铀加工

铀加工，用于各种产品的矿石的制备。

铀（U）虽然非常致密（每立方厘米19.1克），但它是一种相对较弱的非难熔金属。实际上，铀的金属特性似乎介于银和其他真金属的特性与非金属元素的特性之间，因此铀在结构应用中没有价值。铀的主要价值在于其同位素的放射性和可裂变特性。自然界中，几乎所有金属（99.27％）都由铀238构成；其余包括铀235（0.72％）和铀234（0.006％）。在这些天然同位素中，只有铀235可通过中子辐照直接裂变。但是，铀238在吸收中子后会形成铀239，而后者的同位素最终会分解成p 239，这是在核能和核武器中非常重要的裂变材料。另一个裂变同位素铀233可通过中子辐照th 232形成。

即使在室温下，细分的铀金属也会与氧气和氮气发生反应。在更高的温度下，它会与多种合金金属反应形成金属间化合物。由于铀原子形成了奇异的晶体结构，因此很少与其他金属形成固溶体。在室温到其熔点1,132°C（2,070°F）之间，铀金属以三种结晶形式存在，即α（α），β（β）和γ（γ）相。从α相到β相的转变发生在668°C（1,234°F），并且从β相到γ相的转变发生在775°C（1,427°F）。γ铀具有体心立方（bcc）晶体结构，而β铀具有四方结构。但是，α相由高度不对称正交结构的波纹状原子片组成。这种各向异性的或扭曲的结构使得合金金属的原子难以替代铀原子或在晶格中占据铀原子之间的空间。仅观察到钼和铌与铀形成固溶合金。

历史

德国化学家马丁·海因里希·克拉普罗特（Martin Heinrich Klaproth）于1789年在沥青混合物的样本中发现了铀元素，这一成就被认为是值得赞扬的。克拉普罗普斯（Klaproth）在1781年发现了天王星之后就命名了这种新元素。但是直到1841年，法国化学家Eugène-MelchiorPéligot才表明，克拉普罗普斯获得的黑色金属物质确实是复合二氧化铀。Péligot通过用钾金属还原四氯化铀来制备实际的铀金属。

在发现和阐明核裂变之前，铀的一些实际用途（而且很小）是用于陶瓷的着色和在某些专门应用中作为催化剂。如今，铀在军事和商业用途的核应用中都具有很高的价值，甚至低品位矿石也具有巨大的经济价值。金属铀通常通过Ames工艺生产，该工艺由美国化学家FH Spedding和他的同事于1942年在艾姆斯爱荷华州立大学开发。在该方法中，通过用镁热还原从四氟化铀中获得金属。

矿石

地壳中约含百万分之二的铀，这反映了自然界的广泛分布。估计海洋中含有4.5×10 ⁹吨的元素。铀是150多种不同矿物质中的重要成分，另外50种矿物质中的微量成分也存在。在岩浆热液脉和伟晶岩中发现的主要铀矿物质包括铀矿和沥青闪石（后者是各种铀矿）。这两个矿石中的铀以二氧化铀的形式存在，由于氧化作用，其确切的化学组成可以从UO ₂变为UO _2.67。其他具有经济重要性的铀矿石是金矿，一种水合的磷酸铀酰钙。水钠钙石，水合磷酸铀酰铜；coffinite，一种黑色水合硅酸铀；卡诺石，一种黄色的水合铀酰钒酸盐。

据估计，已知低成本铀储量的90％以上发生在加拿大，南非，美国，澳大利亚，尼日尔，纳米比亚，巴西，阿尔及利亚和法国。这些储量中约有50％到60％位于埃利奥特湖（Elliot Lake）的砾岩层中，该湖位于加拿大安大略省休伦湖以北，以及南非的威特沃特斯兰德金矿。美国西部科罗拉多高原和怀俄明盆地的砂岩地层也含有大量铀。