[發明專利]一種含鈾灰渣中鈾的提取方法

無效

• 申請號: 201210472047.9
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN103834821A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 孫自福;郭翔
• 申請（專利權）人: 中核建中核燃料元件有限公司
• 主分類號: C22B60/02
• 分類號: C22B60/02;C22B1/00
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅;高爽

技術領域

本發明涉及一種含鈾灰渣中鈾的提取方法，特別是涉及一種利用濃酸熟化法提取鈾的方法。

背景技術

含鈾灰渣含有較高鈾含量，采用常規硝酸浸取法浸取，其浸取液中雜質含量高，尾渣鈾含量不能滿足小于0.15%拋渣技術要求。采用濃酸熟化法，可減少樣品細磨工藝，浸取后具有尾渣鈾含量低，浸取次數少，浸取液雜質含量低等特點。

現有多數文獻浸取對象為鈾礦石、煤灰，未見對放射性廢物熱解焚燒后的灰渣中鈾的回收利用方面的報道。由于鈾礦石、煤灰中鈾含量較低，一般含鈾量為0.00x%～0.x%，采用酸浸技術時，酸用量低，浸取pH值保持在1.5左右。而對鈾含量為1%～30%的灰渣而言，需要的酸用量較大。此外，浸出后的廢渣只要達到鈾含量小于0.15%即可對尾渣進行拋渣處理，因此，常規水冶浸取技術并不適用于灰渣中鈾的浸取。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種滿足對廢棄灰渣鈾含量小于0.15%的要求的含鈾灰渣中鈾的提取方法。

為解決上述技術問題，本發明一種含鈾灰渣中鈾的提取方法，依次包括以下步驟：

第一步、選擇粒度小于20目的含鈾灰渣；

第二步、使用硫酸熟化；

硫酸與灰渣的體積質量比為9～13%；

熟化溫度為100~110℃；

濃酸熟化時間為1~2小時；

第三步、浸取；

加入與灰渣的體積質量比為15%~30%的硫酸；

加入與灰渣的質量比為0.5%~1.5%的氧化劑MnO₂；

加去離子水，使液固比為3:1~3.5:1；

浸取溫度為75℃~85℃，浸取時間為1.5~2.0小時；

第四步、過濾與洗滌；

將灰渣過濾出來，用硫酸溶液對灰渣進行洗滌，共洗滌3~5次，收集硫酸溶液。

第四步中的洗滌為用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的質量體積比對灰渣進行洗滌，共洗滌3~5次。

本發明浸取后的灰渣鈾含量平均為0.11%，滿足對廢棄灰渣鈾含量小于0.15%的要求。鈾浸取率平均為99.24%。

硝酸浸取法進行尾渣二次浸取，鈾浸出率只有21.10%。采用硝酸浸取法比采用濃酸熟化法含有的Ca、Pb、Ba、Al明顯偏高，這是由于濃酸熟化法在浸取鈾的過程中，灰渣中的Ca、Pb、Ba等能與SO₄^2-生成CaSO₄、PbSO₄、BaSO₄而遺留在尾渣中，并導致其減容效果沒有硝酸浸取法減容效果理想。但采用濃酸熟化法所得的浸取液中，因雜質含量相對于硝酸浸取液中的雜質含量少，這對后續處理工作是有好處的。

本發明由于熟化加熱溫度的過程中，有硫酸蒸汽、二氧化硫、三氧化硫等參加反應，使原來的液固反應變成了氣固反應；同時生成物（如UO₂SO₄·3H₂O、CaSO₄·2H₂O及其它硫酸鹽）脫水，增加了灰渣的孔隙率，同時，導致最終浸出液中水含量較正常情況下偏低，從而導致溶液的酸度升高，pH逐漸減小；高溫時晶形發生轉變，化合物的反應活性增加；低價鈾氧化，難溶化合物分解，有機質在拌酸過程中生成的硅酸薄膜破壞；有機質在拌酸過程中硫酸量多，可與鐵、鋁反應生成硫酸鹽，而在高溫熟化時，此硫酸鹽又分解放出二氧化硫、三氧化硫等氣體酸化劑與鈾反應，此時鐵、鋁氧化物起到了貯存硫酸的作用。此外，各種氧化物在高溫下有不同的膨脹系數，因而使礦物產生裂紋及新的表面。因此，高溫熟化有利于提高酸與鈾化合物反應的擴散速度與化學反應速度，從而提高鈾的浸取率。并保證浸取尾渣滿足鈾含量小于0.15%解控拋渣要求。

具體實施方式

實施例1

第一步、選擇粒度小于20目的灰渣，20g；

第二步、使用硫酸熟化；

硫酸的體積為1.8ml；

選擇熟化溫度為100℃；

濃酸熟化時間為1小時；

第三步、浸取；

加入與灰渣的質量體積比為3ml的硫酸；

加入與灰渣的質量比為0.1g的氧化劑MnO₂；

加去離子水，使液固比為3:1；

浸取溫度為75℃，浸取時間為1.5小時；

第四步、過濾與洗滌；