CN104531996A - 处理中性浸出液的变塔离子交换工艺 - Google Patents

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原渊
江国平
霍建党
李建华
周磊
王平
赵海军
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Abstract

本发明提供了一种处理原地浸出采铀中的中性浸出液的变塔离子交换工艺，包括过滤浸出液悬浮物—吸附—饱和树脂转运—饱和树脂淋洗—贫树脂淋洗—贫树脂转运等步骤。本发明可以有效避免密实固定床离子交换工艺中出现的树脂板结现象。选择多组分的淋洗剂，解决了淋洗过程中的气体产生问题；通过淋洗塔的双塔串联淋洗，提升了淋洗合格液的体积与峰值铀铀浓度。

Description

处理中性浸出液的变塔离子交换工艺
技术领域
本发明属于原地浸出采铀技术领域，具体涉及一种处理原地浸出采铀中的中性浸出液的变塔离子交换工艺，包括吸附与淋洗工艺。
背景技术
铀在pH值为6.0～8.0条件下的浸出过程称为中性浸出。该浸出工艺具有试剂消耗低、含矿层地下水复原费用少、对设备材料的防腐性能要求低，浸出液铀浓度能够满足经济开采要求等优点，在世界范围内得到了广泛应用。
中性浸出得到的浸出液，化学成分简单，杂质离子浓度低，通常采用密实固定床的离子交换工艺处理。利用某些树脂对铀元素有较强的亲和力，用树脂将铀从中性浸出液中吸附，然后，使用淋洗剂将铀淋洗下来，形成铀的合格液。
表1某中性浸出液主要化学成分
美国Palangana铀矿山，使用Dow×21K型树脂，密实固定床三塔串联吸附浸出液中的铀。淋洗剂由NaCl+Na2CO3组成，pH＝10.4，密实固定床单塔淋洗，淋洗液分为合格液与贫液。其中，淋洗合格液约为3个树脂床体积，合格液浓度为30g/LU3O8(约25.5g/LU)。我国某铀矿床扩大试验使用CO2+O2浸出工艺，也使用密实固定床处理中性浸出液。但长期运行发现，吸附工艺树脂容易发生板结，导致塔的操作压力增大，吸附塔处理量降低；淋洗工艺中容易产生气体堵塞，影响淋洗的有序进行；单塔淋洗，淋洗合格液体积少，浓度较低，降低了离子交换工艺前后浓缩比。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种利用树脂运移实现变塔吸附与淋洗的中性浸出液的变塔离子交换工艺。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种处理中性浸出液的变塔离子交换工艺，包括以下步骤：
步骤1，使用袋式过滤器除去来自井场的含铀浸出液中的悬浮物，滤袋规格为50～100目；
步骤2，开始吸附工艺，将步骤1得到的浸出液以上进液的方式进入吸附塔进行吸附，吸附塔中填充强碱性阴离子交换树脂；
步骤3，将步骤3得到的负载铀的饱和树脂通过树脂运移装置从吸附塔转移至淋洗塔内；
步骤4，开始淋洗工艺，使用多组分淋洗剂淋洗负载铀的饱和树脂；
步骤5，使用3～5BV自来水冲洗步骤6得到的贫树脂，当流出液中Cl-浓度≤1g/L时，停止冲洗；
步骤6，使用树脂运移装置，将冲洗后的贫树脂从淋洗塔转移至吸附塔内。
所述步骤1中通过袋式过滤器过滤，滤袋规格为50～70目。
所述步骤2中的强碱性阴离子交换树脂为201×7GS型强碱性阴离子交换树脂。
所述步骤2中，浸出液的进液空塔线速度保持在20～25m/h，同时观察吸附塔的操作压力的变化情况，并维持吸附塔压力≦0.5Mpa；当吸附塔压力＞0.5Mpa时，需暂停吸附工序，检查树脂是否出现板结；当吸附尾液铀浓度与浸出液铀浓度之差小于1mg/L时，吸附工序结束，得到负载铀的饱和树脂。
所述步骤4中，淋洗采用双塔串联淋洗，当淋洗首塔淋出液的铀浓度≤100mg/L时，停止淋洗，淋洗首塔内树脂成为贫树脂；淋洗末塔作为下一个淋洗循环的首塔使用。
所述步骤5中，多组分淋洗剂成分为100～120g/L的NaCl、10～15g/L的NaHCO3、20～30g/L的Na2CO3，淋洗剂pH值为9.5～10.5。
本发明有益效果在于：(1)选用201×7GS强碱性阴离子交换树脂，吸附工艺与淋洗工艺在专用的吸附塔与淋洗塔内完成，树脂通过树脂运移装置在吸附塔与淋洗塔之间定期运移，有效避免了密实固定床离子交换工艺中出现的树脂板结现象；(2)选择多组分淋洗剂，解决了淋洗工艺的气体堵塞问题；(3)通过双塔串联淋洗，提升了淋洗合格液的体积与峰值铀浓度。
附图说明
图1为本工艺所用的树脂运移装置结构图。
图中，1-入口法兰；2-入口连接管；3-泵进口阀；4-隔膜泵；5-泵出口管；6-多功能阀；7-出口连接管；8-出口法兰。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
本工艺所用树脂运移装置如图1所示，包括依次相连接的入口法兰1、入口连接管2、泵进口阀3、隔膜泵4、泵出口管5、多功能阀6、出口连接管7、出口法兰8；隔膜泵4连接变频控制器，通过变频控制器控制隔膜泵4的功率；入口法兰1与待转出树脂的离子交换塔连接，出口法兰8与待转入树脂的离子交换塔连接。隔膜泵4采用DBY-80型电动隔膜泵，扬程为30m，流量为0-16m3/h，隔膜泵通过变频器控制器控制。泵出口管5采用的316L不锈钢管。多功能阀6采用DN15的316L不锈钢球阀，直接与泵出口管5相连接，实现树脂取样。入口连接管2与出口连接7采用的钢丝骨架PVC管，可以承受树脂运移过程中的压力。
实施例1
内蒙古某砂岩型铀矿床扩大试验，采用CO2+O2浸出工艺，浸出液为中性浸出液，pH值为7.2-7.4，浸出液铀浓度为20-50mg/L，扩大试验水冶工艺使用了变塔离子交换工艺。吸附塔与淋洗塔的尺寸为
(1)来自井场的浸出液，经袋式过滤器过滤，袋式过滤器型号为DL4P2S，滤袋规格为70目，除去浸出液中的悬浮物；
(2)步骤(1)得到的浸出液以上进液的方式进入吸附塔，浸出液铀浓度为25-35mg/L，吸附塔内填充201×7GS树脂约7.0m3；
(3)吸附工艺中，浸出液的进液空塔线速度为20～22m/h，处理量为40～44m3/h，吸附塔压力维持在0.14～0.22MPa(见表2)，远小于0.5MPa，直至吸附塔内树脂达到饱和；
(4)步骤(3)得到的负载铀的饱和树脂通过树脂运移装置转移至淋洗塔内，使用变频器开启隔膜泵，隔膜泵流量为15m3/h，耗时28min，转移饱和树脂约7.0m3；
(5)淋洗工艺使用多组分淋洗剂，主要成分为117.8g/LNaCl、10.3g/LNaHCO3、22.8g/LNa2CO3，淋洗剂pH值为9.74；
(6)淋洗采用双塔串联淋洗，淋洗首塔的压力维持在0.02-0.03MPa之间；当淋洗首塔淋出液的铀浓度≤100mg/L时，停止淋洗；淋洗末塔作为下一个淋洗循环的首塔使用；
(7)使用4.0BV自来水冲洗步骤(6)得到的贫树脂，停止冲洗时，冲洗液Cl-浓度为0.963g/L；
(8)使用树脂运移装置，将步骤(7)得到的贫树脂从淋洗塔转移至吸附塔内。
吸附工艺处理量与塔压变化情况如表2所示。
表2吸附塔处理量与操作压力变化情况
本实施例效果：(1)经过多个吸附循环，吸附塔压力与处理量未出现明显变化，压力维持在0.14-0.22MPa之间，处理量保持在40m3/h以上；(2)每个吸附循环结束后，从吸附塔内取样，未发现明显的树脂板结；(3)经过多个淋洗循环，淋洗塔压力维持在0.02-0.05MPa之间，说明淋洗塔内未产生气体堵塞，影响淋洗的正常进行；(4)淋洗合格液体积达到4倍树脂床体积，合格液峰值铀浓度达到75.2-83.3g/L，两项指标均高于单塔淋洗。
上面对本发明的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (6)

1.一种处理中性浸出液的变塔离子交换工艺，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，使用袋式过滤器除去来自井场的含铀浸出液中的悬浮物，滤袋规格为50～100目；
步骤2，开始吸附工艺，将步骤1得到的浸出液以上进液的方式进入吸附塔进行吸附，吸附塔中填充强碱性阴离子交换树脂；
步骤3，将步骤3得到的负载铀的饱和树脂通过树脂运移装置从吸附塔转移至淋洗塔内；
步骤4，开始淋洗工艺，使用多组分淋洗剂淋洗负载铀的饱和树脂；
步骤5，使用3～5BV自来水冲洗步骤6得到的贫树脂，当流出液中Cl-浓度≤1g/L时，停止冲洗；
步骤6，使用树脂运移装置，将冲洗后的贫树脂从淋洗塔转移至吸附塔内。
2.如权利要求1所述的一种处理中性浸出液的变塔离子交换工艺，其特征在于步骤1中过滤器滤袋规格为50～70目。
3.如权利要求1所述的一种处理中性浸出液的变塔离子交换工艺，其特征在于步骤2中的强碱性阴离子交换树脂为201×7GS型强碱性阴离子交换树脂。
4.如权利要求3所述的一种处理中性浸出液的变塔离子交换工艺，其特征在于步骤2中浸出液的进液空塔线速度保持在20～25m/h，并维持吸附塔压力≦0.5Mpa；当吸附塔压力＞0.5Mpa时，需暂停吸附工序，检查树脂是否出现板结；当吸附尾液铀浓度与浸出液铀浓度之差小于1mg/L时，吸附工序结束，得到负载铀的饱和树脂。
5.如权利要求1所述的一种处理中性浸出液的变塔离子交换工艺，其特征在于步骤4中淋洗采用双塔串联淋洗，当淋洗首塔淋出液的铀浓度≤100mg/L时，停止淋洗，淋洗首塔内树脂成为贫树脂；淋洗末塔作为下一个淋洗循环的首塔使用。
6.如权利要求1所述的一种处理中性浸出液的变塔离子交换工艺，其特征在于步骤5中多组分淋洗剂成分为100～120g/L的NaCl、10～15g/L的NaHCO3、20～30g/L的Na2CO3，淋洗剂pH值为9.5～10.5。
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