专利名称：一种铀矿石中铀的测量方法
技术领域：
本发明属于一种铀矿石中铀的测量方法，具体涉及一种铀矿石中铀的定量分析测
量方法。
背景技术：
铀资源是军民两用的重要资源。“十五”和“十一五”以来，我国在寻找可地浸砂岩型铀矿床过程中已经取得了重大进展。面对核电发展对铀资源的迫切需求，铀矿地质勘探工作任务仍然十分繁重，铀矿钻探工作量也大大增加。在铀矿钻探过程涉及大量测量工作， 包括现场编录、现场测井和送实验室样品分析。在野外现场，主要是利用Y射线测井仪、编录仪等测量铀含量。这些方法是通过测量Y放射性来判断铀含量，如通过测量铀的子体
等来获取铀的数据。但是，由于地质情况的复杂性，铀与镭等放射性元素经常处于不平衡状态，因而Y测量法提供的结果需要进行复杂的技术校正(动态校正、静态校正等)， 测量结果带有很大的局限性。例如同样的Y计数，偏镭时报出的铀含量偏高；而偏铀时，报出的铀含量偏低。因此，在野外现场测量的基础上，需要把大部分样品送回实验室进行准确分析。由于运输和实验室分析的的因素，其分析结果往往不能及时指导现场钻探，有时会延误现场决策。因此，研究一种能在野外现场准确测量铀矿中铀测量方法和装置显得尤为重要。目前，野外现场分析方法主要基于两类一类是物理方法如X射线荧光和Y谱法等。便携式能量色散X射线荧光光谱仪虽然也是野外现场分析的主要仪器，但主要用于主量分析，对铀的测定灵敏度很低、干扰大。上面介绍的Y测量方法存在铀镭不平衡和死时间等问题，对铀测量结果存在较大风险。另一类是化学方法，如激光荧光法测铀，该方法具有较高的灵敏度，曾有使用激光荧光标准加入法在野外简易实验室进行土壤中铀分量测量，但分析流程仍较复杂，对高含量铀测量误差较大，后来放弃了该方法在野外简易实验室使用。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合室内和野外应用、快速、准确、操作简单的铀矿石中铀的测量方法。本发明是这样实现的，一种铀矿石中铀的测量方法，它包括以下步骤，1)对铀矿石进行快速溶解；2)将溶解后的铀矿石溶液直接分离纯化；3)制备铀矿石样品源；4)测量样品源的α计数率。所述的步骤1)包括， 将粉碎后的铀矿石样品放入溶样灌中，添加硝酸，氢氟酸和双氧水，在自动消化装置中加热溶解，溶解时间大于30分钟，温度控制在高于160°C。
所述的铀矿石用量小于1. 5g，硝酸的密度为1. 4g/cm3，氢氟酸的浓度不低于40%， 双氧水的浓度不低于30%，铀矿石与硝酸用量的比例为小于1/3. 5(g/ml)，铀矿石与氢氟酸用量的比例为1/0. 5 1/1 (g/ml)，铀矿石与双氧水用量的比例为1/0. 5 1/1 (g/ml)。所述的步骤2、包括，将溶液的硝酸的酸度控制在0. 5-2mol/L，添加氟化钠溶液、 抗坏血酸和TOPO-环己烷溶液，其中氟化钠的用量为100 200mg，抗坏血酸用量为50 lOOmg，有机相与水相的比值为大于1/10，TOPO-环己烷溶液的浓度大于3%。所述的步骤幻为取纯化后的含铀有机溶液1 anl，滴在加一层擦镜纸的不锈钢样品盘中，在低温加热板上将样品烤干。所述的步骤4)测量样品源的α计数率，用铀标准溶液制备一系列标准源，其制样过程如步骤1)至步骤3所述，并测量标准源的α计数率，用标准源含量做横坐标，净计数率做纵坐标做工作曲线，根据工作曲线和样品源的α净计数率，得出样品源的铀含量。本发明的优点是，本发明利用铀的核性质与化学性质相结合，研究出了 TOPO萃取-α测量法测铀的新方法，密闭酸溶快速溶样法。溶样后不经分离直接萃取，操作简单、 快速、铀的萃取率达97%以上，纯化效果很好，萃取后有机相不含其它α核素。直接用有机相制样，有机相很容易干燥，制样简单、快速。根据样品源的α净计数率来计算铀含量。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明进行详细描述一种铀矿石中铀的测量方法，它包括如下几个步骤1)对铀矿石进行快速溶解；将铀矿石放入自动消化装置中，硝酸的用量細1，氢氟酸的用量取0.5ml，双氧水的用量为0. 5ml，溶解30分钟后，取出，冷却，等待铀的分离纯化；其中铀矿石用量小于1.5g，铀矿石与硝酸用量的比例为小于l/3.5(g/ml)，铀矿石与氢氟酸用量的比例为 1/0. 5 1/1 (g/ml)，铀矿石与双氧水用量的比例为1/0. 5 1/1 (g/ml)，溶解时间大于30 分钟，温度控制在高于160°C，本实施例中选择180°C。其中自动消化装置，产地上海，型号X-15型。铀的快速溶解密闭酸溶法快速溶出铀矿石中的铀。在实验室内，比较常用的铀矿溶解方法有三酸溶矿法、铵盐溶矿法等，但这些方法都是在开放体系进行，需要在有良好通风的条件下进行。在野外条件下，为了保护环境和工作人员的身体健康，本发明采用密闭酸溶快速溶样法。溶样条件的选择溶矿设备采用了自动消化装置对样品进行加热，该装置不见明火，野外使用较为安全，上有凹槽可供放置溶样罐，加热效率高。溶样罐采用了半透明的可加盖的柱状聚全氟乙丙烯罐，外径30mm，体积40ml，最高可耐温度200°C，样品部分可放入自动消化装置的凹槽内，该装置一是溶样效率高，另外由于溶样灌材质半透明，方便萃取纯化后观察取样。溶样温度的选择，温度在160°C以上时，样品中的铀能完全溶出，故溶矿时采用180°C。试剂选择，采用硝酸、氢氟酸和双氧水组成的试剂对铀矿石进行溶解， 硝酸的用量从3. 5ml 8ml均可，氢氟酸的用量大于1. 5ml即会影响铀的萃取纯化，一般取 0. 5ml，双氧水的用量为0. 5ml 1. 0ml，一般取0. 5ml。称样量的选择，试验了称取0. 5g 2. Og样品，用该方法溶解，结果证明称样量在1. 5g以下的样品能被完全溶解。因此在称样时，根据样品含量的高低称取0. 1 1. 5g的铀矿石进行实验。密闭酸溶法快速溶出铀矿石中的铀的溶矿流程铀矿石经过粉碎后，称取Ig左右的样品于聚全氟乙丙烯圆柱形溶样罐中，用少许水润湿，加細1硝酸、0. 5ml氢氟酸、0. 5ml双氧水，加盖密闭，在180°C下用自动消化装置溶30分钟，取出，冷却，等待铀的分离纯化。2)铀的分离纯化将溶解后的铀矿石样品直接分离纯化，在溶样罐中加入20ml水、5ml2%的氟化钠溶液、50mg抗坏血酸，摇勻，加細13. 6% TOPO-环己烷溶液，以180次/分的频率倾斜震荡2 分钟，静置；硝酸的酸度控制在0. 5-2mol/L，添加氟化钠溶液和还原剂，其中氟化钠的用量为100 200mg，还原剂在本例中选择抗坏血酸，其用量为50 lOOmg，有机相与水相的比值大于1/10，TOPO-环己烷溶液的浓度大于3%。样品溶解后不经分离直接进行萃取的铀的分离纯化技术，萃取剂选用了对铀萃取有特效的三辛基氧膦(TOPO)；萃取剂浓度的选择，大于3%的TOPO-环己烷，在0. 5 2mol/ L的硝酸介质中对一定量铀的萃取率较为稳定，均在97%以上，因此萃取剂的浓度选定为 3.6% ；酸度的选择，在其他条件一定的情况下，在0. 5 2mol/L的硝酸介质中，铀的萃取率均可达到要求，但样品溶解后，为了减少稀释体积，根据溶样罐的大小，我们采用在2mol/ L硝酸介质中萃取铀；萃取时间为1 2分钟；萃取容量及萃取剂体积的选择，細13. 6%的 TOPO能使IOmg铀的萃取率达到97%以上，增加萃取剂的体积，铀的萃取容量也随之增大， 但考虑到制样的灵敏度，我们选择用細1萃取剂来萃取，对更高含量的样品，通过减少称样量来达到铀的完全萃取；为了掩蔽钍的干扰，加入5ml2%的氟化钠，经过铀的分离纯化，有机相中具有α衰变的核素只有铀。铀的分离纯化流程为在溶样罐中加入20ml水、5ml2% 的氟化钠、50mg抗坏血酸，摇勻，加細13. 6% TOPO-环己烷溶液，以180次/分的频率倾斜震荡2分钟，静置，供制样。3)样品源的制备取纯化后的含铀有机溶液1 ani，滴在加一层擦镜纸的不锈钢样品盘中，在低温加热板上将样品烤干，备测；通过比较直接用有机相制样和铀溶液反萃后用水溶液制样两种方法，有机相制样简单、快捷，但测量时计数效率低，先反萃再制样，计数效率较高，但步骤繁碎，不适合野外使用，而且，用有机相直接制样也能满足样品测量的要求。故选择了直接用有机相制样，由于铀是α衰变，测量α粒子要求样品源表面平整，均勻性好，因此，我们选择了在不锈钢样品盘上加一层擦镜纸，再滴加有机相样品，这样制的源表明平滑均勻。具体制备流程是取纯化后的含铀有机溶液1 ani，滴在加一层擦镜纸的不锈钢样品盘中，在低温加热板上将样品烤干，备测。4)样品的测量测量步骤3)得到的样品源的α计数率，用铀标准溶液制备一系列标准源，其制样过程与样品制样流程相同，标准源的含量范围在此例子中选择0微克，10微克，50微克，100微克，200微克，400微克，800微克， 1200微克，2000微克，并测量标准源的α计数率，用标准源含量做横坐标，净计数率为坐标做工作曲线，相关系数大于0.999;在本例中可选择用PC-I型便携式α测量仪测量其计数率，样品测量时，将制好的样品源放入测量盘中，根据含量高低，选择一定的测量时间，使测量误差达到测量要求，测量样品源的计数率和工作曲线，PC-I型便携式α测量仪能直接给出样品含量。本发明所提供的方法其检出限为2. 55μ g/g铀，测定范围> 8. 0μ g/g，铀测量相对标准偏差，在铀含量为100 μ g/g时相对标准偏差小于15%。实施例首先称取0. 1 Ig样品于全氟乙丙烯圆柱形溶样罐中，加少许水润湿，加浓硝酸、0. 5ml氢氟酸、0. 5ml双氧水，加盖密封，放置于自动消化装置中，升温至180°C，溶30 分钟，取出样品罐，冷却至室温，打开盖子，加20ml去离子水，5ml2%的氟化钠，50mg抗坏血酸，摇勻，加入細13. 6%的TOPO-环己烷溶液，以180次/分的频率倾斜震荡2分钟，静置 30分钟后，取上层有机相2ml于Φ50πιπι上面加有一层擦镜纸的不锈钢样品盘中，用红外灯或低温加热板加热，使有机相中环己烷挥发，留下样品薄膜，测量其α计数率，用PC-I型便携式α测量仪测量，即可给出样品中铀的含量。表1是在实验室内各种标准物质利用TOPO 萃取α测量法对铀的检测结果。表1各种标准物质中铀的检测结果
权利要求
1.一种铀矿石中铀的测量方法，其特征在于它包括以下步骤，1)对铀矿石样品进行快速溶解；2)将溶解后的铀矿石样品溶液直接分离纯化；3)制备铀矿石样品源；4)测量样品源的α计数率。
2.如权利要求1所述的一种铀矿石中铀的测量方法，其特征在于所述的步骤1)包括，将铀矿石放入溶样灌中，添加硝酸，氢氟酸和双氧水，加盖密闭，用自动消化装置加热， 溶解时间大于30分钟，温度控制在160°C 190°C。
3.如权利要求1或者2所述的一种铀矿石中铀的测量方法，其特征在于步骤1)中所述的铀矿石用量小于1.5g，铀矿石与硝酸用量的比例为小于l/3.5(g/ml)，铀矿石与氢氟酸用量的比例为1/0. 5 1/1 (g/ml)，铀矿石与双氧水用量的比例为l/0.5 l/l(g/ml)。
4.如权利要求1所述的一种铀矿石中铀的测量方法，其特征在于所述的步骤2)包括，将溶液的硝酸的酸度控制在0. 5-2mol/L，添加氟化钠溶液和抗坏血酸和TOPO-环己烷溶液，其中氟化钠的用量为100 200mg，抗坏血酸用量为50 lOOmg，有机相与水相比值为大于1/10，TOPO-环己烷溶液的浓度大于3%。
5.如权利要求1所述的一种铀矿石中铀的测量方法，其特征在于所述的步骤3)为取纯化后的含铀有机溶液ι ani，滴在加一层擦镜纸的不锈钢样品盘中，在低温加热板上将样品烤干。
6.如权利要求1所述的一种铀矿石中铀的定量分析方法，其特征在于所述的步骤4) 测量样品源的α计数率，用铀标准溶液制备一系列标准源，其制样过程如步骤1)至步骤3 所述，并测量标准源的α计数率，用标准源的铀含量做横坐标，净计数率为坐标做工作曲线，根据工作曲线通过样品源的α净计数率得出样品源的铀含量。
全文摘要
本发明属于一种铀矿石中铀的测量方法，具体涉及一种铀矿石中铀的定量分析测量方法。它包括以下步骤，1)对铀矿石进行快速溶解；2)将溶解后的铀矿石溶液直接分离纯化；3)制备铀矿石样品源；4)测量样品源的α计数率。本发明利用铀的核性质与化学性质相结合，研究出了TOPO萃取-α测量法测铀的新方法，密闭酸溶快速溶样法。溶样后不经分离直接萃取，操作简单、快速、铀的萃取率达97％以上，纯化效果很好，萃取后有机相不含其它α核素。直接用有机相制样，有机相很容易干燥，制样简单、快速。根据样品源的α净计数率来计算铀含量。
文档编号G01T1/167GK102455429SQ20101052278
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者刘立坤, 武朝晖, 汤三星, 王玉学, 郭冬发, 黄秋红 申请人:核工业北京地质研究院