Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов - Полькин С.И.
Скачать (прямая ссылка):
Металлический уран химически весьма активен. На воздухе в мелкораздробленном состоянии он загорается при комнатной температуре, в компактном состоянии — при 7000C
Порядковый номер урана 92, атомная масса 238,03. В соединениях уран проявляет валентности +2, +3, +4, +5 и +6. Наиболее устойчивы как в твердом состоянии, так и в растворах соединения, отвечающие валентности
25* 387
-f4 и -f-6. В ряду напряжений уран находится вблизи бериллия и алюминия, являясь сильным восстановителем, особенно в водных растворах.
Уран быстро растворяется в соляной кислоте с образованием ионов U3+ и U1+. При растворении часть урана превращается в черный осадок, который находится в растворе в виде суспензии, состоящей, по-видимому, из гидрати-рованного диоксида урана. Неокислякяцие кислоты, такие, как серная, фосфорная и фтористоводородная, реагируют с ураном очень медленно. Азотная кислота растворяет куски урана с умеренной скоростью; при растворении тонкоизмельченного урана в азотной кислоте может произойти сильный взрыв. Едкие щелочи слабо действуют на металлический уран, но при добавлении к щелочному раствору перекиси водорода уран образует растворимые перуранаты.
Наибольшее значение в технике имеют UF4, UF6 и UCl4. К наиболее важным оксидам урана относятся uo2, UsO8 и UO3. Точка плавления UO2 2550 0C, остальные оксиды разлагаются до плавления.
В водных растворах шестивалентный уран находится в виде двухзаряд-ного иона уранила UO22+, четырехвалентный уран присутствует в виде простого нона U4+. Известны также ионы трех- и пятивалентного урана, однако они неустойчивы. Ион трехвалентного урана при температуре выше O0C окисляется водой до четырехвалентного, ион пятивалентного урана диспро-порционирует в растворе на U4+ и UO22+.
Растворы солей уранила окрашены в желтый цвет; растворимость (г соли на 100 г воды) некоторых солей уранила приведена ниже:
Соль.............U02(S04)3H20 UO2Cl2 Na4[UO2(C08)3]
Растворимость, г....... 18,9 320 165
Температура, °С....... 13 18 18
При взаимодействии карбонатов и бикарбонатов щелочных металлов или аммония с солями уранила образуются комплексные анионы [UO2(COs)3]4-и др. При действии щелочей на растворы солей уранила выделяются желтые осадки малорастворимых диуранатов типа Me2U2O7. На воздухе U4+ в растворах медленно окисляется в U6+. Из водно-растворимых соединений четырехвалентного урана технологическое значение имеет сульфат, а также некоторые его комплексные производные.
Природный уран состоит из смеси трех изотопов: 238U, 235U,
234U (табл. 16.1).
Таблица 16.1. Природные изотопы урана
Изотоп Относительное содержание в природной смеси, % Массовое число Число протонов в ядре Число нейтронов в ядре Период полураспада , лет
238 99,274 238 92 146 4,498-109
235 0,72 235 92 143 7,13-108
234 0,006 234 92 142 2,48-106
Природные изотопы урана радиоактивны, 234U образуется в результате радиоактивного распада 238U, таким образом, эти два изотопа генетически связаны друг с другом. Конечными продуктами радиоактивного распада 238U и 235U являются гелий и стабильные изотопы свинца 206Pb и 207Pb.
В настоящее время с помощью ядерных реакций получено 11 искусственных радиоактивных изотопов урана с массовыми числами 227; 228; 229; 230; 231; 232; 233; 236; 237; 239 и 240.
Чрезвычайно важное свойство изотопов урана — их способ-
388
ность к делению при захвате нейтронов. Ядерная реакция деления заключается в том, что при захвате нейтрона ядро, например 235U, распадается на два осколка с выделением энергии огромной мощности и испусканием нескольких новых нейтронов. При определенных условиях эти нейтроны взаимодействуют с другими ядрами и, таким образом, развивается самоподдерживающаяся цепная реакция деления. Мощность энергии, выделяемой при делении 1 г 235U, соответствует приблизительно 21 900 кВт-ч. Это свойство определяет использование изотопов урана в качестве ядерного топлива в атомных реакторах, а также в качестве ядерного взрывчатого вещества в ядерном оружии.
В качестве ядерного топлива применяют 235U, 233U и 239Pu. 233JJ и 2зэри получают в атомных реакторах из 238U и 232Th.
Использование атомной энергии в мирных целях способствует развитию производительных сил человеческого общества. Использование ее возможно и целесообразно во многих отраслях науки и техники, и в первую очередь для производства электроэнергии.
Образующиеся при работе атомного реактора продукты деления представляют собой радиоактивные изотопы почти 30 элементов всех групп Периодической системы. Радиоактивные изотопы широко используют во многих отраслях народного хозяйства как средство контроля и автоматизации технологических процессов и др. Атомная энергия открывает также перспективу более эффективного использования ценнейшего сырья: угля, нефти, газа в химической индустрии.
§ 16.3. РУДЫ И МИНЕРАЛЫ УРАНА
Среднее содержание урана в земной коре, по данным А. П. Виноградова, составляет 2,6-10-4%., по другим данным — 4-10~4%. Урана больше, чем таких элементов, как золото (~10_7%), серебро (10-5%.), ртуть (7,7-10-6%), сурьма (4-10-5%), молибден (1,7-10-4%)- Общая масса урана в земной коре (до глубины 20 км) оценивается в 1,3-1014 т.
