[發明專利]以油頁巖灰為原料制備具有插層結構鈾吸附材料的方法

有效

• 申請號: 201310277264.7
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103349960A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 王君;張宏森;張斌;李松南;劉琦;劉婧媛;宋大雷;高贊;鄒繼龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B01J20/08
• 分類號: B01J20/08;B01J20/28;B01J20/30;B09B3/00
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技術領域

本發明涉及的是一種鈾吸附材料的制備方法，具體地說是一種用油頁巖加工后工業廢物制備放射性廢液處理材料的方法。

背景技術

能源與環境已經成為了現今世界發展的兩大主題。油頁巖儲量巨大，被普遍認為是石油和天然氣的重要替代能源。然而由于油頁巖高灰分的特點，油頁巖灰渣是加工利用過程中的最主要的副產物，堆放灰渣不僅占用了大量的土地，而且會造成嚴重的環境污染。實現油頁巖灰無害化、資源化和功能化應用對于我國油頁巖工業的迅速發展具有積極的促進作用。

油頁巖灰的主要成分是SiO₂、A1₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、TiO₂等，長期以來一直被用來作水泥，輕質磚的工業原料。回收油頁巖灰中的金屬，實現有限資源的有效利用、符合減排增效的循環經濟理念，近年來，以油頁巖灰渣為原料先后制備γ-AlOOH、γ-Al₂O₃（Guijuan?Ji，et?al.Powder?Technol.215-216，54(2012)）和a-Al₂O₃（Baichao?An,et?al.Energy.35,45(2010)）等產品，為油頁巖灰的資源化利用奠定了實驗基礎，其實驗過程為：應用酸液提取提取油頁巖灰中的A1³⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ti^4+等金屬離子，進一步通過調整pH值，使相應離子以氫氧化物沉淀方式被除去，得到堿性鋁酸鈉，進一步加工出相應的氧化鋁化合物。以上研究仍有一些不足之處有待改良：金屬離子利用種類單一，沒有實現油頁巖灰中多種金屬離子的綜合利用，加工過程中產生的含有其它金屬離子的工業廢液依舊存在較大的環境污染問題。此外，制備過程中需要經過硅與金屬離子分離、鋁與其它金屬離子分離和純化過程。生產工藝復雜，成本高，并且鋁在提純過程中存在損失。

如能直接充分利用提取液中的A1³⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ti⁴⁺等金屬離子制備性能良好的產品，不但可以提高油頁巖灰的資源化利用程度，同時對于進一步降低生產成本和減少環境污染都具有重要意義。相關研究表明A1³⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ti⁴⁺等都可以成為制備插層材料的原料（Zhiyue?Gao,et?al.Ind.Eng.Chem.Res.50,5334,(2011).）

核能的開發是當今世界解決能源短缺的重要途徑，然而隨著核工業的快速發展，產生的含鈾放射性廢水越來越多。由于鈾的半衰期、高放射性及生物毒性，含鈾工業廢水已經成為一種長期的潛在的環境危害物。我們已經應用化學試劑制備Ca-Al(Songnan?Li,et?al.Chem.Eng.J..193–194,372(2012))和Mg-Al(Xiaofei?Zhang,et?al.Colloids?Surf.,A.414,220(2012))插層結構的鈾吸附材料，并取得了較好的吸附效果。但不足之處主要集中在以化學試劑為原料生產成本高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備工藝簡單、生產成本低且不受油頁巖灰化學成分差異的限制，能夠實現工業廢物油頁巖灰的無害化、資源化、功能化利用的以油頁巖灰為原料制備具有插層結構鈾吸附材料的方法。

本發明的目的是這樣實現的：

（1）將油頁巖灰渣粉碎研磨至100目，加入油頁巖灰渣質量30-60%的NaCl，在800-1400K的溫度下，煅燒3-10h，風干；按照每克油頁巖灰渣添加2-20mL的比例添加酸液，浸提后進行殘渣分離得到提取溶液；

（2）通過添加金屬離子的方法，調整所述提取溶液中三價和四價金屬離子總摩爾數與二價金屬離子總摩爾數之比為1:5-1:2，調整溶液pH=5-12，進一步攪拌10-1000min或轉入水熱釜中373-433K水熱120-3600min；

（3）過濾、洗滌、干燥即得具有插層結構鈾吸附材料。

本發明還可以包括：

過濾后的濾液應用重結晶方式得到鈉鹽副產品。