分离出的溶液可用离子交换法分离铀，也可用溶剂萃取法分离和纯化铀，或将铀从含铀溶液中沉淀出来。

　　固液分离后的浸取液中八氧化三铀的含量大致为500~1000毫克/升。对于含铀浓度低的浸取液采用离子交换法提取铀较为合宜。离子交换法一般采用强吸附铀。按吸附液含固量的多少，吸附可分为清液吸附、混浊液吸附和矿浆吸附。当树脂吸咐饱和后，经水洗，再用淋洗剂（硫酸－氯化钠、硫酸－氯化铵、硝酸－硝酸钠、硝酸－硝酸铵稀硫酸稀硝酸）将铀从树脂上淋洗下来。

　　铀水冶厂处理的溶液是体积大、铀浓度低、杂质含量高的稀溶液，须将铀与杂质分离并初步使铀浓缩，而在精制工艺中，处理的是高浓度的含铀溶液，产品质量要求达到核纯。在铀的萃取工艺中常用的有机膦与烷基胺类萃取剂有磷酸三丁酯（TBP）、二（2－乙基己基）磷酸、三辛胺等。

　　在铀水冶厂，硫酸体系的萃取多采用磷类和胺类两种萃取工艺（碱性体系的萃取常用季铵盐萃取工艺），如烷基膦萃取工艺和胺类萃取工艺流程，后者在世界上应用较多。中国应用较多的是淋萃流程。吸附铀的饱和树脂，用1mol/L的硫酸淋洗，随后对此淋洗液进行萃取。例如淋萃流程所用的萃取剂是0.2mol/L的二（2-乙基己基）磷酸—0.1mol/L的三烷基氧膦体系。有机相的饱和度控制在85%以上，经水洗后，用碳酸铵结晶反萃取，可得核纯三碳酸铀酰。此流程中淋洗与萃取结合，使萃取所处理的液量减少，金属回收率高，节省试剂，产品纯度也高。

　　铀水冶厂生产的产品一般为工业铀浓缩物，仍含有硫酸盐硅钙镁等杂质，须进一步精制，才能得到核纯产品。精制过程中最常用的是TBP萃取工艺，TBP对铀饱和容量大，可处理含铀量高的溶液，在有机相接近饱和的条件下，对杂质元素有较高的净化能力。

　　在浸取所得溶液中，也可将铀以不溶性化合物的状态分离出来；并可通过对沉淀物的多次溶解及再沉淀而进行纯化。主要有碱中和法和：

　　将碱性沉淀剂氨水氧化镁、气态氨等加入到酸性含铀溶液中，并控制最终pH值为6.5~8.0，铀以重铀酸盐形式完全沉淀出来。对液主要采用，得铀酸钠重铀酸钠沉淀。如果从纯化过的酸性溶液中沉淀铀，则其沉淀物重铀酸铵的纯度较高。

　　将含铀溶液的pH调至2.5~4.0，缓慢加入比化学计算量过量的30%过氧化氢，再加入适量的氨水，以中和反应过程生成的酸，使最终pH值达2.8，生成铀的过氧化物(UO4·xH2O)沉淀。过氧化氢沉淀法对铀选择性高，并可获得晶状、易处理的产品，也具有工业意义。

　　纯度为3%的U-235为核电站发电用低浓缩铀，U-235纯度大于80%的铀为高浓缩铀，其中纯度大于90%的称为武器级高浓缩铀，主要用于制造核武器。获得铀是非常复杂的系列工艺，要经过探矿、开矿、选矿、浸矿、炼矿、精炼等流程，而浓缩分离是其中最后的流程，需要很高的科技水平。获得1公斤武器级U-235需要200吨铀矿石。 由于涉及核武器问题，铀浓缩技术是国际社会严禁扩散的敏感技术。除了几个核大国之外，日本、德国、印度巴基斯坦阿根廷等国家都掌握了铀浓缩技术。

　　气体扩散法: 使待分离的气体混合物流入装有扩散膜（分离膜）的装置来得到富集和贫化的两股流的同位素分离方法。基本原理是：在分子间的相互碰撞忽略不计的情况下，气体混合物中质量不同的气体分子 (例如235UF6和238UF6)的平均热运动速率与其质量二次方根成反比。当气体通过扩散膜时，速率大的轻分子(235UF6)通过的几率比速率小的重分子(238UF6)的大。这样，通过膜以后，轻分子的含量就会提高，从而达到同位素分离的目的。

　　第二次世界大战结束后，美国的实践证明，气体扩散法能够用来大规模生产铀 235。它是目前最成熟的大规模分离铀同位素的方法，是对各种新的浓缩方法的大规模商业应用的挑战，是比较各种方法的基本点。美国和法国大型气体扩散工厂的分离功率达1万吨/年以上，比能耗均在 2400千瓦·时/千克左右。气体扩散法的缺点是分离系数小，工厂规模大，耗电量惊人，成本很高。