[科普中国]-含铀褐煤

褐煤

褐煤又名柴煤，是煤化程度最低的矿产煤。一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。由于它富含挥发份，所以易于燃烧并冒烟。剖面上可以清楚地看出原来木质的痕迹(由裸子植物形成）。含有可溶于碱液内的腐殖酸。含碳量60%～77%，密度约为1.1-1.2，挥发成分大于40%。无胶质层厚度。恒湿无灰基高位发热量约为23.0-27.2兆焦/公斤（5500-6500千卡/公斤）。多呈褐色或褐黑色，相对密度1.2～1.45。

含铀褐煤矿床含铀褐煤的形成年代均晚于泥盆纪，主要发育于侏罗纪、白垩纪和古近纪；铀源自煤盆四周的花岗岩、酸性火山岩等富铀岩石；铀矿体呈似层状、扁透镜体状。矿石的铀品位一般较低（小于0.1%）；单个矿床的铀资源量一般仅为几百吨，个别为几千吨。含铀褐煤矿石常伴有锗。由于提取与有机物结合的铀的工艺复杂，成本高，故此类矿床多为潜在铀资源。产出褐煤铀矿床的主要国家和地区是美国的达科他州、捷克的波希米亚地块以及哈萨克斯坦等。

铀提取从含铀褐煤的煤灰中回收铀，包括火法处理和湿法处理两部分。全世界含铀褐煤的铀储量估计在0.15～1.6Mt，是一种潜在的铀资源。在含铀褐煤处理过程中，既可以回收铀，产生的蒸汽又可用于发电。

煤中的有机物能还原和吸附铀，易于形成铀和煤的共生矿床——含铀褐煤。早在20世纪50年代初，布朗(K.B.Brown)等人开始研究从美国达科他州的含铀褐煤中提取铀，制定了低温灰化、酸浸出和清液萃取的流程。中国在50年代建立了既能发电又能从煤灰中提铀的含铀褐煤处理工厂。

火法处理主要包括含铀褐煤的破碎和磨细、煤粉燃烧和煤灰收尘。煤粉燃烧既可以生产提铀的原料——煤灰，产生的蒸汽又可用于发电。煤灰在高温下会产生烧结，从有机物中游离出来的铀会被包裹在烧结物中而不容易浸出，使铀的浸出率降低。铀的被包裹作用程度，与燃烧过程的温度、煤灰在燃烧炉中运动状态有关。燃烧温度愈高，煤灰烧结程度愈严重，铀被包裹机率也愈大，铀浸出率也愈低。煤灰在燃烧炉内相互碰撞接触的机率愈多，停留时间愈长，也愈易烧结并包裹铀。因此，要尽量采用较低的燃烧温度，并选用煤灰粒间相互接触机率少、停留时间短的燃烧炉。

湿法处理主要包括煤灰酸浸出、矿浆萃取和铀沉淀。如含铀褐煤还伴生有锗、钼、钒等元素时，则需增加铀锗分离、铀钼分离和铀钒分离作业。

（1）煤灰酸浸出

煤粉燃烧时形成的铝硅酸盐玻璃体，用硫酸浸出时会随铀一起大量溶解，消耗大量的硫酸 (约为煤灰质量的40%)，并使浸出液中SiO2浓度高达20～25g/L。SiO2浓度高的浸出液，硅胶容易发生胶凝。一旦硅胶发生胶凝，浸出液便会变得粘稠，失去流动性，无法进行液固分离。为避免硅胶胶凝，浸出过程中始终使溶液pH保持在1.0左右，硅胶在此pH下不易发生胶凝。

（2）矿浆萃取

由于浸出矿浆极难进行液固分离，需采用含0.1mol/L三脂肪胺(N235)和4%混合醇的煤油有机相，直接从浸出矿浆中萃取铀。萃取是在脉冲筛板塔或箱式混合澄清器(见萃取设备) 中进行的。负载有机相用0.1mol/LH2SO4-1.0mol/L NaCl溶液反萃取，然后沉淀铀盐。用矿浆萃取法直接从硫酸浸煤灰矿浆中萃取铀在技术上是可行的，但需进一步研究降低有机溶剂的损耗。1