[發明專利]一種利用微波輻照技術從鈾水冶合格液中沉淀鈾的方法

有效

• 申請號: 201110208978.3
• 申請日: 2011-07-25
• 公開（公告）號: CN102260793A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 丁德馨;李廣悅;胡南;孫靜;王永東;扶海鷹
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: C22B3/22
• 分類號: C22B3/22;C22B3/44;C22B60/02
• 代理公司: 湖南省國防科技工業局專利中心 43102
• 代理人: 馮青

技術領域

本發明涉及從鈾水冶合格液中沉淀鈾的技術領域，具體是一種利用微波輻照技術從鈾水冶合格液中沉淀鈾的技術。

背景技術

鈾是核軍工和核電的原料，對國防建設和國民經濟發展具有非常重要的作用。根據核軍工的需求和核電的發展規劃，預計到2020年我國對天然鈾的年需求量將達到10000t。由于我國鈾礦資源儲量不十分豐富，且已探明的鈾礦資源品位低，這對鈾礦的采冶技術提出了更高的要求。我國鈾礦浸出的主要工藝有地表堆浸、原地浸出、就地破碎浸出攪拌浸出以及細菌浸出。鈾礦經過地表堆浸/原地浸出/就地破碎浸出/攪拌浸出/細菌浸出后，得到鈾礦浸出液，然后通過萃取或離子交換得到去除了雜質的高濃度含鈾溶液稱為鈾水冶合格液，為了回收鈾，需要從鈾水冶合格液中沉淀鈾，然后通過固液分離，得到鈾產品。

目前我國沉淀鈾水冶合格液中的鈾的方法主要為化學沉淀法。從酸性的鈾水冶合格液沉淀鈾，最常用的方法是用氨中和至pH＝7-8，然后采用煅燒的方法除氨，最后得到水合的氧化物、重鈾酸鹽和堿式硫酸鈾酰的混合物，此方法對鈾的選擇性沉淀不強。此外，也可使用石灰、氫氧化鈉或氧化鎂從酸性鈾水冶合格液中和沉淀鈾，但都存在試劑耗量大，選擇性沉淀不強，環境污染較嚴重的缺點。近年來，在實際應用中，過氧化氫也經常用來沉淀酸性鈾水冶合格液中的鈾，反應方程式如下：UO₂²⁺+H₂O₂+2H₂O＝UO₄·2H₂O₂+2H⁺，這種方法比中和法選擇性好，但要求的化學試劑耗量仍然很大，為了中和產生的酸，仍要求使用氨水，加入過氧化氫的量要超過理論需要量的35％-100％，每沉淀1kg鈾，需要消耗0.95kg的濃度為30％的過氧化氫。此方法還存在稀溶液中的鈾沉淀不完全，沉淀發生前需要較長時間的誘導，過量的硫酸根會導致沉淀效率降低等問題。還有將鈾水冶合格液中的鈾以四價鈾的形態沉淀的方法，如電解或SO₂還原后加HF，使之生成UF₄·XH₂O₂的沉淀法，但這種方法由于對設備要求高，沉淀過程復雜，幾乎沒有被采用。

從堿性鈾水冶合格液中沉淀鈾，當浸出液中鈾的濃度大于3g/L時，一般直接用氫氧化鈉沉淀，生成重鈾酸鈉濃縮物。反應方程式如下：2Na₄UO₂(CO₃)₃+6NaOH＝Na₂U₂O₇+6Na₂CO₃+H₂O。也可先對鈾水冶合格液進行酸化，將過量的碳酸根分解掉，然后用氧化鎂或氨水來沉淀鈾。但當浸出液中鈾的濃度小于3g/L時，試劑的消耗就會使得該沉淀方法不經濟。此外，采用該方法對鈾水冶合格液中的鈾進行沉淀，還存在需要升溫，一般需要升溫至50-80℃，耗時長，需要6-12h，要循環大部分沉淀物等缺點。

綜上所述，采用化學沉淀法對鈾水冶合格液中的鈾進行沉淀，存在所需的化學試劑耗量大，選擇性沉淀鈾的性能不強，得到的最終化學濃縮物含鈾量不高，且沉淀劑的用量大，易污染環境等缺點。因此，研究新的資源節約型、環境友好型的鈾水冶合格液中鈾的沉淀方法，是我國鈾水冶科技工作者的緊迫任務。

發明內容

針對以上情況，本發明的目的是提供一種從鈾水冶合格液中沉淀鈾的方法，該方法既具有化學試劑耗量小、沉淀效率高、鈾產品質量好，又具有操作步驟簡單，環境風險小等多重優點。

為解決上述任務，本專利發明了一種利用微波輻照技術從鈾水冶合格液中沉淀鈾的方法，無需其他輔助手段和化學試劑，其工藝流程見說明書附圖1。鈾水冶合格液指的是鈾礦浸出液經過萃取或離子交換后得到含高濃度鈾的溶液。

具體措施是：

(1)調節鈾水冶合格液的pH值

用酸、堿調節鈾水冶合格液的pH至5.5-8.0范圍；

(2)采用微波對鈾水冶合格液進行輻照

采用功率為0.7-30kw的工業微波爐產生的微波直接對鈾水冶合格液進行輻照處理；

(3)沉降處理

微波輻照處理后，等待鈾水冶合格液冷卻到室溫，其中的鈾化合物自然沉淀；

(4)固液分離

待鈾水冶合格液中的鈾化合物沉淀后，采取過濾或直接抽去上清液的方法進行固液分離，得到高質量的鈾產品。