第四章 浸出液中金属的提起

第四章浸出液中金属的提取主讲人：刘金辉教授在溶浸采矿中，经过浸出，矿石中的有用组分进入浸出液中，有用组分的含量均较低。为了获得合格的产品，必须进行铀的提取。

浸出液中有用组分的提取，其实质是创造条件使溶液中各种离子不稳定，通过一定的工艺手段，使有用组分和混在一起的有害杂质分开，并予以清除。这些手段包括加入某种试剂，铁、锌等置换，离子交换树脂吸附，活性炭吸附，溶剂萃取或者对电极施加电压通以电流等。第一节铀的提取

一、概述从铀的浸出液中提取铀的方法有化学沉淀法、离子交换法和有机溶剂萃取法。化学沉淀法存在生产工序多，工艺复杂，生产效率低，化学试剂和材料消耗量大，回收率低及化学浓缩物中铀含量不高(一般20％～40％)等缺点，工业生产中已被离子交换法和有机溶剂萃取法所代替。离子交换法（树脂吸附法）它是浸出液中某种离子与固体离子交换剂（树脂）的可交换离子之间的化学置换过程。优点：①选择性好。能获得纯度较高的铀化学浓缩物；②既可从清液中提取铀，也可从矿浆中提取铀，很适用溶浸采铀法吸附；③离子交换树脂能反复使用；④化学试剂和材料消耗量少；⑤吸附尾液可返回使用。有机溶剂萃取法（萃取法）。它是用一种与水不相混溶的有机溶剂与含铀的浸出液相互接触，将浸出液中的铀提取到有机溶剂中，与浸出液中的杂质分开，以达到提取和纯化铀的目的。只适用于清液、富液和杂质含量低的浸出液。二、离子交换树脂离子交换树脂是一种含有活性基团(又称官能团)能与其他物质进行离子交换的高分子聚合物。按其基团性质可以分为阳离子和阴离子交换树脂；按基团酸碱性强弱，又可分为强酸性、弱酸性、强碱性、弱碱性四类。见图(4.1)。图4.1离子交换树脂表4.1国内外常用树脂离子交换树脂的活性基团（如-SO3H+，-COO-H+，-N+(CH3)3Cl-）可交换离子如H+或Cl-与浸出液中相应的阳离子或阴离子发生交换反应，树脂上可交换的离子转入溶液中，直到树脂吸附达到饱和为止，用淋洗剂淋洗达到饱和的树脂，经过转型返回使用。

树脂的类型是指树脂母体的基团，如苯乙烯型树脂的母体是苯乙烯。三、离子交换树脂吸附铀的化学机理1．浸出液中铀的存在形态铀在水溶液中通常呈铀酰离子(UO)状态存在，它能与多种阴离子结合成多种铀络合离子和络合物，如[UO2Cl]+,UO2Cl2，[UO2(SO4)2]2-，[UO2NO3]+,UO2(NO3)2，[UO2(CO3)2]2-，[UO2(CO3)3]4-，[UO2(SO4)3]4-，UO2SO4等。硫酸浸出液中，铀存在形式以[UO2(SO4)3]4-为主，其次为[UO2(SO4)2]2-，UO，UO2SO4极少。碳酸盐浸出液中，铀存在形式以[UO2(CO3)3]4-为主，[UO2(CO3)2]2-次之。2．离时子交终换树眠脂吸嗓附机赠理用硫马酸浸表出时刚，硫出酸浸箭出液鹿中的顷阴离找子，璃除铀速酰络燃离子计外，燃还有盏硫酸啦根、连硫酸显氢根的及钼厨、磷班、砷肤、铁适、钒亲等络处阴离村子，齿这些辛阴离史子都状有可姐能被萝树脂爬吸附贸，但卧这些群阴离嗓子除勾钼以苗外，岔对树减脂的痰亲合坊力都掘比铀灾酰络警阴离钉子小唇，所军以，送在吸怎附过境程中穿得到钢分离粗。20岂1×慰7型阴黄离子茫交换葬树脂仆吸附蜂硫酸眠浸出焰液中铜的铀岔的反剩应式给：2R4涂NX牙＋[旋UO共2(麻SO医4)狼2]仍2-赔(絮R4被N)克2U冈O2针(S厉O4虫)2颂＋2把X-4R万4N秧X＋姑[U碍O2偷(S倡O4凑)3镜]4察-枝(惠R4截N)攀4U婚O2诵(S欢O4忌)3乐＋4选X-式中扇：X—涝—树脂默上的顾可交愤换离碗子，喷如NO哨，Cl-。碳酸敬盐浸晶出液傍中，尚铀主皂要以校铀酰炕离子孩形式脾存在斤，仍农可用20霉1×帮7型阴坡离子给交换裙树脂或吸附幕铀，旧反应负式为泪：2R4肉NX邮＋[灵UO敞2(娇CO剂3)替2]列2-摄(R像4N调)2门UO唐2(对CO购3)辩2＋扭2X势-4R贯4N众X＋蛋[U峰O2学(C淹O3降)3怀]4叉-逆(R赵4N魄)4素UO浅2(遥CO哗3)锐3＋炎4X灿-反应稻有如读下特塘点：①树脂晚上的杆阴离纲子和峰浸出鹊液中盯的铀们酰络饿阴离乏子是丢以化石学当挡量进旷行交缝换的斜；②反应辈是可俯逆的锤。当腥交换板达到蜜动态峰平衡蔽时，伍则从么浸出舱液进蜓入树旱脂和础从树雅脂转水入浸跟出液瞒的铀旺酰络拐阴离幻玉子的胖量相挺等，援此时撇树脂翻吸附院达到宴饱和五。淋泄洗和备转型添后，蠢树脂踩又恢锻复吸那附能慢力。酸性蹲浸出庆液中复影响虚树脂泽吸附穗的六站个因已素：(1狐)硫酸恩浓度添和pH值随着办溶液昌酸度惯增加能，树夫脂吸粱附铀栏容量究下降烘，主芹要是HS使O竞争蔽的结泄果。(2盘)铀浓彼度随着姐铀浓灿度的术增加线，树巨脂吸孩附容幕量也碗增加闲，但狼浓度美过高狡，不辫宜用丑树脂抄离子稿交换两法。(3据)铁的哪含量铁在他浸出级液中贷，Fe杨(Ⅱ特)不被老吸附浊，Fe渐(Ⅲ出)形成张硫酸春盐络做合阴威离子组，其喊先被突树脂脂吸附觉，后哪逐渐币被铀求置换脸，故速铁的蝇存在沫对铀辨的吸结附影泛响不尽大。(4战)钼的伴影响在硫起酸溶逝液中伍，钼裙可形拐成络柏阴离杀子或贯钼酸腊根离茫子，华容易游被阴香离子今交换抹树脂洪吸附触，使览树脂柴吸附络铀的误容量春下降垫。(5达)氯根挡和硝禁酸根宵的影闯响氯根议和硝呢酸根泽对树度脂有密很强根的亲堤合力扁，占驱据交舌换基驴团，堡还可奏以与孙铀酰进离子娱生成纽奉阳离苦子和牛中性柄络合酷物，找降低鬼溶液鸽中可言吸附辉的硫写酸铀等酰阴励离子农络合价物的鸭浓度喂。(6彩)温度闪的影貌响提高逝浸出活液吸释附时她的温钩度，华可加必强铀铺络阴望离子纳扩散纤到树显脂内钻部，串对吸哀附有次利。带但温当度不较宜过鼓高，序否则造影响失树脂孤的热巷稳定绢性，竟一般换不宜聚超过50搁℃。碱性顺溶液带中影呼响树裙脂吸物附的倡四个温因素孝：(1取)铀和糖碳酸派根及我碳酸呢氢根正的相探对浓差度铀和CO腾2及HC科O3帮-的相论对浓屑度是散影响仁吸附员铀的尺主要标因素赞。碳穗酸氢前根浓盛度增帐大时罚，生住成铀霜阴离脉子络餐合物刘的倾局向减剩弱，饿碳酸累氢根帆离子缘瑞也会当与铀献的吸却附竞驶争，灶从而脾降低鹅铀的搏吸附啊。(2桃)pH值吸附畅浸出通液的pH值从10棒.0变到9.芦0时，承铀的踪蝶吸附型容量亡下降50％以雷上。(3鸡)氯根垄、硝基酸根将会知降低颂铀的月吸附招容量革，当悦淋洗荣剂含窝有这血两种愤离子按时，页应严闻格控某制它谜们的容含量设。(4岁)有机阻质（如有机馆酸钠炼）能亦使树缝脂中赛毒。3．清盘液吸辫附在铀归生产奴工艺绘上，铜用强汪阴离洞子交形换树复脂吸伞附铀淹时，垮根据筹树脂勉与吸换附液岸的运址动状控态，把清液笔吸附竖分为凭：①固定尿床吸蚕附；②连续晓逆流钉吸附椒。(1帖)固定越床吸映附固定芝床吸饮附在春吸附顾过程谨中树坟脂颗银粒之苗间以安及树奶脂层瓜与容简器壁艺间不恶存在悼相对内位移谋。一般岭吸附伶系统桌由4个吸傅附塔辈组成今，一黄个塔剃淋洗该，三乏个塔吐串联螺吸附分。三宰个塔酬串联谅吸附进时，灶首塔讽达到拜饱和障，后趟塔恰榨好穿晚透，谦随即极把饱泉和塔申“切搂断”软，第忙二个喇塔变缝为首廉塔，扩把淋摧洗过暑的新吃塔接沿入吸过附系聋统作勿为末嫩塔，走而饱胡和塔秃进行回冲洗很，然械后开折始淋夹洗，捡这样密周而症复始毫地进飞行吸丧附淋档洗作薪业。吸附舍过程宾的操稠作步友骤包虽括：袭吸附盏，冲在洗，虏淋洗因，脱怪淋，另转型日等。1)吸附含铀欲吸附松料液槽以一念定流雀速通奔过树挎脂，葬铀络他阴离悟子被括树脂渴吸附哑，而扛未被邮吸附奔的杂父质离旧子则须随尾弟液流洲出塔蜜外，时溶浸师采矿系中尾糖液则抚返回悔作为雪溶浸馋液用衡，充阀分利沙用余加酸，沟节约堤工艺魂用水霜，减努少废污水处弊理。在塔化式操路作中桥，对勾树脂尘的吸脾附性渡能的茄评价嫂，可维用吸冒附曲馒线来结说明轮。吸楼附曲祖线的黄测定敲，以稍塔流慢出液感中铀城浓度吊对流换出液掘累计伏的体赤积作呢图，马可以油得到绘“S”型曲崭线当才铀浓辣度等额于吸榜附料趣液的溜浓度色时，用此点雪被称顶为饱滚和点桥。2)冲洗饱和愧塔“斑切断公”后两，应充用水度冲洗映，除喂去残河存于肥树脂愤层内聪的吸亿附液余和部逼分渗央透或膛吸附曲在树米脂孔伏道中瞧的杂夹质，竹也可杀以洗朗去细石泥。3）淋涉洗从饱雀和树抵脂上童除去嘴铀叫赏做淋呀洗。轻使用汗的淋群洗溶误液称祸为淋干洗剂物。一貌种好萝淋洗屋剂的竖重要只标准混是价举格便农宜，医淋洗芦反应关快，爪淋洗脚体积携小，环且不奇与树戚脂结侨合太兵牢固飞。常用欧的淋稳洗剂伏有：泛酸性辫氯化煤物溶恼液，香酸性仓硝酸晕盐溶休液，笛硫酸俯溶液正等。硝酸咏盐淋察洗比众氯化缎物的宵淋洗赏快一贿倍以卫上，植淋洗岭液合饺格，恭铀浓冤度高圈，但百价格夹较贵使。硫唤酸淋事洗效脾率比伯前两傻者差榴，交烧换速呆度较赌慢。绑但价惰格较已合理片。4)脱淋脱淋丸的目痕的是该为了烦除去忙并加编以回役收淋丽洗后岗残余水在树凭脂层赠内的脱淋洗错剂，龄用1～个2个树圣脂床菠体积魔的清舌水冲晌洗就贷可以炕达到虫脱淋大目的钞。5)转型脱淋顿后的仿树脂眨需用议硫酸笋溶液编处理凑，使垮树脂基从硝着酸根旅型或抢氯根省型转率化为梅硫酸狸根型驶，方唉能返觉回到努吸附删系统端中使抱用，酱以避取免或登减少系返回珠到吸壁附系卫统的梁硝酸饭根或淡氯根币。否鸣则，尘会造匀成硝示酸根状或氯广根在礼浸出证液中蒙的累屡积，指而使塞吸附斗带来吓麻烦李。(2领)连续慰逆流挣吸附连续集逆流他吸附伶，又劣称流签化床臭吸附依，其穗含义朵是指物在吸浮附或表淋洗难过程继中，启树脂走与吸咐附液矛或树演脂与欧淋洗管剂逆恨向流鞭过吸宁附塔旱或淋齐洗塔怜，同盒时树轰脂与嫌流体叫在相降应的奏塔分滔离，方饱和衰树脂辟从吸技附塔票连续盖转入惨淋洗乖塔，遗而再归生(贫糠)树脂卷则从结淋洗成塔返放回到载吸附坏塔。主要坏设备屯：吸附勇塔，灿淋洗饼塔和肠脱水滤筛。吸附止液由温高位论槽1进入晋吸附介塔3内，梦由下佩而上辛流动往，而禾贫铀轨树脂制由吸谎附塔杜的顶蹲部引签入，潜借助流于重盈力由奥上而肿下流粮动，判这样但，吸赞附液扁与树膜脂在炉塔内判形成荐连续畜逆流悠接触咽，吸粉附液诸中铀鬼逐渐衡被树触脂吸衫附，惜到吸妖附塔哈的顶镇部成磨尾液扩，然无后由鲁溢流筐口排偿出。肤树脂泪逐渐减吸附绕铀到遥吸附顺段底得成为牲饱和葛树脂信，然屠后由斑吸附劈燕段进躁入洗鼻涤段拴，在诞此用筹水洗司去夹蚕带的秋吸附叠液后北，用歼压缩锁空气奖提升滩到脱旗水筛妙脱水达。脱瞒水后偿的饱母和树掀脂由煤淋洗斤塔5顶部肆进入央，树沫脂在临沿着悟淋洗乔段下渣移的影过程钞与由夸下而少上流绪动的绿淋洗藏剂进凝行连吵续逆吵流接梨触，烫把饱刊和树俘脂上界的铀王逐渐采洗到言液相泪中，奔最终执到淋索洗塔垒顶部坟成为唯合格潮液排傻出。烈淋洗谜后的肾贫铀迁树脂四进入乘洗涤筒段洗靠去夹指带的以淋洗尖剂后寺，用涂压缩苍空气淡提升逼到脱洒水筛孕中脱习水，皮重新笑返回依吸附末塔循元环使寻用。帐影响稍本工铜艺主委要的管参数聚有：在吸栗附方倡面为售：吸燥附液阶铀浓歇度，唇吸附退液空蜘塔速析度，它吸附绵段树井脂动笔态高析度，许贫铀备树脂庆残铀悦量，警树脂披操作劲容量菌，树悉脂与售吸附朽液流鲁量比沟等。在淋菌洗方饮面为典：淋陈洗段曲树脂间层高挖度，搜树脂鸣在淋斗洗段驳停留包时间极，树桥脂与卧淋洗奸剂流蜡量比铺，淋再洗温提度猜，合殖格液逢铀浓史度，巨洗水伴用量截等。上述尼参数衫在试骂验研缺究和真生产夸实际李中都爹应加招以考省虑。但必拌须指南出，恭本工扭艺要速求淋迁洗塔肿贫铀雄树脂逝间歇发地排况出，桶这点吨十分遗重要尤，否跟则难旬保证佩淋洗货塔床稀层操耐作的始稳定抹。连续数逆流划吸附患与固如定床称吸附爷比较讯起来叮有较胜多的头优点菌：投鼻资省摔、占跑地少广、处冻理能倚力大何、淋寸洗剂秆用量指少、休合格楚液铀畜浓度蹄高，祸设备宾有效会容积焦系数救大。第二灰节贫铜住、金谋、银践的提瓦取一、梯置换夜沉淀验法回震收铜置换续沉淀霉法是委在浸沾出液委中，盟根据队金属槐的电宝化顺毛序，辩用某努一种茎金属洗置换垒另一再种金出属，汁并使症之沉猴淀出挎来的胡方法蒜。如诱用铁班置换驳沉淀汇浸出薯液中枯的铜萌，除雾铁以恶外的苍其他卫金属慨，如龄铅、绳锌，来都可择以用姿来置候换沉仪淀铜瓶，但抓费用择昂贵恶，因便此铁驶是唯陷一适岩用的平金属肠置换称剂。铁置立换铜殖的化规学反礼应式捞如下织：Fe遮＋C纷uS饥O4宜→C讨u↓是＋F押eS屋O4Fe瞧＋F芝e2齐(S愈O4称)蓄3→玩3F的eS造O4Fe敞＋H鼠2S扇O4固→F求eS测O4著＋H扛2↑在置钢换铜趴过程悲中，俘经常炎伴随困后两哥个副客反应梁发生疫，它钩们对骡置换锋铜是男不利堆的，亏不仅奇增加笔铁的草耗量霸，还铲消耗再了硫世酸，堤使溶旧液的pH值升恭高，贯有可监能造浮成硫身酸铁蚊的水础解沉意淀，信降低途了置汉换产盒品——海绵现铜的病品位状。二、解活性漏炭吸裕附法膊回收剩金活性吴炭吸快附法绞回收咏金的拘工艺飞流程商为：赏活性列炭吸疏附分蛙两步点，即失吸附枕与解悟吸。泛吸附甚装置链一般翠采用肢悬浮字床。(1）吸放附活性馆炭装桥在塔统内，暴一般碑用五汪个塔比以上纺串联饰吸附桌。吸覆附液美以1～示1.允7L/量s的流恼速由骨塔底洲进入林塔内雕。通过浓炭床旧流速勇原则苹是：凯使一洪定粒让径（乒一般缩慧为6～耐12mm皮）的粒传状活负性炭喉保持睛悬浮增状态介，以哈防在别吸附坦过程添中堵化塞。换吸附踪蝶液与岔活性暑炭相嘱向运摩动，供新鲜鸦浸出茫液从丛最后侧一个析载金碰量最畜多的和活性器炭的梅塔进招入，希贫液味从第嗽一个稿塔流婆出。卷当活赌性炭蚕含金鹅量达勺到饱太和后早，从址塔内疼放出汪进行臭解吸签。(2）解岗吸等从载载金勺活性仓炭上逼的金基转移削到溶什液中晶的过注程称顽为