1、 铀提取工艺铀提取工艺 学学 核资源与核燃料工程学院铀提取工艺学铀提取工艺学教学课件教学课件南华大学核资源与核燃料工程学院课件制作 毛拥军 总总 目目 录录 第第1章章 绪论绪论 第第2章章 铀及其化合物的性质铀及其化合物的性质 第第3章章 铀的浸出铀的浸出 第第4章章 矿浆的固液分离和洗涤矿浆的固液分离和洗涤 第第5章章 离子交换法提铀工艺离子交换法提铀工艺 第第6章章 萃取法提铀工艺萃取法提铀工艺 第第7章章 铀的沉淀铀的沉淀 第1章 绪论1.1 铀生产简史铀生产简史 从从20世纪世纪40年代初开始，就世界范围看，作为核年代初开始，就世界范围看，作为核武器制造、核能利用计划一部分的铀工业，
2、经历了建武器制造、核能利用计划一部分的铀工业，经历了建立、大发展、停顿和新发展四个历史阶段。立、大发展、停顿和新发展四个历史阶段。20世纪世纪40年代初到年代初到1949年是铀生产工业的建立阶年是铀生产工业的建立阶段。在此期间，铀的生产只是为了制造原子弹。当时，段。在此期间，铀的生产只是为了制造原子弹。当时，由于时间紧迫，来不及普遍找矿，故所需铀矿石，主由于时间紧迫，来不及普遍找矿，故所需铀矿石，主要来自已知的铀矿床和以前提镭、钒的含铀尾矿。直要来自已知的铀矿床和以前提镭、钒的含铀尾矿。直到到1946年，有关国家的铀矿地质勘探及开采工作才普年，有关国家的铀矿地质勘探及开采工作才普遍开展起来。在
3、这期间，对铀矿石的提取工艺做了许遍开展起来。在这期间，对铀矿石的提取工艺做了许多奠基性的研究。多奠基性的研究。1950年至年至1959年是铀生产的大发展阶段。此阶段主年是铀生产的大发展阶段。此阶段主要由于核电站的建设促使铀工业的大发展。另外，要由于核电站的建设促使铀工业的大发展。另外，1945年美国首先研制成原子弹，其后又进一步加紧了核武器年美国首先研制成原子弹，其后又进一步加紧了核武器的研制，并于的研制，并于1952年进行了氢弹爆炸试验。随后，苏、年进行了氢弹爆炸试验。随后，苏、英、法等国也相继赶上，大量生产核燃料，发展核武器。英、法等国也相继赶上，大量生产核燃料，发展核武器。这一切都给铀生
4、产的发展以巨大的刺激。这一切都给铀生产的发展以巨大的刺激。1960年至年至1970年间，铀生产处于一个下降阶段，这年间，铀生产处于一个下降阶段，这是由于铀生产的订货已超过了当时的实际需求量。是由于铀生产的订货已超过了当时的实际需求量。铀生产简史铀生产简史 1971年到现在是铀生产的回升阶段。年到现在是铀生产的回升阶段。20世纪世纪70年代年代初期，资本主义各国普遍出现了能源短缺的情况；初期，资本主义各国普遍出现了能源短缺的情况；另外，核电技术的新发展，使核燃料上具有了和煤、石另外，核电技术的新发展，使核燃料上具有了和煤、石油等化学燃料相竞争的能力。油等化学燃料相竞争的能力。总之，经过几十年的发
5、展，世界铀生产工业已发展总之，经过几十年的发展，世界铀生产工业已发展到相当大的规模，据不完全统计，到到相当大的规模，据不完全统计，到1977年底，除已拆年底，除已拆除的外，国外铀水冶厂共有除的外，国外铀水冶厂共有100余座，按余座，按U3O8计的总生计的总生产能力在产能力在33000ta-1以上。与此同时，随着铀生产的发以上。与此同时，随着铀生产的发展，铀生产的工艺技术也在不断更新、改进。展，铀生产的工艺技术也在不断更新、改进。铀生产简史铀生产简史 随着国民经济建设的发展，我国也建立了一套完随着国民经济建设的发展，我国也建立了一套完整的原子能工业体系。整的原子能工业体系。1964年年10月月1
6、6日，我国成功地日，我国成功地爆炸了第一颗原子弹；仅隔两年八个月，于爆炸了第一颗原子弹；仅隔两年八个月，于1967年年6月月铀生产简史铀生产简史 我国核工业的创建和发展是新中国成立以来最大和我国核工业的创建和发展是新中国成立以来最大和最有影响的成就之一。新中国成立以后，面对美国的核最有影响的成就之一。新中国成立以后，面对美国的核威胁和核讹诈，毛泽东、周恩来等国家领导人高瞻远瞩、威胁和核讹诈，毛泽东、周恩来等国家领导人高瞻远瞩、审时度势，毅然作出了发展我国原子能事业的战略决策。审时度势，毅然作出了发展我国原子能事业的战略决策。从从1955年起我国开始铀矿普查勘探工作，并在年起我国开始铀矿普查勘探
7、工作，并在1958年向年向国家提交了第一批铀矿工业储量。国家提交了第一批铀矿工业储量。1956年年8月月17日又成功地进行了第一次氢弹试验。我国核能工业尽日又成功地进行了第一次氢弹试验。我国核能工业尽管起步较晚，但其发展速度还是较快的。当前，在巩固管起步较晚，但其发展速度还是较快的。当前，在巩固原有发展成果的同时，正在采取积极措施，以便更有效原有发展成果的同时，正在采取积极措施，以便更有效地发展我国的核能事业。地发展我国的核能事业。至至1957年初先后确定了第一批建设的铀矿冶企业，即：三年初先后确定了第一批建设的铀矿冶企业，即：三矿（郴州铀矿、衡山大浦铀矿和上饶铀矿）一厂（衡阳铀矿（郴州铀矿、
8、衡山大浦铀矿和上饶铀矿）一厂（衡阳铀厂）的项目和厂址。厂）的项目和厂址。1958年建立了主管铀矿冶工作的二机年建立了主管铀矿冶工作的二机部十二局，同时成立了新疆矿冶公司和中南矿冶公司，组部十二局，同时成立了新疆矿冶公司和中南矿冶公司，组建了北京铀矿选冶研究所、铀矿冶设计研究院和铀矿开采建了北京铀矿选冶研究所、铀矿冶设计研究院和铀矿开采研究所。三矿一厂于研究所。三矿一厂于1962年年9月至月至1963年年10月陆续建成并月陆续建成并顺利投产，实现了从矿石到顺利投产，实现了从矿石到UO2的工业生产，成功地解决的工业生产，成功地解决了原子能工业的原料问题，经过厂矿院所的共同努力，用了原子能工业的原料
9、问题，经过厂矿院所的共同努力，用最快的速度生产出制备了第一颗原子弹需要的最快的速度生产出制备了第一颗原子弹需要的UO2和和UF4，为为1964年年10月月16日我国第一颗原子弹爆炸成功作出了贡献。日我国第一颗原子弹爆炸成功作出了贡献。铀生产简史铀生产简史 1970年，我国铀矿冶工业受到十年动乱期间年，我国铀矿冶工业受到十年动乱期间“左左”的指导思想的严重干扰，提出新建近的指导思想的严重干扰，提出新建近30个铀矿山（点）个铀矿山（点）和十几个铀水冶厂的高指标、大计划，给铀矿冶工业造和十几个铀水冶厂的高指标、大计划，给铀矿冶工业造成很大的浪费和极为严重的后果。在建立第三批铀矿冶成很大的浪费和极为严
10、重的后果。在建立第三批铀矿冶企业的过程中，铀矿冶的科研工作仍然取得一定程度的企业的过程中，铀矿冶的科研工作仍然取得一定程度的进展。进展。1963年国家决定建立第二批铀矿冶企业。到年国家决定建立第二批铀矿冶企业。到1967年先后建成年先后建成了广东和抚州两个铀矿冶联合企业，开发建立了新的铀矿、放射了广东和抚州两个铀矿冶联合企业，开发建立了新的铀矿、放射分选厂和铀水冶厂，包括：衢州铀矿、本溪铀矿、修水铀矿、兴分选厂和铀水冶厂，包括：衢州铀矿、本溪铀矿、修水铀矿、兴城铀矿和伊宁铀矿及水冶厂等。城铀矿和伊宁铀矿及水冶厂等。铀生产简史铀生产简史 1980年以后，由于国际市场铀产品价格的不断下滑，年以后，
11、由于国际市场铀产品价格的不断下滑，国内铀产品供过于求。中国的铀工业生产规模过大，采冶国内铀产品供过于求。中国的铀工业生产规模过大，采冶失调，铀产品成本过高，必须按照失调，铀产品成本过高，必须按照“调整、改革、整顿、调整、改革、整顿、提高提高”的方针对铀矿冶工业进行调整。大部分用的方针对铀矿冶工业进行调整。大部分用常规方法常规方法生产的铀水冶厂由于各种原因改建、停产或退役。同时，生产的铀水冶厂由于各种原因改建、停产或退役。同时，加强对矿石堆浸和原地浸出工艺的开发研究工作，新建了加强对矿石堆浸和原地浸出工艺的开发研究工作，新建了一些用一些用原地浸出原地浸出、就地破碎浸出就地破碎浸出和和地表堆浸地表
12、堆浸工艺提取铀的工艺提取铀的厂矿。目前，我国采用原地浸出、就地破碎浸出和地表堆厂矿。目前，我国采用原地浸出、就地破碎浸出和地表堆浸工艺生产的铀产量已占总产量的浸工艺生产的铀产量已占总产量的70%，其中原地浸出占，其中原地浸出占20 25%，就地破碎浸出占，就地破碎浸出占10 15%，地表堆浸占，地表堆浸占35 40%。铀生产简史铀生产简史 根据我国核电发展规划，到根据我国核电发展规划，到2020年核电发电量占总年核电发电量占总电量的电量的4%，需要建立，需要建立40座百万千瓦的核电站，这将对座百万千瓦的核电站，这将对核燃料铀产生巨大的需求。据核燃料铀产生巨大的需求。据2008年度中国国家原子能
13、年度中国国家原子能机构出版的红皮书机构出版的红皮书铀资源、生产与需求四十年回顾铀资源、生产与需求四十年回顾报道，到报道，到2020年我国铀资源储量至少要保有年我国铀资源储量至少要保有4105t。此外，还要保障核军工发展的需要，需求量更大。此外，还要保障核军工发展的需要，需求量更大。2020年以后，核军工和核电对天然铀的需求量将进一步增加，年以后，核军工和核电对天然铀的需求量将进一步增加，天然铀的供需矛盾将更加突出。天然铀的供需矛盾将更加突出。铀生产简史铀生产简史1.2 铀提取工艺技术的现状与发展趋势铀提取工艺技术的现状与发展趋势 核能工业的发展要求铀的提取与精制工艺技术不断核能工业的发展要求铀
14、的提取与精制工艺技术不断地改进和革新。目前，铀提取与精制工艺技术的革新主地改进和革新。目前，铀提取与精制工艺技术的革新主要着眼于简化操作、缩短流程，节省消耗、降低成本，要着眼于简化操作、缩短流程，节省消耗、降低成本，其进展情况概括起来有如下几个方面。其进展情况概括起来有如下几个方面。改善浸取过程的经济技术指标是减少铀生产成本的改善浸取过程的经济技术指标是减少铀生产成本的关键一环，在这方面已取得了不少可喜的进展。关键一环，在这方面已取得了不少可喜的进展。铀提取工艺是一门综合性的技术，其基本原则是铀提取工艺是一门综合性的技术，其基本原则是经济的原则，也就是盈利的原则，即用最低的支出获经济的原则，也
15、就是盈利的原则，即用最低的支出获得最高的收入，而且收入必须大于支出，同时应当考得最高的收入，而且收入必须大于支出，同时应当考虑较高资源利用率的原则。因此，铀提取工艺要求被虑较高资源利用率的原则。因此，铀提取工艺要求被提取的铀矿石必须有尽可能高的铀品位，工艺流程应提取的铀矿石必须有尽可能高的铀品位，工艺流程应当尽可能短，消耗的试剂和选用的设备应当尽可能少，当尽可能短，消耗的试剂和选用的设备应当尽可能少，操作应当简单、方便、易行，有经济合理的尾矿和废操作应当简单、方便、易行，有经济合理的尾矿和废水处理方案，并且尽可能考虑综合回收。总而言之，水处理方案，并且尽可能考虑综合回收。总而言之，采用新技术、新设备、新材料，达到降低成本的目的，采用新技术、新设备、新材料，达到降低成本的目的，这是开发和研究铀提取工艺的基本方向。这是开发和研究铀提取工艺的基本方向。
