一種含鈾灰渣中鈾的提取方法
2023-05-05 03:52:01 2
一種含鈾灰渣中鈾的提取方法
【專利摘要】本發明涉及一種含鈾灰渣中鈾的提取方法，依次包括：一、選擇粒度小於20目的含鈾灰渣；二、使用硫酸熟化；硫酸與灰渣的體積質量比為9～13%；熟化溫度為100～110℃；濃酸熟化時間為1～2小時；三、浸取；加入與灰渣的體積質量比為15%～30%的硫酸；加入與灰渣的質量比為0.5%～1.5%的氧化劑MnO2；加去離子水，使液固比為3∶1～3.5∶1；浸取溫度為75℃～85℃，浸取時間為1.5～2.0小時；四、過濾與洗滌。本發明浸取後的灰渣鈾含量平均為0.11%，滿足對廢棄灰渣鈾含量小於0.15%的要求。鈾浸取率平均為99.24%。
【專利說明】一種含鈾灰渣中鈾的提取方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種含鈾灰渣中鈾的提取方法，特別是涉及一種利用濃酸熟化法提取鈾的方法。
【背景技術】
[0002]含鈾灰渣含有較高鈾含量，採用常規硝酸浸取法浸取，其浸取液中雜質含量高，尾渣鈾含量不能滿足小於0.15%拋渣技術要求。採用濃酸熟化法，可減少樣品細磨工藝，浸取後具有尾渣鈾含量低，浸取次數少，浸取液雜質含量低等特點。
[0003]現有多數文獻浸取對象為鈾礦石、煤灰，未見對放射性廢物熱解焚燒後的灰渣中鈾的回收利用方面的報導。由於鈾礦石、煤灰中鈾含量較低，一般含鈾量為0.00x%~0.x%,採用酸浸技術時，酸用量低，浸取pH值保持在1.5左右。而對鈾含量為1%~30%的灰渣而言，需要的酸用量較大。此外，浸出後的廢渣只要達到鈾含量小於0.15%即可對尾渣進行拋渣處理，因此，常規水冶浸取技術並不適用於灰渣中鈾的浸取。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種滿足對廢棄灰渣鈾含量小於0.15%的要求的含鈾灰渣中鈾的提取方法。
[0005]為解決上述技術問題，本發明一種含鈾灰渣中鈾的提取方法，依次包括以下步驟:
[0006]第一步、選擇粒度小於20目的含鈾灰渣；
[0007]第二步、使用硫酸熟化；
[0008]硫酸與灰渣的體積質量比為9~13% ；
[0009]熟化溫度為10(Tll0°C ;
[0010]濃酸熟化時間為f 2小時；
[0011]第三步、浸取；
[0012]加入與灰渣的體積質量比為15%~30%的硫酸；
[0013]加入與灰渣的質量比為0.5%~1.5%的氧化劑MnO2 ；
[0014]加去離子水，使液固比為3: f 3.5:1 ；
[0015]浸取溫度為75°C~85°C，浸取時間為1.5~2.0小時；
[0016]第四步、過濾與洗滌；
[0017]將灰渣過濾出來，用硫酸溶液對灰渣進行洗滌，共洗滌3飛次，收集硫酸溶液。
[0018]第四步中的洗滌為用pH=l.(Tl.5的硫酸溶液，在75°C~85°C下，以灰渣:硫酸溶液=1: f 2:1的質量體積比對灰渣進行洗滌，共洗滌3飛次。
[0019]本發明浸取後的灰渣鈾含量平均為0.11%，滿足對廢棄灰渣鈾含量小於0.15%的要求。鈾浸取率平均為99.24%。
[0020]硝酸浸取法進行尾渣二次浸取，鈾浸出率只有21.10%。採用硝酸浸取法比採用濃酸熟化法含有的Ca、Pb、Ba、Al明顯偏高，這是由於濃酸熟化法在浸取鈾的過程中，灰渣中的Ca、Pb、Ba等能與S042_生成CaS04、PbS04、BaS04而遺留在尾渣中，並導致其減容效果沒有硝酸浸取法減容效果理想。但採用濃酸熟化法所得的浸取液中，因雜質含量相對於硝酸浸取液中的雜質含量少，這對後續處理工作是有好處的。
[0021]本發明由於熟化加熱溫度的過程中，有硫酸蒸汽、二氧化硫、三氧化硫等參加反應，使原來的液固反應變成了氣固反應；同時生成物(如UO2SO4 WH2CKCaSO4.2Η20及其它硫酸鹽)脫水，增加了灰渣的孔隙率，同時，導致最終浸出液中水含量較正常情況下偏低，從而導致溶液的酸度升高，PH逐漸減小；高溫時晶形發生轉變，化合物的反應活性增加；低價鈾氧化，難溶化合物分解，有機質在拌酸過程中生成的矽酸薄膜破壞；有機質在拌酸過程中硫酸量多，可與鐵、鋁反應生成硫酸鹽，而在高溫熟化時，此硫酸鹽又分解放出二氧化硫、三氧化硫等氣體酸化劑與鈾反應，此時鐵、鋁氧化物起到了貯存硫酸的作用。此外，各種氧化物在高溫下有不同的膨脹係數，因而使礦物產生裂紋及新的表面。因此，高溫熟化有利於提高酸與鈾化合物反應的擴散速度與化學反應速度，從而提高鈾的浸取率。並保證浸取尾渣滿足鈾含量小於0.15%解控拋渣要求。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
[0023]第一步、選擇粒度小於20目的灰渣，20g ；
[0024]第二步、使用硫酸熟化；
[0025]硫酸的體積為1.8ml ；
[0026]選擇熟化溫度為100°C ；
[0027]濃酸熟化時間為I小時；
[0028]第三步、浸取；
[0029]加入與灰渣的質量體積比為3ml的硫酸；
[0030]加入與灰渣的質量比為0.1g的氧化劑MnO2 ；
[0031]加去離子水，使液固比為3:1 ;
[0032]浸取溫度為75°C，浸取時間為1.5小時；
[0033]第四步、過濾與洗滌；
[0034]將灰渣過濾出來，用pH=l.0的硫酸溶液20ml，在75°C下，洗滌3次。
[0035]實施例2
[0036]第一步、選擇粒度小於20目的灰渣，20g ；
[0037]第二步、使用硫酸熟化；
[0038]硫酸的體積為2.4ml ；
[0039]選擇熟化溫度為105°C ；
[0040]濃酸熟化時間為1.5小時
[0041]第三步、浸取；
[0042]加入體積為4ml的硫酸；
[0043]加入質量為0.2g的氧化劑MnO2 ；
[0044]加去離子水，使液固比為3:1 ;[0045]浸取溫度為80°C，浸取時間為1.5小時；
[0046]第四步、過濾與洗滌；
[0047]將灰渣過濾出來，將灰渣過濾出來，用pH=l.5的硫酸溶液10ml，在80°C下，洗滌5次。
[0048]實施例3
[0049]第一步、選擇粒度小於20目的灰渣，20g ；
[0050]第二步、使用硫酸熟化；
[0051]硫酸的體積為2.6ml ；
[0052]選擇熟化溫度為110°C ；
[0053]濃酸熟化時間為2小時
[0054]第三步、浸取；
[0055]加入體積為6ml的硫酸；
[0056]加入質量比0.3g的氧化劑MnO2 ；
[0057]加去離子水，使液固比為3.5:1 ;
[0058]浸取溫度為85°C ，浸取時間為2.0小時；
[0059]第四步、過濾與洗滌；
[0060]將灰渣過濾出來，用pH=l.5的硫酸溶液20ml，在80°C下，洗滌5次。
[0061]上述三個實施例，浸取後的灰渣鈾含量平均為0.11%，滿足對廢棄灰渣鈾含量小於
0.15%的要求。鈾浸取率平均為99.24%ο
[0062]硝酸浸取法進行尾渣二次浸取，鈾浸出率只有21.10%。採用硝酸浸取法比採用濃酸熟化法含有的Ca、Pb、Ba、Al明顯偏高，這是由於濃酸熟化法在浸取鈾的過程中，灰渣中的Ca、Pb、Ba等能與S042_生成CaS04、PbS04、BaS04而遺留在尾渣中，並導致其減容效果沒有硝酸浸取法減容效果理想。但採用濃酸熟化法所得的浸取液中，因雜質含量相對於硝酸浸取液中的雜質含量少，這對後續處理工作是有好處的。
【權利要求】
1.一種含鈾灰渣中鈾的提取方法，依次包括以下步驟: 第一步、選擇粒度小於20目的含鈾灰渣； 第二步、使用硫酸熟化； 硫酸與灰渣的體積質量比為9~13% ； 熟化溫度為10(Tll0°C ; 濃酸熟化時間為1~2小時； 第三步、浸取； 加入與灰渣的體積質量比為15%~30%的硫酸； 加入與灰渣的質量比為0.5%~1.5%的氧化劑MnO2 ； 加去離子水，使液固比為3:f3.5:1 ; 浸取溫度為750C~85°C，浸取時間為1.5~2.0小時； 第四步、過濾與洗滌； 將灰渣過濾出來，用硫酸溶液對灰渣進行洗滌，收集硫酸溶液。
2.根據權利要求1所述的一種含鈾灰渣中鈾的提取方法，其特徵在於:所述第四步中的洗滌為用pH=l.(Tl.5的硫酸溶液，在75°C~85°C下，以灰渣:硫酸溶液=1:1~2:1的質量體積比對灰渣進行洗滌，共洗滌3飛次。
【文檔編號】C22B60/02GK103834821SQ201210472047
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月20日 優先權日:2012年11月20日
【發明者】孫自福, 郭翔 申請人:中核建中核燃料元件有限公司