Преработка на уран, подготовка на рудата за използване в различни продукти.
Уранът (U), макар и много плътен (19,1 грама на кубичен сантиметър), е сравнително слаб, неогнеупорен метал. Всъщност металните свойства на урана изглеждат междинни между тези на среброто и другите истински метали и тези на неметалните елементи, така че той да не се оценява за структурни приложения. Основната стойност на урана е в радиоактивните и делящи се свойства на неговите изотопи. В природата почти целият (99,27 процента) от метала се състои от уран-238; остатъкът се състои от уран-235 (0,72 процента) и уран-234 (0,006 процента). От тези естествено срещащи се изотопи само уран-235 се дели пряко чрез неутронно облъчване. Въпреки това, уран-238, поглъщайки неутрон, образува уран-239 и последният изотоп в крайна сметка се разпада в плутоний-239 - делящ се материал от голямо значение в ядрената енергия и ядрените оръжия. Друг делящ се изотоп, уран-233, може да се образува чрез неутронно облъчване на торий-232.
Дори при стайна температура фино разделен уранов метал реагира с кислород и азот. При по-високи температури той реагира с голямо разнообразие от легиращи метали, образувайки интерметални съединения. Образуването на твърд разтвор с други метали се случва рядко поради сингълните кристални структури, образувани от уранови атоми. Между стайната температура и точката на топене от 1132 ° C (2070 ° F) металът на урана съществува в три кристални форми, известни като фаза алфа (α), бета (β) и гама (γ). Трансформацията от алфа в бета фаза се извършва при 668 ° C (1,234 ° F) и от бета до гама фаза при 775 ° C (1,427 ° F). Гама уранът има телесно центрирана кубична (bcc) кристална структура, докато бета уранът има тетрагонална структура. Алфа фазата обаче се състои от гофрирани листове от атоми в силно асиметрична орторомбична структура. Тази анизотропна или изкривена структура затруднява атомите на легиращите метали да заместват урановите атоми или да заемат пространства между урановите атоми в кристалната решетка. Наблюдавани са само молибден и ниобий, които образуват сплави с твърд разтвор с уран.
история
Немският химик Мартин Хайнрих Клапрот е приписан за откриването на елемента уран през 1789 г. в проба от стъбленде. Клапрот нарече новия елемент след планетата Уран, която беше открита през 1781 г. Едва през 1841 г. обаче френският химик Ейген-Мелхиор Пелигот показа, че черното метално вещество, получено от Клапрот, наистина е съединеният уранов диоксид. Пелигот приготвя истински метален уран чрез редуциране на тетрахлорид на уран с калиев метал.
Преди откриването и изясняването на ядрения делене, малкото практически приложения на уран (а те бяха много малки) бяха в оцветяването на керамиката и като катализатор в някои специализирани приложения. Днес уранът е високо ценен за ядрени приложения, както военни, така и търговски, а дори нискокачествените руди имат голяма икономическа стойност. Уранският метал се произвежда рутинно чрез процеса на Еймс, разработен от американския химик Ф. Х. Шпединг и неговите колеги през 1942 г. в Айовския държавен университет в Айова. При този процес металът се получава от уран тетрафлуорид чрез термично редуциране с магнезий.
руди
Земната кора съдържа около две части на милион уран, което отразява широко разпространение в природата. Счита се, че океаните съдържат 4,5 × 10 9 тона елемент. Уранът се среща като значителна съставка в повече от 150 различни минерали и като незначителен компонент от други 50 минерала. Първичните минерали на урана, които се намират в магматичните хидротермални вени и в пегматитите, включват уранинит и витланде (последното разнообразие от уранинит). Уранът в тези две руди се среща под формата на уранов диоксид, който поради окисляване може да варира в точен химичен състав от UO 2 до UO 2.67. Други уранови руди с икономическо значение са аутонит, хидратиран калциев уранилфосфат; тобернит, хидратиран меден уранилфосфат; кофинит, черен хидратиран уранов силикат; и карнонит, жълт хидратиран калиев уранил ванадат.
Счита се, че повече от 90 процента от известните нискотарифни запаси на уран се срещат в Канада, Южна Африка, САЩ, Австралия, Нигер, Намибия, Бразилия, Алжир и Франция. Около 50 до 60 процента от тези резервати се намират в конгломератните скални образувания на езерото Елиът, разположени северно от езерото Хурон в Онтарио, Кан., И в златните полета на Уитватерсранд в Южна Африка. Форми от пясъчник в Колорадовото плато и басейна на Вайоминг в западните Съединени щати също съдържат значителни запаси от уран.
Добив и концентриране
Урановите руди се срещат в находища, които са както в близост до повърхността, така и много дълбоки (например 300 до 1200 метра или 1000 до 4000 фута). Дълбоките руди понякога се срещат в шевове с дебелина 30 метра. Както е случаят с рудите на други метали, повърхностните уранови руди лесно се добиват с голямо земно-подвижно оборудване, докато дълбоките находища се добиват по традиционен метод с вертикална шахта и дрейф.
Урановите руди обикновено съдържат само малко количество минерали, съдържащи уран, и те не подлежат на топене чрез директни пирометалургични методи; вместо това трябва да се използват хидрометалургични процедури за извличане и пречистване на стойностите на урана. Физическата концентрация значително би намалила натоварването върху хидрометалургичните преработвателни схеми, но нито един от конвенционалните методи на обезщетяване, които обикновено се използват при обработката на минерали - например гравитация, флотация, електростатика и дори сортиране на ръце - обикновено не се прилага за уранови руди. С малки изключения методите за концентрация водят до прекомерна загуба на уран до хвоста.
