[发明专利]一种以油页岩半焦为原料制备铀吸附材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种油页岩半焦的处理方法，本发明也涉及一种铀吸附材料的制备方法，具体地说是一种以油页岩半焦为原料制备铀吸附剂的方法。

背景技术

油页岩半焦产量巨大、污染严重。我国油页岩资源量约7000亿吨，折合页岩油约400亿吨，抚顺市每天会干馏4000吨的油页岩，桦甸市的发电厂每年消耗油页岩48万吨，干馏后将产生大量的页岩半焦，其量至少为产油量的8-10倍以上，不仅造成严重的资源浪费，而且堆放占据大量土地，带来严重的环境污染问题。如何利用好页岩半焦，将直接影响油页岩资源的开发和利用。

油页岩半焦自身的结构特点决定了其难以直接作为铀吸附剂。在化学成分层面：油页岩半焦包括有机成分和无机部分组成。其有机部分以烷烃为主，含有少量烯烃。无机部分从矿物组成来看，油页岩灰渣主要由石英、长石和方解石构成，其成分以SiO₂和Al₂O₃为主，并包含少量的Fe、Ti等金属离子。在物质结构层面：对于半焦表面成分分析，难以检测到硅铝成分，这表明碳已经对于硅铝进行了包裹。原因为在油页岩干馏后碳原料冷凝包裹在硅铝表面。因此，油页岩半焦表面主要以烷烃和部分烯烃，这种结构决定了油页岩半焦无法直接作为重金属的吸附材料，其原因如下：①烷烃和烯烃具有疏水性，难以与含有重金属的水溶液实现有效接触，影响吸附效率；②重金属的吸附通常通过与吸附剂之间的静电作用和配位作用实现，通过油页岩干馏处理后的半焦其表面成分主要以烷烃和烯烃为主，而烷烃和烯烃不具备静电作用和配位作用的能力；③吸附过程通常需要吸附剂具有较大的比表面积，增加吸附剂与重金属的接触面积，进而提高吸附性能，然而油页岩半焦在干馏冷凝过程中碳成分堵塞了相应孔径，有效面积减少。

因此油页岩半焦的应用研究主要集中在将油页岩半焦通过进一步煅烧，生成油页岩灰进行应用或从中提取相关元素进行合成相关产物。这些利用方式工艺复杂，成本高，而且对于其中的碳成分没有充分的利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备工艺简便，易工程化推广的以油页岩半焦为原料制备铀吸附材料的方法。

本发明的目的是这样实现的：

步骤1：按照体积比为5:1～1:1的比例将浓硫酸与浓硝酸混合后，按照固液比为1:10的比例加入油页岩半焦，放入微波反应器中，分别在70℃、80℃、90℃、100℃和110℃温度下进行反应，反应后冷却到室温，加入与原始加入的浓硫酸体积比为3:7的去离子水，70℃～80℃搅拌0.5-4h，过滤、用去离子水洗至中性，干燥，获得改性油页岩半焦A，合并滤液和洗液得到酸液B；

步骤2：添加二价离子金属离子调整酸液A中三价和四价金属离子总摩尔数与二价金属离子总摩尔数之比为1:5～1:2，调整溶液pH＝12，搅拌10-1000min，过滤、洗涤、干燥即得铀吸附材料。

本发明还可以包括：

1、所述分别在70℃、80℃、90℃、100℃和110℃温度下进行反应是指：微波升温70℃后、控温70℃反应1h，再分别于80℃、90℃、100℃和110℃各控温20min，70℃、80℃、90℃、100℃和110℃两个温度点之间升温所用时间为5min。

2、所述分别在70℃、80℃、90℃、100℃和110℃温度下进行反应是指：微波升温70℃后、控温70℃反应1h；升温至80℃反应0.5h，加入原始加入浓硝酸体积的二分之一的浓硝酸再反应0.5h；再分别于90℃、100℃和110℃各控温20min。

3、所述分别在70℃、80℃、90℃、100℃和110℃温度下进行反应是指：(1)微波升温70℃后、控温70℃反应1h；(2)升温至80℃反应20min；(3)重复2～4次以下操作：升温至85℃反应20min，取消微波控温，待降到80℃加入原始加入浓硝酸体积的四分之一的浓硝酸升温至85℃再反应20min；(4)再分别于90℃、100℃和110℃各控温20min。

4、步骤1中反应产生气体导入碱液回收。

5、浓硫酸与浓硝酸的体积比选择1:1。