CN111876598B - 一种共萃取分离铀铌的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种共萃取分离铀、铌的工艺。其工艺流程包括如下步骤：1)萃取，采用萃取剂对铀铌的硫酸‑氢氟酸浸出液进行萃取；2)采用碳酸钠溶液将步骤1)中负载有机相进行反萃取；3)将步骤2)得到的含沉淀物的反萃取液进行过滤；4)对步骤3)得到的沉淀物采用稀硫酸洗铀，得到除铀后的铌沉淀物。该工艺实现了硫酸‑氢氟酸体系铀铌共萃取，在反萃取过程使铌沉淀，铀则留在溶液中，达到铀铌分离的目的。

Description

一种共萃取分离铀铌的方法
技术领域
本发明属于酸性溶液中铀铌回收技术领域，具体涉及一种共萃取分离铀铌的方法。
背景技术
烧绿石是铌最主要的工业原料来源，在其不同类型的矿物中，铀钽铌矿及铌钛铀矿中均含铀，此类矿物一般采用硫酸、硫酸氢氟酸混和酸、硫酸硝酸混和酸、硫酸与氟硅酸盐等进行浸出。
根据浸出体系的不同，浸出液中铀铌的分离方法各有不同，主要有以下几种：黄美媛采用压煮沉淀法从铀铌的硫酸浸出液中分离铌，沉淀后溶液萃取回收铀，沉淀物回收铌，但压煮过程能耗过高；周春艳等将硫酸氟硅酸钾协同浸出液pH为2后，加入硫代硫酸钠煮沸沉淀铌，沉淀物中铌含量低(1.39％)，分离过程试剂消耗及能耗高；
刘会武等采用磷类萃取剂萃取铀—萃余水调整硫酸氢氟酸浓度—萃取铌的方法从硫酸及氢氟酸体系中分离铀铌，但由于萃取铌需调整硫酸及氢氟酸浓度，试剂消耗过大。
发明内容
针对以上不足，本发明的主要目的是提供换一种共萃取分离铀铌的方法，可在硫酸-氢氟酸混酸体系中共萃取铀铌，并在反萃取过程使铌沉淀，达到铀铌分离的目的，降低试剂消耗与能耗。
本发明的技术方案如下：
一种共萃取分离铀铌的方法，包括以下四个步骤，
步骤一、萃取；
步骤二、反萃取；
步骤三、反萃取液过滤；
步骤四、沉淀物洗铀；
所述步骤一，萃取过程，浸出液采用萃取剂萃取，萃取时间＞2min，单级或2～20级逆流萃取，有机相与水相流量之比为0.1～10:1，萃取温度为20℃～50℃，萃取得到负载铀、铌有机相及萃余水相。
一种共萃取分离铀铌的方法，所述浸出液的硫酸浓度为0.5～3mol/L、氢氟酸浓度为0.5～2.5mol/L、铀浓度为2～5g/L、铌浓度为2～4g/L。
一种共萃取分离铀铌的方法，萃取剂的组成为，体积比为5％～30％P204、体积比为0～10％TRPO或TBP、以及体积比为60％～95％磺化煤油。
一种共萃取分离铀铌的方法，所述步骤二，反萃取；
上述步骤一中负载有机相采用50g/L～250g/L碳酸钠溶液进行反萃取；
反萃取时间为＞5min，单级或2～10级逆流反萃取，有机相与水相流量之比为1～10：1，反萃取温度为30℃～50℃；
反萃取得到贫有机相及含有沉淀物的反萃取液，贫有机相返回步骤一。
一种共萃取分离铀铌的方法，
所述步骤三，反萃取液过滤；
将上述步骤二中含沉淀物的反萃取液过滤，得到铀的反萃取液及含铌的沉淀物。
一种共萃取分离铀铌的方法，
所述步骤四、沉淀物洗铀；
步骤三得到的含铌的沉淀物加入稀硫酸，液固比为1～5:1，控制pH为1～1.5，洗涤沉淀物中夹带的铀，洗涤时间2h～5h，温度20℃～90℃，洗涤次数2～4次；
得到含铀的硫酸浸出液及除铀后铌沉淀物，含铀的稀硫酸浸出液返回浸出。
一种共萃取分离铀铌的方法，所述浸出液为，含铀4.25g/L铌2.84g/L，硫酸浓度为1.6mol/L，氢氟酸浓度为1.7mol/L。
一种共萃取分离铀铌的方法，所述萃取剂组成为体积比为10％P204、体积比为5％TRPO和体积比85％磺化煤油。
一种共萃取分离铀铌的方法，铀4.86g/L铌3.97g/L，硫酸浓度为0.6mol/L，氢氟酸浓度为2.2mol/L。
一种共萃取分离铀铌的方法，所述萃取剂组成为体积比为10％P204、体积比为5％TRPO以及体积比为85％磺化煤油。
一种共萃取分离铀铌的方法，所述萃取级数为8级逆流，有机相与水相流量之比为1.2:1，萃取时间5min，萃取温度30℃。
本发明的有益效果在于：
应用本发明可从铀、铌的硫酸-氢氟酸浸出液中共萃取铀铌，反萃取过程实现铀铌的分离，反萃取得到的铀溶液中铌浓度可降低至1g/L以下，铀铌比大于20:1，制得的铌沉淀物中五氧化二铌含量可达到15％以上，铀含量降低至小于0.02％，实现了铀铌的有效分离。
附图说明
图1是本发明所述的共萃取分离铀铌的原则流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
该发明采用萃取剂共萃取铀、铌，利用铀、铌在碱性体系溶解度的不同，选择碳酸钠反萃取铀，铌在反萃取过程沉淀，铀则留在反萃取液中，实现铀铌的分离。此过程的实施包括以下四个步骤：
步骤一、萃取：浸出液采用萃取剂萃取，萃取时间＞2min，单级或2～20级逆流萃取，有机相与水相流量之比为0.1～10:1，萃取温度为20℃～50℃，萃取得到负载铀、铌有机相及萃余水相；
浸出液的硫酸浓度为0.5～3mol/L、氢氟酸浓度为0.5～2.5mol/L、铀浓度为2～5g/L、铌浓度为2～4g/L；
萃取剂的组成为：体积比为5％～30％P204、体积比为0～10％TRPO或TBP、以及体积比为60％～95％磺化煤油。
步骤二、反萃取；
上述步骤一中负载有机相采用50g/L～250g/L碳酸钠溶液进行反萃取；
反萃取时间为＞5min，单级或2～10级逆流反萃取，有机相与水相流量之比为1～10：1，反萃取温度为30℃～50℃；
反萃取得到贫有机相及含有沉淀物的反萃取液，贫有机相返回步骤一。
步骤三、反萃取液过滤；
将上述步骤二中含沉淀物的反萃取液过滤，得到铀的反萃取液及含铌的沉淀物。
步骤四、沉淀物洗铀；
上述步骤三得到的含铌的沉淀物加入稀硫酸，液固比为1～5:1，控制pH为1～1.5，洗涤沉淀物中夹带的铀，洗涤时间2h～5h，温度20℃～90℃，洗涤次数2～4次；
得到含铀的硫酸浸出液及除铀后铌沉淀物，含铀的稀硫酸浸出液返回浸出。
实施例1：
某铀铌硫酸-氢氟酸混酸浸出液，含铀4.25g/L铌2.84g/L，硫酸浓度为1.6mol/L，氢氟酸浓度为1.7mol/L。采用10％P204+5％TRPO+85％磺化煤油(均为体积分数)进行萃取，萃取级数为8级逆流，有机相与水相流量之比为V(O):V(A)为1.2:1，萃取时间5min，萃取温度30℃，萃余水相中铀浓度为14mg/L，铌浓度为0.586g/L，铀、铌萃取率分别为99.7％、79.4％。
对萃取后负载铀铌的有机相采用3级逆流反萃取，反萃取剂为150g/L碳酸钠溶液，反萃取温度35℃，负载有机相与反萃取剂流量之比为V(O):V(A)为6:1。反萃取后的贫有机相，铀铌浓度均小于0.2g/L，直接返回萃取，含沉淀物的反萃取液经过滤，得到沉淀物及铀的反萃取液，反萃取液中铀浓度为21.1g/L、铌浓度为0.83g/L。
沉淀物采用硫酸调浆洗涤，洗涤过程控制pH为1.3，洗涤过程液固体积质量比为1.5:1，室温洗涤，洗涤时间2h，洗涤次数2次，过滤得到洗后铌沉淀物，分析其中五氧化二铌含量为15.2％、铀含量为0.018％。
实施例2：
某铀铌硫酸-氢氟酸混酸浸出液，含铀4.86g/L铌3.97g/L，硫酸浓度为0.6mol/L，氢氟酸浓度为2.2mol/L。采用10％P204+5％TRPO+85％磺化煤油(均为体积分数)进行萃取，萃取级数为10级逆流，有机相与水相流量之比为V(O):V(A)为1.7:1，萃取时间3min，萃取温度25℃，水相中铀浓度为20mg/L，铌浓度为0.854g/L，铀、铌萃取率分别为99.7％、78.5％。
对萃取后负载铀铌的有机相采用3级逆流反萃取，反萃取剂为150g/L碳酸钠溶液，反萃取温度35℃，负载有机相与反萃取剂流量之比为V(O):V(A)为7:1。反萃取后的贫有机相，铀铌浓度均小于0.2g/L，直接返回萃取，含沉淀物的反萃取液经过滤，得到沉淀物及铀的反萃取液，反萃取液中铀浓度为20.5g/L、铌浓度为0.59g/L。
沉淀物采用硫酸调浆洗涤，洗涤过程控制pH为1.2，洗涤过程液固体积质量比为,1.5:1，室温洗涤，洗涤时间5h，洗涤次数2次，过滤得到洗后铌沉淀物，分析其中五氧化二铌含量为19.1％、铀含量为0.016％。

Claims (9)

1.一种共萃取分离铀铌的方法，包括以下四个步骤，
步骤一、萃取；
步骤二、反萃取；
步骤三、反萃取液过滤；
步骤四、沉淀物洗铀；
其特征在于：所述步骤一，萃取过程，浸出液采用萃取剂萃取，萃取时间＞2min，单级或2～20级逆流萃取，有机相与水相流量之比为0.1～10:1，萃取温度为20℃～50℃，萃取得到负载铀、铌有机相及萃余水相；
萃取剂的组成为，体积比为5％～30％P204、体积比为0～10％TRPO或TBP、以及体积比为60％～95％磺化煤油；
所述步骤二，反萃取；
上述步骤一中负载有机相采用50g/L～250g/L碳酸钠溶液进行反萃取；
反萃取时间为＞5min，单级或2～10级逆流反萃取，有机相与水相流量之比为1～10：1，反萃取温度为30℃～50℃；
反萃取得到贫有机相及含有沉淀物的反萃取液，贫有机相返回步骤一。
2.如权利要求1所述的一种共萃取分离铀铌的方法，其特征在于：
所述浸出液的硫酸浓度为0.5～3mol/L、氢氟酸浓度为0.5～2.5mol/L、铀浓度为2～5g/L、铌浓度为2～4g/L。
3.如权利要求1所述的一种共萃取分离铀铌的方法，其特征在于：
所述步骤三，反萃取液过滤；
将上述步骤二中含沉淀物的反萃取液过滤，得到铀的反萃取液及含铌的沉淀物。
4.如权利要求1所述的一种共萃取分离铀铌的方法，其特征在于：
所述步骤四、沉淀物洗铀；
步骤三得到的含铌的沉淀物加入稀硫酸，液固比为1～5:1，控制pH为1～1.5，洗涤沉淀物中夹带的铀，洗涤时间2h～5h，温度20℃～90℃，洗涤次数2～4次；
得到含铀的硫酸浸出液及除铀后铌沉淀物，含铀的稀硫酸浸出液返回浸出。
5.如权利要求2所述的一种共萃取分离铀铌的方法，其特征在于：所述浸出液为，含铀4.25g/L铌2.84g/L，硫酸浓度为1.6mol/L，氢氟酸浓度为1.7mol/L。
6.如权利要求1所述的一种共萃取分离铀铌的方法，其特征在于：所述萃取剂组成为体积比为10％P204、体积比为5％TRPO和体积比85％磺化煤油。
7.如权利要求2所述的一种共萃取分离铀铌的方法，其特征在于：铀4.86g/L铌3.97g/L，硫酸浓度为0.6mol/L，氢氟酸浓度为2.2mol/L。
8.如权利要求1所述的一种共萃取分离铀铌的方法，其特征在于：所述萃取剂组成为体积比为10％P204、体积比为5％TRPO以及体积比为85％磺化煤油。
9.如权利要求1所述的一种共萃取分离铀铌的方法，其特征在于：所述萃取级数为8级逆流，有机相与水相流量之比为1.2:1，萃取时间5min，萃取温度30℃。
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