CN106435227A - 一种卤水中铀元素的富集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微量元素提取技术领域，具体公开一种卤水中铀元素的富集方法，包括：S1取所述卤水进行低温析出和高温蒸发交替处理，得到处理后的老卤；S2将所述老卤置于常温下，进行多级固液分离处理，后一级固液分离所得液相中铀元素的含量与前一级固液分离所得液相中铀元素的含量的质量比为1.7:1～1.8:1；多级固液分离后浓缩得到铀元素。该方法能够解决现有盐湖老卤中微量元素难以富集的问题，直接利用自然能，通过多级盐田多级分离方法，使铀元素收率提高至≥60.0％，降低了成本，缩短了时间，使盐湖资源得到合理利用。

Description

一种卤水中铀元素的富集方法
技术领域
本发明涉及微量元素提取技术领域，特别涉及一种卤水中铀元素的富集方法。
背景技术
铀是国家战略资源，是我国生产核能的主要原料。青海尕斯库勒盐湖卤水中富含铀元素，是我国主要铀资源之一。随着世界能源原料紧缺问题的不断突出，和锂资源一样，铀资源作为主要替代能源之一必将成为世界竞争对象，盐湖铀资源的开发已成为必然。但是现有的盐田工艺中，固液分离过程中固相中的母液夹带损失的资源较大，造成了微量元素收率低，而且整个工艺耗时较长，成本较高。
盐湖铀资源的开发是盐湖资源综合利用技术向高深水平的进一步发展，不仅增加了盐湖开发产品种类，解决了资源可持续开发的问题，同时，在一定程度上可以缓解我国铀产量短缺问题，是符合我国盐湖资源开发的有关策略要求，因此，开展利用自然能的途径来富集盐湖老卤中的液体铀资源将对我国非常规铀矿资源开发具有重要的现实意义。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种新的铀元素富集方法，解决现有盐湖老卤中微量元素难以富集的问题，通过多级盐田多级分离方法，使铀元素收率提高至≥60.0％，降低了成本，缩短了时间，使盐湖资源得到合理利用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种卤水中铀元素的富集方法，包括：
S1取所述卤水进行低温析出处理，得到处理后的老卤；S2将所述老卤置于常温下蒸发，进行多级固液分离处理，后一级固液分离所得液相中铀元素的含量与前一级固液分离所得液相中铀元素的含量的质量比为1.7:1～1.8:1；多级固液分离后浓缩得到铀元素。
优选的，所述卤水取自水化学型盐湖。
优选的，所述卤水包括K+、Mg2+、Na+、Cl-、SO42-、Li+和U。
优选的，以所述卤水的质量为100％，所述卤水中K+的质量百分含量为0.10％～0.25％，所述卤水中Mg2+的质量百分含量为7.5％～9.0％，所述卤水中Na+的质量百分含量为-0.10％～0.18％，所述卤水中Cl-的质量百分含量为21％～23％，所述卤水中SO4 2-的质量百分含量为2.5％～3.2％，所述卤水中Li+的质量百分含量为0.05％～0.10％，所述卤水中U的含量为0.50～0.60mg/L。
优选的，所述富集方法在空气环境下进行，所述空气的湿度小于40％。
优选的，在所述多级固液分离过程中采用排风扇进行间断排风。
优选的，所述多级固液分离包括六级固液分离，第一级固液分离所得液相中铀元素的含量为1.25mg/L～1.59mg/L；第二级固液分离所得液相中铀元素的含量为2.38mg/L～2.86mg/L；第三级固液分离所得液相中铀元素的含量为4.35mg/L～5.16mg/L；第四级固液分离所得液相中铀元素的含量为8.26mg/L～9.28mg/L；第五级固液分离所得液相中铀元素的含量为15.7mg/L～16.7mg/L；第六级固液分离所得液相中铀元素的含量为30.0mg/L～32.0mg/L。
优选的，所述低温析出的温度为-13℃～-17℃，所述常温下蒸发的温度为23℃～27℃。
优选的，所述低温析出和所述常温下蒸发分别通过自然条件实现。
本发明的有益效果在于：解决现有针对盐湖老卤很难再富集微量元素的问题，提供一种利用自然能富集盐湖老卤中微量元素的方法，该富集方法适用于所有水化学类型的盐湖，工艺流程更加简单、快捷。通过采用多级固液分离的方法，减少母液夹带损失，提高微量元素收率，能使铀元素的收率达到≥60.0％。而且可直接通过利用自然条件实现铀元素的富集，降低了成本，缩短了时间，使盐湖资源得到合理利用。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
本发明一种实施例提供一种卤水中铀元素的富集方法，包括：S1取所述卤水进行低温析出处理，得到处理后的老卤；S2将所述老卤置于常温下蒸发，进行多级固液分离处理，后一级固液分离所得液相中铀元素的含量与前一级固液分离所得液相中铀元素的含量的质量比为1.7:1～1.8:1；多级固液分离后浓缩得到铀元素。其中，所述低温析出在-13℃～-17℃的温度下进行，所述常温下蒸发在23℃～27℃的温度下进行。所述低温析出和所述高温蒸发分别通过自然条件实现，可直接通过自然能实现铀元素的富集，具体的自然条件下或者模拟自然条件下的低温析出在-15℃的温度下进行，常温下蒸发在25℃的温度下进行，即夏季盐湖卤水温度一般为25℃。
该实施例中，所述卤水取自水化学型盐湖，具体可为青海尕斯库勒湖型盐湖卤水。所述卤水的组成为以K+、Mg2+、Na+、Cl-、SO42-为主的溶液，其中，微量元素以Li+和U为主。
优选的实施方式中，以所述卤水的质量为100％，所述卤水中K+的质量百分含量为0.10％～0.25％，所述卤水中Mg2+的质量百分含量为7.5％～9.0％，所述卤水中Na+的质量百分含量为-0.10％～0.18％，所述卤水中Cl-的质量百分含量为21％～23％，所述卤水中SO4 2-的质量百分含量为2.5％～3.2％，所述卤水中Li+的质量百分含量为0.05％～0.10％，所述卤水中U的含量为0.50～0.60mg/L。
整个富集方法在空气环境下进行，优选的实施方式中，所述空气的湿度小于40％。且在所述多级固液分离过程中采用排风扇进行间断排风。
优选的实施方式中，所述多级固液分离包括六级固液分离，第一级固液分离所得液相中铀元素的含量为1.25mg/L～1.59mg/L；第二级固液分离所得液相中铀元素的含量为2.38mg/L～2.86mg/L；第三级固液分离所得液相中铀元素的含量为4.35mg/L～5.16mg/L；第四级固液分离所得液相中铀元素的含量为8.26mg/L～9.28mg/L；第五级固液分离所得液相中铀元素的含量为15.7mg/L～16.7mg/L；第六级固液分离所得液相中铀元素的含量为30.0mg/L～32.0mg/L。
本发明实施例所提供的富集方法，解决了现有针对盐湖老卤很难再富集微量元素的问题，提供一种利用自然能富集盐湖老卤中微量元素的方法，该富集方法适用于所有水化学类型的盐湖，方法更加简单、快捷。通过采用多级固液分离的方法，减少母液夹带损失，提高微量元素收率，能使铀元素的收率达到≥60.0％。
实施例1
一种卤水中铀元素的富集方法，包括以下步骤：
(1)取青海尕斯库勒湖型盐湖卤水，置于蒸发池中作为原料；
(2)取10kg卤水，置于气候模拟室中，可模拟盐田冬季至夏季气温；
卤水的组成为指K+、Mg2+、Na+、Cl-、SO42-为主的溶液，微量元素以Li+和U为主。其中K+质量含量为0.10％，Mg2+质量含量为9.0％，Na+质量含量为0.1％，Cl-质量含量为22.0％，SO42-质量含量为3.20％，Li+质量含量为0.10％，U含量为0.50mg/L；
(3)将上一步所取的10kg卤水装入蒸发槽中置于气温-15℃左右的气候模拟室，定时观测卤水温度，待卤水温度降到近-15℃稳定下来后，再放置5小时以上，使卤水能够充分析出矿物达到新的平衡，实现低温析出。然后取出蒸发槽，进行固液分离，固、液相分别计量和取样。
得到液相:7.94kg，固相：2.04kg，
液相中U含量为0.70mg/L；
(4)将冷冻、分离后得到的老卤装入蒸发槽中置于气温25℃(常温，即夏季盐湖卤水的一般温度)左右的气候模拟室，定时观测卤水温度，待卤水温度降到近25℃稳定下来后，排风扇间断排风，进行六级固液分离。以下分别为六级分离数据：
第一级固液分离：检测液相中U含量1.25mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：3.50kg。
第二级固液分离：检测液相中U含量2.38mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：1.54kg。
第三级固液分离：检测液相中U含量4.35mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：1.21kg。
第四级固液分离：检测液相中U含量8.26mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：0.53kg。
第五级固液分离：检测液相中U含量15.7mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：0.23kg。
第六级固液分离：检测液相中U含量30.0mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：0.10kg。
(5)老卤浓缩结束，U收率：30.0*0.10/10*0.50*100％＝60.0％。
实施例2
一种卤水中铀元素的富集方法，包括以下步骤：
(1)取青海尕斯库勒湖型盐湖卤水，置于蒸发池中作为原料；
(2)取10kg卤水，置于气候模拟室中，可模拟盐田冬季至夏季气温；
所述(2)中卤水的组成为指K+、Mg2+、Na+、Cl-、SO4 2-为主的溶液，微量元素以Li+和U为主，其中K+质量含量为0.25％，Mg2+质量含量为7.5％，Na+质量含量为0.18％，Cl-质量含量为23.0％，SO4 2-质量含量为2.50％，Li+质量含量为0.05％，U含量为0.60mg/L；
(3)将一定量老卤装入蒸发槽中置于气温-15℃左右的气候模拟室，定时观测卤水温度，待卤水温度降到近-15℃稳定下来后，再放置5小时以上，使卤水能够充分析出矿物达到新的平衡，实现低温析出。然后取出蒸发槽，进行固液分离，固、液相分别计量和取样。
得到液相:8.50kg，固相：1.40kg，
液相中U含量为0.80mg/L；
(4)将冷冻、分离后得老卤装入蒸发槽中置于气温25℃左右的气候模拟室，定时观测卤水温度，待卤水温度降到近25℃稳定下来后，排风扇间断排风，进行六级固液分离。以下分别为六级分离数据：
第一级固液分离：检测液相中U含量1.59mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：4.15kg。
第二级固液分离：检测液相中U含量2.86mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：2.03kg。
第三级固液分离：检测液相中U含量5.16mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：0.99kg。
第四级固液分离：检测液相中U含量9.28mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：0.48kg。
第五级固液分离：检测液相中U含量16.7mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：0.24kg。
第六级固液分离：检测液相中U含量32.0mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：0.12kg。
(5)老卤浓缩结束，U收率：32.0*0.12/10*0.50*100％＝76.8％。
实施例3
一种自然能富集老卤中微量元素的方法，包括以下步骤：
(1)取青海尕斯库勒湖型盐湖卤水，置于蒸发池中作为原料；
(2)取10kg卤水，置于气候模拟室中，可模拟盐田冬季至夏季气温；
卤水的组成为指K+、Mg2+、Na+、Cl-、SO42-为主的溶液，微量元素以Li+和U为主，其中K+质量含量为0.19％，Mg2+质量含量为8.14％，Na+质量含量为0.14％，Cl-质量含量为22.5％，SO42-质量含量为3.00％，Li+质量含量为0.08％，U含量为0.55mg/L；
(3)将一定量老卤装入蒸发槽中置于气温-15℃左右的气候模拟室，定时观测卤水温度，待卤水温度降到近-15℃稳定下来后，再放置5小时以上，使卤水能够充分析出矿物达到新的平衡，实现低温析出。然后取出蒸发槽，进行固液分离，固、液相分别计量和取样。
得到液相：7.80kg，固相：2.20kg，
液体矿中U含量为0.78mg/L；
(4)将冷冻、分离后得老卤装入蒸发槽中置于气温25℃左右的气候模拟室，定时观测卤水温度，待卤水温度降到近25℃稳定下来后，排风扇间断排风，进行六级固液分离。以下分别为六级分离数据：
第一级固液分离：检测液相中U含量1.35mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：3.81kg。
第二级固液分离：检测液相中U含量2.55mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：1.86kg。
第三级固液分离：检测液相中U含量5.00mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：0.91kg。
第四级固液分离：检测液相中U含量8.78mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：0.44kg。
第五级固液分离：检测液相中U含量16.0mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：0.22kg。
第六级固液分离：检测液相中U含量31.0mg/L，然后取出蒸发槽，进行固液分离，液相：0.11kg。
(5)老卤浓缩结束，U收率：31.0*0.11/10*0.50*100％＝68.2％。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种卤水中铀元素的富集方法，其特征在于，所述富集方法包括：
S1取所述卤水进行低温析出处理，得到处理后的老卤；
S2将所述老卤置于常温下蒸发，进行多级固液分离处理，后一级固液分离所得液相中铀元素的含量与前一级固液分离所得液相中铀元素的含量的质量比为1.7:1～1.8:1；多级固液分离后浓缩得到铀元素。
2.如权利要求1所述的富集方法，其特征在于，所述卤水取自水化学型盐湖。
3.如权利要求1所述的富集方法，其特征在于，所述卤水包括K+、Mg2+、Na+、Cl-、SO42-、Li+和U。
4.如权利要求3所述的富集方法，其特征在于，以所述卤水的质量为100％，所述卤水中K+的质量百分含量为0.10％～0.25％，所述卤水中Mg2+的质量百分含量为7.5％～9.0％，所述卤水中Na+的质量百分含量为-0.10％～0.18％，所述卤水中Cl-的质量百分含量为21％～23％，所述卤水中SO42-的质量百分含量为2.5％～3.2％，所述卤水中Li+的质量百分含量为0.05％～0.10％，所述卤水中U的含量为0.50～0.60mg/L。
5.如权利要求1所述的富集方法，其特征在于，所述富集方法在空气环境下进行，所述空气的湿度小于40％。
6.如权利要求1所述的富集方法，其特征在于，在所述多级固液分离过程中采用排风扇进行间断排风。
7.如权利要求1所述的富集方法，其特征在于，所述多级固液分离包括六级固液分离，第一级固液分离所得液相中铀元素的含量为1.25mg/L～1.59mg/L；第二级固液分离所得液相中铀元素的含量为2.38mg/L～2.86mg/L；第三级固液分离所得液相中铀元素的含量为4.35mg/L～5.16mg/L；第四级固液分离所得液相中铀元素的含量为8.26mg/L～9.28mg/L；第五级固液分离所得液相中铀元素的含量为15.7mg/L～16.7mg/L；第六级固液分离所得液相中铀元素的含量为30.0mg/L～32.0mg/L。
8.如权利要求1所述的富集方法，其特征在于，所述低温析出的温度为-13℃～-17℃，所述常温下蒸发的温度为23℃～27℃。
9.如权利要求1所述的富集方法，其特征在于，所述低温析出和所述高温蒸发分别通过自然条件实现。
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