第四章 浸出液中金屬的提起

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(guò)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(guò)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(kāi)，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(shù)脂吸附，活性炭吸附，溶劑萃取或者對(duì)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(shù)脂吸附法）它是浸出液中某種離子與固體離子交換劑（樹(shù)脂）的可交換離子之間的化學(xué)置換過(guò)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(shù)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(kāi)，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(shù)脂離子交換樹(shù)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(yáng)離子和陰離子交換樹(shù)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(jiàn)圖(4.1)。圖4.1離子交換樹(shù)脂表4.1國(guó)內(nèi)外常用樹(shù)脂離子交換樹(shù)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(yáng)離子或陰離子發(fā)生交換反應(yīng)，樹(shù)脂上可交換的離子轉(zhuǎn)入溶液中，直到樹(shù)脂吸附達(dá)到飽和為止，用淋洗劑淋洗達(dá)到飽和的樹(shù)脂，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)型返回使用。

樹(shù)脂的類型是指樹(shù)脂母體的基團(tuán)，如苯乙烯型樹(shù)脂的母體是苯乙烯。三、離子交換樹(shù)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．離時(shí)子交終換樹(shù)眠脂吸嗓附機(jī)贈(zèng)理用硫馬酸浸表出時(shí)剛，硫出酸浸箭出液鹿中的頃陰離找子，璃除鈾速酰絡(luò)燃離子計(jì)外，燃還有盞硫酸啦根、連硫酸顯氫根的及鉬廚、磷班、砷膚、鐵適、釩親等絡(luò)處陰離村子，齒這些辛陰離史子都狀有可姐能被蘿樹(shù)脂爬吸附貿(mào)，但臥這些群陰離嗓子除勾鉬以苗外，岔對(duì)樹(shù)減脂的痰親合坊力都掘比鈾災(zāi)酰絡(luò)警陰離釘子小唇，所軍以，送在吸怎附過(guò)境程中穿得到鋼分離粗。20豈1×慰7型陰黃離子茫交換葬樹(shù)脂仆吸附蜂硫酸眠浸出焰液中銅的鈾岔的反剩應(yīng)式給：2R4涂NX牙＋[旋UO共2(麻SO醫(yī)4)狼2]仍2-賠(絮R4被N)克2U岡O2針(S厲O4蟲(chóng))2頌＋2把X-4R萬(wàn)4N秧X＋姑[U礙O2偷(S倡O4湊)3鏡]4察-枝(惠R4截N)攀4U婚O2誦(S歡O4忌)3樂(lè)＋4選X-式中扇：X—澇—樹(shù)脂默上的顧可交憤換離碗子，噴如NO哨，Cl-。碳酸敬鹽浸晶出液傍中，尚鈾主皂要以校鈾?？浑x子孩形式脾存在斤，仍農(nóng)可用20霉1×幫7型陰坡離子給交換裙樹(shù)脂或吸附幕鈾，舊反應(yīng)負(fù)式為淚：2R4肉NX郵＋[靈UO敞2(嬌CO劑3)替2]列2-攝(R像4N調(diào))2門UO唐2(對(duì)CO購(gòu)3)辯2＋扭2X勢(shì)-4R貫4N眾X＋蛋[U峰O2學(xué)(C淹O3降)3懷]4叉-逆(R趙4N魄)4素UO淺2(遙CO嘩3)銳3＋炎4X燦-反應(yīng)稻有如讀下特塘點(diǎn)：①樹(shù)脂晚上的桿陰離綱子和峰浸出鵲液中盯的鈾們酰絡(luò)餓陰離乏子是丟以化石學(xué)當(dāng)擋量進(jìn)曠行交縫換的斜；②反應(yīng)輩是可俯逆的錘。當(dāng)腥交換板達(dá)到蜜動(dòng)態(tài)峰平衡蔽時(shí)，伍則從么浸出艙液進(jìn)蜓入樹(shù)旱脂和礎(chǔ)從樹(shù)雅脂轉(zhuǎn)水入浸跟出液瞞的鈾旺酰絡(luò)拐陰離幻玉子的胖量相挺等，援此時(shí)撇樹(shù)脂翻吸附院達(dá)到宴飽和五。淋泄洗和備轉(zhuǎn)型添后，蠢樹(shù)脂踩又恢鍛復(fù)吸那附能慢力。酸性蹲浸出慶液中復(fù)影響虛樹(shù)脂澤吸附穗的六站個(gè)因已素：(1狐)硫酸恩濃度添和pH值隨著辦溶液昌酸度慣增加能，樹(shù)夫脂吸粱附鈾欄容量究下降烘，主芹要是HS使O競(jìng)爭(zhēng)蔽的結(jié)泄果。(2盤(pán))鈾濃彼度隨著姐鈾濃燦度的術(shù)增加線，樹(shù)巨脂吸孩附容幕量也碗增加閑，但狼濃度美過(guò)高狡，不辮宜用丑樹(shù)脂抄離子稿交換兩法。(3據(jù))鐵的哪含量鐵在他浸出級(jí)液中貸，F(xiàn)e楊(Ⅱ特)不被老吸附濁，F(xiàn)e漸(Ⅲ出)形成張硫酸春鹽絡(luò)做合陰威離子組，其喊先被突樹(shù)脂脂吸附覺(jué)，后哪逐漸幣被鈾求置換臉，故速鐵的蠅存在沫對(duì)鈾辨的吸結(jié)附影泛響不盡大。(4戰(zhàn))鉬的伴影響在硫起酸溶逝液中伍，鉬裙可形拐成絡(luò)柏陰離殺子或貫鉬酸臘根離茫子，華容易游被陰香離子今交換抹樹(shù)脂洪吸附觸，使覽樹(shù)脂柴吸附絡(luò)鈾的誤容量春下降墊。(5達(dá))氯根擋和硝禁酸根宵的影闖響氯根議和硝呢酸根澤對(duì)樹(shù)度脂有密很強(qiáng)根的親堤合力扁，占驅(qū)據(jù)交舌換基驢團(tuán)，堡還可奏以與孫鈾酰進(jìn)離子娛生成紐奉陽(yáng)離苦子和牛中性柄絡(luò)合酷物，找降低鬼溶液鴿中可言吸附輝的硫?qū)懰徕櫟弱ｊ巹?lì)離子農(nóng)絡(luò)合價(jià)物的鴨濃度喂。(6彩)溫度閃的影貌響提高逝浸出活液吸釋附時(shí)她的溫鉤度，華可加必強(qiáng)鈾鋪絡(luò)陰望離子納擴(kuò)散纖到樹(shù)顯脂內(nèi)鉆部，串對(duì)吸哀附有次利。帶但溫當(dāng)度不較宜過(guò)鼓高，序否則造影響失樹(shù)脂孤的熱巷穩(wěn)定絹性，竟一般換不宜聚超過(guò)50擱℃。堿性順溶液帶中影呼響樹(shù)裙脂吸物附的倡四個(gè)溫因素孝：(1取)鈾和糖碳酸派根及我碳酸呢氫根正的相探對(duì)濃差度鈾和CO騰2及HC科O3幫-的相論對(duì)濃屑度是散影響仁吸附員鈾的尺主要標(biāo)因素贊。碳穗酸氫前根濃盛度增帳大時(shí)罰，生住成鈾霜陰離脈子絡(luò)餐合物劉的傾局向減剩弱，餓碳酸累氫根帆離子緣瑞也會(huì)當(dāng)與鈾獻(xiàn)的吸卻附競(jìng)駛爭(zhēng)，灶從而脾降低鵝鈾的搏吸附啊。(2桃)pH值吸附暢浸出通液的pH值從10棒.0變到9.蘆0時(shí)，承鈾的蹤蝶吸附型容量亡下降50％以雷上。(3雞)氯根壟、硝基酸根將會(huì)知降低頌鈾的月吸附招容量革，當(dāng)悅淋洗榮劑含窩有這血兩種憤離子按時(shí)，頁(yè)應(yīng)嚴(yán)聞格控某制它謎們的容含量設(shè)。(4歲)有機(jī)阻質(zhì)（如有機(jī)館酸鈉煉）能亦使樹(shù)縫脂中賽毒。3．清盤(pán)液吸辮附在鈾歸生產(chǎn)奴工藝?yán)L上，銅用強(qiáng)汪陰離洞子交形換樹(shù)復(fù)脂吸傘附鈾淹時(shí)，垮根據(jù)籌樹(shù)脂勉與吸換附液岸的運(yùn)址動(dòng)狀控態(tài)，把清液筆吸附豎分為憑：①固定尿床吸蠶附；②連續(xù)曉逆流釘吸附椒。(1帖)固定越床吸映附固定芝床吸飲附在春吸附顧過(guò)程謹(jǐn)中樹(shù)墳脂顆銀粒之苗間以安及樹(shù)奶脂層瓜與容簡(jiǎn)器壁藝間不惡存在悼相對(duì)內(nèi)位移謀。一般嶺吸附伶系統(tǒng)桌由4個(gè)吸傅附塔輩組成今，一黃個(gè)塔剃淋洗該，三乏個(gè)塔吐串聯(lián)螺吸附分。三宰個(gè)塔酬串聯(lián)諒吸附進(jìn)時(shí)，灶首塔諷達(dá)到拜飽和障，后趟塔恰榨好穿晚透，謙隨即極把飽泉和塔申“切摟斷”軟，第忙二個(gè)喇塔變縫為首廉塔，擴(kuò)把淋摧洗過(guò)暑的新吃塔接沿入吸過(guò)附系聾統(tǒng)作勿為末嫩塔，走而飽胡和塔禿進(jìn)行回沖洗很，然械后開(kāi)折始淋夾洗，撿這樣密周而癥復(fù)始毫地進(jìn)飛行吸喪附淋檔洗作薪業(yè)。吸附舍過(guò)程賓的操稠作步友驟包雖括：襲吸附盞，沖在洗，虜淋洗因，脫怪淋，另轉(zhuǎn)型日等。1)吸附含鈾欲吸附松料液槽以一念定流雀速通奔過(guò)樹(shù)挎脂，葬鈾絡(luò)他陰離悟子被括樹(shù)脂渴吸附啞，而扛未被郵吸附奔的雜父質(zhì)離舊子則須隨尾弟液流洲出塔蜜外，時(shí)溶浸師采礦系中尾糖液則撫返回悔作為雪溶浸饞液用衡，充閥分利沙用余加酸，溝節(jié)約堤工藝魂用水霜，減努少?gòu)U污水處弊理。在塔化式操路作中橋，對(duì)勾樹(shù)脂塵的吸脾附性渡能的茄評(píng)價(jià)嫂，可維用吸冒附曲饅線來(lái)結(jié)說(shuō)明輪。吸樓附曲祖線的黃測(cè)定敲，以稍塔流慢出液感中鈾城濃度吊對(duì)流換出液掘累計(jì)伏的體赤積作呢圖，馬可以油得到繪“S”型曲嶄線當(dāng)才鈾濃辣度等額于吸榜附料趣液的溜濃度色時(shí)，用此點(diǎn)雪被稱頂為飽滾和點(diǎn)橋。2)沖洗飽和愧塔“斑切斷公”后兩，應(yīng)充用水度沖洗映，除喂去殘河存于肥樹(shù)脂憤層內(nèi)聰?shù)奈鼉|附液余和部逼分滲央透或膛吸附曲在樹(shù)米脂孔伏道中瞧的雜夾質(zhì)，竹也可殺以洗朗去細(xì)石泥。3）淋涉洗從飽雀和樹(shù)抵脂上童除去嘴鈾叫賞做淋呀洗。輕使用汗的淋群洗溶誤液稱禍為淋干洗劑物。一貌種好蘿淋洗屋劑的豎重要只標(biāo)準(zhǔn)混是價(jià)舉格便農(nóng)宜，醫(yī)淋洗蘆反應(yīng)關(guān)快，爪淋洗腳體積攜小，環(huán)且不奇與樹(shù)戚脂結(jié)僑合太兵牢固飛。常用歐的淋穩(wěn)洗劑伏有：泛酸性辮氯化煤物溶惱液，香酸性倉(cāng)硝酸暈鹽溶休液，笛硫酸俯溶液正等。硝酸詠鹽淋察洗比眾氯化緞物的宵淋洗賞快一賄倍以衛(wèi)上，植淋洗嶺液合餃格，恭鈾濃冤度高圈，但百價(jià)格夾較貴使。硫喚酸淋事洗效脾率比伯前兩傻者差榴，交燒換速呆度較賭慢。綁但價(jià)惰格較已合理片。4)脫淋脫淋丸的目痕的是該為了煩除去忙并加編以回役收淋麗洗后崗殘余水在樹(shù)憑脂層贈(zèng)內(nèi)的脫淋洗錯(cuò)劑，齡用1～個(gè)2個(gè)樹(shù)圣脂床菠體積魔的清舌水沖晌洗就貸可以炕達(dá)到蟲(chóng)脫淋大目的鈔。5)轉(zhuǎn)型脫淋頓后的仿樹(shù)脂眨需用議硫酸筍溶液編處理湊，使垮樹(shù)脂基從硝著酸根旅型或搶氯根省型轉(zhuǎn)率化為梅硫酸貍根型駛，方唉能返覺(jué)回到努吸附刪系統(tǒng)端中使抱用，醬以避取免或登減少系返回珠到吸壁附系衛(wèi)統(tǒng)的梁硝酸飯根或淡氯根幣。否鳴則，塵會(huì)造勻成硝示酸根狀或氯廣根在禮浸出證液中蒙的累屢積，指而使塞吸附斗帶來(lái)嚇麻煩李。(2領(lǐng))連續(xù)慰逆流掙吸附連續(xù)集逆流他吸附伶，又劣稱流簽化床臭吸附依，其穗含義朵是指物在吸浮附或表淋洗難過(guò)程繼中，啟樹(shù)脂走與吸咐附液矛或樹(shù)演脂與歐淋洗管劑逆恨向流鞭過(guò)吸寧附塔旱或淋齊洗塔憐，同盒時(shí)樹(shù)轟脂與嫌流體叫在相降應(yīng)的奏塔分滔離，方飽和衰樹(shù)脂辟?gòu)奈几剿边B續(xù)蓋轉(zhuǎn)入慘淋洗乖塔，遺而再歸生(貧糠)樹(shù)脂卷則從結(jié)淋洗成塔返放回到載吸附壞塔。主要壞設(shè)備屯：吸附勇塔，燦淋洗餅塔和腸脫水濾篩。吸附止液由溫高位論槽1進(jìn)入晉吸附介塔3內(nèi)，夢(mèng)由下佩而上辛流動(dòng)往，而禾貧鈾軌樹(shù)脂制由吸謊附塔杜的頂蹲部引簽入，潛借助流于重盈力由奧上而腫下流糧動(dòng)，判這樣但，吸贊附液扁與樹(shù)膜脂在爐塔內(nèi)判形成薦連續(xù)畜逆流悠接觸咽，吸粉附液諸中鈾鬼逐漸衡被樹(shù)觸脂吸衫附，惜到吸妖附塔哈的頂鎮(zhèn)部成磨尾液擴(kuò)，然無(wú)后由魯溢流筐口排償出。膚樹(shù)脂淚逐漸減吸附繞鈾到遙吸附順段底得成為牲飽和葛樹(shù)脂信，然屠后由斑吸附劈燕段進(jìn)躁入洗鼻滌段拴，在誕此用籌水洗司去夾蠶帶的秋吸附疊液后北，用殲壓縮鎖空氣獎(jiǎng)提升灘到脫旗水篩妙脫水達(dá)。脫瞞水后償?shù)娘柲负蜆?shù)掀脂由煤淋洗斤塔5頂部肆進(jìn)入央，樹(shù)沫脂在臨沿著悟淋洗喬段下渣移的影過(guò)程鈔與由夸下而少上流緒動(dòng)的綠淋洗藏劑進(jìn)凝行連吵續(xù)逆吵流接梨觸，燙把飽刊和樹(shù)俘脂上界的鈾王逐漸采洗到言液相淚中，奔最終執(zhí)到淋索洗塔壘頂部墳成為唯合格潮液排傻出。烈淋洗謎后的腎貧鈾遷樹(shù)脂四進(jìn)入乘洗滌筒段洗靠去夾指帶的以淋洗尖劑后寺，用涂壓縮蒼空氣淡提升逼到脫灑水篩孕中脫習(xí)水，皮重新笑返回依吸附末塔循元環(huán)使尋用。帳影響稍本工銅藝主委要的管參數(shù)聚有：在吸栗附方倡面為售：吸燥附液階鈾濃歇度，唇吸附退液空蜘塔速析度，它吸附綿段樹(shù)井脂動(dòng)筆態(tài)高析度，許貧鈾備樹(shù)脂慶殘鈾悅量，警樹(shù)脂披操作勁容量菌，樹(shù)悉脂與售吸附朽液流魯量比溝等。在淋菌洗方飲面為典：淋陳洗段曲樹(shù)脂間層高挖度，搜樹(shù)脂鳴在淋斗洗段駁停留包時(shí)間極，樹(shù)橋脂與臥淋洗奸劑流蠟量比鋪，淋再洗溫提度猜，合殖格液逢鈾濃史度，巨洗水伴用量截等。上述尼參數(shù)衫在試罵驗(yàn)研缺究和真生產(chǎn)夸實(shí)際李中都爹應(yīng)加招以考省慮。但必拌須指南出，恭本工扭藝要速求淋遷洗塔腫貧鈾雄樹(shù)脂逝間歇發(fā)地排況出，桶這點(diǎn)噸十分遺重要尤，否跟則難旬保證佩淋洗貨塔床稀層操耐作的始穩(wěn)定抹。連續(xù)數(shù)逆流劃吸附患與固如定床稱吸附爺比較訊起來(lái)叮有較勝多的頭優(yōu)點(diǎn)菌：投鼻資省摔、占跑地少?gòu)V、處凍理能倚力大何、淋寸洗劑稈用量指少、休合格楚液鈾畜濃度蹄高，禍設(shè)備賓有效會(huì)容積焦系數(shù)救大。第二灰節(jié)貧銅住、金謀、銀踐的提瓦取一、梯置換夜沉淀驗(yàn)法回震收銅置換續(xù)沉淀霉法是委在浸沾出液委中，盟根據(jù)隊(duì)金屬槐的電寶化順毛序，辯用某努一種莖金屬洗置換壘另一再種金出屬，汁并使癥之沉猴淀出挎來(lái)的胡方法蒜。如誘用鐵班置換駁沉淀匯浸出薯液中枯的銅萌，除霧鐵以惡外的蒼其他衛(wèi)金屬慨，如齡鉛、繩鋅，來(lái)都可擇以用姿來(lái)置候換沉儀淀銅瓶，但抓費(fèi)用擇昂貴惡，因便此鐵駛是唯陷一適巖用的平金屬腸置換稱劑。鐵置立換銅殖的化規(guī)學(xué)反禮應(yīng)式撈如下織：Fe遮＋C紛uS饑O4宜→C討u↓是＋F押eS屋O4Fe瞧＋F芝e2齊(S愈O4稱)蓄3→玩3F的eS造O4Fe敞＋H鼠2S扇O4固→F求eS測(cè)O4著＋H扛2↑在置鋼換銅趴過(guò)程悲中，俘經(jīng)常炎伴隨困后兩哥個(gè)副客反應(yīng)梁發(fā)生疫，它鉤們對(duì)騾置換鋒銅是男不利堆的，虧不僅奇增加筆鐵的草耗量霸，還鏟消耗再了硫世酸，堤使溶舊液的pH值升恭高，貫有可監(jiān)能造浮成硫身酸鐵蚊的水礎(chǔ)解沉意淀，信降低途了置漢換產(chǎn)盒品——海綿現(xiàn)銅的病品位狀。二、解活性漏炭吸裕附法膊回收剩金活性吳炭吸快附法絞回收詠金的拘工藝飛流程商為：賞活性列炭吸疏附分蛙兩步點(diǎn)，即失吸附枕與解悟吸。泛吸附甚裝置鏈一般翠采用肢懸浮字床。(1）吸放附活性館炭裝橋在塔統(tǒng)內(nèi)，暴一般碑用五汪個(gè)塔比以上紡串聯(lián)飾吸附桌。吸覆附液美以1～示1.允7L/量s的流惱速由骨塔底洲進(jìn)入林塔內(nèi)雕。通過(guò)濃炭床舊流速勇原則蘋(píng)是：凱使一洪定粒讓徑（乒一般縮慧為6～耐12mm皮）的粒傳狀活負(fù)性炭喉保持睛懸浮增狀態(tài)介，以哈防在別吸附坦過(guò)程添中堵化塞。換吸附蹤蝶液與岔活性暑炭相囑向運(yùn)摩動(dòng)，供新鮮鴉浸出茫液從叢最后側(cè)一個(gè)析載金碰量最畜多的和活性器炭的梅塔進(jìn)招入，希貧液味從第嗽一個(gè)稿塔流婆出。卷當(dāng)活賭性炭蠶含金鵝量達(dá)勺到飽太和后早，從址塔內(nèi)疼放出汪進(jìn)行臭解吸簽。(2）解崗吸等從載載金勺活性倉(cāng)炭上逼的金基轉(zhuǎn)移削到溶什液中晶的過(guò)注程稱頑為