湿法冶金离子交换树脂应用手册

1、Page 21. 稀土元素稀土元素(REE) 与与稀有金属稀有金属2. 1.1. 稀土元素稀土元素REE1.2. 钪钪Sc1.3. 铟铟In1.4. 镓镓Ga 1.5. 锗锗Ge2. 难熔金属难熔金属2.1. 铼铼Re2.1.1. 铼（不含钼）铼（不含钼）2.1.2. 铼（含钼）铼（含钼）2.1.3. SSTA1722.2. 钨钨-转化为铵盐转化为铵盐2.3. 钼酸盐除钨钼酸盐除钨2.4. 钼回收钼回收2.4.1. 强酸中回收钼强酸中回收钼3. 黄金与铂族元素（非氰化物）黄金与铂族元素（非氰化物）4. 金氰化物金氰化物4.1. SBA树脂树脂4.2. S9925. 天然铀天然铀5.1. 浸出盐

2、液中回收铀浸出盐液中回收铀U 6. 钴电解液中除镍杂质钴电解液中除镍杂质7. 树脂应用选型树脂应用选型维基百科：湿法冶金属于提炼冶金的一种方法，利用水中的化学过程从矿石、精矿、回收液或残料中回收金属。大英百科全书：从矿石中提取金属，以金属盐水溶液的形式回收金属。科技百科全书：从矿石中提取回收金属，该过程主要是通过水溶液的形式实现。Page 3Page 4湿法冶金湿法冶金地下水地下水酸洗与电镀溶液酸洗与电镀溶液涉及到金属回收，湿法冶金一方面与与地下水处理有相交之处，另一方面与酸洗和电镀溶液的处理与整治相关联。Page 5参数参数水处理水处理湿法冶金湿法冶金固体悬浮物 g/l数量级最大. 5x10

3、-3可达到5.5x102总盐度 g/l数量级最大. 0.6达到溶解极限酸度 范围pH 6.5-10.39N矿物酸到pH14 主要目的生产纯水生产金属1.矿石准备 l挖掘/采矿l运输l破磨工艺2. 浸出-把金属转化成可溶形式溶解在浸出贵液（PLS）中 l 化学方法：酸/碱/特殊试剂（氰化物，氯化物，氧化剂等） l 物理方法：温度/压力3. 从固体矿石中分离浸出母液l 逆流洗涤（CCD） l 过滤4. 从浸出贵液（PLS）中提取金属l 离子交换 IXl 溶剂萃取SX5. 下游工艺l 蒸发结晶l 电沉积（电解）l 置换/转化成不溶性物质 Page 6金属矿石与精矿由不同的矿物、岩石、或天然有机物组成

4、。金属含量0.0X-XX%。其他的则为脉石矿物。水相化学过程能够把目的金属提取到溶液中，粉碎的矿石与对应的浸出剂接触，该过程就是浸出。因此可以把湿法冶金方法按照一下方式分类：1.浸出剂分类：硫酸，碳酸钠，硝酸，盐酸和其他离子化合物及其混合物。2.浸出液外观分类。清亮溶液，高TSS（高悬浮物），稀矿浆（10-20%矿浆浓度）或者稠矿浆（高达55%矿浆浓度）Page 7物理限制：1.从工艺介质中分离出离子交换树脂的可能性2.离子交换树脂表面被特殊物质机械堵塞（例如强碱阳树脂硅污染）化学限制;1.强氧化性媒介，例如ORP氧化还原电位高于1000mV的情况2.长时间暴露于高温条件下发生热降解；与产品类

5、型与应用相关3.化学降解（与产品相关）4.特殊物质引起的化学污染Page 8 比较经济性做出选择比较经济性做出选择区域：I- 选择IXII- 权衡IX和SXIII- 选择SXu 其他约束参数 特殊选择 化学物质管理 火险 试剂稳定性与损耗 上下游工艺 区域II典型浓度为1-10g/LPage 9Page 10寻找目标：寻找目标：关键商务过程：关键商务过程：漂莱特漂莱特合作伙伴合作伙伴探测与发现探测与发现经济性评定经济性评定立项与投资立项与投资建设建设生产生产不同技术的比较不同技术的比较不同离子交换树脂的比较不同离子交换树脂的比较工艺开发与工程化对比工艺开发与工程化对比过程与工程比较过程与工程比

6、较 /客客户户客户客户/终端使用者终端使用者树脂填充树脂填充离子交换车间离子交换车间大的项目从开始到试车（购买树脂）要花费3-5年，甚至更久。为了确保将来的生意，必须在最前期阶段接触项目直接接触者为负责项目开发的工程公司目标是早期加入到项目的可行性研究中 在与竞争对手竞争时在与竞争对手竞争时 可行性研究结果占有很大优势可行性研究结果占有很大优势Page 11金融机构金融机构项目所有人或实际操作项目所有人或实际操作公司公司工艺开发与工程公司工艺开发与工程公司设备制造商与建设备制造商与建筑工程公司筑工程公司矿业公司与其他公司不同的一个特点是: 在生产过程中，公司的资产（例如矿石）是逐步消耗的。这意

7、味着可以调整资金分配到新的矿业项目。评估投资回收时间，即可行性研究是一个矿业工程师的工作，矿业操作成本估算是可行性研究中的一个重要元素。如果不考虑运作计划中的详细事项，对特定矿业项目的成本估算是不可能的，只有掌握明确的信息后才能得到合理的成本估算。Page 12特定树脂的适用性是由其使用该树脂的经济效果决定的其中几个重要的参数需要考虑l 树脂费用l 所需树脂量由以下几个方面确定l 吸附动力学（吸附停留时间）l 解吸效率（解吸停留时间，试剂的消耗量与成本）l 树脂的工作交换容量l 树脂损耗速度（需要定期补填）l 抗污染、化学降解、渗透压的能力l 机械韧性 Page 13u选择一个合适的离子交换容

8、器处理具有特定固体悬浮物含量的内容物 固定床反应器（清亮溶液） 流化床反应器（TSS增加的情况） 搅拌槽或帕丘卡槽（轻的或重的矿浆）u根据以下条件选择特定的离子交换树脂 浸出液化学组成（组成与功能） 离子交换容器的设计选定（分级）Page 14萃取浓缩萃取浓缩 (A, B, c, D)C + (A, B, D)c组分代表所要分离与浓缩的物质，浓缩系数从102到104数量级。回收铀、金、钼、铼、镓等。纯化大组分的金属或回收小组分有价金属纯化大组分的金属或回收小组分有价金属(A, b) A + bb组分分离出来，不需要浓缩。从Cu、Ni或Co电解液中除去铁。纯化Co电解液中除去Ni；纯化Ni电解液

9、除去Cu等。分离分离: (A, B) A + B铼和钼；酸中分离盐(acid retardation)； 盐转化；其他不需要浓缩的分离过程。Page 15阳离子：阳离子：Fe3+, Cu2+, Ni2+, Co2+, Zn2+, Fe2+, UO22+ etc.阴离子阴离子ZnCl42-, Au(CN)4-, FeCl4-, UO2(SO4)34-, ReO4- etc.根据溶液组成以及pH条件， 金属以一种离子形式或者同时以多种可能的形式存在：Page 16错误的问题：回收锌可以你推荐什么树脂？为什么错误？因为：在硫酸中锌以阳离子Zn2+形式存在。在盐酸中锌以阴离子ZnCl42-形式存在。因

10、此，第一种情况可以选择阳离子交换树脂或者螯合树脂。第二种情况可以选择阴离子交换树脂。在树脂选型前需要收集以下信息：l 溶液中阳离子和阴离子种类，pH或者游离酸度l 假定的或者已经存在的离子交换车间的设计。l 已使用的树脂以及其效果l 常规工艺流程l 客户的要求、需求与投诉最重要的，如溶液组成是所需的最基本信息。Page 17可以根据金属在溶液中的存在形式选择合适的化学树脂。Purolite 是一个强大的的企业，具有以下产品：l 阴离子交换树脂用于以阴离子形式存在的金属l 阳离子交换树脂用于以阳离子形式和弱复合物形式存在的金属l 螯合树脂用于分离以阳离子形式存在和弱复合物形式存在的金属Page

11、18聚合物结构：凝胶或大孔功能基团种类总交换容量水含量等级（粒度分布）外观其他可控参数机械稳定性（磨球，断裂负载等）抗渗透压能力空隙率其他重要！所有这些特点都是相互关联的。意味着想要某一个树脂参数有明显改善的时候，其他一个或几个参数可能会变差。选择一种树脂时要权衡树脂的各类参数。Page 19湿法冶金可以按照以下方式分类：1.以浸出剂分类：硫酸，碳酸钠，硝酸，盐酸和其他离子化合物以及他们的混合物。2.以浸出液外观分类：清亮溶液，高TSS溶液，稀矿浆（10-20%矿浆浓度）或者稠矿浆（高达55%矿浆浓度）这些标准对于选择合适的树脂和工厂设计非常重要。Page 20根据悬浮物内容选择合适的离子交换

12、容器：1. 固定床反应器（清亮溶液）2. 流化床反应器（TSS增加的情况）3. 搅拌槽or 帕丘卡槽（稀的或稠的矿浆）根据浸出液化学组成以及离子交换容器的设计，选择特定的离子交换树脂。Page 21Page 22矿坑水处理矿坑水处理尾矿处理尾矿处理冶金炉渣冶金炉渣从污酸中回收有从污酸中回收有价值金属价值金属电解液控制电解液控制萃余液处理萃余液处理阳极泥处理阳极泥处理Cu, Cd, Zn, Pb, TeAu, PGM,Cu, Ag,Au, Ag, PGMRe, Se, Te除去三价铁，Mn回收Co, NiAu, PGM,Ag, Pb, SnPage 23所有用到水相金属溶液的工艺都有可能用到离子

13、交换树脂：高温冶金得到金属原料进一步电解（电沉积）。典型的工作是纯化电解液，除掉影响电解过程的杂质金属（从Cu、Ni、Co的电解液中除去三价铁）溶剂萃取（SX）：一些不纯的金属会影响溶剂萃取过程，可能会加速萃取剂的降解。高价值的少量金属可以从水溶液中分离，该水溶液来源于高温冶金或者溶剂萃取过程（ZnSO4电解液中的铟；污酸中的铼等）从电镀抛光液的有价金属回收，主要从贫溶液和废水处理液中回收。任何处理或者生产金属溶液的过程，都是我们关注的应用离子交换树脂的目标Page 24Page 25离子吸附设备树脂流入金属流入树脂流出金属流出物料平衡方程：物料平衡方程：CPLS FPLS = CR FRCP

14、LS : 浸出贵液中浸出贵液中金属浓度，金属浓度，kg/m3(PLS)FPLS: 浸出贵液浸出贵液流速，流速，m3(PLS) / hCR： 树脂工作交换容量，树脂工作交换容量，kg/m3(R)FR： 树脂流速，树脂流速，m3(R) / h树脂流速：树脂流速：FR = (CPLS FPLS) / CR树脂流速并不是单纯指树脂的物理流速通过固定树脂床的水流速指液体与树脂相对流动的速度不要把该概念与水处理中的逆流再生混淆适用于“树脂流速”的两个关键原则：1.连续流动2.不可压缩流动如果设计压缩树脂床，树脂流速是影响工厂规模的两个关键参数之一。涉及到离子交换技术所有步骤，例如吸附、解吸、再生、淋洗等。

15、Page 26总树脂存留(m3) = FR (T1 + T2 + T3) KT1 以下条件下吸附停留时间 浓缩铀减少到最下限(例如, 90% 回收率) 树脂的金属上载量达到最大值T2 解吸停留时间T3 辅助操作时间FR 树脂流速K 工程参数 (1.1 到 1.4)Page 27目标是使FR 和 Ti 最小化，减少资本支出:最小FR树脂具有最大交换容量最小T1 树脂具有较好的离子交换动力学性能最小T2吸附效率高，例如吸附快且完全最小T3 解吸简单，避免额外操作Page 28不同技术阶段的树脂转移，高树脂流速需要更多的机械功（W）W = WY + WWWY 转移树脂有用功WW 无用功其他条件相同的

16、情况下，树脂流速越快无用功多，树脂机械损耗越大Page 29无用功其他损耗（热损耗等）树脂机械破碎逻辑上可以得知：树脂损耗速度与树脂流速相关。树脂流速是由过程中的金属质量平衡决定的。更高的树脂流速导致更加频繁的碰撞。碰撞动量和更加频繁的再生，这些因素结合起来将导致树脂的破损增加。因此具有高工作交换容量的树脂具有优势，因为较低的损耗速度，而其他条件相同。Page 30 树脂损耗速度（损失，消耗速度，使用寿命）对项目的经济性有重要影响 树脂分解产生微粒，这些微粒随着贫矿浆或贫溶液在工艺流程内循环流动 一些损失也可能是由于操作失误或溢出导致。 因此，使用寿命耐用性由以下方面决定 机械强度 抗化学污染

17、和降解能力 抗渗透压能力Page 31树脂破碎受不同的物理作用力影响（机理）：u 压缩破坏压缩破坏-暴露于静态作用力下暴露于静态作用力下/压降压降 树脂在固定床中工作较为常见u 冲击作用冲击作用/撞击撞击/打击打击 流化床较为常见，树脂在矿浆和移动床中工作，以及不同阶段的转移 树脂间的撞击以及树脂与设备壁的撞击，破碎成碎屑。Page 32u 磨损流化床以及树脂矿浆工艺树脂颗粒与矿石颗粒接触造成磨损由于磨损树脂颗粒直径变小u 渗压震动不同阶段树脂的离子形式发生变化导致颗粒比容发生变化树脂膨胀在树脂颗粒内部形成渗透压，影响聚合物骨架的完整度。Page 33树脂损耗是不同破坏机制的累积作用。各个机制

18、对总损耗的贡献与其特殊因子成比例。单个机制的特殊因子 sfi = wri / WRWR 树脂累积磨损速度wri 单机制引起的树脂磨损速度1 = sf1 + sf2 + sf3 + 定义2-3个主要的磨损机制，选择合适的磨损速度评价方案Page 34u 根据不同的测试方法，离子交换树脂的制造商与消费者可以估计树脂的损耗速度断裂负载- 用测力计测定大量随机树脂颗粒磨球测试磨损测试耐渗透压震扰测试u 一些研发机构也使用专有的测试方案Page 35u 粘弹性状态=聚合物张弛时间范围广典型的高聚合物u 根据时间与规模因素不同， 对机械作用有不同反应冲击强度抗压强度抗磨损性抗裂强度不同树脂的磨球与断裂负载

19、之间没有较强的相关性，应为这两个参数反应的是聚合物颗粒的不同的机械性能。Page 36u ISL(ISR)操作中SBA树脂的损失大约是每年10%u 渗透压震扰单独引起的损失是每年5%u 根据树脂等级不同，树脂-矿浆混合物的空气搅拌引起的树脂损失每年5-30%u 同一批树脂，从矿浆中筛出树脂操作引起的损失每年30-300%u RIP 工厂操作，使用Permutit SK 树脂时损耗为300ml/t 矿石Page 37u 前苏联国家的RIP运营，树脂损失报道为360-560mL/t矿石。u 目前哈萨克斯坦的ISL操作说明指出，回收铀工艺树脂损失高达75ml/kgPage 38图片：从硫酸中吸附有色

20、金属阳离子金属平均浓度约为1g/L金属螯合物和极性树脂之间的相对强度不同导致不同金属之间存在差异。（例如 WBA盐） 通过控制溶液的酸度（pH）可以将金属分离开。Page 39Page 40螯合物-一个中心原子（金属阳离子）和两个或多个配体（供体原子）闭环物形成闭环物质。很多情况下螯合物属于络合物的一种。螯合过程中同时存在配位化学与离子化学。形成复合物或盐以后螯合稳定性增加。配位化学键（红色）增加树脂的选择性，用于从碱性或碱土元素中分离金属Page 41羧基树脂：磷酸基树脂：氨基磷酸基树脂（酸性pH）：亚氨基二乙酸树脂：Page 42 从矿浆中吸附： 树脂在浸出液中（RIL） 树脂在矿浆中（R

21、IP）Page 43矿浆是矿石颗粒与浸出溶液/浸出贵液的物理混合物从浸出贵液中分离固体成本高直接从矿浆中吸附可以节省成本稀矿浆-15-20%矿浆浓度稠矿浆-55%矿浆浓度浸出与吸附结合-“树脂矿浆法”（RIL）难处理矿石浸出通过预处理阶段（高压浸出），再从得到的矿浆中吸附-“树脂矿浆法”（RIP）从矿浆中吸附，可以通过在一系列的装有搅拌器或空气搅拌槽的容器或塔中逆流实现。在这些吸附单元中，用筛网将树脂从矿浆中分离。Page 44Page 45媒介母液类型媒介母液类型TSS限制限制离子交换器类型离子交换器类型清亮溶液少于100ppm固定床移动床流式床稀矿浆50ppm到10-20%w/w流式床帕丘

22、卡反应器其他RIP接触器稠矿浆15-20% 到 55% w/w帕丘卡反应器其他RIP矿浆接触器1995年美国提出往复式床RIP系统，用于烂泥除砂 1958年澳大利亚拉姆章格尔试验了CSIRO 震荡床系统，但没有商业化19世纪50年代美国使用混合物筛选RIP系统，后来在西班牙、苏联和东欧使用（也使用RIL）在19世纪60年代后期和70年代美国加拿大和南非，使用流化床CIX系统处理某种成分不知的溶液含有帕丘卡反应器的RIP和RIL系统已经在俄罗斯和前苏联国家使用Page 46设备/操作1-RIP接触器2-控制筛网+400m颗粒3-淋洗树脂，除去包裹的固体4-解吸后的树脂装载5-解吸6-解吸剂淋洗流

23、体流向：1-矿浆原料2-贫液矿浆到尾矿库3-淋洗水4-低品位解吸剂5-贫解吸液6-解吸剂7-解吸液到下游工艺8-淋洗解吸剂9-工艺水或回用水Page 47关键：1.气升式树脂提升2.树脂筛网3.气升矿浆管路4.帕丘卡套管5.循环气升以墨西哥城市帕丘卡命名，首次用于银的浸出提供高效的离子交换和生产量一个系列一般是7到10个帕丘卡反应器尺寸：高20m宽5m矿浆流量300m3/小时每个帕丘卡 Page 48筛孔径筛孔径, m流速流速, m3/(m2 x hour)矿浆中矿石颗粒最大尺寸矿浆中矿石颗粒最大尺寸树脂最小直径树脂最小直径, m40030 5015050080045 65310900Tabl

24、e. 树脂与矿浆分离(矿浆密度30-50% 固体)筛网树脂与矿浆流动树脂流动矿浆流动Page 49 树脂筛选部位 帕丘卡筛网筛鸟瞰图Page 50Page 51运行原理：一共有10个装置8个工作状态1个排水1个备用树脂在固定装置中，矿浆的流动方向可以调整矿浆连续流动树脂吸附饱和后卸下Page 52车间RIP操作树脂总损失为300ml Permutit SK 树脂每吨矿石Page 53工厂工厂工艺工艺升级参数升级参数*矿浆中树脂量矿浆中树脂量% w/w树脂损失（树脂损失（g/t矿石）矿石）GMZ-Z at NGMK 乌兹别克斯坦金矿氰化10000.5-0.88-10俄罗斯 彼得罗巴浦洛夫斯克金矿

25、氰化8502.8-3.525-30PPGKhO 俄罗斯铀 酸性浸出30015-20150-180* 金属在进料液中浓度除以树脂中最大浓度矿石矿浆-由粉矿矿石固体和浸出剂组成矿浆流量受以下条件影响：矿石颗粒尺寸分布精细矿石颗粒影响矿浆粘度筛孔尺寸树脂筛选时筛孔总面积稠矿浆 高达55%矿浆浓度矿石颗粒尺寸 100%小于150m 90%小于75m矿浆中树脂浓度定义为树脂的最大工作交换容量比上进料液中金属浓度 1-6%v/v 金回收 15-25%v/v 钼回收Page 54典型的捕获树脂的排水槽的开口尺寸为600m和400mRIP树脂粒径要比筛网大150-200m漂莱特RIP产品提供：等级：0.8-1

26、.2mm; 小于0.8mm的少于5%；小于0.7mm的小于1%。磨球实验：1小时96%完整；6小时92%完整。金属：一般用于U和Au；也可以用于Ni，Co，Cu，Mo，W市场：美国，欧洲，亚洲，澳大利亚，非洲Page 55Page 56确定树脂颗粒尺寸的算法效果浸出矿浆产出从矿浆中分离树脂尺寸选择矿粉1筛孔尺寸2树脂尺寸3用于从固含物20% w/w 的浑浊溶液和稀矿浆中吸附母液由下往上进入，树脂床膨胀100%，细小的矿石颗粒可以通过树脂床。具有较好的离子交换效率与较高的流量。Page 571. 稀土元素稀土元素 (REE) 与与 稀有稀有金属金属Page 58严格意义上钪与钇不属于稀土元素（镧

27、系），然而由于化学性质类似，把它们归类为稀土元素。钇一般认为是属于重稀土元素族。Page 59o 混合精矿中回收稀土元素和钪 特别是提取重稀土元素 (钆 镥)o 稀土精矿中轻稀土元素与重稀土元素分离o 除去含钪稀土精矿中的放射性金属(钍Th、铀U）与常见金属o 稀土精矿中单一元素成分分离Page 60Page 61 原液原液:LaYYbThFe3+UCaMgPO43-Na2SO4pH (H2SO4)mg/l5633781420,2321,670060007200003,6树脂树脂平衡平衡 pHYYbLaFeS9504,53,82,45,94,30,3S9304,146,313,541,233,

28、51,0PFA600/47404,2272,3213,8280,0266,30,5C1154,3128,452,1231,8133,30,4SBA 应用于从稀土中选择吸附铀的效果最好.WAC 应用于从稀土中去除钍效果最好. 除了C115 ，其他树脂也具有不同的效果.WAC 在pH3.5-6时效果较好. - presents sum of Y, Yb and La. Page 62典型的独居石类型的稀土矿，这些矿石中富含钍，并存在放射性问题Page 63 镧镧La 和和镱镱Yb 分别分别代表轻稀土元素和重稀土元素代表轻稀土元素和重稀土元素Exp. series #ResinLaYbFeLa/Yb

29、La/FeYb/Fe1S9501,769,0320,60,190,090,44S9577,426,897,251,081,020,95D50410,371,163,350,320,110,352AA-030,286,41,910,040,153,35AA-040,276,161,880,040,143,28S9501,26,2617,020,190,070,37模拟溶液, g/l: La3+ - 2.035; Yb3+ 1.165; Fe3+ - 2.42; H3PO4 - 300; HNO3 90. 静态吸附实验 筛选树脂.Page 64-1010305070900.10.51246Meta

30、l in resin, mg/gNitric acid, MTh(4+)Eu(3+)Fe(3+)硝酸溶液:吸附钍的同时对三价铁的吸附量极小;对稀土元素中的钍元素高选择性吸附;较宽的硝酸浓度范围内，对钍的吸附载量都很稳定单一元素溶液吸附实验，金属浓度0.01 mol/l. 硫酸溶液:酸度增加对钍的吸附量急剧下降;通过硫酸浓度变化进行分离.010203040500.050.511.023.06Separation parameterTh/YTh/LaTh/FeLa/Fe0204060800.050.511.023.06Distribution parameterH2SO4, MThYLaFe(3+

31、)混合溶液吸附. 用硝酸从磷灰石中提取磷酸，混合液用氨中和，下游产生氮磷肥料. 所以能够采用的化学处理方法非常有限.Page 65镧镧La 和和镱镱Yb 分别分别代表轻稀土元素和重稀土元素代表轻稀土元素和重稀土元素Exp. series #ResinLaYbFeLa/YbLa/FeYb/Fe1S9501,769,0320,60,190,090,44S9577,426,897,251,081,020,95D50410,371,163,350,320,110,352AA-030,286,41,910,040,153,35AA-040,276,161,880,040,143,28S9501,26,2

32、617,020,190,070,37模拟溶液, g/l: La3+ - 2.035; Yb3+ 1.165; Fe3+ - 2.42; H3PO4 - 300; HNO3 90. 静态吸附实验 筛选树脂.ResinScYYbLaThFeREED5041104,171,445,090,3690,9171,911,07S957137,251,380,740,97110,83105,561,08AA-03209,762,355,820,3258,4656,271,36AA-04165,962,676,910,3564,6260,781,53ResinSc/YSc/YbSc/LaSc/ThSc/FeY

33、/YbY/LaY/ThY/FeYb/LaD504172,3420,47289,361,151,450,284,000,020,0214,14S95799,46185,47141,491,241,301,861,420,010,010,76AA-0389,2636,04655,503,593,730,407,340,0400,0418,19AA-0462,1624,02474,172,572,730,397,630,0410,0419,74模拟溶液, mg/l: Sc - 0,67; Y - 21,4; Yb - 5,4; La - 41,3; Th - 1,4; Fe3+ - 464; Ca

34、700; Mg 200; Al 1200; PO43- - 100, pH=1.5 (H2SO4).升级AA-03树脂具有最高的Sc载量升级“AA”树脂相对Th和Fe而言对Sc具有较好的选择性升级“AA”树脂对稀土元素跟高的载量S957树脂可以从稀土富集液中选择性分离ScPage 66从酸性原位浸出（ISL）母液中回收铀后的溶液中Page 670100200300400D5041S957AA-03AA-04Separation parameterSc/TiSc/Fe01020D5041S957AA-03AA-04Distribution parameterScTi模拟溶液 (g/l):0.02

35、25 Sc; 4.14 Ti; 22.2 Fe2+; 110 H2SO4树脂分布参数分离参数ScTiFeSc/TiSc/FeD504110,9314,790,280,739,0S9578,5517,910,270,531,7AA-033,763,350,091,141,8AA-047,306,660,021,1365,0D5041 树脂对Sc的负载量比AA-04 高33%;AA-04 从Fe中分离Sc效果是D5041的10倍，从Ti中分离Sc的效果比D5041高36%Page 6800.70.8012345678Metal in resin, mol/lpH

36、Fe(III)AlInCuZnMnNiCoFe(II)实验条件:单成分金属溶液，初始浓度：0.0250.001 mol/l ，0.5 Na2SO4Page 69不同金属吸附于S950树脂与溶液酸度相关在pH约为2时可以从非常不纯的溶液液中分离ln(红线)最强的竞争离子是三价Fe(灰线)镓一般存在于铝土矿中，其含量相对较低镓一般存在于铝土矿中，其含量相对较低(95%2. 难熔金属难熔金属Page 77根据铼的不同来源有两种方法:大孔 A170 适用与铼含量相对钼含量高的情况大孔 A170 适用于铼含量较低（10 ppm），而钼含量很高凝胶 A172 适用于铼和钼含量相当,且铼含量相对较高的情况（

37、几百ppm）Page 78金属来源金属来源典型成分典型成分推荐产品推荐产品铜冶炼中，经过气体净化后的硫酸冲洗液H2SO4 100-500 g/lRe 5-10 mg/l; Cu 5 g/l; As 5 g/l; Fe, ZnA170/4675烘烤后的辉钼矿，硫酸洗涤液H2SO4 50-100 g/lRe 0,5 g/l; Mo 5-7 g/lA-172/4635辉钼精矿高压浸出液Re 20-50 mg/l; Mo 96%辉钼精矿辉钼精矿HNO3, O2pH 调节调节pH 调节调节进料组成进料组成:Mo 1 g/LpH 2-2.315-25% 氨水氨水树脂负载量树脂负载量 90 g/L树脂负载量

38、树脂负载量 120 g/LPage 101加压浸出时加入一定量硝酸. 金属富集液中硝酸浓度达到20 g/l. 如果是在大气压下浸出液，硝酸浓度可以高到100 g/l.加压浸出辉钼精矿，造成硫化矿的氧化，从而使溶液酸度增加.第一阶段吸附在pH 0.8-0.9条件下进行，如此低的pH是为了防止钼和铁的共沉. 该阶段浸出液中大部分的钼被提取出来. 吸附接触时间 2.5-3 小时.解吸液 5 BV 15-25% 氨水.树脂吸附载量由料液中钼浓度决定，受硝酸根阴离子影响.Page 102金属富集液:1st 阶段: Mo=4 g/l; NO3=94 g/l; SO4=150 g/l; pH=0,8. 2n

39、d 阶段: Mo=0,8 g/l; NO3=94 g/l; SO4=100 g/l; pH=2.解吸液：10% 氨水.Stage树脂载量, g/l从1L树脂中解吸出的钼的量, g解析率% 树脂中钼残留, g/l.1st57,759,210002nd103,11041000树脂: Purolite A-100MoPage 103模拟溶液: H2SO4 100 g/L溶液钼浓度为2g/L时，树脂载量: 80 g/L用5 BV of 15-25% 氨水解吸; 解析率90%.三价铁离子会阻碍钼的吸附.该方法适用于处理废料中的钼.树脂: Purolite S-957 (Monophos)Page 104

40、3. 金和铂族元素金和铂族元素(PGM)105HomeRuRhPdOsIrPt氧化态III, IV, VI, VII, VIIIIIIIIIV, VI, VII, VIIIIII, IVII, IV硫酸盐溶液阳离子和阴离子比例 1:1Rh2(SO4)4(H2O)22-Pd2+Os(OH)2(SO4)22-Ir2(SO4)42- at A.p. 1.4VPt2(SO4)4(H2O)22-硫酸盐-氯化物溶液Ru(H2O)Cl52-Ru2OCl104-Ru2(OH)4Cl62-Rh(H2O)Cl52- & Rh(H2O)Cl4 - PdCl42-Os(H2O)Cl52-IrCl63- or IrCl

41、5(H2O)2-PtCl42- at A.p. 1.4V氯化物溶液Ru(H2O)Cl52-Ru2OCl104-Ru2(OH)4Cl62-Rh(H2O)Cl52-& RhCl6 3-PdCl42-Os(H2O)Cl52-IrCl63- or IrCl5(H2O)2-PtCl42- at A.p. 1.4VA.p. 阳极电位.Page 106溶液中的PGM 性质非常复杂，受溶液中阴离子环境和氧化还原电势影响.溶解PGM 需要使用强酸, 如游离氯, 王水等.一些络合树脂 (如S920, S924) 含有磺酸，对氧化环境非常敏感. 在使用这些树脂前，减少PGM溶液中的氧化性很有必要， 因为可以改变金属

42、的离子形态.氯是常用的氧化剂，所以在提取PGM过程中溶液中含有氯是最常见的.PGM来源主要有3种:oPGM 精矿;o不同来源的残留, 有色金属生产过程中的副产品(i.e. Cu, Ni, Zn etc.);oPGM 废料, 催化剂废料等. 107Home01234567891005101520Gold concentration in outlet, g/lFlow, BVA-170利用WBA 树脂(A193, A170/4635)从盐酸溶液中吸附金， 比SBA树脂(A600/3472)吸附效果更好/选择性更高.Tatarnikov, A. 2007Page 108工艺: 铂矿的盐酸酸化浸出贵

43、液, g/l: 8 Au, 40 Pt, 150 Pd 以及少量的其他铂族金属和基本金属.Purolite 树脂: A193 and A170.吸附柱：H=15cm, D=1cm. 金Au 穿透点流出溶液：2 mg/l.树脂金负载量A193 170 g/lA170 110 g/l用HCl洗脱同时吸附了铂和钯的树脂，树脂中含2 -6 g/l 铂，7-8 g/l 钯.用盐酸氯化铁溶液洗涤树脂，顺流解吸或逆流解吸金，解吸液中金的浓度分别为15 g/l 和30 g/l.树脂的金属剩余负载量为, g/l: 0.5 Au, 2-3 Pt, 3-5 Pd.树脂的循环使用性能稳定, 铂Pt 和钯 Pd 不会在

44、树脂中累积.加入氯化亚铁溶液，金可以沉淀. 沉淀率99%.Tatarnikov, A. 2007Page 109贵液: 含高浓度有色金属的酸性硫酸和盐酸混合物.初始浓度: 铂Pt 和钯 Pd ：0.5-0.7 mg/l, 有色金属：100 mg/l, 氯化物：100 mg/l, pH 1.4.Purolite 树脂: A500 and A600.柱吸附. 穿透点 Pt ： 2,50044 56188 102330 106选择吸附顺序选择吸附顺序: Pd Ag Pt Ir RhPurolite S920 树脂不吸附有色金属.利用酸化硫脲溶液解吸Pt, Pd 和 AgBlokhin, A. 200

45、0Page 112范围:催化剂溶解后，铂粘结在铁屑上沉淀 较低的氧化还原电势.残留Pt ：10 mg/l.Purolite 树脂: A500, S920, S924.静态吸附 5-7 天.Blokhin, A. 2006Fig. 铂吸附曲线Page 113Blokhin, A. 2006吸附760 BV 母液, 铂Pt 泄露量 90%树脂残留金 0.02 0.05 g/l解吸液中金浓度较低的组分可以再次使用树脂浓缩.浓度较搞的部分(3-5 BVs) 200-250 mg/l 可以通过电沉淀进一步纯化.050100150200250012345678910111213Au in outlet,

46、mg/lDesorption time, hours简易的解吸过程把S992树脂与传统的SBA树脂以及活性碳相比区分开来.Page 121利用S992 树脂从洗脱液杂质中分离金 S = (Au / CImp.)D / (Au / CImp.)PLS 192Purogold S992 对锌的亲和力比传统的交换量相对低的强碱树脂（如 AM-2B, A193 or Minix）要强, 并且在解吸过程中锌能够被完全解吸下来. Purogold S992 对金、同的选择性（吸附金）比其他商用树脂要好.AuFeZnAgNiCu62413818121选择性系数 Purogold S992:Page 122树

47、脂吸附金载量达到最高（尾液金含量最低）所需时间hours70 150回收率% 92吸附金负载量*g/l0.5 5解吸率% 90树脂中残留金g/l0.02 0.05解吸剂体积BV5 7解吸流速BV / hour1解吸时间hours 200*注意: 吸附负载量主要由金属浸出贵液（PLS）的性质决定. Page 123强碱阴离子树脂如 Minix, A193, AM-2B, 需要利用酸化的硫脲溶液解吸金.酸的使用具有以下缺陷:设备必须使用耐酸材料;树脂交替处于酸和碱的条件下，由于渗透压急剧变化，树脂损耗速度加快;酸性条件下氰化盐释放氰化氢气体.由于用一部分酸用来中和，氰化物和碱的用量增加.酸存储、管

48、理、处理等导致资产与运行成本增加.Page 124应用碱性氰化物具有一下优势:由于腐蚀作用相对较弱，设备可以使用更廉价的材料;在浸出阶段或制备解吸剂时，碱性氰化物可以重复使用，试剂使用量可以优化.部分洗脱液，可以再用来作为树脂上金的二次富集溶液.树脂一直是在碱性条件下使用, 渗透压影响可以忽略不急，树脂寿命增加.省去酸和硫脲的物料费用，以及存储和废液处理费用.Page 125Purogold S992SBA resins: A193,AM-2B, Minix活性碳活性碳解吸剂NaOH+NaCNH2SO4+thioureaNaOH+NaCN解吸温度50702070110130步骤数12-31解吸

49、压力常压常压高压额外处理无需;定期除垢无HCl溶液除垢再生无需转化为OH-型700-800再活化Page 1265. 天然铀天然铀1271. 浸出过程中将铀由 +IV 价态氧化为+VI 价态: UO2 + O UO22+ 2. 生成络合物:a. 使用碳酸盐:UO22+ + 3CO32- + H2O UO2(CO3)34- + 2OH-OH- + HCO3- CO32- + H2Ob. 使用硫酸:UO22+ + SO42- UO2(SO4)34- + UO2(SO4)22- + UO2SO4 , where在pH1-4条件下UO2(SO4)34- 在溶液中占主要比例.3. 阴离子交换法回收 (其

50、中一种络合物):R+A- + U- R+U- + A- , whereR+ - 离子交换树脂或试剂(氨/铵) 为离子形式;A- - 交换的阴离子(硫酸或碳酸根离子);U - 阴离子络合物(硫酸或碳酸) 铀盐.Page 128Page 129T.V. Arden, The Permutit Co. Ltd., 1957:强碱阴离子树脂可以吸附铀复合物第一个小规模离子交换工厂位于南非 Western Reef 矿山，1950第一个全规模工厂建于1952年同阶段，类似的离子交换技术在苏联独立形成。Page 130树脂的铀交换容量与其氯交换容量有类似关系漂莱特PFA-600/4740：强碱阴树脂，I型

51、，凝胶 型。引进了新一代的提取铀树脂三种杂质:影响铀吸附的杂质: 与铀竞争结合离子交换位点. 常见的有矾酸盐, 钼酸盐, 氯化物, 硝酸盐.污染离子交换树脂的物质: 这些物质在树脂内部或表面形成惰性沉淀或盐. 常用的处理方法很难将这类物质去除，需要特别小心. 典型的是酸性浸出液中，强碱阴树脂被二氧化硅污染.另一类相对叫少的物质，它们不会影响铀的提取，但在下游会带来麻烦，例如在下游用溶剂萃取精炼过程中，锆会引起泡沫的出现. Page 131随着 二氧化硅浓度增加，对铀吸附的影响, 1999年.Page 132u溶液中总硅范围0.22g/Lu硫酸浸出工艺的影响u对树脂颗粒上的聚合物的影响u显著降低

52、离子交换的动力学性能u硅在大孔树脂的累积比凝胶的 累积速率更快，但后者对硅 更加敏感u采用苛性钠除去树脂上的硅客户客户树脂树脂工艺工艺国家国家最初供应最初供应SGKhKA600/3472, A500U/4994RIP, carbonate leaching, pachukas哈萨克斯坦since 1997KazatompromA600/3472, A500/4994 500U/2788Acid ISL, SNK, SDK (U-type)哈萨克斯坦since 1998NGMKA600U/3184, A600U/3472Acid ISL, SNK, SDK (U-type)乌兹别克斯坦since

53、 1998PPGKhO500/2788, A500YRIP, sulfuric acid, pachukas俄罗斯since 1998JV KatcoPFA600/4740Acid ISL, SNK哈萨克斯坦since 2006JV InkaiPFA460/4783Acid ISL, cascade, SDK (U-type)哈萨克斯坦since 2007NUCA600/3472RIP, carbonate leaching, pachukas罗马尼亚since 2009Langer Heinrich1) PFA600/4740; 2) PPA8001) Cascade; 2) NIMCIX;

54、 carbonate leaching纳米比亚since 2010Kayelekera, Paladin EnergyA500U/2788RIP, sulfuric acid, Kemix Pumpcells马拉维since 2012; Husab/SwakopPPA800NIMCIX, sulfuric acid leaching.since 2014; starts in 2015Page 133用于铀提取的Purolite 树脂化学浸出吸附设计碳酸盐浸出酸浸出固定窗流化床矿浆树脂交换A600/3472 凝胶yesyesyesyesyesA500/2788 多孔yesyesyesyesye

55、sA500/4994 多孔yesyesyesyespossiblePFA600/4740 凝胶yesyesyesyesnoA660/4759 凝胶noyesyesyesyesA560/4790 多孔noyesyesyesyesPFA460/4783 凝胶noyesyesyesnoPPA800yesyesyesyesnoPage 134阴离子交换为可逆反应: R+A- + U- R+U- + A- 其他阴离子A- , 出现在铀的浸出液中, 不利于铀的吸附: 氯化物, 硝酸根, 矾酸盐, 钼酸盐, 磷酸盐, 硅酸盐, 钴氰化物等.在浸出液中，氯化物为最常见的天然杂质:地下水 几个 g/l海水 -

56、9 22 g/l 矿石中的一些氯化物泄露到浸出液中.一些铀矿处于干旱地区如纳米布戈壁沙漠，澳大利亚内陆.等相似的情况，这些地方 水的供应耗费很大的成本.Trekkopje Uranium Mine, 纳米比利亚纳米比利亚 (3,000 tU /年年):“处理发放包括堆浸，离子交换。需要一个脱盐工厂，因为海水中的氯和盐会影响离子交换，每年采矿与浸出,需要17 00万立方的水”(Source: http:/www.mining- 135No.方案方案ProContraRemarks1.水脱盐提供达到要求的水.高成本.常用方法.2.萃取工艺处理浸出贵液其动力学性能更好，比离子交换法有一定优势.低质量

57、PLS情况时，使用有限. 需要精密过滤.Honeymoon Uranium Project, Australia.3.弱碱树脂交换容量少量增加.碳酸盐浸出液PLS情况下，不适用.见标注.4.阳离子交换耐Cl- 和其他阴离子.受其他阳离子影响.B. Laskorin (1960)R. Kunin (1972, 1983)标注:“类似于SBA 树脂, 利用WBA 提取铀, 氯浓度会增加.”URANIUM EXTRACTION FROM SALINE SOLUTIONS USING WEAK BASE ANIONIC RESINS. M. Fainerman-Melnikova and *K. So

58、ldenhoff, ALTA 2010Page 136产品产品离子交换功能离子交换功能简称简称均一系数均一系数平均直径平均直径, m备注备注PFA-600/4740强碱SBA 1.2550 570CommercialPFS930Plus亚氨基二乙酸IDA 1.2550 570CommercialD-5368弱酸WAC 1.2550 570DevelopmentIDA 和 WAC 树脂都含有弱酸性阳离子交换基团.Page 137pH 2ClUFe, total*CaMgAlSO42-20,281,480,551,520,4610100,281,30,511,480,5110220,281,40,

59、0051,710,8110 * - Fe(2+) / Fe(3+) 比例比例 = 2/1.pH 5ClUFe (II)CaMgAlHCO3-SO42-20,10,840,641,35-0,1910100,310,61,35-0,2410220,10,880,491,660,0060,1510pH 8ClUFe (II)CaMgAlHCO3-CO32-SO42-20,210,0040,171,03-20,9-10100,210,040,130,3-59,8-10220,250,0070,10,990,02315,21,8610溶液/ 树脂= 1 / 1,000 接触24小时. 初始组成初始组成,

60、 g/l:Page 13801020304050600510152025U in resin, g/lChloride in the feed, g/l SBA WAC IDA01020304050600510152025Impurities in resin, g/lChloride in the feed, g/l SBA WAC IDA铀杂质Page 13901020304050600510152025U in resin, g/lChloride in the feed, g/l SBA WAC IDA05101520253035400102030Impurities in resin