[科普中国]-铀氧化物的活化

在铀工艺中，由硝酸铀酰制得的UO3，反应性较低，尤其是流化床脱硝产品的反应性更低，为提高UO3反应性，需要对铀氧化物进行活化。

铀化合物指的是铀与其他的元素组成的纯净物。铀在不同情况下，可以生成U(Ⅲ)、U(Ⅳ)和U(Ⅵ)的各种铀化合物，其中最稳定的是U(Ⅵ)的化合物，其次是U(Ⅳ)的化合物，铀化合物主要包括氧化物等。

活化目的在铀工艺中，由硝酸铀酰制得的UO3，反应性较低，尤其是流化床脱硝产品的反应性更低。当用这种UO3还原为UO2，以及随后UO2经氢氟化制备UF4时，由于反应速度很慢，常需要消耗过多的气体反应剂和延长反应时间，所以提高UO3反应性是改进还原和氢氟化过程的技术经济指标的决定因素1。

活化方法类型1.硫酸盐活化法:向硝酸铀酰料液中添加少量硫酸盐（约1000-3000ppm）可提高UO3及其还原产品UO2的反应性。此法简便易行，工业上已普遍采用。

2.微粒化活化法:通过研磨脱硝产品，增大表面积，也可收到提高UO3反应性的效果。

3.水合活化法:UO3经水合作用转变为水合晶体，随后进行脱水还原生成具有很高反应性的UO2.。

4.氧化-还原活化法:氧化低反应性UO2为U3O8，之后再用氢还原，可生成高反应性的UO2

前两种方法属物理作用，未涉及改变UO3的晶体结构，因而活化作用是有限度的。后两种方法则属化学作用，由于彻底破坏了原始UO3非活性结构，转变为低密度、高比表面积的UO2，所以活化效果极佳。

氧化物二氧化铀二氧化铀 是深褐色粉末，密度为10.96克/厘米,熔点2878°C。二氧化铀具有半导体性质，电阻率随温度升高而下降。由于二氧化铀具有受强辐照时不发生异性变形、在高温下晶格结构不变、不挥发和不与水发生化学反应等特性，已广泛用于制造反应堆燃料元件。

二氧化铀在室温下较稳定,但在空气中加热到200°C以上时会氧化成八氧化三铀。二氧化铀在高温下能与氟化氢、氟化铵等作用生成四氟化铀；溶解在过氧化氢的碱溶液中，生成过氧铀酸盐。二氧化铀可用金属热还原法还原成金属铀，还原剂常用钙和镁。

具有工业意义的二氧化铀制备方法有两种 ：

① 高温还原法 三氧化铀或八氧化三铀在800～900°C与氢进行还原反应而得;或用氨作还原剂,在550°C也可制得二氧化铀。

② 热分解法重铀酸铵(NH)UO、三碳酸铀酰铵(NH)[UO(CO)]及草酸铀酰UOCO等铀盐,在隔绝空气的情况下热分解，生成三氧化铀，分解产生的还原性气体，可进一步将三氧化铀还原成二氧化铀。分解温度约为450°C，还原温度为650～800°C。

三氧化铀三氧化铀随着生成条件不同，具有无定形和多种晶体结构，至少有六种晶体异构体，并各具有不同的特性。其颜色通常为橙色，随着晶体结构不同，颜色也不同 。

几乎所有的铀酰盐、铀酰铵复盐、铀酸铵盐在空气中煅烧，都可生成三氧化铀。工业上最常用的制备方法是三碳酸铀酰铵、硝酸铀酰 UO(NO)、重铀酸铵及铀的水合过氧化物在400°C下热分解。

八氧化三铀八氧化三铀粉末的颜色随制备的温度不同而呈橄榄绿、墨绿，有时呈黑色 。三氧化铀在温度大于500°C时,即可转化为八氧化三铀。重铀酸铵在800°C热分解也可得到八氧化三铀。

本词条内容贡献者为:

李炜炜 - 高级工程师 - 环境保护部核与辐射安全中心