Abstract Uranium ore concentrates (UOCs), the product of uranium mining and milling, are primarily comprised of uranium oxide (U3O8 and UO2) or peroxide (UO4·4H2O and UO4·2H2O) compounds. Following production, UOCs are typically placed in storage until they are converted to uranium hexafluoride (UF6) at a uranium conversion facility. In this study, the chemical changes responsible for an interesting hardening phenomenon observed in UOCs stored for prolonged periods was investigated to understand underlying causes. Powder X-ray diffraction and thermogravimetric analysis were used to characterize free-flowing and hardened UOC samples and revealed the hardened material had undergone hydration and oxidation as indicated by increased moisture content and the presence of metaschoepite [(UO2)4O(OH)6](H2O)5 and/or schoepite [(UO2)4O(OH)6](H2O)6. Additionally, an aging study found metaschoepite in UOCs after 3 months exposure to a high relative humidity environment. The same study found agglomerated, but not fully hardened, material in nearly all aged UOCs samples. These results suggest metaschoepite and schoepite are indicative of UOCs exposed to elevated levels of H2O during storage. Lastly, a drying/calcining study of hardened U3O8 material demonstrated a means of remediation and identified an intermediate compound of potential interest, dehydrated schoepite. Dehydrated schoepite results from heating metaschoepite or schoepite between 100 and 300 °C and indicates partial reversal of hardened U3O8 to its original condition.

中文翻译：

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了解长期储存期间氧化铀的硬化

摘要 铀精矿（UOCs）是铀矿开采和选矿的产物，主要由氧化铀（U3O8 和 UO2）或过氧化物（UO4·4H2O 和 UO4·2H2O）化合物组成。在生产之后，UOC 通常会被储存起来，直到它们在铀转化设施中转化为六氟化铀 (UF6)。在这项研究中，研究了导致长期储存的 UOC 中观察到的有趣硬化现象的化学变化，以了解根本原因。粉末 X 射线衍射和热重分析用于表征自由流动和硬化的 UOC 样品，并揭示硬化的材料已经经历了水合作用和氧化，如水分含量增加和变雨云母 [(UO2)4O(OH)6] 的存在所示(H2O)5 和/或锂云母 [(UO2)4O(OH)6](H2O)6。此外，一项老化研究发现，在暴露于高相对湿度环境 3 个月后，UOC 中存在 Metaschoepite。同一项研究在几乎所有老化的 UOC 样品中都发现了结块但未完全硬化的材料。这些结果表明变斜纹石和斜纹石表明 UOC 在储存期间暴露于高水平的 H2O。最后，对硬化的 U3O8 材料进行的干燥/煅烧研究证明了一种补救方法，并确定了一种可能感兴趣的中间化合物，即脱水黑云母。在 100 到 300 °C 之间加热变斜云母或斜云母会产生脱水的菱镁矿，表明硬化的 U3O8 部分逆转为其原始状态。但几乎所有老化的 UOC 样品中的材料都没有完全硬化。这些结果表明变斜纹石和斜纹石表明 UOC 在储存期间暴露于高水平的 H2O。最后，对硬化的 U3O8 材料进行的干燥/煅烧研究证明了一种补救方法，并确定了一种可能感兴趣的中间化合物，即脱水黑云母。在 100 到 300 °C 之间加热变斜云母或斜云母会产生脱水的菱镁矿，表明硬化的 U3O8 部分逆转为其原始状态。但几乎所有老化的 UOC 样品中的材料都没有完全硬化。这些结果表明变斜纹石和斜纹石表明 UOC 在储存期间暴露于高水平的 H2O。最后，对硬化的 U3O8 材料进行的干燥/煅烧研究证明了一种补救方法，并确定了一种可能感兴趣的中间化合物，即脱水黑云母。在 100 到 300 °C 之间加热变斜云母或斜云母会产生脱水的菱镁矿，表明硬化的 U3O8 部分逆转为其原始状态。对硬化的 U3O8 材料进行的干燥/煅烧研究证明了一种补救方法，并确定了一种潜在的中间化合物，即脱水的黑云母。在 100 到 300 °C 之间加热变斜云母或斜云母会产生脱水的菱镁矿，表明硬化的 U3O8 部分逆转为其原始状态。对硬化的 U3O8 材料进行的干燥/煅烧研究证明了一种补救方法，并确定了一种潜在的中间化合物，即脱水的黑云母。在 100 到 300 °C 之间加热变斜云母或斜云母会产生脱水的菱镁矿，表明硬化的 U3O8 部分逆转为其原始状态。