一種負載鈾三脂肪胺的反萃取方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于濕法冶金領(lǐng)域的鈾水冶技術(shù)，具體涉及一種負載鈾三脂肪胺的反萃取方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]鈾礦石硫酸浸提取鈾的工藝，其中一種為采用三脂肪胺為萃取劑的溶劑萃工藝。目前該工藝，多采用Na2C03+NaHC03溶液作為反萃取劑對負載有機相進行反萃取，反萃取劑一般由含有Na2C03、Na0H的鈾沉淀母液加入NaHCO3配制，操作過程為多級逆流過程。
[0003]反萃取的微觀反應(yīng)過程為(I)Na2CO3或者NaHCO3與有機相中的酸反應(yīng)，使萃取劑失去締合氫離子，進而失去對鈾的萃取能力，使鈾進入的水相。(2)水相中的碳酸根與進入水相的鈾酰離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，避免鈾在堿性條件下水解沉淀。
[0004]目前的反萃取工藝存在如下五方面問題。
[0005](I)反萃取劑不能含有NaOH，不能實現(xiàn)沉淀母液的全部、直接利用。
[0006]在多級逆流反萃取過程中，第一級加入負載鈾有機相，末級加入反萃取劑。在末級有機相中酸濃度低、鈾濃度低，水相中堿濃度高，末級水相中的堿與有機相中酸反應(yīng)之后必有剩余，如果反萃取劑中含有NaOH，則NaOH會使鈾發(fā)生水解沉淀，水解沉淀會造成反萃取過程無法操作。
[0007]由于反萃取劑中不能含有NaOH，含Na2OkNaOH的沉淀母液不能直接作為反萃取劑使用，需要加入NaHCO3，返回量也僅為一小部分。
[0008](2)系統(tǒng)不穩(wěn)定。
[0009]在多級逆流反萃取過程中，第一級加入負載鈾有機相，末級加入反萃取劑。首級有機相中酸濃度高、鈾濃度高，而水相中剩余堿濃度低;末級有機相酸濃度低、反萃取劑堿濃度高。這一矛盾造成首級易產(chǎn)生CO2氣體，或者因絡(luò)合劑不足發(fā)生鈾水解反應(yīng)，易生產(chǎn)鈾沉淀，而末級加入的反劑不允許存在NaOH，否則發(fā)生鈾沉淀。
[0010]多級逆流設(shè)備料液存留量大、界面控制的次數(shù)多，同時反萃取流比(qa/qo)很小，容易發(fā)生級內(nèi)流比波動甚至水相斷流的現(xiàn)象，一旦斷流，極易產(chǎn)生CO2氣體或者鈾沉淀。
[0011](3)試劑消耗大。
[0012]受多級逆流首級末級矛盾的影響，把本可以和有機相中酸發(fā)生反應(yīng)的NaOH用碳酸氫鈉中和成碳酸鈉，然后再與有機相反應(yīng)。為了減小設(shè)備波動的影響，增加流比濃度變化的適應(yīng)性，大大提高反萃取劑的濃度和用量，提高反萃取劑中碳酸氫鈉的濃度和用量。
[0013](4)廢水量大
[0014]由于鈾沉淀母液不能全部循環(huán)利用，同時體系中碳酸鹽一直持續(xù)加入，所以需要排放大量廢水以解決這一問題。
[0015](5)反萃取液中鈾濃度低。
[0016]由于采用碳酸鈉中和有機相中的硫酸，產(chǎn)生大量的碳酸氫鈉，受碳酸氫鈉溶解度的限制，當有機相中酸含量高時，反萃取液鈾濃度難以提高。影響設(shè)備生成能力并造成試劑浪費。
[0017]需要發(fā)明一種新的反萃取工藝及設(shè)備，解決以上五方面的問題。該工藝設(shè)備應(yīng)當滿足(I)當反萃取劑中含有NaOH時，鈾不會發(fā)生沉淀，可以實現(xiàn)反萃取操作；(2)設(shè)備結(jié)構(gòu)特征需要保證足夠的反萃取效率，使工藝可行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的目的在于提供一種負載鈾三脂肪胺的反萃取方法及裝置，解決目前負載鈾三脂肪反萃取過程中，反萃取劑不能含有NaOH，不能實現(xiàn)沉淀母液的全部、直接利用；系統(tǒng)不穩(wěn)定;試劑消耗大;廢水量大;反萃取液中鈾濃度低等五方面的問題。
[0019]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案:一種負載鈾三脂肪胺的反萃取方法，其包括如下步驟:
[0020](a)配制Na2CO3和NaOH的混合液作反萃取劑，反萃取劑中Na2CO3和NaOH的濃度符合如下公式；
[0021]C(NaOH，反萃取劑)<C(H+，有機相)XQ(有機相)/Q(反萃取劑)
[0022]C(Na2C03，反萃取劑)=C(H+，有機相)XQ(有機相)/Q(反萃取劑)_C(NaOH，反萃取劑)+3XC(U，有機相)XQ(有機相)/Q(反萃取劑)
[0023]式中:
[0024]C(NaOH，反萃取劑)表示反萃取劑中NaOH的濃度；
[0025]C(H+，有機相)表示負載鈾三脂肪胺有機相中H+的濃度；
[0026]Q(有機相)/Q(反萃取劑)表示有機相與反萃取劑的兩相流比，其數(shù)值為1/5?I/20；
[0027]C(Na2CX)3，反萃取劑)表示反萃取劑中Na2CO3的濃度；
[0028]C(U，有機相)表示負載鈾三脂肪胺有機相中U的濃度；
[0029](b)將步驟(a)所述的反萃取劑與負載鈾三脂肪胺有機相進行反萃取，反萃取劑的加入量根據(jù)控制萃取終點pH值為7.5?9確定，反萃取時間為5min?20min，反萃取混合過程保持水相連續(xù)，接觸相比Va/Vo = 1—4；
[0030](c)對步驟(b)所得反萃取液以氫氧化鈉為沉淀劑，調(diào)節(jié)PH2 13.5，使溶液中鈾以重鈾酸鈉的形式沉淀下來，分離沉淀物后，所得沉淀母液返回配制反萃取劑。
[0031]如上所述的一種負載鈾三脂肪胺的反萃取方法，其對于步驟(C)沉淀母液中逐漸積累的硫酸鈉，通過將沉淀母液冷凍使Na2SOdlOH2O析出脫除，或排放部分沉淀母液，使溶液中硫酸鈉濃度低于120g/L，然后返回配制反萃取劑。
[0032]如上所述的一種負載鈾三脂肪胺的反萃取方法，其所述的負載鈾三脂肪胺有機相為0.1?0.15mol/L TFA+0.1?0.55mol/L TBP+磺化煤油，其中鈾的濃度為2?4g/L，硫酸濃度為3?7g/L。
[0033]如上所述的一種負載鈾三脂肪胺的反萃取方法，其所述的反萃取劑來自沉淀母液，如需要向沉淀母液中加入濃度為50?120g/L的Na2CO3溶液和/或濃度為3?40g/L的NaOH溶液，使得反萃取劑中Na2CO3和NaOH的濃度符合公式要求。
[0034]本發(fā)明所述的一種負載鈾三脂肪胺的反萃取裝置，其包括多個混合室和I個澄清室;其中首段混合室后依次串聯(lián)2?η段混合室，相鄰混合室之間采用段隔板間隔，段隔板上開孔，在每個混合室內(nèi)設(shè)置攪拌槳;末端混合室與澄清室相連;澄清室內(nèi)設(shè)置折流板，澄清室一側(cè)設(shè)置貧有機相出口和反萃取液出口；澄清室(4)另一側(cè)設(shè)置預(yù)混合室，預(yù)混合室內(nèi)設(shè)置與首段混合室相連通的回流管;在預(yù)混合室和澄清室兩者之間設(shè)置回流擋板和回流調(diào)解板。
[0035]如上所述的一種負載鈾三脂肪胺的反萃取裝置，其在澄清室處設(shè)置pH計，以監(jiān)測澄清室內(nèi)水相或者返回水相pH。
[0036]如上所述的一種負載鈾三脂肪胺的反萃取裝置，其所述的2?η段混合室中，n= 2
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[0037]如上所述的一種負載鈾三脂肪胺的反萃取裝置，其所述的混合室內(nèi)設(shè)置擋板。
[0038]采用上述反萃取裝置的負載鈾三脂肪胺的反萃取方法，其包括如下步驟:
[0039](a)配制Na2CO3和NaOH的混合液作反萃取劑，所述的反萃取劑來自沉淀母液，如需要向沉淀母液中加入濃度為50?120g/L的Na2CO3溶液和/或濃度為3?40g/L的NaOH溶液，使得反萃取劑中Na2CO3和NaOH的濃度符合如下公式；
[0040]C(NaOH，反萃取劑)<C(H+，有機相)XQ(有機相)/Q(反萃取劑)
[0041 ] C(Na2C03，反萃取劑)=C(H+，有機相)XQ(有機相)/Q(反萃取劑)_C(NaOH，反萃取劑)+3XC(U，有機相)XQ(有機相)/Q(反萃取劑)
[0042]式中:
[0043]C(NaOH，反萃取劑)表示反萃取劑中NaOH的濃度；
[0044]C(H+，有機相)表示負載鈾三脂肪胺有機相中H+的濃度；
[0045]Q(有機相)/Q(反萃取劑)表示有機相與反萃取劑的兩相流比，其數(shù)值為1/5?I/20；
[0046]C(Na2CX)3，反萃取劑)表示反萃取劑中Na2CO3的濃度；
[0047]C(U，有機相)表示負載鈾三脂肪胺有機相中U的濃度；
[0048](b)將步驟(a)所述的反萃取劑與負載鈾三脂肪胺有機相加入首段混合室;反萃取劑與負載鈾三脂肪胺有機相依次流經(jīng)2?η段混合室;反萃取混合過程保持水相連續(xù)，混合室內(nèi)接觸相比Va/Vo = I?4，最后進入澄清室，澄清分相;控制澄清室內(nèi)pH值為7.5?9 ；在澄清室內(nèi)貧有機相通過貧有機相出口)流出，反萃取液通過反萃取液出口)流出，水相進入預(yù)混合室內(nèi)，在預(yù)混合室內(nèi)水相與加入的反萃取劑混合，混合后返回到首段混合室中重新用做反萃取劑；
[0049](c)對步驟(b)所得反萃取液以氫氧化鈉為沉淀劑，調(diào)節(jié)PH2 13.5，使溶液中鈾以重鈾酸鈉的形式沉淀下來，分離沉淀物后，沉淀母液返回配制反萃取劑。
[0050]本發(fā)明的效果在于:本發(fā)明所述的負載鈾三脂肪胺的反萃取方法及裝置，解決目前負載鈾三脂肪反萃取過程中，反萃取劑不能含有NaOH，不能實現(xiàn)沉淀母液的全部、直接利用;系統(tǒng)不穩(wěn)定;試劑消耗大;廢水量大;反萃取液中鈾濃度低等五方面的問題;實現(xiàn)了鈾沉淀母液的全部、直接利用;本發(fā)明工藝沒有碳酸鹽累積，試劑消耗和廢水量大大降低，反萃取操作更加穩(wěn)定，反萃取液中鈾濃度大大提高。
【附圖說明】
[0051 ]圖1為本發(fā)明所述的一種負載鈾三脂肪胺的反萃取方法流程圖；
[0052]圖2為本發(fā)明所述的一種負載鈾三脂肪胺的反萃取裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0053]圖3為本發(fā)明所述的一種負載鈾三脂肪胺的反萃取裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054]圖中:1.首段混合室；2.2?N段混合室;3.攪拌槳;4.澄清室;5.預(yù)混合室;6.pH計；
7.回流調(diào)解板;8.回流擋板;9.回流管；10.段隔板；11.擋板；12.貧有機相出口； 13.反萃取液出口。
【具體實施方式】
[0055]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明所述的一種負載鈾三脂肪胺的反萃取方法及裝置作進一步描述。
[0056]實施例1
[0057]如圖1所示，本發(fā)明所述的一種負載鈾三脂肪胺的反萃取方法，其包括如下步驟:
[0058](a)配制Na2CO3和NaOH的混合液作反萃取劑，反萃取劑中Na2CO3和NaOH的濃度符合如下公式；
[0059]C(NaOH，反萃取劑)<C(H+，有機相)XQ(有機相)/Q(反萃取劑)
[0060]C(Na2C03，反萃取劑)=C(H+，有機相)XQ(有機相)/Q(反萃取劑)_C(NaOH，反萃取劑)+3XC(U，有機相)XQ(有機相)/Q(反萃取劑)
[0061 ]式中:
[0062]C(NaOH，反萃取劑)表示反萃取劑中NaOH的濃度；
[0063]C(H+，有機相)表示負載鈾三脂肪胺有機相中H+的濃度；
[0064]