CN106854706B - 一种hf-h2so4体系铀铌分离方法 - Google Patents

一种hf-h2so4体系铀铌分离方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种氢氟酸‑硫酸体系铀铌分离的方法。该方法根据氢氟酸‑硫酸体系铀、铌的化学特性，通过对溶液中硫酸和氢氟酸浓度的控制和调整，采用低酸条件下P204萃取铀和高酸条件下N503萃取铌，实现了HF‑H2SO4体系铀铌的萃取分离。

Description

一种HF-H2SO4体系铀铌分离方法
技术领域
本发明属于湿法冶金领域，具体涉及一种HF-H2SO4体系铀铌分离方法。
背景技术
现行铌钽工业生产都是采用高浓度氢氟酸或氢氟酸-硫酸对铌钽精矿进行浸取，再用MIBK、仲辛醇或乙酰胺等萃取剂对高浓度氢氟酸中的铌钽共同萃取，然后分别反萃取而分离铌钽，制备高纯度铌和钽的化合物。但高浓度氢氟酸分解法存在工艺过程产生大量的含氟废气、废水和废渣，环境污染严重等问题。为了解决上述问题，中国科学院工程研究所研发出了碱金属亚熔盐法处理低品位难分解铌钽的新方法，实现了铌钽矿的高效转化。针对亚熔盐铌钽生产工艺，北京化工大学徐娟开展了下游工艺的关键技术“低浓度氢氟酸体系中 MIBK萃取分离铌钽工艺的基础研究”，对低浓度氢氟酸体系的铌、钽萃取分离规律进行了研究，提出了在低浓度氢氟酸体系中MIBK萃取分离钽-草酸铌结晶法提纯铌的方法。
铀是铌钽矿中常见的伴生金属，在高浓度氢氟酸体系大部分铀生成UF4沉淀而保留在浸出渣中，而在低浓度氢氟酸-硫酸体系中铀和铌钽一起进入浸出液中。目前，针对低浓度氢氟酸-硫酸体系中铀、铌的分离方法还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种HF-H2SO4体系铀铌分离方法，该方法采用P204萃取铀和N503萃取铌，实现了氢氟酸-硫酸体系铀铌的高效分离。
本发明的技术方案如下：
一种HF-H2SO4体系铀铌分离方法，包含以下步骤：
S1：含铀铌浸出液调整；
通过控制氢氟酸-硫酸对铌钽精矿浸出工艺中硫酸或氢氟酸的加入量，或向浸出液中加入Ca(OH)2调整溶液中酸浓度，使溶液中H+浓度为0.1～4mol/L；
S2：铀萃取；
采用3vol％～10vol％的P204，0～15vol％的TBP和磺化煤油组成的混合有机相对步骤S1所得溶液中的铀进行萃取，得到负载铀有机相；
S3：负载铀有机相洗涤及铀反萃取；
采用清水对步骤S2所得的负载铀有机相进行洗涤，洗涤后的负载铀有机相使用8wt％-15wt％的Na2CO3溶液进行反萃取，得到含铀反萃取液；
S4：铀萃余液调整；
将步骤S2所得的铀萃余液与步骤S3所得的洗涤液合并，并向合并后溶液中加入浓硫酸和氢氟酸，调整溶液中H2SO4浓度为 4～6mol/L，HF浓度为3～6mol/L；
S5：铌萃取及铌反萃取；
采用15vol％～40vol％的N503和二乙苯组成的混合有机相对步骤 S4所得溶液中的铌进行萃取，得到负载铌有机相，进一步用去离子水反萃取得到含铌反萃取液。
步骤S2中所述的铀萃取过程采用3～20级逆流萃取，相比OS2/AS2为1.0～2.0，接触时间为1～10min，流比AS2/OS2为2-6。
步骤S3中所述的洗涤过程，洗涤级数为2～10级，相比AS3/OS3为1.0～2.0，接触时间为2～10min，流比OS3/AS3为2-8。
步骤S4中所加入的浓硫酸浓度为80wt％-98wt％，氢氟酸浓度为 40wt％-70wt％。
步骤S5中所述的铌萃取过程采用5～20级逆流萃取，相比OS5/AS5为1.0～2.0，接触时间为2～10min，流比AS5/OS5为2-10。
步骤S3中得到的含铀反萃取液进一步用氢氧化钠沉淀得到重铀酸钠。
本发明的显著效果在于：
该方法避免了常规高氢氟酸体系铀生成UF4沉淀、溶液中少量铀难于回收的技术难题，利用铀、铌在HF-H2SO4体系存在形式差异，通过控制浸出液硫酸和氢氟酸浓度，实现了HF-H2SO4体系铀铌的萃取分离。
附图说明
图1为本发明所述的一种HF-H2SO4体系铀铌分离方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明所述的一种HF-H2SO4体系铀铌分离方法作进一步详细说明。
如图1所示，本发明所述的一种HF-H2SO4体系铀铌分离方法通过以下步骤实现：
S1：通过控制氢氟酸-硫酸对铌钽精矿浸出工艺中硫酸或氢氟酸的加入量，或向浸出液中加入Ca(OH)2调整溶液中酸浓度，使溶液中 H+浓度为0.1～4mol/L；
S2：采用3vol％～10vol％的P204，0～15vol％的TBP和磺化煤油组成的混合有机相对步骤S1所得溶液中的铀进行萃取，采用3～20 级逆流萃取，相比OS2/AS2为1.0～2.0，接触时间为1～10min，流比 AS2/OS2为2-6，得到负载铀有机相；
S3：采用清水对步骤S2所得的负载铀有机相进行洗涤，洗涤级数为2～10级，相比AS3/OS3为1.0～2.0，接触时间为2～10min，流比 OS3/AS3为2-8；洗涤后的负载铀有机相使用8wt％-15wt％的Na2CO3溶液进行反萃取，得到含铀反萃取液；对含铀反萃取液进一步用氢氧化钠沉淀得到重铀酸钠；
S4：将步骤S2所得的铀萃余液与步骤S3所得的洗涤液合并，并向合并后溶液中加入浓硫酸和氢氟酸，所加入的浓硫酸浓度为 80wt％-98wt％，氢氟酸浓度为40wt％-70wt％，调整溶液中H2SO4浓度为4～6mol/L，HF浓度为3～6mol/L；
S5：采用15vol％～40vol％的N503和二乙苯组成的混合有机相对步骤S4所得溶液中的铌进行萃取，采用5～20级逆流萃取，相比 OS5/AS5为1.0～2.0，接触时间为2～10min，流比AS5/OS5为2-10，得到负载铌有机相；进一步用去离子水反萃取得到含铌反萃取液。
下面给出三个具体的实施例：
实施例1
通过浸出条件控制，得到铀浓度为1.65g/L，铌浓度2.56g/L，H+浓度为0.1mol/L的某含铀、铌溶液。用组成为10vol％P204+15vol％ TBP+75vol％磺化煤油的有机相直接对溶液中的铀进行3级逆流萃取，相比O/A为1.0，有机相连续，接触时间10min，流比A/O为6。
负载铀有机相用清水逆流洗涤，洗涤级数为2级，相比A/O为2.0，接触时间2min，流比O/A为8，洗涤后负载铀有机相浓度9.85g/L，对负载铀有机相用15wt％的Na2CO3溶液反萃取得到铀反萃取液。
将有机相洗涤液与萃取铀后萃余液合并，并加入浓度为70wt％ HF和98wt％H2SO4调整溶液硫酸浓度为6mol/L，氢氟酸浓度为 6mol/L，得到铌萃原液。调整后溶液用组成为15vol％N503+85vol％二乙苯的混合有机相进行20级逆流萃取铌，相比O/A为2.0，接触时间2min，流比A/O为10，得到负载铌有机相；进一步用去离子水反萃取得到含铌反萃取液。
实施例2
某含铀、铌溶液中铀浓度为2.15g/L，铌浓度18.62g/L，H+浓度 5mol/L，向溶液中加入Ca(OH)2调整溶液酸浓度，调整后溶液中H+浓度4mol/L。用组成为3％vol P204+97vol％磺化煤油的有机相对调整后溶液中的铀进行20级逆流萃取，相比O/A为2.0，有机相连续，接触时间1min，流比A/O为2。
负载铀有机相用清水逆流洗涤，洗涤级数为10级，相比A/O为1.0，接触时间10min，流比O/A为2，洗涤后负载有机相铀浓度约为4.2g/L，对负载铀有机相用8wt％的Na2CO3溶液反萃取得到铀反萃取液。
将有机相洗液与萃取铀后萃余液合并，并加入40wt％HF和 80wt％H2SO4调整溶液硫酸浓度为4mol/L，氢氟酸浓度为3mol/L，得到铌萃原液。调整后溶液用组成为40vol％N503+60vol％二乙苯的混合有机相进行5级逆流萃取铌，相比O/A为1.0，接触时间10min，流比A/O为2，得到负载铌有机相；进一步用去离子水反萃取得到含铌反萃取液。
实施例3
某含铀、铌溶液中铀浓度为2.36g/L，铌浓度4.52g/L，溶液中H+浓度1.5mol/L。用组成为4.5％P204+7.5％TBP+88％磺化煤油的有机相直接对溶液中的铀进行15级逆流萃取，相比O/A为1.3，有机相连续，接触时间3min，流比A/O为2.5。负载铀有机相用清水逆流洗涤，洗涤级数8级，流比O/A为5，接触时间5min。洗涤后载铀有机相中铀浓度 5.7g/L，对负载铀有机相用10wt％的Na2CO3溶液反萃取得到铀反萃取液。
将有机相洗涤液与萃取铀后的萃余液合并，并加入浓度为60wt％ HF和90wt％H2SO4调整溶液硫酸浓度为5mol/L，氢氟酸浓度为 3.5mol/L，得到铌萃原液。调整后溶液用组成为30vol％N503+70 vol％二乙苯的混合有机相进行15级逆流萃取铌。相比O/A为1.2，接触时间6min，流比A/O为8，得到负载铌有机相；进一步用去离子水反萃取得到含铌反萃取液。

Claims (6)

1.一种HF-H2SO4体系铀铌分离方法，其特征在于：包含以下步骤：
S1：含铀铌浸出液调整；
通过控制氢氟酸-硫酸对铌钽精矿浸出工艺中硫酸或氢氟酸的加入量，或向浸出液中加入Ca(OH)2调整溶液中酸浓度，使溶液中H+浓度为0.1～4mol/L；
S2：铀萃取；
采用3vol％～10vol％的P204，0～15vol％的TBP和磺化煤油组成的混合有机相对步骤S1所得溶液中的铀进行萃取，得到负载铀有机相；
S3：负载铀有机相洗涤及铀反萃取；
采用清水对步骤S2所得的负载铀有机相进行洗涤，洗涤后的负载铀有机相使用8wt％-15wt％的Na2CO3溶液进行反萃取，得到含铀反萃取液；
S4：铀萃余液调整；
将步骤S2所得的铀萃余液与步骤S3所得的洗涤液合并，并向合并后溶液中加入浓硫酸和氢氟酸，调整溶液中H2SO4浓度为4～6mol/L，HF浓度为3～6mol/L；
S5：铌萃取及铌反萃取；
采用15vol％～40vol％的N503和二乙苯组成的混合有机相对步骤S4所得溶液中的铌进行萃取，得到负载铌有机相；进一步用去离子水反萃取得到含铌反萃取液。
2.如权利要求1所述的一种HF-H2SO4体系铀铌分离方法，其特征在于：步骤S2中所述的铀萃取过程采用3～20级逆流萃取，相比OS2/AS2为1.0～2.0，接触时间为1～10min，流比AS2/OS2为2-6。
3.如权利要求1所述的一种HF-H2SO4体系铀铌分离方法，其特征在于：步骤S3中所述的洗涤过程，洗涤级数为2～10级，相比AS3/OS3为1.0～2.0，接触时间为2～10min，流比OS3/AS3为2-8。
4.如权利要求1所述的一种HF-H2SO4体系铀铌分离方法，其特征在于：步骤S4中所加入的浓硫酸浓度为80wt％-98wt％，氢氟酸浓度为40wt％-70wt％。
5.如权利要求1所述的一种HF-H2SO4体系铀铌分离方法，其特征在于：步骤S5中所述的铌萃取过程采用5～20级逆流萃取，相比OS5/AS5为1.0～2.0，接触时间为2～10min，流比AS5/OS5为2-10。
6.如权利要求1所述的一种HF-H2SO4体系铀铌分离方法，其特征在于：步骤S3中得到的含铀反萃取液进一步用氢氧化钠沉淀得到重铀酸钠。
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