CN113122716A - 一种饱和树脂盐酸质子化转型水淋洗工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种饱和树脂盐酸质子化转型水淋洗工艺，它包括如下步骤：(1)选择一种高效淋洗剂，提高淋洗效率，降低吸附尾液铀浓度，预防树脂中毒及堵塔情况的发生；(2)选择合适的淋洗剂，以减少合格液中的杂质含量，提高产品质量；(3)采用适当的淋洗工艺，减少地浸液中HCO3 _的消耗。其有益效果在于：淋洗效果佳，产品质量高：由于淋洗剂为清水，随之带入合格液中的杂质离子也少，产品质量大幅提高，品位由58‑60％提高到72％左右；操作简单，直接用清水淋洗；不用配淋洗剂，节约原材料(食盐)的用量(为零)。

Description

一种饱和树脂盐酸质子化转型水淋洗工艺
技术领域
本发明属于一种淋洗工艺，具体涉及一种饱和树脂盐酸质子化转型水淋洗工艺。
背景技术
地浸铀矿山的浸出液铀浓度低、流量大，一般采用离子交换法提取铀。
树脂饱和后，需采用适当的淋洗剂把树脂上的铀淋洗下来，淋洗是吸附的逆过程。对于酸法地浸，常用的淋洗剂有：酸性氯化物溶液(NaCl-H2SO4，NH4Cl-H2SO4)、酸性硝酸盐溶液(HNO3-NaNO3，HNO3-NH4NO3，H2SO4-NH4NO3，H2SO4-NaNO3)、稀硝酸和稀硫酸等。碱法地浸常用的淋洗剂有：NaCl-NaHCO3，NaCl-Na2CO3，NaNO3-NaHCO3等。国内酸法矿山一般采用酸性硝酸盐淋洗，碱法或中性矿山一般采用食盐添加少量碳酸氢钠淋洗。美国淋洗剂为NaCl+Na2CO3，其中Highland矿为1mol/LNaCl+0.4mol/LNa2CO3采用热水淋洗工艺，而Crow Butte矿为1.1mol/LNaCl+0.24mol/LNa2CO3。前苏联采用的淋洗剂为酸性硝酸盐(或氯化钠)溶液，如1mol/LNaNO3+0.1mol/LHNO3,或1mol/LNaCl+0.05mol/LH2SO4等。
离子交换法提取铀，不管酸法还是碱法或中性，淋洗剂中一般或多或少地加入一至两种阴离子与树脂上吸附的铀酰离子进行交换。淋洗剂中不加入任何试剂，直接用清水淋洗的铀矿山未见报道。
新疆吐鲁番十红滩地浸采铀七三八厂，地质条件复杂，实行中性浸出，地下水氯离子浓度高，达3g/L左右，选用对高氯离子浓度适应性强、选择性能高的弱碱性阴离子树脂D382，设计水冶流程为：三塔串联吸附-三塔串联淋洗-单塔质子化-水反冲洗后返回吸附和淋后合格液盐酸酸化后加碱沉淀的工艺，淋洗剂为58-87g/LNaCl+50-70g/L(NH4)2CO3水溶液，质子化转型剂1∶30盐酸溶液，终点酸度pH＝1-1.5。经过一段时间运行，吸附尾液难以控制，后淋洗剂改用饱和食盐水加3g/L左右NH4HCO3，为节约盐酸，质子化终点pH值调高到4至4.5，但还是未能解决问题，，除吸附尾液跑高外，有时出现堵塔和树脂中毒现象，为彻底解决此类问题，提出了铀饱和树脂盐酸质子化转型水淋洗工艺：树脂吸附后用盐酸转型，用清水淋洗后树脂返回吸附。
发明内容
本发明的目的在于提供一种饱和树脂盐酸质子化转型水淋洗工艺，它能够解决现有技术存在的缺陷。
本发明的技术方案如下：一种饱和树脂盐酸质子化转型水淋洗工艺，它包括如下步骤：
(1)选择一种高效淋洗剂，提高淋洗效率，降低吸附尾液铀浓度，预防树脂中毒及堵塔情况的发生；
(2)选择合适的淋洗剂，以减少合格液中的杂质含量，提高产品质量；
(3)采用适当的淋洗工艺，减少地浸液中HCO3 _的消耗。
所述的步骤(1)中的高效淋洗剂为清水。
所述的步骤(2)中的淋洗剂为清水。
所述的步骤(2)中的淋洗剂为清水。
所述的步骤(1)中的高效淋洗剂为清水。
本发明的有益效果在于：淋洗效果佳：吸附碳酸铀酰的饱和树脂用浓盐酸处理时，不仅能生成被树脂强烈吸附的UO2Cl3 -、UO2Cl4 2-，同时还放出CO2，在双重作用下，反应更易进行，再加之质子化转型后树脂RUO2Cl3(或R2UO2Cl4)在中性环境里的超强离解能力，淋洗效率达97％以上，且淋下来的铀大部分集中在前三个体积，合格液体积小，浓度高，合格液铀浓度由约8g/L上升到10g/L左右；产品质量高：由于淋洗剂为清水，随之带入合格液中的杂质离子也少，产品质量大幅提高，品位由58-60％提高到72％左右；操作简单：把原贫树脂质子化和沉淀合格液前加酸酸化合并，只对饱和树脂加浓盐酸质子化转型，水淋洗后的合格液本身就为酸性；把原淋洗操作和贫树脂质子化后的用水冲洗合并，直接用清水淋洗；不用配淋洗剂，节约原材料(食盐)的用量(为零)，因为淋洗剂为清水；水淋洗铀的同时，把树脂上的余酸也带到合格液中，一方面合格液沉淀时不用酸化，另一方面，树脂上的余酸减少，吸附时消耗地浸液的HCO3 _减少，有利于地下浸出；吸附尾液低，树脂容量高，不再发生类似RUO2Cl3(或R2UO2Cl4)树脂中毒现象；水淋洗容易实现，不需要新增塔器设备和管线的改动，只需把原有工序的顺序逆转，即先转型，后淋洗。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
一种饱和树脂盐酸质子化转型水淋洗工艺，包括如下步骤：
(1)选择一种高效淋洗剂(如清水)，提高淋洗效率，降低吸附尾液铀浓度，预防树脂中毒及堵塔情况的发生；
(2)选择合适的淋洗剂(如清水)，以减少合格液中的杂质含量，提高产品质量；
(3)采用适当的淋洗工艺，减少地浸液中HCO3 _的消耗。
本实施例中选择的七三八厂地处沙漠地带，清水短缺，树脂盐酸质子化后若冲洗需大量的水，若直接返回吸附，则树脂中余酸消耗地浸液的HCO3 _，打破地下离子平衡，影响浸出。
分析吸附尾液铀浓度跑高、树脂中毒及堵塔的原因：
用氯化物解吸时，Cl-浓度在1.5mol/L左右解吸效率最高，Cl-浓度进一步提高，反而使解吸效率降低，当用8mol/L的HCl溶液处理吸附了硫酸铀酰络合物的树脂时，并不能将铀解吸下来，这是由于发生了另一种络合作用，生成被树脂强烈吸附的UO2Cl3 -、UO2Cl4 2-。同理，七三八树脂中毒时吸附的已不是碳酸铀酰络合物了，吸附的是UO2Cl3 -、UO2Cl4 2-，树脂由R4UO2(CO3)3或R2UO2(CO3)2变成了RUO2Cl3或R2UO2Cl4。堵塔是因为淋洗用的饱和食盐水是从艾丁湖直接拉来的，杂质多，在pH变化时沉淀所致。
盐酸循环实现解堵、质子化和树脂转型：从堵塔口取结晶块放入浓盐酸中可以溶解，故用浓盐酸自循环的方式可以解决塔堵问题，且解堵同时完成质子化，树脂由R4UO2(CO3)3或R2UO2(CO3)2转变成RUO2Cl3或R2UO2Cl4。
采用水淋洗方式进行树脂解毒：当用8mol/L的HCl溶液处理吸附了硫酸铀酰络合物的树脂时，并不能将铀解吸下来，这是由于发生了另一种络合作用，生成被树脂强烈吸附的UO2Cl3 -、UO2Cl4 2-，在这种情况下，可以采用使其离解的条件进行解吸(如用水洗提)。上述过程中的主要反应大致以下式表示：
8mol/L HCl处理时：
R4UO(SO4)3+6Cl-→RUO2Cl3+3RCl+3SO4 2-(或R2UO2Cl4)
R2UO(SO4)2+4Cl-→RUO2Cl3+RCl+2SO4 2-(或R2UO2Cl4)
取代下来的SO4 2-大量地转化成HSO4 -。
Figure BDA0002350653660000041
(或R2UO2Cl4)
Figure BDA0002350653660000042
Figure BDA0002350653660000051
Figure BDA0002350653660000052
(或R2UO2Cl4)
水淋洗的试验验证
试验条件
饱和树脂：来自七三八厂房1#塔，容量18.6mg/mL湿R(原液组成为：铀浓度16.9mg/L，HCO3 -浓度544.88mg/L，Ca2+浓度761.50mg/L，Mg2+浓度276.22mg/L，CL-浓度2950.91mg/L，SO4 2-浓度2425.25mg/L，pH值6.74。)
从试验数据来看，转型后液酸度较高，达132g/L(以硫酸计)，铀浓度不高，3g/L；
若取水淋洗的前两倍床体积为合格液，则其铀浓度为4.75g/L，酸度为47g/L(以硫酸计)；
从试验结果看，浓盐酸处理后的树脂可以用清水淋洗其中的铀，即存在水淋洗现象；
从物料衡算上来看，液相淋洗效率为91.6％，固相淋洗效率为91.39％，数据可信。
水淋洗工艺的应用
通过水淋洗台架试验以及现场对中毒塔的浓盐酸解堵——用清水淋洗——返回吸附后效果不错(吸附尾液铀浓度降低、饱和树脂铀容量升高)的现象和事实，表明了水淋洗工艺不但可给树脂解毒，而且还能把树脂上的铀淋下来，并且淋后或解毒后的树脂吸附性能较以前有所增强。后水淋洗工艺一直在生产中运行，即把盐酸质子化转型提到淋洗前面，淋洗时不再加食盐，直接用清水，执行水淋洗工艺并不断优化。
本发明的有益效果：通过现场实际应用，水淋洗工艺的主要优点有以下几个方面：
1.淋洗效果佳：吸附碳酸铀酰的饱和树脂用浓盐酸处理时，不仅能生成被树脂强烈吸附的UO2Cl3 -、UO2Cl4 2-，同时还放出CO2，在双重作用下，反应更易进行，再加之质子化转型后树脂RUO2Cl3(或R2UO2Cl4)在中性环境里的超强离解能力，淋洗效率达97％以上，且淋下来的铀大部分集中在前三个体积，合格液体积小，浓度高，合格液铀浓度由约8g/L上升到10g/L左右；
2.产品质量高：由于淋洗剂为清水，随之带入合格液中的杂质离子也少，产品质量大幅提高，品位由58-60％提高到72％左右；
3.操作简单：把原贫树脂质子化和沉淀合格液前加酸酸化合并，只对饱和树脂加浓盐酸质子化转型，水淋洗后的合格液本身就为酸性；把原淋洗操作和贫树脂质子化后的用水冲洗合并，直接用清水淋洗；不用配淋洗剂，节约原材料(食盐)的用量(为零)，因为淋洗剂为清水；
4.水淋洗铀的同时，把树脂上的余酸也带到合格液中，一方面合格液沉淀时不用酸化，另一方面，树脂上的余酸减少，吸附时消耗地浸液的HCO3 _减少，有利于地下浸出；
5.吸附尾液低，树脂容量高，不再发生类似RUO2Cl3(或R2UO2Cl4)树脂中毒现象；
6.水淋洗容易实现，不需要新增塔器设备和管线的改动，只需把原有工序的顺序逆转，即先转型，后淋洗。

Claims (5)

1.一种饱和树脂盐酸质子化转型水淋洗工艺，其特征在于：它包括如下步骤：
(1)选择一种高效淋洗剂，提高淋洗效率，降低吸附尾液铀浓度，预防树脂中毒及堵塔情况的发生；
(2)选择合适的淋洗剂，以减少合格液中的杂质含量，提高产品质量；
(3)采用适当的淋洗工艺，减少地浸液中HCO3 _的消耗。
2.如权利要求1所述的一种饱和树脂盐酸质子化转型水淋洗工艺，其特征在于：所述的步骤(1)中的高效淋洗剂为清水。
3.如权利要求1所述的一种饱和树脂盐酸质子化转型水淋洗工艺，其特征在于：所述的步骤(2)中的淋洗剂为清水。
4.如权利要求3所述的一种饱和树脂盐酸质子化转型水淋洗工艺，其特征在于：所述的步骤(2)中的淋洗剂为清水。
5.如权利要求2所述的一种饱和树脂盐酸质子化转型水淋洗工艺，其特征在于：所述的步骤(1)中的高效淋洗剂为清水。
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