浸出液中金屬的提取教程文件

1、浸出液中金屬的提取1 1 鈾的提取鈾的提取 從鈾的浸出液中提取鈾的方法有： 化學沉淀法 離子交換法 有機溶劑萃取法化學沉淀法化學沉淀法 存在生產(chǎn)工序多、工藝復雜、生產(chǎn)效率低、化學試劑和材料消耗量大、回收率低及化學濃縮物中鈾含量不高(一般2040)等缺點，目前除處理堿浸液尚有應用外，工業(yè)生產(chǎn)中已被離子交換法和有機溶劑萃取法所代替，這兩種方法技術是經(jīng)濟而有效的，并成為標準工藝。 離子交換法離子交換法 離子交換法，又稱樹脂吸附法。它是浸出液中某種離子與固體離子交換劑(樹脂)可交換離子之間的化學置換過程。它的優(yōu)點： 選擇性好，能獲得純度較高的鈾化學濃縮物；既能從清液中提取鈾，也可從礦漿中提取鈾，這很適

2、用于溶浸采鈾法的吸附；離子交換樹脂能反復使用；化學試劑和材料消耗量少；吸附尾液可返回使用。 有機溶劑萃取法有機溶劑萃取法 有機溶劑萃取法，簡稱萃取法。它是用一種與水不相混溶的有機溶劑與含鈾的浸出液相互接觸，將浸出液中的鈾提取到有機溶劑中，與浸出液中的雜質分開，以達到提取和純化鈾的目的。 萃取法與離子交換法一樣，對鈾的選擇性能好，同時對鈾的萃取速度、容量和純度(一定條件下)方面超過樹脂吸附法，但只適用于清液、富液和雜質含量低的浸出液。兩種提取方法的選擇原則 a.浸出液中鈾濃度的高低； b.浸出液的性質，即是清液還是礦漿。 對于濃度低的礦漿宜用離子交換法。因在這種情況下若用萃取法，萃取劑損耗量大，

3、且礦漿中固體顆粒對萃取劑有吸附作用，增大了有機相損失。而離子交換法既適用于清液，也適用于礦漿，對浸出液中鈾濃度低的地浸工藝尤為適用。1.1 離子交換樹脂離子交換樹脂 離子交換樹脂是一種含有活性基團（又稱官能團）能與其他物質進行離子交換的高分子聚合物。按其基團性質可以分為陽離子和陰離子交換樹脂；按基團酸堿性強弱，又可分為強酸性、弱酸性、強堿性、弱堿性四類。1 1）離子交換樹脂的特性）離子交換樹脂的特性 (1)樹脂直徑一般為0.61.2 mm的球狀體。 (2)樹脂難溶于水，且交聯(lián)度越大就越難溶解。 (3)樹脂泡水后，將水分子吸入其內(nèi)產(chǎn)生膨脹，質量增加，2017型強堿性陰離子交換樹脂含水量一般為40

4、50，交聯(lián)度大，膨脹性小。 (4)樹脂密度有干密度和濕密度(在水中膨脹后的密度)之分，2017型樹脂的密度為1.09 1.13gmL。 (5)交換容量：一般以單位質量克干樹脂或濕樹脂吸附溶液中離子當量數(shù)表示，如毫克數(shù)克干樹脂或毫克當量升濕樹脂。實際生產(chǎn)中多用后者。 (6)選擇性：樹脂對溶液中各種離子的親合力是不同的，某些離子比另一些離子結合更緊密，這種性質叫做樹脂的選擇性。交換容量有三種交換容量有三種1)全容量：根據(jù)樹脂所有活性基團總數(shù)計算，其大小與被交換離子種類、介質、pH值及交換過程無關，是一個常數(shù)。2)穿透容量：指浸出液通過樹脂層(或吸附塔)后，流出液中出現(xiàn)了被交換離子時的容量。對含鈾浸

5、出液，流出液中鈾含量達5mgL時的容量稱為穿透容量。3)操作容量：也稱為飽和容量，指某一條件下，被交換離子流出的濃度與原液中濃度相等時的樹脂容量。主要與浸出液性質、pH值、吸附溫度等因素有關。 2 2）浸出液中鈾的存在形態(tài)）浸出液中鈾的存在形態(tài) 鈾在水溶液中通常呈鈾酰離子(U022+)狀態(tài)存在，它能與多種陰離子結合成多種鈾絡合離子和絡合物。在硫酸浸出液中，鈾主要以硫酸鈾酰形式存在；在碳酸鹽浸出液中，鈾的存在形式以碳酸鈾酰形式存在。 3 3）離子交換樹脂吸附機理）離子交換樹脂吸附機理 用硫酸浸出時，硫酸浸出液中的陰離子，除鈾酰絡離子外，還有硫酸根、硫酸氫根及鉬、磷、砷、鐵、釩等絡陰離子，這些陰離

6、子都有可能被樹脂吸附，但這些陰離子除鉬以外，對樹脂的親合力都比鈾酰絡陰離子小，所以，在吸附過程中得到分離。在浸出液中還含有大量陽離子雜質如K+，Na+，Ca2+，Mg2+，F(xiàn)e2+，Ni2+，Co2+，Cu2+等，當用2017型陰離子交換樹脂吸附鈾時，這些離子不被吸附，只要控制得好，對鈾的吸附影響不大。2017型陰離子交換樹脂 吸附硫酸浸出液中鈾的主要化學反應式： 2R4NX+UO2(SO4)22-(R4N)2UO2(S04)2+2X- 4R4NX+U02(SO4)34-(R4N)4UO2(S04)3+4X- 式中 ： X樹脂上的可交換離子，如N03-，C1-。 吸附碳酸鹽浸出液中鈾的主要化學

7、反應式：2R4NX+UO2(CO3)22-(R4N)2UO2(C03)2+2X-4R4NX+U02(CO3)34-(R4N)4UO2(C03)3+4X- 酸性浸出液中影響樹脂吸附的因素 (1)(1)硫酸濃度和硫酸濃度和pHpH值值 工藝過程對pH控制在2左右為宜。(2)(2)鐵的含量鐵的含量 Fe()形成硫酸絡陰離子，被樹脂吸附后又逐漸被鈾置換下來。 (3)(3)鉬的影響鉬的影響 鉬可形成絡陰離子或鉬酸根離子，使吸附鈾的容量下降。 (4)(4)氯根和硝酸根的影響氯根和硝酸根的影響 氯根和硝酸根對樹脂有很強的親合力，占據(jù)交換基團。 (5)(5)溫度的影響溫度的影響 提高溫度，對吸附有利，但不宜超

8、過50。堿性浸出液中影響樹脂吸附的因素 (1)鈾和碳酸根及碳酸氫根的相對濃度：因為碳酸氫根濃度增大時，生成鈾陰離子絡合物的傾向減弱，而且碳酸氫根離子也會與鈾的吸附競爭，從而降低了鈾的吸附。 (2)pH值：吸附原液pH值從10.0變到9.0時，鈾的吸附容量下降50以上。 (3)氯根、硝酸根：氯根、硝酸根的存在將會降低鈾的吸附容量，當淋洗劑含有這兩種離子時，應嚴格控制它們的含量。 (4)有機質(有機酸鈉)：能使樹脂中毒。1.2 清液吸附清液吸附 在鈾生產(chǎn)工藝上，用強陰離子交換樹脂吸附鈾時，根據(jù)樹脂與吸附液的運動狀態(tài)，清液吸附分為固定床吸附和連續(xù)逆流吸附。固定床吸附和連續(xù)逆流吸附。 固定床吸附流程：

9、固定床吸附流程： 吸附吸附 洗滌洗滌 淋洗淋洗 脫淋脫淋 轉型轉型連續(xù)逆流吸附（流化床） 連續(xù)逆流吸附流程中，樹脂和浸出液都是移動的。設有專用的吸附塔、淋洗塔。流程主要分兩步：吸附和淋洗。 吸附過程：貧樹脂從吸附塔頂部進，底部出；浸出液從吸附塔底部進入，頂部流出。浸出液經(jīng)吸附后可補充溶浸劑后循環(huán)使用；貧樹脂在吸附達到飽和后轉移到淋洗塔去淋洗。 淋洗過程：讓飽和樹脂從淋洗塔頂部進，底部出；淋洗劑從淋洗塔底部進，頂部出，一般是三塔串聯(lián)。淋洗產(chǎn)生的合格液經(jīng)進一步處理后得到產(chǎn)品；從尾塔底部出來的是貧樹脂，貧樹脂經(jīng)過轉型后返回吸附塔進行吸附。1.3 萃取工藝萃取工藝 萃取萃取是利用物質在有機相和水相中的溶解度不同以及不同的物質在有機相中的溶解度不同的原理來實現(xiàn)的。目標物質經(jīng)萃取后轉移到有機相中，達到與其他成分分離的目的；再經(jīng)過反萃，將目標物質