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饱和树脂淋洗富液的处理(树脂吸附饱和)

饱和树脂淋洗富液的处理(树脂吸附饱和) 饱和树脂浸出富液的处理

因为饱和树脂可以用不同的洗脱剂进行洗脱,所以得到的富洗脱剂的性质是不同的。在确定富浸出液的处理方法时,可根据富浸出液的性质和场地的具体条件确定处理方法。然而,最常见的方法是加入碱(如氢氧化钠、氨水、石灰或氧化镁等。)进行沉淀,而铀以重铀酸盐的形式沉淀(即得到黄饼)。

一、降水常识

我们知道,在一定的温度条件下,不同的物质在水中有一定的溶解度。当溶液的浓度超过饱和浓度时,就会出现结晶(即沉淀)。任何结晶过程都包括两个阶段:晶核的形成和晶粒的生长。晶核的形成和晶粒的生长都与溶液的过饱和度有关。所谓过饱和度是指该条件下过饱和溶液浓度与饱和溶液浓度的比值,即:

S=

式中,s——溶液的过饱和度;

c-过饱和溶液的浓度;

c+-该条件下饱和溶液的浓度。

如果溶液的过饱和度过大,晶核形成的速度大于晶粒生长的速度。因此,结晶过程应该将溶液控制在低的过饱和度。溶液的过饱和度与溶液的浓度和温度有关。如果溶液温度不变,增加溶液中沉淀剂的浓度会增加溶液的过饱和度。当溶液浓度不变时,降低溶液温度也能使不饱和溶液饱和或过饱和而沉淀。如图1所示。图中纵坐标表示溶液浓度,横坐标表示溶液温度,图中实线为饱和溶液线。当溶液浓度在不饱和浓度区域时,没有晶体形成(图中实线以下部分);溶液的浓度或过饱和度达到晶体能自动析出的区域,称为不稳定区(图中虚线以上部分);当溶液浓度介于这两个区域之间时,这个区域称为亚稳区(图中虚线和虚线之间的部分)。此时,虽然溶液浓度也已经超过饱和浓度,但晶体是不可能自动析出的。从图中可以看出,在保持浓度不变的情况下,当不饱和溶液的浓度增加或溶液温度降低时,溶液的过饱和度可以增加,会达到不稳定区,产生结晶。一般来说,亚稳区由于过饱和度低,主要决定晶粒的生长。而过饱和度高的不稳定区主要决定了大量晶核的形成。因此,为了获得大粒径的晶体,可以将溶液控制在低过饱和度的亚稳区,即接近实线。

图1降水与温度和浓度的关系

二。浸出富液的碱沉淀过程

(1)用氢氧化钠沉淀铀

氢氧化钠沉淀铀的反应如下:

2UO22++6NaOH Na2U2O7↓+4Na++3H2O

沉淀物的pH值通常控制在6.5 ~ 6.8。所用的氢氧化钠通常配制成30%的溶液并缓慢加入。也可以用氨水或氨气将铀沉淀到富浸出液中,或者用氧化镁沉淀铀。

(2)碳酸铵沉淀铀

碳酸铵沉淀反应如下:

UO22 ++ 3(NH4)2c O3(NH4)4[UO2(CO3)3]↓+2nh 4+

沉淀的碳酸铀酰铵是黄色晶体。室温下,碳酸铀酰铵在空气体中缓慢分解。当温度升高时,分解速度加快,分解反应如下

(NH4)4[UO2(CO3)3]UO3+4nh 3 ↑+ 3co 2 ↑+ 2H2O

加热温度通常控制在95℃左右,分解释放的氨气和二氧化碳可以回收利用。

三、浸出富液的过氧化氢沉淀

过氧化氢沉淀铀的反应如下:

UO22++H2O2+xH2O UO2 xH2O+2H+

沉淀物的pH值通常控制在1.5 ~ 3.5。在酸性介质中沉淀铀,由于在这种pH条件下其他杂质一般不会沉淀,因此,用双氧水沉淀铀得到的产品质量很高。

四。影响降水的因素

(1) pH值

控制沉淀过程的pH值是非常重要的。如果pH值太低,铀的沉淀就不完全。但如果pH值过高,溶液中杂质的沉淀会增加,部分杂质会水解形成胶体,恶化产品的过滤性能,降低最终产品的质量,增加水分,明显增加碱的消耗。

(2)温度

随着温度的升高,溶液的粘度降低,溶液中离子的运动速度加快,有利于沉淀。更重要的是,由于析出过程中形成的细晶和粗晶的溶解度差异,应适当提高固溶温度,使细晶处于稳定区即不饱和区,加速细晶的溶解,而粗晶仍处于亚稳定区即过饱和状态,溶解的细晶再结晶到粗晶表面,从而加速粗晶的生长速度。因此,提高温度有利于沉淀过程。

但是,沉淀温度并不是越高越好。如用氨水沉淀或用双氧水沉淀时,由于温度升高,氨水和双氧水容易分解,沉淀剂用量迅速增加。美国矿务局的Shabbir Chabir等人报道过氧化氢沉淀铀的温度在20 ~ 100℃范围内,温度每升高10℃,过氧化氢的消耗量增加2.2倍。

(3)搅拌

搅拌的作用是使沉淀过程中的温度和沉淀剂的浓度均匀分布。而且搅拌有利于细晶的溶解和粗晶的增加。因此,适当的搅拌可以加快沉淀过程。但必须注意的是,搅拌强度不能太大,否则,搅拌会使形成的颗粒破碎,阻碍沉淀。

(4)沉淀剂的残留浓度

通常,沉淀过程不是严格化学计量的。根据浓缩积原理,沉淀剂残余浓度的增加有利于降低母液中铀的浓度,提高铀的回收率。因此,一般来说,在沉淀过程中不同程度地过量加入沉淀剂。

(5)分步沉淀如果富浸出液中铁含量过高,为了得到更纯净的黄饼产品,需要考虑分步沉淀。先缓慢加入石灰乳,调节溶液的pH值至3.5左右,在溶液中形成石膏沉淀,可降低溶液中的硫酸盐和铁含量。沉淀分离后,加入碱将溶液的pH值调节至约6.5以沉淀铀。这样可以得到更纯的产品。而且石膏沉淀的第一步去除了硫酸盐和铁,有利于沉淀母液返回制备洗脱液。(6)浸出和提取过程

如果用硫酸作淋洗剂,得到的淋洗富液由于酸度高而不宜用碱沉淀。一般是将硫酸淋洗的富液送到萃取工段去进一步纯化和富集铀,这就是所谓淋萃流程(在北美称之为Eluex,而在南非简称为Bufflex)。含硫酸的萃余液可以返回作淋洗液,以降低淋洗的成本。而富集了铀的反萃液可以用前面叙述的几种方法处理。

 
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