第四章浸出液中金属的提取详解

1.1 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。
1）离子交换树脂的特性
(1)树脂直径一般为0.6～1.2 mm的球状体。 (2)树脂难溶于水，且交联度越大就越难溶解。
2)穿透容量：指浸出液通过树脂层(或吸附塔)后，流出液中出
现了被交换离子时的容量。对含铀浸出液，流出液中铀含量达 5mg／L时的容量称为穿透容量。 3)操作容量：也称为饱和容量，指某一条件下，被交换离子流 出的浓度与原液中浓度相等时的树脂容量。主要与浸出液性质、
pH值、吸附温度等因素有关。
2）浸出液中铀的存在形态
⑤吸附尾液可返回使用。
• 有机溶剂萃取法
有机溶剂萃取法，简称萃取法。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。
萃取法与离子交换法一样，对铀的选择性能好，
同时对铀的萃取速度、容量和纯度(一定条件下)方 面超过树脂吸附法，但只适用于清液、富液和杂质 含量低的浸出液。
第四章
• 1 铀的提取
浸出液中金属的提取
• 1.1 离子交换树脂 • 1.2 清液吸附：固定床吸附；连续逆流吸附 • 1.3 萃取
• 2 铜、金、银的提取
• 2.1 置换沉淀法回收铜 • 2.2 吸附法回收金 • 2.3 电解沉积法
概 述
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。 通常，铀的含量为每升几毫克到几百毫克，高的也只有几
铀在水溶液中通常呈铀酰离子(U022+)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。
在硫酸浸出液中，铀主要以硫酸铀酰形式存在；在碳
酸盐浸出液中，铀的存在形式以碳酸铀酰形式存在。
3）离子交换树脂吸附机理
用硫酸浸出时，硫酸浸出液中的阴离子，除铀酰络离子 外，还有硫酸根、硫酸氢根及钼、磷、砷、铁、钒等络阴离
(3)树脂泡水后，将水分子吸入其内产生膨胀，质量增加，
201×7型强碱性阴离子交换树脂含水量一般为40％～50％，交联 度大，膨胀性小。
(4)树脂密度有干密度和湿密度(在水中膨胀后的密度)之 分，201×7型树脂的密度为1.09 ~ 1.13g／mL。
(5)交换容量：一般以单位质量克干树脂或湿树脂吸附溶
子，这些阴离子都有可能被树脂吸附，但这些阴离子除钼以
外，对树脂的亲合力都比铀酰络阴离子小，所以，在吸附过 程中得到分离。在浸出液中还含有大量阳离子杂质如K+，
Na+，Ca2+，Mg2+，Fe2+，Ni2+，Co2+，Cu2+等，当用
201×7型阴离子交换树脂吸附铀时，这些离子不被吸附，只 要控制得好，对铀的吸附影响不大。
液中离子当量数表示，如毫克数／克干树脂或毫克当量／升
湿树脂。实际生产中多用后者。
(6)选择性：树脂对溶液中各种离子的亲合力是不同的， 某些离子比另一些离子结合更紧密，这种性质叫做树脂的选 择性。
交换容量有三种
1)全容量：根据树脂所有活性基团总数计算，其大小与被交换 离子种类、介质、pH值及交换过程无关，是一个常数。
剂萃取或者对电极施加电压通以电流等。这些手段随浸出液
的性质不同而分别采用。
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铀的提取
从铀的浸出液中提取铀的方法有： • 化学沉淀法 • 离子交换法 • 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，目前除处理
克；铜的含量为每升几克到十几克，高的也只有几十克，而杂
质的含量却较高，如游离的硫酸、铁、磷、、铝、锰、钒、钙、 镁、硅、钼等。此外，还有泥质、羟类有机质等。
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。这些手段包括加人某种 试剂，铁、锌等置换，离子交换树脂吸附、活性炭吸附、溶
2R4NX+[UO2(CO3)2]2-—(R4N)2UO2(C03)2+2X4R4NX+[U02(CO3)3]4-—(R4N)4UO2(C03)3+4X-
酸性浸出液中影响树脂吸附的因素
• (1)硫酸浓度和pH值 工艺过程对pH控制在2左右为宜。 • (2)铁的含量 Fe(Ⅲ)形成硫酸络阴离子，被树脂吸附后又逐渐被铀置换下来。 • (3)钼的影响 钼可形成络阴离子或钼酸根离子，使吸附铀的容量下降。 • (4)氯根和硝酸根的影响 氯根和硝酸根对树脂有很强的亲合力，占据交换基团。
201×7型阴离子交换树脂
• 吸附硫酸浸出液中铀的主要化学反应式： 2R4NX+[UO2(SO4)2]2-—(R4N)2UO2(S04)2+2X4R4NX+[U02(SO4)3]4-—(R4N)4UO2(S04)3+4X式中 ： X—树脂上的可交换离子，如N03-，C1-。
吸附碳酸盐浸出液中铀的主要化学反应式：
两种提取方法的选择原则
• Biblioteka Baidu.浸出液中铀浓度的高低；
• b.浸出液的性质，即是清液还是矿浆。
对于浓度低的矿浆宜用离子交换法。因在这种
情况下若用萃取法，萃取剂损耗量大，且矿浆中固
体颗粒对萃取剂有吸附作用，增大了有机相损失。
而离子交换法既适用于清液，也适用于矿浆，对浸
出液中铀浓度低的地浸工艺尤为适用。
• (5)温度的影响
提高温度，对吸附有利，但不宜超过50℃。
碱性浸出液中影响树脂吸附的因素
• (1)铀和碳酸根及碳酸氢根的相对浓度：因为碳酸氢根浓度增
大时，生成铀阴离子络合物的倾向减弱，而且碳酸氢根离子也会
碱浸液尚有应用外，工业生产中已被离子交换法和 有机溶剂萃取法所代替，这两种方法技术是经济而 有效的，并成为标准工艺。
• 离子交换法
离子交换法，又称树脂吸附法。它是浸出液中某种离子与 固体离子交换剂(树脂)可交换离子之间的化学置换过程。 它的优点： ①选择性好，能获得纯度较高的铀化学浓缩物； ②既能从清液中提取铀，也可从矿浆中提取铀，这很适用 于溶浸采铀法的吸附； ③离子交换树脂能反复使用； ④化学试剂和材料消耗量少；