要的天然铀燃料（金属铀-铝壳）。也就是都具备天然铀纯化和转化的生产能力，但国内在90年代前后已经停止生产堆运行，也自然停止了生产堆燃料元件的生产。宜宾核燃料厂（中核建中）94年以后主要生产压水堆燃料，只有包头核燃料厂（中核北方）目前还在为秦山三期的CANDU6反应堆提供天然铀燃料（核纯二氧化铀陶瓷芯块+锆合金外壳）。

需要指出的，由于压水堆燃料厂的原料是铀浓缩工厂提供的低浓铀的氟化物产品（通常是六氟化铀），铀的纯化、转化（黄饼转六氟化铀）、浓缩是在浓缩厂完成的，并不涉及天然铀环节。而国内目前主要的铀浓缩工厂在兰州（原504厂，现中核兰州铀浓缩有限公司）和汉中（原404厂，现中核陕西铀浓缩有限公司），两个浓缩厂都是由最初的核武器高浓铀生产转到核燃料低浓铀生产的，从核燃料生产的基本流程出发，这两家工厂必然具备将铀矿企业生产的工业黄饼纯化转化为核纯的天然铀氟化物的能力，以用于浓缩，但是他们生产产品不是最终的核燃料。所以我要强调生产天然铀核燃料（核燃料必然要求是核纯的）。

中核北方核燃料元件有限公司（原核工业部二零二厂），我国第一个核燃料元件工厂，曾是我国生产堆元件生产地，目前生产重水堆燃料元件，AFA3G压水堆元件，配套有世界上最大的年生产能力达7000吨的金属钙生产线，目前在建AP1000三代核电燃料元件生产线。金属钙是最初生产生产堆金属铀燃料所必需的，类似的中核建中也是钙生产商，但是四川有锂矿，四川的核工业系统还负责从锂生产热核燃料所需的氚和锂同位素，同时也生产锂。

2. 黄饼是什么

以重铀酸盐或铀酸盐形式存在的铀铀浓缩物的俗称。黄饼是核工业中的一种重要原料，也是核燃料生产过程中必需的一种中间产品，其主要成分是重铀酸铵，黄色，常加工成饼状，因此得名。“黄饼”通常是从粉碎后的天然铀矿石经多种溶液萃取，沉淀而来。“黄饼”名称源于根据最初的生产工艺，产出的非纯净成品的颜色和形态，而通过现代先进科技手段生产的“黄饼”，实际上呈褐色或者黑色，而不是黄色。

基本信息

学科
核地质学
黄饼是什么
（NH）4U207(重铀酸铵)

它是铀水冶厂的主要产品，也是铀纯化厂的原料，其中铀含量一般为40%~70%。铀水冶厂制取黄饼主要有以下两种方法：（1）从酸性含铀溶液中沉淀重铀酸盐的碱中和法。常用的碱性沉淀剂铀氢氧化铵、气态铵、氧化镁、苛性钠等。控制中和最终pH值为6.5~8.0，铀以相应的重铀酸盐沉淀下来。（2）从碱性含铀溶液中沉淀重铀酸钠的氢氧化钠沉淀法。当溶液中加入氢氧化钠，使pH值大于12时，铀开始水解沉淀，沉淀产物被认为是重铀酸钠和组成复杂的多铀酸盐的混合物。沉淀得到的黄饼通常需要洗涤和过滤脱水，以最大限度地除去杂质。过滤脱水后的黄饼经过干燥、煅烧再包装出厂；液可允许含有一定的水分，送到铀纯化厂集中干燥、煅烧。

黄饼
最初，构成黄饼的混合物并没有被精确分布出来。在20世纪70年代，美国矿业署仍然认为它的主要成分是重铀酸铵或者重铀酸钠。目前，黄饼中已确定的成分包括重铀酸钠，重铀酸氨，硫酸铀，铀的氢氧化物以及其它形式的铀的氧化物。

黄饼的用处

黄饼
黄饼是核工业中的一种重要原料。 由于黄饼的状态较为稳定，通过密封等措施不会对人造成危害，因此通常使用黄饼对铀化合物进行储存、运输、交易。但人体如果直接接触“黄饼”后，内脏器官会受损，吸入“黄饼”粉尘属接触形式之一。目前，几乎所有开采铀矿的国家都生产黄饼。但黄饼并不能直接用于核反应堆，而一般用于提炼浓缩铀。

3. 铀提炼的大体方法原理

最重的天然元素铀已经成为新能源的主角，那么铀又是怎样提炼出来的呢？

在居里夫妇发现镭以后，由于镭具有治疗癌症的特殊功效，镭的需要量不断增加，因此许多国家开始从沥青铀矿中提炼擂，而提炼过镭的含铀矿渣就堆在一边，成了“废料”。

然而，铀核裂变现象发现后，铀变成了最重要的元素之一。这些“废料”也就成了“宝贝”。从此，铀的开采工业大大地发展起来，并迅速地建立起了独立完整的原子能工业体系。

铀是一种带有银白色光泽的金属，比铜稍软，具有很好的延展性，很纯的铀能拉成直径0.35毫米的细丝或展成厚度0.1毫米的薄箔。铀的比重很大，与黄金差不多，每立方厘米约重19克，象接力棒那样的一根铀棒，竟有十来公斤重。

铀的化学性质很活泼，易与大多数非金属元素发生反应。块状的金属铀暴露在空气中时，表面被氧化层覆盖而失去光泽。粉末状铀于室温下，在空气中，甚至在水中就会自燃。美国用贫化铀制造的一种高效的燃烧穿甲弹—“贫铀弹”，能烧穿30厘米厚的装甲锕板，“贫铀弹”利用的就是铀极重而又易燃这两种性质。

铀元素在自然界的分布相当广泛，地壳中铀的平均含量约为百万分之2.5，即平均每吨地壳物质中约含2.5克铀，这比钨、汞、金、银等元素的含量还高。铀在各种岩石中的含量很不均匀。例如在花岗岩中的含量就要高些，平均每吨含3.5克铀。依此推算，一立方公里的花岗岩就会含有约一万吨铀。海水中铀的浓度相当低，每吨海水平均只含3.3毫克铀，但由于海水总量极大，且从水中提取有其方便之处，所以目前不少国家，特别是那些缺少铀矿资源的国家，正在探索海水提铀的方法。

由于铀的化学性质很活泼，所以自然界不存在游离的金属铀，它总是以化合状态存在着。已知的铀矿物有一百七十多种，但具有工业开采价值的铀矿只有二、三十种，其中最重要的有沥青铀矿(主要成分为八氧化三铀)、品质铀矿(二氧化铀)、铀石和铀黑等。很多的铀矿物都呈黄色、绿色或黄绿色。有些铀矿物在紫外线下能发出强烈的荧光，我们还记得，正是铀矿物(铀化合物)这种发荧光的特性，才导致了放射性现象的发现。

虽然铀元素的分布相当广，但铀矿床的分布却很有限。国外铀资源主要分布在美国、加拿大、南非、西南非、澳大利亚等国家和地区。据估计，国外已探明的工业储量到1972年已超过一百万吨。随着勘探活动的广泛和深入，铀储量今后肯定还会增加。我国铀矿资源也十分丰富。

铀矿是怎样寻找的呢？铀及其一系列衰变子体的放射性是存在铀的最好标志。人的肉眼虽然看不见放射性，但是借助于专门的仪器却可以方便地把它探测出来。因此，铀矿资源的普查和勘探几乎都利用了铀具有放射性这一特点：若发现某个地区岩石、土壤、水、甚至植物内放射性特别强，就说明那个地区可能有铀矿存在。

铀矿的开采与其它金属矿床的开采并无多大的区别。但由于铀矿石的品位一般很低(约千分之一)，而用作核燃料的最终产品的纯度又要求很高(金属铀的纯度要求在99．9％以上，杂质增多，会吸收中子而妨碍链式反应的进行)，所以铀的冶炼不象普通金属那样简单，而首先要采用“水冶工艺”，把矿石加工成含铀60～70％的化学浓缩物（重铀酸铵)，再作进一步的加工精制。

铀水冶得到的化学浓缩物(重铀酸氨)呈黄色，俗称黄饼子，但它仍含有大量的杂质，不能直接应用，需要作进一步的纯化。为此先用硝酸将重铀酸铵溶解，得到硝酸铀酰溶液。再用溶剂萃取法纯化(一般用磷酸三丁酯作萃取剂)，以达到所要求的纯度标准。

纯化后的硝酸铀酰溶液需经加热脱硝，转变成三氧化铀，再还原成二氧化铀。二氧化铀是一种棕黑色粉末，很纯的二氧化铀本身就可以用作反应堆的核燃料。

为制取金属铀，需要先将二氧化铀与无水氟化氢反应，得到四氟化铀；最后用金属钙(或镁)还原四氟化铀，即得到最终产品金属铀。如欲制取六氟化铀以进行铀同位素分离，则可用氟气与四氟化铀反应。

至此，能作核燃料使用的金属铀和二氧化铀都生产出来了，只要按要求制成一定尺寸和形状的燃料棒或燃料块(即燃料元件)，就可以投入反应堆使用了。但是对于铀处理工艺来说，这还只是一半。

我们知道，核燃料铀在反应堆中虽然要比化学燃料煤在锅炉中使用的时间长得多，但是用过一段时间以后，总还是要把用过的核燃料从反应堆中卸出来，再换上一批新的核燃料。从反应维中卸出来的核燃料一般叫辐照燃料或“废燃料”。烧剩下的煤渣一般都丢弃不要了，可这种不能再使用的废燃料却还大有用处呢！

废燃料之所以要从反应堆中卸出来，并不是因为里面的裂变物质(铀235)已全部耗尽，而是因为能大量吸收中子的裂变产物积累得太多，致使链式反应不能正常进行了。所以，废燃料虽“废”，但里面仍有相当可观的裂变物质没有用掉，这是不能丢弃的，必须加以回收。而且在反应堆中，铀238吸收中子，生成钚239。钚239是原子弹的重要装药，它就含在废燃料中，这就使得用过的废燃料甚至比没有用过的燃料还宝贵。除此而外，反应堆运行期间，还生成其它很多种有用的放射性同位素，它们也含在废燃料中，也需要加以回收。

从原理上讲，废燃料的处理与天然铀的生产并无多大差别。一般先把废燃料溶解，再用溶剂萃取法把铀、钚和裂变产物相互分开，然后进行适当的纯化和转化。但实际上，废燃料的处理是十分困难的。世界上很多国家都能生产天然铀，很多国家都有反应堆，但是能处理废燃料的国家却并不多。

废燃料的处理有三个特点：一是废燃料具有极强的放射性，它们的处理必须有严密的防护设施，并实行远距离操作；二是废燃料中钚含量很低而钚又极贵重，所以要求处理过程的分离系数和回收率都很高；三是钚能发生链式反应，因此必须采取严格的措施，防止临界事故的发生。目前，废燃料的处理大都采用自动化程度很高的磷酸三丁酯萃取流程。

我们看到，在铀处理的工艺链中，相对于反应堆而言，铀水冶工艺在反应堆之前进行，所以通常叫做前处理，废燃料处理在反应堆之后进行，所以通常叫做后处理。而从铀矿石加工开始的整个工艺过程，包括铀同位素分离以及核燃料在反应堆中使用在内，一般总称为核燃料循环。

从以上极为简单的介绍就可以看出，铀和钚确是得之不易的。原子能工业犹如一条长长的巨龙，要最重的天然元素铀做出轰轰烈烈的事业，得经过多少次加工和处理、分析和测量、计算和核对啊！原子能工业又犹如一座高高的金字塔，要制造一颗原子弹，就要使用一、二十公斤铀235或钚239；要生产一、二十公斤铀235或钚239，就要消耗十来吨天然铀；要生产十来吨天然铀就要加工近万吨铀矿石。我们赞赏核电站的雄姿，惊叹原子弹的威力，可千万不能忽视支撑这座金字塔塔尖的无数块砖石啊！

4. 杨承宗的研制原子弹

杨承宗回国后先在中国科学院近代物理所工作，钱三强所长请他担任该所第二研究大组的主任。当时该所的科研工作分为四个大组，第一大组的主任是赵忠尧，第三大组的主任是王淦昌，第四大组的主任是彭桓武。
当时近代物理所人才济济，但精湛于放射化学研究的唯有杨承宗一人，又加之受西方国家的封锁和禁运，缺乏宝贵的技术资料和实验方法，工作非常困难。他亲自编写放射化学方面的教材，开设“放射化学”和“铀化学”等专业课，为那些从来没有接触过放射化学的新的大学毕业生们系统讲授放射化学专业理论知识和实验技能；后来又在北京大学和清华大学授课，为国家培养更多的放射化学人才。当近代物理所的大楼里容纳不下这支放射化学的新生大军时，杨承宗在大楼旁边筹建了全国第一个放射化学实验小楼。到1956年下半年，近代物理所从事放射化学的专业人才已从他回国时仅他和郭挺章及两位年轻大学毕业生，发展到两个研究室近30人，他则同时出任这两个研究室的主任。1958年，他又被请到刚刚组建的中国科学技术大学任放射化学和辐射化学系主任。
身为“洋博上”的杨承宗不仅开创了中国的放射化学研究，在危险工作面前也身先士卒。解放初期，在北京协和医院镭辐射源（美国人遗留下来，后遭日本人破坏）的修复中，杨承宗在当时毫无防护设备的情况下，挺身而出，连续奋战，终于以他精湛的技术将其修好，保护了人民群众的生命安全。可这却导致了他后来一只眼睛失明，另一只眼睛视力也大幅下降。
1961年3月，杨承宗的人事关系从原子能所调到中国科学技术大学。一个星期以后，他又从中国科学技术大学借调到二机部所属第五研究所兼任副所长，主持全所业务工作。同时，他仍要在每个星期三和星期六，赶回中国科学技术大学授课和处理系里的各种事务。在两副领导的重担压力下，忙得很难见到子女一面。
杨承宗刚刚到五所时，面对的是一个苏联停止援助，撤走专家，又深受极左路线和反右倾之害的大摊子，科研秩序混乱、人心涣散。垃圾、加工后的废矿渣、未破碎的矿石到处堆放，整个所区像一个破旧的工地。在这个“破旧的工地”上怎么可能研究并最终提炼出核燃料来满足第一颗原子弹试爆的需要？无怪乎二机部刘杰部长要问他：“为什么中国的原子能事业不能大踏步地前进？”并亲自把他安排到五所主持业务工作。杨承宗只好又一切从头开始。为了消除极左思潮对广大科技人员的影响，身为非党员业务副所长却要从鼓励科技人员勇攀高峰、为中国造出自己的原子弹而努力的政治思想工作开始，还要配合所内各级领导设法改善所内员工的物质生活，让他们在三年困难的特殊时期有基本的能量供应。他整顿所内的科研秩序，为五所的科学研究工作大量购买图书和增加必需的仪器设备。不久，一批世界先进水平的水冶流程、新的分析方法和新的有机材料等重大研究成果便不断地从五所产生。五所从一个烂摊子一跃而成全国一流的研究所，中国的铀工业也从无到有，开创了天然铀工业生产的历史。
这期间他领导全所科技人员,在中国第一批铀水冶厂还没有建成的情况下，在五所因陋就简，自己动手建成一套生产性实验装置。经过两年多的日夜苦战，纯化处理了上百吨各地土法冶炼生产的重铀酸铵，生产出了符合原子弹原材料要求的纯铀化合物2.5吨，为中国第一颗原子弹的成功试爆提前3个月准备好铀原料物质。二机部下文给研制原子弹有功人员晋级嘉奖，但由于杨承宗的行政关系隶属于中国科学技术大学，不属于二机部，所以尽管他为此立下了汗马功劳，却与此次嘉奖晋升无缘。他从来不对别人提起过此事，即使是其子女还是在“文化大革命”之中什么事情都被抖落出来的时候才知道。中国第一颗原子弹爆炸试验成功后，站在学科最前沿的杨承宗马上为二机部五所的前途担忧起来。他多次说：世界上没有哪个国家有像五所这样上千人规模的铀矿选冶研究所；中国的铀矿资源并不丰富，总有挖空的一天，到时没有饭吃就来不及了！原子弹不能当饭吃！五所要改变单一方向，要注意应用！今天回想起来，这是何等的远见卓识！可是忠言逆耳，他逐渐不被重用。这些劝诫也成了他在“文化大革命”中被批判的口实。1969年底，中国科学技术大学搬迁，五所军管会不同意他留下来，杨承宗再一次从事业的高峰被迫离开，搬到安徽省合肥市。

5. 铀是怎么从矿中提炼出来的矿工有危险吗

二、铀的提炼
最重的天然元素铀已经成为新能源的主角，那么铀又是怎样提炼出来的呢？
在居里夫妇发现镭以后，由于镭具有治疗癌症的特殊功效，镭的需要量不断增加，因此许多国家开始从沥青铀矿中提炼镭，而提炼过镭的含铀矿渣就堆在一边，成了“废料”。
然而，铀核裂变现象发现后，铀变成了最重要的元素之一。这些“废料”也就成了“宝贝”。从此，铀的开采工业大大地发展起来，并迅速地建立起了独立完整的原子能工业体系。
铀是一种带有银白色光泽的金属，比铜稍软，具有很好的延展性，很纯的铀能拉成直径0.35毫米的细丝或展成厚度0.1毫米的薄箔。铀的比重很大，与黄金差不多，每立方厘米约重19克，像接力棒那样的一根铀棒，竟有十来公斤重。
铀的化学性质很活泼，易与大多数非金属元素发生反应。块状的金属铀暴露在空气中时，表面被氧化层覆盖而失去光泽。粉末状铀于室温下，在空气中，甚至在水中就会自燃。美国用贫化铀制造的一种高效的燃烧穿甲弹—“贫铀弹”，能烧穿30厘米厚的装甲锕板，“贫铀弹”利用的就是铀极重而又易燃这两种性质。
铀元素在自然界的分布相当广泛，地壳中铀的平均含量约为百万分之2.5，即平均每吨地壳物质中约含2.5克铀，这比钨、汞、金、银等元素的含量还高。铀在各种岩石中的含量很不均匀。例如在花岗岩中的含量就要高些，平均每吨含3.5克铀。依此推算，一立方公里的花岗岩就会含有约一万吨铀。海水中铀的浓度相当低，每吨海水平均只含3.3毫克铀，但由于海水总量极大，且从水中提取有其方便之处，所以目前不少国家，特别是那些缺少铀矿资源的国家，正在探索海水提铀的方法。
由于铀的化学性质很活泼，所以自然界不存在游离的金属铀，它总是以化合状态存在着。已知的铀矿物有一百七十多种，但具有工业开采价值的铀矿只有二、三十种，其中最重要的有沥青铀矿(主要成分为八氧化三铀)、品质铀矿(二氧化铀)、铀石和铀黑等。很多的铀矿物都呈黄色、绿色或黄绿色。有些铀矿物在紫外线下能发出强烈的荧光，我们还记得，正是铀矿物(铀化合物)这种发荧光的特性，才导致了放射性现象的发现。
虽然铀元素的分布相当广，但铀矿床的分布却很有限。国外铀资源主要分布在美国、加拿大、南非、西南非、澳大利亚等国家和地区。据估计，国外已探明的工业储量到1972年已超过一百万吨。随着勘探活动的广泛和深入，铀储量今后肯定还会增加。我国铀矿资源也十分丰富。
铀矿是怎样寻找的呢？铀及其一系列衰变子体的放射性是存在铀的最好标志。人的肉眼虽然看不见放射性，但是借助于专门的仪器却可以方便地把它探测出来。因此，铀矿资源的普查和勘探几乎都利用了铀具有放射性这一特点：若发现某个地区岩石、土壤、水、甚至植物内放射性特别强，就说明那个地区可能有铀矿存在。
铀矿的开采与其它金属矿床的开采并无多大的区别。但由于铀矿石的品位一般很低(约千分之一)，而用作核燃料的最终产品的纯度又要求很高(金属铀的纯度要求在99．9％以上，杂质增多，会吸收中子而妨碍链式反应的进行)，所以铀的冶炼不象普通金属那样简单，而首先要采用“水冶工艺”，把矿石加工成含铀60～70％的化学浓缩物（重铀酸铵)，再作进一步的加工精制。
铀水冶得到的化学浓缩物(重铀酸氨)呈黄色，俗称黄饼子，但它仍含有大量的杂质，不能直接应用，需要作进一步的纯化。为此先用硝酸将重铀酸铵溶解，得到硝酸铀酰溶液。再用溶剂萃取法纯化(一般用磷酸三丁酯作萃取剂)，以达到所要求的纯度标准。
纯化后的硝酸铀酰溶液需经加热脱硝，转变成三氧化铀，再还原成二氧化铀。二氧化铀是一种棕黑色粉末，很纯的二氧化铀本身就可以用作反应堆的核燃料。
为制取金属铀，需要先将二氧化铀与无水氟化氢反应，得到四氟化铀；最后用金属钙(或镁)还原四氟化铀，即得到最终产品金属铀。如欲制取六氟化铀以进行铀同位素分离，则可用氟气与四氟化铀反应。
至此，能作核燃料使用的金属铀和二氧化铀都生产出来了，只要按要求制成一定尺寸和形状的燃料棒或燃料块(即燃料元件)，就可以投入反应堆使用了。但是对于铀处理工艺来说，这还只是一半。
我们知道，核燃料铀在反应堆中虽然要比化学燃料煤在锅炉中使用的时间长得多，但是用过一段时间以后，总还是要把用过的核燃料从反应堆中卸出来，再换上一批新的核燃料。从反应维中卸出来的核燃料一般叫辐照燃料或“废燃料”。烧剩下的煤渣一般都丢弃不要了，可这种不能再使用的废燃料却还大有用处呢！
废燃料之所以要从反应堆中卸出来，并不是因为里面的裂变物质(铀235)已全部耗尽，而是因为能大量吸收中子的裂变产物积累得太多，致使链式反应不能正常进行了。所以，废燃料虽“废”，但里面仍有相当可观的裂变物质没有用掉，这是不能丢弃的，必须加以回收。而且在反应堆中，铀238吸收中子，生成钚239。钚239是原子弹的重要装药，它就含在废燃料中，这就使得用过的废燃料甚至比没有用过的燃料还宝贵。除此而外，反应堆运行期间，还生成其它很多种有用的放射性同位素，它们也含在废燃料中，也需要加以回收。
从原理上讲，废燃料的处理与天然铀的生产并无多大差别。一般先把废燃料溶解，再用溶剂萃取法把铀、钚和裂变产物相互分开，然后进行适当的纯化和转化。但实际上，废燃料的处理是十分困难的。世界上很多国家都能生产天然铀，很多国家都有反应堆，但是能处理废燃料的国家却并不多。
废燃料的处理有三个特点：一是废燃料具有极强的放射性，它们的处理必须有严密的防护设施，并实行远距离操作；二是废燃料中钚含量很低而钚又极贵重，所以要求处理过程的分离系数和回收率都很高；三是钚能发生链式反应，因此必须采取严格的措施，防止临界事故的发生。目前，废燃料的处理大都采用自动化程度很高的磷酸三丁酯萃取流程。
我们看到，在铀处理的工艺链中，相对于反应堆而言，铀水冶工艺在反应堆之前进行，所以通常叫做前处理，废燃料处理在反应堆之后进行，所以通常叫做后处理。而从铀矿石加工开始的整个工艺过程，包括铀同位素分离以及核燃料在反应堆中使用在内，一般总称为核燃料循环。
从以上极为简单的介绍就可以看出，铀和钚确是得之不易的。原子能工业犹如一条长长的巨龙，要最重的天然元素铀做出轰轰烈烈的事业，得经过多少次加工和处理、分析和测量、计算和核对啊！原子能工业又犹如一座高高的金字塔，要制造一颗原子弹，就要使用一、二十公斤铀235或钚239；要生产一、二十公斤铀235或钚239，就要消耗十来吨天然铀；要生产十来吨天然铀就要加工近万吨铀矿石。我们赞赏核电站的雄姿，惊叹原子弹的威力，可千万不能忽视支撑这座金字塔塔尖的无数块砖石啊！

6. 铀黄饼是什么

铀矿石加工的主要步骤包括：矿石品位、磨矿、矿石浸出，母液分离、溶液纯化、沉淀等工序。
为了便于浸出，矿石被开采出来后，必须将其破碎磨细，使铀矿物充分暴露。然后采用一定的工艺，借助一些化学试剂（即浸出剂）或其它手段将矿石中有价值的组分选择性地溶解出来。浸出方法有两种：酸法和碱法。由于浸出液中铀含量低，而且杂质种类多，含量高，所以必须将杂质去除才能确保铀的纯度。实现这一过程，可以选择以下两种方法:离子交换法（又称吸附法）和溶剂萃取法。水冶生产的最后一道工序是将沉淀物洗涤、压滤、干燥，然后得到水冶产品铀化学浓缩物，又称黄饼。

7. 铀是如何提取的

最重的天然元素铀已经成为新能源的主角，那么铀又是怎样提炼出来的呢？ 在居里夫妇发现镭以后，由于镭具有治疗癌症的特殊功效，镭的需要量不断增加，因此许多国家开始从沥青铀矿中提炼镭，而提炼过镭的含铀矿渣就堆在一边，成了“废料”。 然而，铀核裂变现象发现后，铀变成了最重要的元素之一。这些“废料”也就成了“宝贝”。从此，铀的开采工业大大地发展起来，并迅速地建立起了独立完整的原子能工业体系。 铀是一种带有银白色光泽的金属，比铜稍软，具有很好的延展性，很纯的铀能拉成直径0.35毫米的细丝或展成厚度0.1毫米的薄箔。铀的比重很大，与黄金差不多，每立方厘米约重19克，像接力棒那样的一根铀棒，竟有十来公斤重。 铀的化学性质很活泼，易与大多数非金属元素发生反应。块状的金属铀暴露在空气中时，表面被氧化层覆盖而失去光泽。粉末状铀于室温下，在空气中，甚至在水中就会自燃。美国用贫化铀制造的一种高效的燃烧穿甲弹—“贫铀弹”，能烧穿30厘米厚的装甲钢板，“贫铀弹”利用的就是铀极重而又易燃这两种性质。 铀元素在自然界的分布相当广泛，地壳中铀的平均含量约为百万分之2.5，即平均每吨地壳物质中约含2.5克铀，这比钨、汞、金、银等元素的含量还高。铀在各种岩石中的含量很不均匀。例如在花岗岩中的含量就要高些，平均每吨含3.5克铀。依此推算，一立方公里的花岗岩就会含有约一万吨铀。海水中铀的浓度相当低，每吨海水平均只含3.3毫克铀，但由于海水总量极大，且从水中提取有其方便之处，所以目前不少国家，特别是那些缺少铀矿资源的国家，正在探索海水提铀的方法。 由于铀的化学性质很活泼，所以自然界不存在游离的金属铀，它总是以化合状态存在着。已知的铀矿物有一百七十多种，但具有工业开采价值的铀矿只有二、三十种，其中最重要的有沥青铀矿(主要成分为八氧化三铀)、品质铀矿(二氧化铀)、铀石和铀黑等。很多的铀矿物都呈黄色、绿色或黄绿色。有些铀矿物在紫外线下能发出强烈的荧光，我们还记得，正是铀矿物(铀化合物)这种发荧光的特性，才导致了放射性现象的发现。 虽然铀元素的分布相当广，但铀矿床的分布却很有限。国外铀资源主要分布在美国、加拿大、南非、西南非、澳大利亚等国家和地区。据估计，国外已探明的工业储量到1972年已超过一百万吨。随着勘探活动的广泛和深入，铀储量今后肯定还会增加。我国铀矿资源也十分丰富。 铀矿是怎样寻找的呢？铀及其一系列衰变子体的放射性是存在铀的最好标志。人的肉眼虽然看不见放射性，但是借助于专门的仪器却可以方便地把它探测出来。因此，铀矿资源的普查和勘探几乎都利用了铀具有放射性这一特点：若发现某个地区岩石、土壤、水、甚至植物内放射性特别强，就说明那个地区可能有铀矿存在。 铀矿的开采与其它金属矿床的开采并无多大的区别。但由于铀矿石的品位一般很低(约千分之一)，而用作核燃料的最终产品的纯度又要求很高(金属铀的纯度要求在99．9％以上，杂质增多，会吸收中子而妨碍链式反应的进行)，所以铀的冶炼不象普通金属那样简单，而首先要采用“水冶工艺”，把矿石加工成含铀60～70％的化学浓缩物（重铀酸铵)，再作进一步的加工精制。 铀水冶得到的化学浓缩物(重铀酸氨)呈黄色，俗称黄饼子，但它仍含有大量的杂质，不能直接应用，需要作进一步的纯化。为此先用硝酸将重铀酸铵溶解，得到硝酸铀酰溶液。再用溶剂萃取法纯化(一般用磷酸三丁酯作萃取剂)，以达到所要求的纯度标准。 纯化后的硝酸铀酰溶液需经加热脱硝，转变成三氧化铀，再还原成二氧化铀。二氧化铀是一种棕黑色粉末，很纯的二氧化铀本身就可以用作反应堆的核燃料。 为制取金属铀，需要先将二氧化铀与无水氟化氢反应，得到四氟化铀；最后用金属钙(或镁)还原四氟化铀，即得到最终产品金属铀。如欲制取六氟化铀以进行铀同位素分离，则可用氟气与四氟化铀反应。 至此，能作核燃料使用的金属铀和二氧化铀都生产出来了，只要按要求制成一定尺寸和形状的燃料棒或燃料块(即燃料元件)，就可以投入反应堆使用了。但是对于铀处理工艺来说，这还只是一半。 我们知道，核燃料铀在反应堆中虽然要比化学燃料煤在锅炉中使用的时间长得多，但是用过一段时间以后，总还是要把用过的核燃料从反应堆中卸出来，再换上一批新的核燃料。从反应维中卸出来的核燃料一般叫辐照燃料或“废燃料”。烧剩下的煤渣一般都丢弃不要了，可这种不能再使用的废燃料却还大有用处呢！ 废燃料之所以要从反应堆中卸出来，并不是因为里面的裂变物质(铀235)已全部耗尽，而是因为能大量吸收中子的裂变产物积累得太多，致使链式反应不能正常进行了。所以，废燃料虽“废”，但里面仍有相当可观的裂变物质没有用掉，这是不能丢弃的，必须加以回收。而且在反应堆中，铀238吸收中子，生成钚239。钚239是原子弹的重要装药，它就含在废燃料中，这就使得用过的废燃料甚至比没有用过的燃料还宝贵。除此而外，反应堆运行期间，还生成其它很多种有用的放射性同位素，它们 蘑菇云
也含在废燃料中，也需要加以回收。 从原理上讲，废燃料的处理与天然铀的生产并无多大差别。一般先把废燃料溶解，再用溶剂萃取法把铀、钚和裂变产物相互分开，然后进行适当的纯化和转化。但实际上，废燃料的处理是十分困难的。世界上很多国家都能生产天然铀，很多国家都有反应堆，但是能处理废燃料的国家却并不多。 废燃料的处理有三个特点：一是废燃料具有极强的放射性，它们的处理必须有严密的防护设施，并实行远距离操作；二是废燃料中钚含量很低而钚又极贵重，所以要求处理过程的分离系数和回收率都很高；三是钚能发生链式反应，因此必须采取严格的措施，防止临界事故的发生。目前，废燃料的处理大都采用自动化程度很高的磷酸三丁酯萃取流程。 我们看到，在铀处理的工艺链中，相对于反应堆而言，铀水冶工艺在反应堆之前进行，所以通常叫做前处理，废燃料处理在反应堆之后进行，所以通常叫做后处理。而从铀矿石加工开始的整个工艺过程，包括铀同位素分离以及核燃料在反应堆中使用在内，一般总称为核燃料循环。 从以上极为简单的介绍就可以看出，铀和钚确是得之不易的。原子能工业犹如一条长长的巨龙，要最重的天然元素铀做出轰轰烈烈的事业，得经过多少次加工和处理、分析和测量、计算和核对啊！原子能工业又犹如一座高高的金字塔，要制造一颗原子弹，就要使用一、二十公斤铀235或钚239；要生产一、二十公斤铀235或钚239，就要消耗十来吨天然铀；要生产十来吨天然铀就要加工近万吨铀矿石。我们赞赏核电站的雄姿，惊叹原子弹的威力，可千万不能忽视支撑这座金字塔塔尖的无数块砖石啊！

8. 铀矿的种类,及提炼方法

铀矿的种类：
铀矿分为：方铀矿(uranatemnite)、沥青铀矿(pitchblende)、铌钛铀矿、晶质铀矿、非晶铀矿、钒钾铀矿、板铅铀矿、钡磷铀矿、翠砷铜铀矿、钙镁铀矿、钙铀云母、硅镁铀矿、磷锌铀矿、绿铀矿。
铀矿的提炼方法：
铀矿地质工作可划分3个阶段，即普查阶段、详查阶段和勘探阶段。普查阶段是在前期区域地质调查的基础上，在选出成矿有利的地区开展普查工作，查明区域地质成矿条件，发现放射性异常点（带）、矿化点和矿点以及成矿远景地段。详查阶段是对已发现的放射性异常点（带）、矿化带和矿点进行较为详细的地质测量和一定数量的探矿工程，对其做出是否具有发展前景和进一步勘探价值的评价。勘探阶段是对选出值得进一步工作的矿点进行详细的系统的技术工作，查明地质矿化特征、成矿条件和分布规律，探明储量，进行技术经济评价，为矿床开采提供资源基地。
找矿和勘探方法 ，主要有地质测量 、放射性物探测量（含航空伽玛测量、地面伽玛测量、射气测量、径迹蚀刻测量等），普通物探测量（含重力测量、磁法测量、电法测量和地震测量等），地球化学测量（含水化测量、河谷底沉积测量、原生晕测量、次生晕测量、钋210测量等），探矿工程（含槽探、井探、钻探和硐探）以及室内分析测试、岩石矿物鉴定和矿石技术加工试验等方法。同时还开展应用遥感技术、电算技术及先进分析测试技术。科研工作贯穿铀矿地质工作全过程，以应用研究为主兼顾基础研究。不同阶段科研任务各不相同，研究方法采取宏观研究与微观研究相结合，多学科、多专业、多兵种相结合，专业研究机构与生产单位研究相结合，通过研究，查明铀矿赋存地质环境和成矿条件及其分布规律，为发现新矿床、扩大老矿区的远景服务。

9. 中核集团二七二铀业有限责任公司的50年创新发展 走向“核优民强”

中核集团二七二铀业有限责任公司是1958年5月31日经时任中共中央总书记邓小平同志亲自选定厂址，同年7月开始兴建的中国第一座大型铀水冶纯化工厂，也是中国生产核纯级铀氧化物的纯化厂，曾为中国第一颗原子弹成功爆炸提供了合格的原料。
经过50年的创新发展，中核集团二七二铀业有限责任公司是（中核二七二厂）已成为集化工、机电、建筑、经贸、劳务等多行业、多品种的业务为一体的军民结合型企业，积淀着“事业高于一切，责任重于一切，严细融入一切，进取成就一切”的核工业精神。
穿着草鞋起步，为中国第一颗原子弹提供合格原料
20世纪50年代，毛泽东等老一辈无产阶级革命家作出了发展中国核工业的伟大战略决策。作为中国第一个铀水冶纯化厂，二七二厂担负着从铀矿石和铀精矿中提炼二氧化铀的艰巨任务。
从头开始，从零起步。在党中央的号召下，为了祖国的核事业，为了早日拿出合格的二氧化铀，一大批经过组织严格挑选的优秀青年从祖国的四面八方汇集到衡阳这片神奇的土地。
万事开头难。没有住房，粮食紧缺，甚至连像样的路都没有，劳改农场留下的草房、牛棚、马厩、猪圈统统成了建设者们的住房。修公路、架电线、建水厂，所有的生产、生活设施全都是职工们自己去干。
那时物质极度贫乏，厂里开展“土方大会战”，参战的小伙子和姑娘们，全是光着脚丫上阵。为了提高工作效率，年轻人壮着胆子向领导提出“请发一双草鞋吧”的“苛刻”要求。市场上没有草鞋卖，厂领导只好组织会战的工人们利用空余时间捡笋壳一个一个地编。大家穿上草鞋干活，加快了施工进度，也为二七二厂留下了“穿着草鞋起步”的佳话。
土方会战胜利后，工厂又克服了由于原苏联单方面撕毁协定带来的种种困难，组织全厂工程技术人员围绕设计、工艺、分析、设备等所有流程，组成攻关小组，自力更生，积极开展攻克“五关”(安全防护关、自动控制关、设备维修关、原材料供应关和化验分析关)、占领“五尖”(浸出、吸附、萃取、结晶、煅烧5项尖端技术)活动。在短短的两年多时间里，先后解决了500多个质量、安全和技术问题，攻克了大型设备吊装、不锈钢焊接、耐酸衬里、特殊设备安装和试车、试生产中工艺等技术上的重重难关，于1962年9月14日加工出合格的二氧化铀产品，为中国第一颗原子弹的研制成功提供了原料。
进行二次创业，建成军民结合型化工冶金企业
20世纪80年代，随着国家对国民经济的战略调整，二七二厂积极贯彻“保军转民、军民结合”的方针，利用军工技术和人才优势，先后开发了核电级二氧化铀、钛白粉、蛋白酶、聚合硫酸铁和硫磺制酸等多种民用产品。
1991年初，二七二厂接到了生产核电级二氧化铀的任务。他们仅凭着一份国际原子能机构的标准，对整个生产线进行全面的调查，从试验设备制作到工艺参数确定，全靠科技人员和工人们严格细致地摸索前进。经过一年多的努力，1992年2月28日生产出优质的核电级二氧化铀，填补了我国核电燃料原料生产的空白。
中核集团二七二铀业有限责任公司（中核二七二厂）在抓好核品生产的同时，大力开发民用化工产品。工厂充分发挥工程技术人员和广大职工的聪明才智，连续攻克工艺设备、废水处理、蒸气供应和资金筹措等四大难题，使民品钛白粉达产达标，其生产规模、技术水平在国内同行业中名列前茅。硫磺制酸、聚合硫酸铁、钼酸铵、肌醇、中性蛋白酶等其他民品生产经营保持良好发展势头。二七二厂已成为一家军民结合型的化工冶金企业。
中核集团二七二铀业有限责任公司（中核二七二厂）建立和完善激励机制，鼓励科技进步和技术创新。“十五”期间，一大批新技术、新工艺、新方法在生产中得到应用，有七项科研成果获得国防科工委和省国防科工办的奖励，有204项科研成果和842条合理化建议在生产、经营、管理中得到实施。2002年，二七二厂与北京化冶院合作的“高浓度铀TBP萃取制备核电级硝酸铀酰工艺流程研究”获国防科工委二等奖；“金红石型钛白粉生产工艺研究与应用”、“水吸收后处理氮氧化物”等三项成果获湖南省国防科技系统“十五”期间新技术推广一等奖，为企业快速发展奠定了坚实的基础。
实施科技创新，走“优核强民”发展之路
中核集团二七二铀业有限责任公司（中核二七二厂）在50年的创新发展中，不仅创建了具有中国特色的铀水冶纯化科技体系，也培育了一代具有崇高献身精神的工人和科技人才，他们在完善和发展自我的过程中，也把核事业不断地推向了前进。
中核集团二七二铀业有限责任公司（中核二七二厂）的“硝酸-热水淋洗饱合树脂上铀”等三个科研项目曾分别获得国家科技进步二、三等奖，使工艺水平达到国际水平；1985年“二氧化铀”荣获国家金质奖，1987年“八氧化三铀”获国家金质奖；工厂还先后获“国家一级计量单位”、“全国设备管理先进单位”、“全国环境优美工厂”、“湖南省六好企业”、“核工业部六好企业”等荣誉称号。
中核集团二七二铀业有限责任公司（中核二七二厂）建立和完善激励机制，鼓励科技进步和技术创新。“十五”期间，一大批新技术、新工艺、新方法在生产中得到应用，有7项科研成果获得国防科工委和省国防科工办的奖励，有204项科研成果和842条合理化建议，在生产、经营、管理中得到实施，并获得表彰。2002年二七二厂与化冶院合作的“高浓度铀TBP萃取制备核电级硝酸铀酰工艺流程研究”获国防科工委二等奖；“金红石型钛白粉生产工艺研究与应用”、“水吸收后处理氮氧化物”等三项成果获湖南省国防科技系统“十五”期间新技术推广一等奖，为企业快速发展奠定了坚实的基础。
二七二厂新工艺的诞生，新成果的取得，无不浸透着二七二人严细创新的奉献精神和团结进取的攀登精神。随着核工业的快速发展，二七二厂将牢固树立科学发展观，按照“寓军于民、军民结合”的发展要求，“做大规模、做强品牌、做优特色”，走“优核强民”的光明发展之路。

10. 铀矿冶的资源现状

全国十几个省、市、自治区建设了若干座铀矿山和铀水冶厂，以及铀矿冶研究所、设计院、机修厂、建筑公司等，建立了完整的中国铀矿冶工业体系，为我国核工业发展打下了坚实基础。其业务范围包括铀矿开采、铀矿选冶、铀纯化、铀氧化物的生产、机械加工、放射性辐射防护、放射性环境评价、矿山退役治理等，目前主要生产的铀产品有重铀酸钠（铵）、三碳酸铀酰铵、过氧化铀、八氧化三铀、二氧化铀等。