含鈾褐煤是鈾的一種綜合利用礦物資源。鈾在褐煤中與碳質可燃有機物共生，鈾酸離子被有機質物理或化學吸附，即外生成礦作用，屬於沉 積礦物類。通常含鈾褐煤在水冶前要進行氧化焙燒預處理，以除去碳質有機物，再由煤灰中提取鈾。
基本介紹
- 中文名：含鈾褐煤
- 外文名：Uranium bearing lignite
- 套用：提取回收鈾礦
- 形成時間：侏羅紀、白堊紀和古近紀
褐煤,含鈾褐煤礦床,鈾提取,火法處理,濕法處理,
褐煤
褐煤又名柴煤，是煤化程度最低的礦產煤。一種介於泥炭與瀝青煤之間的棕黑色、無光澤的低級煤。由於它富含揮發份，所以易於燃燒並冒煙。剖面上可以清楚地看出原來木質的痕跡(由裸子植物形成）。含有可溶於鹼液內的腐殖酸。含碳量60%～77%，密度約為1.1-1.2，揮發成分大於40%。無膠質層厚度。恆濕無灰基高位發熱量約為23.0-27.2兆焦/公斤（5500-6500千卡/公斤）。多呈褐色或褐黑色，相對密度1.2～1.45。
含鈾褐煤礦床
含鈾褐煤的形成年代均晚於泥盆紀，主要發育於侏羅紀、白堊紀和古近紀；鈾源自煤盆四周的花崗岩、酸性火山岩等富鈾岩石；鈾礦體呈似層狀、扁透鏡體狀。礦石的鈾品位一般較低（小於0.1%）；單個礦床的鈾資源量一般僅為幾百噸，個別為幾千噸。含鈾褐煤礦石常伴有鍺。由於提取與有機物結合的鈾的工藝複雜，成本高，故此類礦床多為潛在鈾資源。產出褐煤鈾礦床的主要國家和地區是美國的達科他州、捷克的波希米亞地塊以及哈薩克斯坦等。
鈾提取
從含鈾褐煤的煤灰中回收鈾，包括火法處理和濕法處理兩部分。全世界含鈾褐煤的鈾儲量估計在0.15～1.6Mt，是一種潛在的鈾資源。在含鈾褐煤處理過程中，既可以回收鈾，產生的蒸汽又可用於發電。
煤中的有機物能還原和吸附鈾，易於形成鈾和煤的共生礦床——含鈾褐煤。早在20世紀50年代初，布朗(K.B.Brown)等人開始研究從美國達科他州的含鈾褐煤中提取鈾，制定了低溫灰化、酸浸出和清液萃取的流程。中國在50年代建立了既能發電又能從煤灰中提鈾的含鈾褐煤處理工廠。
火法處理
主要包括含鈾褐煤的破碎和磨細、煤粉燃燒和煤灰收塵。煤粉燃燒既可以生產提鈾的原料——煤灰，產生的蒸汽又可用於發電。煤灰在高溫下會產生燒結，從有機物中游離出來的鈾會被包裹在燒結物中而不容易浸出，使鈾的浸出率降低。鈾的被包裹作用程度，與燃燒過程的溫度、煤灰在燃燒爐中運動狀態有關。燃燒溫度愈高，煤灰燒結程度愈嚴重，鈾被包裹機率也愈大，鈾浸出率也愈低。煤灰在燃燒爐內相互碰撞接觸的機率愈多，停留時間愈長，也愈易燒結並包裹鈾。因此，要儘量採用較低的燃燒溫度，並選用煤灰粒間相互接觸機率少、停留時間短的燃燒爐。
濕法處理
主要包括煤灰酸浸出、礦漿萃取和鈾沉澱。如含鈾褐煤還伴生有鍺、鉬、釩等元素時，則需增加鈾鍺分離、鈾鉬分離和鈾釩分離作業。
（1）煤灰酸浸出
煤粉燃燒時形成的鋁矽酸鹽玻璃體，用硫酸浸出時會隨鈾一起大量溶解，消耗大量的硫酸 (約為煤灰質量的40%)，並使浸出液中SiO2濃度高達20～25g/L。SiO2濃度高的浸出液，矽膠容易發生膠凝。一旦矽膠發生膠凝，浸出液便會變得粘稠，失去流動性，無法進行液固分離。為避免矽膠膠凝，浸出過程中始終使溶液pH保持在1.0左右，矽膠在此pH下不易發生膠凝。
（2）礦漿萃取
由於浸出礦漿極難進行液固分離，需採用含0.1mol/L三脂肪胺(N235)和4%混合醇的煤油有機相，直接從浸出礦漿中萃取鈾。萃取是在脈衝篩板塔或箱式混合澄清器(見萃取設備) 中進行的。負載有機相用0.1mol/LH2SO4-1.0mol/L NaCl溶液反萃取，然後沉澱鈾鹽。用礦漿萃取法直接從硫酸浸煤灰礦漿中萃取鈾在技術上是可行的，但需進一步研究降低有機溶劑的損耗。
