第四章浸出液中金屬的提取主講人：劉金輝教授在溶浸采礦中，經(jīng)過浸出，礦石中的有用組分進(jìn)入浸出液中，有用組分的含量均較低。為了獲得合格的產(chǎn)品，必須進(jìn)行鈾的提取。

浸出液中有用組分的提取，其實(shí)質(zhì)是創(chuàng)造條件使溶液中各種離子不穩(wěn)定，通過一定的工藝手段，使有用組分和混在一起的有害雜質(zhì)分開，并予以清除。這些手段包括加入某種試劑，鐵、鋅等置換，離子交換樹脂吸附，活性炭吸附，溶劑萃取或者對電極施加電壓通以電流等。第一節(jié)鈾的提取

一、概述從鈾的浸出液中提取鈾的方法有化學(xué)沉淀法、離子交換法和有機(jī)溶劑萃取法?；瘜W(xué)沉淀法存在生產(chǎn)工序多，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，化學(xué)試劑和材料消耗量大，回收率低及化學(xué)濃縮物中鈾含量不高(一般20％～40％)等缺點(diǎn)，工業(yè)生產(chǎn)中已被離子交換法和有機(jī)溶劑萃取法所代替。離子交換法（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）的可交換離子之間的化學(xué)置換過程。優(yōu)點(diǎn)：①選擇性好。能獲得純度較高的鈾化學(xué)濃縮物；②既可從清液中提取鈾，也可從礦漿中提取鈾，很適用溶浸采鈾法吸附；③離子交換樹脂能反復(fù)使用；④化學(xué)試劑和材料消耗量少；⑤吸附尾液可返回使用。有機(jī)溶劑萃取法（萃取法）。它是用一種與水不相混溶的有機(jī)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(jī)溶劑中，與浸出液中的雜質(zhì)分開，以達(dá)到提取和純化鈾的目的。只適用于清液、富液和雜質(zhì)含量低的浸出液。二、離子交換樹脂離子交換樹脂是一種含有活性基團(tuán)(又稱官能團(tuán))能與其他物質(zhì)進(jìn)行離子交換的高分子聚合物。按其基團(tuán)性質(zhì)可以分為陽離子和陰離子交換樹脂；按基團(tuán)酸堿性強(qiáng)弱，又可分為強(qiáng)酸性、弱酸性、強(qiáng)堿性、弱堿性四類。見圖(4.1)。圖4.1離子交換樹脂表4.1國內(nèi)外常用樹脂離子交換樹脂的活性基團(tuán)（如-SO3H+，-COO-H+，-N+(CH3)3Cl-）可交換離子如H+或Cl-與浸出液中相應(yīng)的陽離子或陰離子發(fā)生交換反應(yīng)，樹脂上可交換的離子轉(zhuǎn)入溶液中，直到樹脂吸附達(dá)到飽和為止，用淋洗劑淋洗達(dá)到飽和的樹脂，經(jīng)過轉(zhuǎn)型返回使用。

樹脂的類型是指樹脂母體的基團(tuán)，如苯乙烯型樹脂的母體是苯乙烯。三、離子交換樹脂吸附鈾的化學(xué)機(jī)理1．浸出液中鈾的存在形態(tài)鈾在水溶液中通常呈鈾酰離子(UO)狀態(tài)存在，它能與多種陰離子結(jié)合成多種鈾絡(luò)合離子和絡(luò)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，鈾存在形式以[UO2(SO4)3]4-為主，其次為[UO2(SO4)2]2-，UO，UO2SO4極少。碳酸鹽浸出液中，鈾存在形式以[UO2(CO3)3]4-為主，[UO2(CO3)2]2-次之。2．離子交換樹脂吸附機(jī)理

用硫酸浸出時，硫酸浸出液中的陰離子，除鈾酰絡(luò)離子外，還有硫酸根、硫酸氫根及鉬、磷、砷、鐵、釩等絡(luò)陰離子，這些陰離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(luò)陰離子小，所以，在吸附過程中得到分離。201×7型陰離子交換樹脂吸附硫酸浸出液中的鈾的反應(yīng)式：2R4NX＋[UO2(SO4)2]2-(R4N)2UO2(SO4)2＋2X-4R4NX＋[UO2(SO4)3]4-(R4N)4UO2(SO4)3＋4X-

式中：X——樹脂上的可交換離子，如NO，Cl-。碳酸鹽浸出液中，鈾主要以鈾酰離子形式存在，仍可用201×7型陰離子交換樹脂吸附鈾，反應(yīng)式為：2R4NX＋[UO2(CO3)2]2-(R4N)2UO2(CO3)2＋2X-

4R4NX＋[UO2(CO3)3]4-(R4N)4UO2(CO3)3＋4X-反應(yīng)有如下特點(diǎn)：①樹脂上的陰離子和浸出液中的鈾酰絡(luò)陰離子是以化學(xué)當(dāng)量進(jìn)行交換的；②反應(yīng)是可逆的。當(dāng)交換達(dá)到動態(tài)平衡時，則從浸出液進(jìn)入樹脂和從樹脂轉(zhuǎn)入浸出液的鈾酰絡(luò)陰離子的量相等，此時樹脂吸附達(dá)到飽和。淋洗和轉(zhuǎn)型后，樹脂又恢復(fù)吸附能力。酸性浸出液中影響樹脂吸附的六個因素：(1)硫酸濃度和pH值隨著溶液酸度增加，樹脂吸附鈾容量下降，主要是HSO競爭的結(jié)果。(2)鈾濃度隨著鈾濃度的增加，樹脂吸附容量也增加，但濃度過高，不宜用樹脂離子交換法。(3)鐵的含量鐵在浸出液中，F(xiàn)e(Ⅱ)不被吸附，F(xiàn)e(Ⅲ)形成硫酸鹽絡(luò)合陰離子，其先被樹脂吸附，后逐漸被鈾置換，故鐵的存在對鈾的吸附影響不大。(4)鉬的影響在硫酸溶液中，鉬可形成絡(luò)陰離子或鉬酸根離子，容易被陰離子交換樹脂吸附，使樹脂吸附鈾的容量下降。(5)氯根和硝酸根的影響氯根和硝酸根對樹脂有很強(qiáng)的親合力，占據(jù)交換基團(tuán)，還可以與鈾酰離子生成陽離子和中性絡(luò)合物，降低溶液中可吸附的硫酸鈾酰陰離子絡(luò)合物的濃度。(6)溫度的影響提高浸出液吸附時的溫度，可加強(qiáng)鈾絡(luò)陰離子擴(kuò)散到樹脂內(nèi)部，對吸附有利。但溫度不宜過高，否則影響樹脂的熱穩(wěn)定性，一般不宜超過50℃。堿性升溶液韻中影班響樹向脂吸補(bǔ)附的嬸四個非因素雀：(1侍)鈾和緩碳酸穗根及姐碳酸保氫根窯的相錯對濃每度鈾和CO說2及HC崗O3變-的相澆對濃西度是林影響術(shù)吸附璃鈾的殘主要姑因素錄。碳餡酸氫烘根濃誘度增寬大時莖，生胡成鈾姜陰離衣子絡(luò)車合物貍的傾劉向減寫弱，筍碳酸抹氫根鮮離子嘴也會略與鈾乒的吸件附競?cè)疇帲袕亩斫档妥驸櫟穆滴侥摹?2傘)pH值吸附許浸出堅(jiān)液的pH值從10生.0變到9.蹈0時，嗚鈾的透吸附第容量險下降50％以搞上。(3仆)氯根和、硝萄酸根將會漁降低臣鈾的饑吸附根容量賊，當(dāng)?shù)搅芟唇B劑含養(yǎng)有這肆兩種偽離子庫時，伶應(yīng)嚴(yán)徑格控偶制它積們的覺含量產(chǎn)。(4濫)有機(jī)水質(zhì)（壓有機(jī)悲酸鈉華）能溝使樹悶脂中戀毒。3．清失液吸新附在鈾霸生產(chǎn)帥工藝價上，占用強(qiáng)跑陰離津子交比換樹巧脂吸明附鈾毯時，獄根據(jù)燥樹脂葵與吸授附液兔的運(yùn)止動狀擦態(tài)，稠清液灶吸附齊分為奧：①固定鮮床吸管附；②連續(xù)趣逆流匙吸附軌。(1灘)固定陣床吸梁附固定乖床吸某附在騾吸附艙過程罪中樹栽脂顆召粒之禽間以智及樹其脂層肯與容鵲器壁催間不塌存在嚇相對率位移俱。一般建吸附祝系統(tǒng)顏由4個吸舟附塔謝組成圈，一暫個塔很淋洗篩，三蹤蝶個塔具串聯(lián)搶吸附汽。三掘個塔屆串聯(lián)錫吸附逮時，垂首塔冬達(dá)到惱飽和執(zhí)，后潛塔恰爬好穿際透，擊隨即腿把飽朽和塔襲“切延斷”錯，第滴二個迎塔變零為首略塔，郊把淋詞洗過爸的新炒塔接返入吸野附系皇統(tǒng)作錫為末圓塔，逗而飽秧和塔紹進(jìn)行扁沖洗桃，然碧后開役始淋暗洗，嘆這樣而周而伴復(fù)始族地進(jìn)們行吸涼附淋為洗作蘭業(yè)。吸附省過程旬的操為作步逼驟包狂括：脆吸附匙，沖蘿洗，坑淋洗偉，脫神淋，斧轉(zhuǎn)型吩等。1)吸附含鈾括吸附社料液恨以一忠定流匠速通爐過樹襪脂，運(yùn)鈾絡(luò)把陰離帥子被尋樹脂姿吸附倘，而撕未被篩吸附繪的雜羽質(zhì)離開子則漏隨尾著液流洋出塔衛(wèi)外，劇溶浸魄采礦惠中尾繼液則襖返回負(fù)作為寄溶浸譽(yù)液用鉤，充燦分利程用余騎酸，陸節(jié)約尼工藝計(jì)用水藏，減芹少廢譽(yù)水處燒理。在塔掙式操憐作中揪，對兇樹脂傳的吸鼻附性蜘能的潔評價刮，可垂用吸坦附曲拼線來遼說明嚇。吸胞附曲沾線的傲測定蠶，以衰塔流海出液丙中鈾蹤蝶濃度幕對流蔬出液炊累計(jì)成的體虜積作邪圖，際可以虹得到待“S”型曲域線當(dāng)怖鈾濃鏈度等欠于吸陪附料獎液的琴濃度飼時，腥此點(diǎn)飾被稱牽為飽居和點(diǎn)獻(xiàn)。2)沖洗飽和匠塔“們切斷狡”后柏，應(yīng)閉用水品沖洗筋，除堪去殘漸存于秀樹脂忘層內(nèi)中的吸子附液雙和部惱分滲哀透或保吸附賺在樹滅脂孔障道中積的雜權(quán)質(zhì)，毒也可頸以洗技去細(xì)同泥。3）淋眉洗從飽招和樹蘇脂上形除去討鈾叫嫌做淋歲洗。輩使用暮的淋討洗溶泳液稱飾為淋撈洗劑農(nóng)。一氧種好透淋洗皂劑的這重要賺標(biāo)準(zhǔn)示是價搖格便袖宜，竄淋洗積反應(yīng)榮快，照淋洗拉體積紐奉小，庭且不灣與樹角脂結(jié)守合太攔牢固焰。常用壺的淋繼洗劑穴有：啟酸性這氯化澇物溶拳液，激酸性加硝酸蜜鹽溶斬液，倍硫酸殲溶液彈等。硝酸咸鹽淋聰洗比疑氯化許物的窮淋洗毅快一遙倍以睬上，挖淋洗順液合愁格，持鈾濃軍度高歉，但煙價格柔較貴幣。硫漢酸淋栽洗效非率比傲前兩觀者差詢，交臭換速你度較宣慢。秤但價僵格較影合理文。4)脫淋脫淋擴(kuò)的目姜的是惰為了煌除去桐并加梳以回?fù)剖樟軌炏春鬂龤堄啾≡跇潢囍瑢勇觾?nèi)的狠淋洗保劑，崗用1～雷2個樹撒脂床企體積稻的清割水沖刻洗就譽(yù)可以妙達(dá)到羽脫淋能目的趁。5)轉(zhuǎn)型脫淋強(qiáng)后的艙樹脂患需用代硫酸群溶液猛處理禽，使窄樹脂惹從硝副酸根預(yù)型或端氯根亞型轉(zhuǎn)鵝化為芹硫酸歪根型充，方她能返顆回到馬吸附抹系統(tǒng)牛中使鈔用，控以避藥免或慮減少酷返回傲到吸侵附系腹統(tǒng)的已硝酸覽根或豎氯根扇。否狡則，記會造冤成硝臣酸根喊或氯濤根在固浸出桶液中飄的累酒積，極而使等吸附自帶來泊麻煩賭。(2歡)連續(xù)盟逆流尾吸附連續(xù)截逆流駝吸附縱，又田稱流衛(wèi)化床樓吸附練，其啟含義貓是指爐在吸招附或?qū)捔芟撮T過程僅中，紫樹脂倍與吸鉆附液默或樹扇脂與且淋洗泉劑逆秘向流惱過吸明附塔雙或淋記洗塔對，同稀時樹印脂與本流體狹在相惱應(yīng)的遣塔分明離，睡飽和提樹脂判從吸軌附塔略連續(xù)城轉(zhuǎn)入軌淋洗聾塔，吐而再意生(貧蛙)樹脂中則從沉淋洗涼塔返底回到啟吸附架塔。主要劈燕設(shè)備明：吸附找塔，盟淋洗窄塔和耀脫水創(chuàng)篩。吸附蹲液由肉高位示槽1進(jìn)入零吸附植塔3內(nèi)，憂由下共而上洽流動掃，而益貧鈾浴樹脂帆由吸嫩附塔筍的頂滲部引鋸入，沙借助競于重舊力由贈上而們下流障動，己這樣啊，吸敬附液湯與樹厘脂在扒塔內(nèi)戲形成康連續(xù)瘡逆流坑接觸揉，吸候附液陰中鈾斜逐漸碼被樹諷脂吸思附，駝到吸框附塔肅的頂笨部成稼尾液鑄，然憐后由鍛溢流殺口排雖出。描樹脂褲逐漸焰吸附搏鈾到玩吸附護(hù)段底漏成為胞飽和事樹脂杠，然把后由饞吸附隊(duì)段進(jìn)茅入洗脅滌段權(quán)，在奏此用側(cè)水洗抱去夾話帶的藝吸附宮液后令，用向壓縮旅空氣變提升冤到脫諷水篩火脫水喊。脫知水后傭的飽初和樹索脂由疤淋洗腥塔5頂部摧進(jìn)入刮，樹旦脂在消沿著兇淋洗且段下內(nèi)移的倚過程德與由焦下而紗上流少動的痛淋洗耳劑進(jìn)收行連辯續(xù)逆踩流接賤觸，董把飽閣和樹何脂上戴的鈾科逐漸照洗到徒液相逆中，轟最終綁到淋霞洗塔失頂部崖成為愉合格畏液排膛出。魚淋洗頸后的曬貧鈾辣樹脂晌進(jìn)入聞洗滌檔段洗塵去夾進(jìn)帶的杠淋洗賓劑后騙，用河壓縮贏空氣雨提升拌到脫尤水篩鼓中脫浴水，曾重新會返回僚吸附暖塔循買環(huán)使匹用。瘡影響?zhàn)^本工貴藝主腦要的路參數(shù)議有：在吸方附方稠面為惑：吸悼附液惜鈾濃縱度，飯吸附泊液空燭塔速教度，宗吸附粥段樹舉脂動狹態(tài)高輸度，疊貧鈾往樹脂品殘鈾凝量，果樹脂蝴操作像容量爺，樹鮮脂與隊(duì)吸附括液流堂量比削等。在淋早洗方源面為溝：淋清洗段須樹脂治層高址度，全樹脂弓在淋歸洗段斧停留屆時間文，樹置脂與布淋洗貨劑流琴量比媽，淋塌洗溫通度您，合嗎格液繁鈾濃重度，恩洗水煙用量涼等。上述燙參數(shù)賊在試圍驗(yàn)研裝究和蜓生產(chǎn)顛實(shí)際瞧中都較應(yīng)加載以考幫慮。但必戶須指璃出，膊本工帆藝要搜求淋荒洗塔飲貧鈾存樹脂摘間歇禁地排寸出，貍這點(diǎn)槍十分刪重要兆，否駐則難泳保證昂淋洗影塔床帽層操能作的庫穩(wěn)定碗。連續(xù)散逆流僅吸附魯與固近定床控吸附紛比較恢起來垮有較炭多的舟優(yōu)點(diǎn)察：投焦資省象、占蛋地少旅、處扶理能喜力大棗、淋稈洗劑劈燕用量萄少、蘋合格渠液鈾擋濃度宵高，頃設(shè)備煎有效見容積挽系數(shù)挺大。第二仰節(jié)剩銅劑、金么、銀仔的提通取一、樓置換輝沉淀掩法回刷收銅置換獨(dú)沉淀容法是轟在浸下出液虧中，差根據(jù)孫金屬答的電陶化順拐序，莖用某謀一種湊金屬衡置換喇另一艙種金扎屬，芬并使錘之沉殃淀出拾來的兇方法憤。如勞用鐵嬸置換撞沉淀央浸出載液中法的銅嶼，除無鐵以拍外的弄其他略金屬陶，如虎鉛、孤鋅，擦都可想以用肚來置骨換沉錢淀銅扔，但耕費(fèi)用夢昂貴循，因猛此鐵榜是唯遲一適異用的佳金屬肝置換割劑。鐵置迎換銅明的化戲?qū)W反深應(yīng)式語如下洗：Fe除＋C定uS貢O4挖→C強(qiáng)u↓帳＋F色eS角O4Fe果＋F墊e2謹(jǐn)(S悅O4氏)宣3→湊3F唐eS拌O4Fe虛＋H蓋2S告O4少→F罵eS邊O4性＋H香2↑在置警換銅鮮過程雜中，葬經(jīng)常搶伴隨沉后兩義個副河反應(yīng)告發(fā)生巨，它源們對左置換職銅是咸不利睛的，催不僅馳增加映鐵的慎耗量盞，還梅消耗須了硫次酸，去使溶賺液的pH值升更高，欣有可每能造臂成硫?qū)O酸鐵墻的水醬解沉幅淀，醒降低勒了置料換產(chǎn)牲品——海綿液銅的護(hù)品位廣。二、支活性殺炭吸派附法膊回收膽金活性莊炭吸淡附法怪回收再金的榮工藝安流程家為：疊活性番炭吸方附分樣兩步對，即膊吸附投與解亞吸。沿吸附普裝置韻一般戒采用具懸浮尋床。(1）吸炎附活性恒炭裝眨在塔茄內(nèi)，晶一般敞用五筑個塔鴉以上膽串聯(lián)總吸附巾。吸瘡附液多以1～腳1.確7L/齒s的流滴速由角塔底每進(jìn)入紛塔內(nèi)窗。通過搶炭床驕流速州原則陰是：煌使一索定粒破徑（窩一般悅為6～于12mm貨）的粒滅狀活典性炭盤保持吼懸浮丘狀態(tài)于，以搜防在娘吸附畫過程躁中堵寫塞。玻吸附剪液與黎活性悲炭相郵向運(yùn)辦動，丈新鮮丘浸出瓶液從州最后冰一個掩載金縮慧量最款多的鏡活性費(fèi)炭的糧塔進(jìn)充入，深貧液虹從第裕一個妄塔流喂出。麥當(dāng)活木性炭餡含金孩量達(dá)蛇到飽臣和后光，從拌塔內(nèi)掩放出坊進(jìn)行洋解吸魚。(2）解識吸撓從慶載金崖活性炎炭上壩的金乖轉(zhuǎn)移訊到溶伸液中月的過駱程稱戲?yàn)榻饩３Ｓ么蟮姆綌r法有親：1）常緊規(guī)法價：配寨制1.這0﹪Na灶OH蹄＋咬0咐.1烘﹪N剃aC育N的解慌吸液群，升描溫至93站℃，并連將