N235萃取某富铀浸出液中铀的研究

N235萃取某富铀浸出液中铀的研究
张鑫;朱姝;周青生;鄢飞燕
【摘要】The extraction of U (Ⅵ) from rich uranium leaching solution by
N235, mixed alcohols and sulfonated kerosene was studied. The influence of several variables on the extraction rate of uranium, including the N235 volume fraction, phase ratio (A/O) and equilibrium time was investigated. The results show that the extraction rate is 99.92% when the volume ratio
of N235, mixed alcohols and sulfonated kerosene is 10:4:86, phase ratio is 1:2, and extracting time is 2 min. The uranium in organic phase was stripping by ammonium carbonate, and stripping rate is 99.93%. Also, the ammonium uranyl tricarbonate product was in line with national standard.%以N235为萃取剂、混合醇为添加剂、磺化煤油为稀释剂从某富铀浸出液中萃取
六价铀。

考察了萃取剂用量、相比、平衡时间等因素对萃取率的影响，研究结果表明：当N235：混合醇：磺化煤油体积比为10：4：86，相比为1：2，萃取时间为2 min，铀的萃取率为99.92%；用碳酸铵溶液进行反萃取试验，反萃取率为99.93%，产品三碳酸铀酰铵符合国家标准要求。

【期刊名称】《价值工程》
【年(卷),期】2015(000)032
【总页数】3页(P112-113,114)
【关键词】富铀浸出液;N235;萃取;三碳酸铀酰铵
【作者】张鑫;朱姝;周青生;鄢飞燕
【作者单位】核工业230研究所，长沙410007;核工业230研究所，长沙410007;核工业230研究所，长沙410007;核工业230研究所，长沙410007
【正文语种】中文
【中图分类】TF111
0 引言
用强碱性阴离子交换树脂吸附法和用胺类或磷（膦）类萃取剂的萃取法，是目前铀矿水冶工艺中常用的分离-富集铀的方法[1-2]。

离子交换法的优点是全流程在水相中运行，可以高效率地富集水相中的低量铀，其缺点是设施需较大的工作场地，所需设备和容器较多，且最终只能产出重铀酸盐产品[3-4]，产品中杂质含量不易控制。

而对于处理高铀浓度的浸出液，树脂会很快饱和，而相关操作如：吸附、洗脱、树脂转型无一精简，工效难以提高，试剂消耗无明显下降。

溶剂萃取法过程比较简单，车间的场地也相对可以小些，对于富集高浓度铀溶浸液更具优势[5-6]。

如果
在溶浸铀的过程中，把低铀浓度浸出溶液补酸后再作溶浸循环使用，则易于获得高铀浓度的溶浸液，并与溶剂萃取法衔接，既可提高工效，也利于改善环保，而且可产出纯度较高的三碳酸铀酰铵产品。

所以在一定的条件下有一定的优越性。

对桂北某铀矿石做室内溶浸扩大试验时发现，浸出曲线峰值及其左右一定区间内的溶浸液，其含铀浓度高达每升数克或十余克[3]。

溶液中铀的浓度如此之高，显然
不宜采用可以富集每升毫克级铀的离子交换法。

本文以U6+离子浓度为3.7g/L，pH 为1.2的富铀浸出液为研究对象，研究N235萃取铀行为，并通过碳酸铵溶液反萃取而直接沉淀获得三碳酸铀酰铵产品。

1 实验部分
1.1 试剂与仪器
①试剂：三（辛-癸）烷基叔胺（N235），纯度≥97%，洛阳市奥达化工有限公司；混合醇（C3-5醇），纯度≥98%，河南滨海实业有限责任公司；磺化煤油，磺化
程度≥80%，淄博京春工贸有限公司；碳酸铵，分析纯，长沙唐华化工贸易有限公司；氨水，分析纯，25%～28%，天津市坤华化工有限公司；硫酸，工业纯，株
洲英东实业有限公司。

②仪器：AxiosMAX 型波长色散X 射线荧光光谱仪，荷兰帕纳科公司；NEXION300X 型电感耦合等离子体质谱仪，美国珀金埃尔默股份有限公司；Optima 7000DV 型电感耦合等离子体发射光谱仪，美国珀金埃尔默股份有限公司；ICS-900型离子色谱仪，赛默飞世尔科技公司；HW-2000型高频红外硫碳分析仪，无锡市英之诚高速分析仪器有限责任公司；酸式滴定管、康氏振荡器；分液漏斗等。

1.2 试验操作与分析方法
有机相的配置：将N235、混合醇、磺化煤油按照10:4:86（V/V）混合；
萃取过程：有机相以1:2（V有/V水）的相比，以120冲次/min 振荡10min，静止分相。

单级萃取、反萃取试验皆在500mL 磨口锥形瓶中进行，在康氏振荡器上振荡反应，用500 mL 分液漏斗分相。

用X 射线荧光光谱仪测定主量元素、电感耦合等离子体发射光谱仪配合离子色谱、红外碳硫分析仪测定产品杂质元素，容量法测定高含量铀、质谱仪测定水相中的残存铀量，用差减法求得有机相中的铀含量。

2 结果与讨论
2.1 富铀浸出液特点
桂北某铀矿石的平均品位为0.231%。

但因受取样条件限制，实际所取样品为
0.329%。

矿样中铀品位及化学全分析结果见表1，由此可知该铀矿石组成简单，
耗酸矿物低，因而在浸出过程中酸耗量小。

将该矿床矿样按切乔特公式Q=Kd2（Q、d 分别为矿石试样的最少取样质量、最
大颗粒直径；K 为矿石特性参数）进行破碎。

制取不同粒度的试验样品，并将样品装入不同直径的溶浸柱中，在溶浸的前、后期分别用不同浓度的稀硫酸溶液以一定的速度对矿样进行淋洗[7]，溶浸试验结果见表2。

表1 某铀矿石的铀品位及化学全分析结果
表2 不同粒度矿石溶浸试验结果
由表2可知，该矿样溶浸产品液的平均铀浓度为g/L级，已经不适宜用离子交换
法回收。

本文选取该铀矿浸出液中代表性富铀浸出液：U6+离子浓度为3.7g/L，pH=1.2，进行萃取行为研究。

2.2 萃取试验
2.2.1 有机相中N235浓度对铀萃取率的影响
取试液100ml 于500ml 分液漏斗中，以1:2（V有/V水）的相比，用不同浓度的N235有机相，以120冲次/min振荡10min，待分相清晰后，测定萃余水相中的残存铀量，计算在所选定的条件下铀的一次萃取率，结果如图1所示。

图1 有机相中N235浓度对铀的萃取率的影响
由图1可知：当以1:2的相比振荡至两相中达到平衡时，铀的萃取率随N235浓
度增浓而递增；当有机相中N235达20%，铀的一次萃取率趋向于100%。

但是，由于有机相中萃取剂增浓时，第三相明显增大，造成分层困难，故宁损萃取率而最终选定有机相中N235的体积浓度为10%。

2.2.2 相比对铀的萃取率的影响
相比对铀的萃取率的试验结果见表3，由表可知：铀的萃取率随相比的减小而减小，实际工业生产中，要求用尽可能少的有机相萃取处理较多的水相。

为此，本试验最终选定相比为1:2。

表3 相比对铀的萃取率的影响
2.2.3 平衡时间的影响
以1:1的相比120冲次/min 振荡，考察了萃取平衡时间对铀的萃取率的影响，结果见表4。

表4 萃取时间对铀的萃取率的影响
由表4可知：在室温下以120冲次/min 的频率进行萃取，可以在较短时间（约2min）达到萃取平衡。

增加萃取时间，反而使有机相进一步分散，不仅对提高铀的萃取率无助，而且使分相时间延长。

而分相时间不足，使少量高含铀有机相仍分散于水相中，而导致铀的萃取率下降（见表4第4组数据）。

为此，在此后的试验中，选定萃取时间为2min。

2.2.4 四级萃取试验
以磺化煤油作稀释剂的有机相中含有4%的混合醇和10%N235。

在相比为1:2，萃取时间2min，对铀浓度为3.7g/L 的溶浸产品液在室温下进行四级连续萃取，获得铀浓度达9.5g/L 的饱和有机相。

萃余水相铀浓度为2.6mg/L。

得铀的最终萃取率为99.92%。

2.3 结晶反萃取试验
2.3.1 饱和有机相萃洗
为获得质量符合国标的三碳酸铀酰铵产品，须除去饱和有机相中的杂质离子。

选用了0.01mol/L 的H2SO4作萃洗剂，以1:2的相比萃洗2min，萃洗后的水相含有一定量（mg/L 级）的铀，宜并入下一次投料的待萃液或离子交换进柱液中。

2.3.2 二级逆流结晶反萃取
通过超级恒温槽控制萃取体系为40℃，用250g/L 的碳酸铵溶液(含1%的氨水)为反萃取-结晶沉淀剂，相比为1:5，两相接触时间为8min，二级逆流反萃取，水相中析出结晶三碳酸铀酰铵。

贫有机相中含铀6.3mg/L，反萃取率99.93%。

母液水相中铀浓度为1.05g/L。

回收后并入下一轮使用的碳酸铵反萃取液。

结晶三碳酸铀酰铵用2倍于沉淀质量(估计干基值)碳酸铵250g/L，分3次洗涤沉淀，用吸滤瓶洗滤，得最终产品三碳酸铀酰铵。

检测结果见表5，可知产品质量符合GB10269-88国家标准要求。

表5 三碳酸铀酰铵产品杂质含量检测结果(ω/%)
3 结论
3.1 采用N235实现富铀浸出液中铀的高效萃取，四级连续萃取实验结果表明，铀的最终萃取率为99.92%，萃余水相铀浓度为2.6mg/L。

3.2 用碳酸铵溶液为反萃取-结晶沉淀剂，析出结晶三碳酸铀酰铵，反萃取率99.93%。

贫有机相中含铀6.3mg/L，最终产品三碳酸铀酰铵符合GB10269-88国家标准要求。

参考文献：
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chitosan:Equilibrium and kinetic studies [J].Chemical Engineering Journal,2015,262(0):198-209.
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