1. Uranning kashf etilishi tarixi

Uran olish.
Uranni rudalardan ajratishning ko'plab usullari ishlab chiqilgan. Buning sababi, bir tomondan, 92-sonli elementning strategik ahamiyati, ikkinchi tomondan, uning tabiiy shakllarining xilma-xilligi. Qanday usul bo'lishidan qat'i nazar, qanday xom ashyo bo'lishidan qat'i nazar, har qanday uran ishlab chiqarish uch bosqichni o'z ichiga oladi: uran rudasini dastlabki kontsentratsiyalash, uranni yuvish va cho'ktirish, ekstraktsiya yoki ion almashish yo'li bilan etarli darajada sof uran birikmalarini olish.Bundan keyin hosil bo'lgan uranning maqsadiga qarab. , izotop boyitishdan keyin 235U yoki darhol elementar uranni qayta tiklash.
Uran qazib olishning birinchi bosqichi konsentratsiyadir. Tosh maydalanadi va suv bilan aralashtiriladi. Og'ir to'xtatilgan moddalar tarkibiy qismlari tezroq cho'kadi. Agar jinsda birlamchi uran minerallari bo'lsa, ular tezda cho'kadi: bu og'ir minerallar. №92 elementning ikkilamchi minerallari engilroq, bu holda og'ir chiqindi jinslar ertaroq joylashadi. (Biroq, u har doim ham bo'sh emas, u ko'plab foydali elementlarni, shu jumladan uranni ham o'z ichiga olishi mumkin).
Keyingi bosqich - konsentratlarni yuvish, 92-sonli elementni eritmaga o'tkazish. Amalda kislotali va ishqorli yuvishdan foydalaniladi. Birinchisi arzonroq, chunki uran qazib olish uchun sulfat kislota ishlatiladi. Ammo agar uran xom ashyo tarkibida to'rt valentli holatda bo'lsa, masalan, uran qatronida bo'lsa, unda bu usul qo'llanilmaydi: tetravalent uran sulfat kislotada deyarli erimaydi. Va siz ishqoriy yuvishga murojaat qilishingiz yoki uranni olti valentli holatga oldindan oksidlashingiz kerak.
Uran konsentratida dolomit yoki magnezit bo'lgan hollarda kislotali yuvishdan foydalanmang. Ularni eritish uchun juda ko'p kislota sarflash kerak va bu hollarda gidroksidi soda ishlatish yaxshiroqdir.
Uranni rudalardan yuvish muammosi kislorodni puflash orqali tez va samarali hal qilinadi. 150 ° S ga qadar qizdirilgan uran rudasining sulfidli minerallar bilan aralashmasida kislorod oqimi oziqlanadi. Bu holda oltingugurt minerallaridan sulfat kislota hosil bo'lib, uranni yuvadi.
Olingan eritmadan uranni tanlab ajratib olish kerak. Zamonaviy usullar - ekstraktsiya va ion almashinuvi bu muammoni hal qilish imkonini berdi.
Eritmada nafaqat uran, balki boshqa kationlar ham mavjud. Ulardan ba'zilari ma'lum sharoitlarda xuddi uran kabi harakat qiladi: ular bir xil organik erituvchilar bilan chiqariladi, bir xil ion almashinadigan smolalarga cho'ktiriladi va bir xil sharoitda cho'kadi. Shuning uchun uranni tanlab izolyatsiya qilish uchun har bir bosqichda u yoki bu kiruvchi sherikdan xalos bo'lish uchun ko'plab oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalaridan foydalanish kerak. Zamonaviy ion almashinadigan qatronlarda uran juda tanlab chiqariladi.
Ion almashinuvi va ekstraktsiya usullari ham yaxshi, chunki ular yomon eritmalardan uranni to'liq ajratib olishga imkon beradi, ularning litrida 92-sonli elementning grammining o'ndan bir qismi bor.
Uranni hali ham katta termal neytronni tutib olish kesimiga ega bo'lgan aralashmalardan - bor, kadmiy, litiy va noyob tuproqlardan tozalash kerak. Yakuniy mahsulotdagi ularning miqdori foizning yuz mingdan va milliondan bir qismidan oshmasligi kerak. Ushbu aralashmalarni olib tashlash uchun uranning tijorat sof birikmasi eritiladi azot kislotasi .[3]

U3O8 + 8 HNO3 = 3 UO2(NO3)2 + 2 NO2 + 4 H2O [5]

Bu yaratadi uranil nitrat UO2(NO3)2, u tributilfosfat va boshqa baʼzi moddalar bilan ekstraksiya qilinganda qoʻshimcha ravishda kerakli sharoitga qadar tozalanadi.[3]


UO2(NO3)2 + 6 H2O + 2 (C4H9O)3PO = UO2(NO3)2 * 2(C4H9O)3PO + 6 H2O [5]


Keyin bu modda kristallanadi (yoki peroksid UO4 2H2O cho'kadi) va ehtiyotkorlik bilan yondiriladi. Ushbu operatsiya natijasida uran trioksidi UO3 hosil bo'lib, u kamayadi vodorod UO2 ga.[3]


UO2(NO3)2 * 6 H2O = UO3 + 2NO2 + ½ O2 + 6 H2O
UO 3 + H 2 = UO 2 + H 2 O [5]

Bu modda rudadan metallgacha bo'lgan yo'lda oxirgidan oldingi moddadir. 430 dan 600 ° S gacha bo'lgan haroratda u quruq vodorod ftorid bilan reaksiyaga kirishadi va tetraflorid UF4 ga aylanadi.[3]

UO 2 + 4 HF \u003d UF 4 + H 2 O

Aynan shu birikmadan odatda metall uran olinadi. Uran tetrafloridni magniy bilan ekzotermik reaktsiyada "bomba" ga kamaytirish orqali tayyorlangan - muhrlangan idish, odatda po'lat, "termit jarayoni" deb nomlanuvchi keng tarqalgan texnika. "Bomba" dagi reaktsiyalar 1300 ° C dan yuqori haroratlarda davom etadi. Uning ichidagi yuqori bosimga bardosh berish uchun kuchli po'lat korpus kerak. "Bomba" UF4 granulalari bilan yuklanadi va ortiqcha mayda dispers magniy bilan qoplanadi va 500-700 ° S gacha qizdiriladi, shu vaqtdan boshlab o'z-o'zidan isitish reaktsiyasi boshlanadi. Reaksiyaning issiqligi metall uran va cüruf - magniy ftorid, MgF2 dan tashkil topgan "bomba" ning to'ldirishini eritish uchun etarli. Shlak ajralib chiqadi va yuqoriga suzadi. "Bomba" sovutilganda, vodorod tarkibiga qaramay, atom elektr stantsiyasi yoqilg'isi uchun mos bo'lgan uran metall ingoti olinadi.

UF 4 + 2 Mg \u003d U (metall) + 2 MgF 2

Metall shuningdek, uran oksidlarini yuqori haroratlarda kaltsiy, alyuminiy yoki uglerod bilan kamaytirish orqali olinadi; yoki CaCl2 va NaCl eritmasida erigan KUF5 yoki UF4 ni elektroliz qilish orqali. [5]