[发明专利]一种含铀灰渣中铀的提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含铀灰渣中铀的提取方法，特别是涉及一种利用浓酸熟化法提取铀的方法。

背景技术

含铀灰渣含有较高铀含量，采用常规硝酸浸取法浸取，其浸取液中杂质含量高，尾渣铀含量不能满足小于0.15%抛渣技术要求。采用浓酸熟化法，可减少样品细磨工艺，浸取后具有尾渣铀含量低，浸取次数少，浸取液杂质含量低等特点。

现有多数文献浸取对象为铀矿石、煤灰，未见对放射性废物热解焚烧后的灰渣中铀的回收利用方面的报道。由于铀矿石、煤灰中铀含量较低，一般含铀量为0.00x%～0.x%，采用酸浸技术时，酸用量低，浸取pH值保持在1.5左右。而对铀含量为1%～30%的灰渣而言，需要的酸用量较大。此外，浸出后的废渣只要达到铀含量小于0.15%即可对尾渣进行抛渣处理，因此，常规水冶浸取技术并不适用于灰渣中铀的浸取。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种满足对废弃灰渣铀含量小于0.15%的要求的含铀灰渣中铀的提取方法。

为解决上述技术问题，本发明一种含铀灰渣中铀的提取方法，依次包括以下步骤：

第一步、选择粒度小于20目的含铀灰渣；

第二步、使用硫酸熟化；

硫酸与灰渣的体积质量比为9～13%；

熟化温度为100~110℃；

浓酸熟化时间为1~2小时；

第三步、浸取；

加入与灰渣的体积质量比为15%~30%的硫酸；

加入与灰渣的质量比为0.5%~1.5%的氧化剂MnO₂；

加去离子水，使液固比为3:1~3.5:1；

浸取温度为75℃~85℃，浸取时间为1.5~2.0小时；

第四步、过滤与洗涤；

将灰渣过滤出来，用硫酸溶液对灰渣进行洗涤，共洗涤3~5次，收集硫酸溶液。

第四步中的洗涤为用pH=1.0~1.5的硫酸溶液，在75℃~85℃下，以灰渣:硫酸溶液=1:1~2:1的质量体积比对灰渣进行洗涤，共洗涤3~5次。

本发明浸取后的灰渣铀含量平均为0.11%，满足对废弃灰渣铀含量小于0.15%的要求。铀浸取率平均为99.24%。

硝酸浸取法进行尾渣二次浸取，铀浸出率只有21.10%。采用硝酸浸取法比采用浓酸熟化法含有的Ca、Pb、Ba、Al明显偏高，这是由于浓酸熟化法在浸取铀的过程中，灰渣中的Ca、Pb、Ba等能与SO₄^2-生成CaSO₄、PbSO₄、BaSO₄而遗留在尾渣中，并导致其减容效果没有硝酸浸取法减容效果理想。但采用浓酸熟化法所得的浸取液中，因杂质含量相对于硝酸浸取液中的杂质含量少，这对后续处理工作是有好处的。

本发明由于熟化加热温度的过程中，有硫酸蒸汽、二氧化硫、三氧化硫等参加反应，使原来的液固反应变成了气固反应；同时生成物（如UO₂SO₄·3H₂O、CaSO₄·2H₂O及其它硫酸盐）脱水，增加了灰渣的孔隙率，同时，导致最终浸出液中水含量较正常情况下偏低，从而导致溶液的酸度升高，pH逐渐减小；高温时晶形发生转变，化合物的反应活性增加；低价铀氧化，难溶化合物分解，有机质在拌酸过程中生成的硅酸薄膜破坏；有机质在拌酸过程中硫酸量多，可与铁、铝反应生成硫酸盐，而在高温熟化时，此硫酸盐又分解放出二氧化硫、三氧化硫等气体酸化剂与铀反应，此时铁、铝氧化物起到了贮存硫酸的作用。此外，各种氧化物在高温下有不同的膨胀系数，因而使矿物产生裂纹及新的表面。因此，高温熟化有利于提高酸与铀化合物反应的扩散速度与化学反应速度，从而提高铀的浸取率。并保证浸取尾渣满足铀含量小于0.15%解控抛渣要求。

具体实施方式

实施例1

第一步、选择粒度小于20目的灰渣，20g；

第二步、使用硫酸熟化；

硫酸的体积为1.8ml；

选择熟化温度为100℃；

浓酸熟化时间为1小时；

第三步、浸取；

加入与灰渣的质量体积比为3ml的硫酸；

加入与灰渣的质量比为0.1g的氧化剂MnO₂；

加去离子水，使液固比为3:1；

浸取温度为75℃，浸取时间为1.5小时；

第四步、过滤与洗涤；