Pagproseso ng uranium, paghahanda ng mineral para magamit sa iba't ibang mga produkto.
Ang Uranium (U), bagaman napaka siksik (19.1 gramo bawat cubic centimeter), ay medyo mahina, hindi gawa sa metal na metal. Sa katunayan, ang mga metal na katangian ng uranium ay lilitaw na maging intermediate sa pagitan ng mga pilak at iba pang mga tunay na metal at sa mga hindi elemento ng metal, upang hindi ito pinahahalagahan para sa mga istruktura na aplikasyon. Ang pangunahing halaga ng uranium ay nasa radioactive at fissionable na katangian ng mga isotopes nito. Sa likas na katangian, halos lahat (99.27 porsyento) ng metal ay binubuo ng uranium-238; ang nalalabi ay binubuo ng uranium-235 (0.72 porsyento) at uranium-234 (0.006 porsyento). Sa mga natural na nagaganap na isotopes, ang uranium-235 lamang ang direktang malalampasan ng pag-iilaw ng neutron. Gayunpaman, ang uranium-238, sa pagsipsip ng isang neutron, ay bumubuo ng uranium-239, at ang huli na isotopang ito ay kalaunan ay nabubulok sa plutonium-239 — isang materyal na fissile na may kahalagahan sa lakas ng nukleyar at mga sandatang nukleyar. Ang isa pang isotopang fissile, uranium-233, ay maaaring mabuo ng neutron irradiation ng thorium-232.
Kahit na sa temperatura ng silid, ang makinis na hinati na uranium metal ay gumanti sa oxygen at nitrogen. Sa mas mataas na temperatura ito ay tumugon sa isang malawak na iba't ibang mga haluang metal na metal upang makabuo ng mga intermetallic compound. Ang pagbubuo ng solido na solusyon kasama ang iba pang mga riles ay bihirang nangyayari, dahil sa nag-iisang crystalline na mga istraktura na nabuo ng mga atomo ng uranium. Sa pagitan ng temperatura ng silid at ang natutunaw na punto na 1,132 ° C (2,070 ° F), ang uranium metal ay umiiral sa tatlong mga kristal na form na kilala bilang alpha (α), beta (β), at gamma (γ) na mga phase. Ang pagbabagong-anyo mula sa alpha hanggang sa beta phase ay nangyayari sa 668 ° C (1,234 ° F) at mula sa beta hanggang sa gamma phase sa 775 ° C (1,427 ° F). Ang gamma uranium ay may istraktura na kristal na nakasentro sa katawan (bcc) na kristal, habang ang beta uranium ay may istraktura ng tetragonal. Gayunpaman, ang alpha phase, ay binubuo ng mga corrugated sheet ng mga atoms sa isang lubos na asymmetrical orthorhombic na istraktura. Ang anisotropic, o baluktot, na istraktura ay nagpapahirap para sa mga atoms ng alloying metal na kahalili sa mga uranium atoms na sakupin ang mga puwang sa pagitan ng mga uranium atoms sa kristal na lattice. Tanging ang molibdenum at niobium ay sinusunod upang mabuo ang mga solidong solusyon na haluang metal na may uranium.
Kasaysayan
Ang kemikal na Aleman na si Martin Heinrich Klaproth ay na-kredito sa pagtuklas ng elemento ng uranium noong 1789 sa isang sample ng pitchblende. Ipinangalanan ni Klaproth ang bagong elemento pagkatapos ng planeta na Uranus, na natuklasan noong 1781. Hindi ito hanggang 1841, gayunpaman, na ipinakita ng chemist ng Pranses na si Eugène-Melchior Péligot na ang itim na metal na sangkap na nakuha ni Klaproth ay talagang ang tambalang uranium dioxide. Inihanda ni Péligot ang aktwal na uranium metal sa pamamagitan ng pagbabawas ng uranium tetrachloride na may potassium metal.
Bago ang pagtuklas at paglalahad ng nuclear fission, ang ilang mga praktikal na paggamit ng uranium (at ito ay napakaliit) ay nasa pangkulay ng mga keramika at bilang isang katalista sa ilang mga dalubhasang aplikasyon. Ngayon, ang uranium ay lubos na pinahahalagahan para sa mga aplikasyon ng nukleyar, kapwa militar at komersyal, at kahit na ang mga mababang uri na ores ay may malaking halaga sa ekonomiya. Ang uranium metal ay regular na ginawa sa pamamagitan ng proseso ng Ames, na binuo ng chemist ng Amerikanong si FH Spedding at ang kanyang mga kasamahan noong 1942 sa Iowa State University, Ames. Sa prosesong ito, ang metal ay nakuha mula sa uranium tetrafluoride sa pamamagitan ng pagbawas ng thermal na may magnesium.
Ores
Ang crust ng Earth ay naglalaman ng tungkol sa dalawang bahagi bawat milyong uranium, na sumasalamin sa isang malawak na pamamahagi sa kalikasan. Ang mga karagatan ay tinatayang naglalaman ng 4.5 × 10 9 tonelada ng elemento. Ang uranium ay nangyayari bilang isang makabuluhang sangkap sa higit sa 150 iba't ibang mga mineral at bilang isang menor de edad na bahagi ng isa pang 50 mineral. Pangunahing mineral mineral uranium, na matatagpuan sa magmatic hydrothermal veins at sa pegmatites, kasama ang uraninite at pitchblende (ang huli ay isang iba't ibang uraninite). Ang uranium sa dalawang ores na ito ay nangyayari sa anyo ng uranium dioxide, na kung saan — dahil sa oksihenasyon - ay maaaring magkakaiba sa eksaktong kemikal na komposisyon mula UO 2 hanggang UO 2.67. Ang iba pang mga uranium ores ng kahalagahan sa ekonomiya ay autunite, isang hydrated calcium uranyl phosphate; tobernite, isang hydrated tanso uranyl pospeyt; coffinite, isang itim na hydrated uranium silicate; at carnotite, isang dilaw na hydrated potassium uranyl vanadate.
Tinatayang higit sa 90 porsyento ng mga kilalang reserbang uranium na murang nagaganap sa Canada, South Africa, Estados Unidos, Australia, Niger, Namibia, Brazil, Algeria, at France. Halos 50 hanggang 60 porsiyento ng mga reserbang ito ay nasa konglomerasyong rock formations ng Elliot Lake, na matatagpuan sa hilaga ng Lake Huron sa Ontario, Can., At sa Witwatersrand gintong mga ginto ng Timog Africa. Ang mga form ng sandstone sa Colorado Plateau at Wyoming Basin ng kanlurang Estados Unidos ay naglalaman din ng makabuluhang mga reserba ng uranium.
Pagmimina at pag-concentrate
Ang uranium ores ay nangyayari sa mga deposito na parehong malapit sa ibabaw at napakalalim (hal. 300 hanggang 1,200 metro, o 1,000 hanggang 4,000 talampakan). Minsan nangyayari ang mga malalim na ores sa mga seams na makapal ng 30 metro. Tulad ng kaso sa mga ores ng iba pang mga metal, ang mga ibabaw ng uranium ores ay kaagad na mined na may malalaking kagamitan na gumagalaw sa lupa, habang ang mga malalim na deposito ay mined ng tradisyunal na vertical-shaft at mga pamamaraan ng pag-drift.
Ang mga uranium ores ay karaniwang naglalaman lamang ng isang maliit na halaga ng mga mineral na nagdadala ng uranium, at ang mga ito ay hindi matitiyak sa pag-smel sa pamamagitan ng direktang pamamaraan ng pyrometallurgical; sa halip, ang mga pamamaraan ng hydrometallurgical ay dapat gamitin upang kunin at linisin ang mga halaga ng uranium. Ang pisikal na konsentrasyon ay maaaring mabawasan ang pag-load sa mga hydrometallurgical processing circuit, ngunit wala sa mga maginoo na pamamaraan ng benepisyaryo na karaniwang ginagamit sa pagproseso ng mineral - hal, gravity, flotation, electrostatics, at kahit na pag-uuri ng kamay — ay karaniwang naaangkop sa uranium ores. Sa kaunting mga pagbubukod, ang mga pamamaraan ng konsentrasyon ay nagreresulta sa labis na pagkawala ng uranium sa mga pag-aayos.
