[發(fā)明專利]一種煤燃燒過(guò)程中鈾定向富集和提取的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610858619.5
• 申請(qǐng)日: 2016-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN106319250B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙永椿;楊建平;張翼;張軍營(yíng);鄭楚光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C22B60/02
• 分類號(hào): C22B60/02
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李歡

本發(fā)明公開了一種煤燃燒過(guò)程中鈾定向富集和提取的方法，其包括以下步驟：(1)測(cè)試煤中有機(jī)結(jié)合態(tài)鈾的含量m₁；(2)根據(jù)m₁確定添加劑的添加量為m₂＝k₁·m₁；(3)向輸煤系統(tǒng)中添加添加劑，充分混合后進(jìn)入鍋爐爐膛燃燒，添加劑在爐膛中與氣態(tài)鈾反應(yīng)生成固態(tài)鈾酸鹽，所述固態(tài)鈾酸鹽被固定在底灰中；(4)將底灰經(jīng)球磨機(jī)破碎并篩分；(5)將破碎并篩分后的底灰加入到H₂SO₄和HF溶液中，用H₂O₂溶液作為氧化劑進(jìn)行氧化浸出，即可實(shí)現(xiàn)底灰中鈾的提取。本發(fā)明的方法可有效促進(jìn)氣態(tài)鈾氧化物在底灰中的定向富集，減少向環(huán)境的釋放和在飛灰中的吸附，有效減少了鈾的流失，同時(shí)，只需對(duì)底灰進(jìn)行處理，即可實(shí)現(xiàn)鈾的有效回收，大大減少了提取試劑的消耗量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于燃煤煙氣中放射性污染物的減排控制領(lǐng)域，具體涉及一種煤燃燒過(guò)程中鈾定向富集和提取的方法。

背景技術(shù)

中國(guó)是世界上煤炭生產(chǎn)量和消費(fèi)量最大的國(guó)家，且我國(guó)的煤炭資源主要消耗于燃煤電廠。近年來(lái)隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，煤炭利用過(guò)程中引起的環(huán)境污染問(wèn)題受到了廣泛關(guān)注，煤中放射性核素鈾對(duì)環(huán)境及人體的危害也逐漸受到了重視。我國(guó)煤中鈾的含量接近世界平均值，約為2.33mg/kg，但部分礦區(qū)煤中鈾的含量呈高度富集現(xiàn)象，在我國(guó)的云南、廣西、貴州、四川等西南地區(qū)，煤中鈾的含量為36.8～178mg/kg，高出全國(guó)平均值的數(shù)十倍。

含鈾煤除了作為燃料使用以外，還可用于鈾的提取。從煤中提取鈾主要有兩種途徑：一是從原煤中提取鈾；二是從煤灰中提取鈾。直接從原煤中提取鈾，提取試劑消耗量大，其提取效率不高，同時(shí)由于煤中有機(jī)物會(huì)部分溶于提取試劑中，導(dǎo)致液固分離困難，增加了提取工藝的難度。因此，通常是將原煤燃燒，利用其熱能以后從灰渣中提取鈾。

專利文獻(xiàn)CN101792915A公開了一種從含鈾粉煤灰中回收鈾的方法，其將含鈾的粉煤灰研磨成微粉，加水沉淀分離，分離后的沉淀物加過(guò)量酸充分?jǐn)嚢璺磻?yīng)后分離，以所得的飽和溶液為電解液電解，將電解所得陰極產(chǎn)物逐級(jí)分離，收集鈾。該專利文獻(xiàn)公開的方法，實(shí)現(xiàn)了廢舊資源的再利用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。但該方法僅能對(duì)粉煤灰中的鈾進(jìn)行回收，燃煤煙氣中的鈾釋放到環(huán)境中，對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)危害。

目前，影響灰渣中鈾的提取效率的原因主要包括以下幾個(gè)方面：

(1)煤中的鈾主要以碳酸鹽結(jié)合態(tài)、Fe/Mn氧化物結(jié)合態(tài)、以及有機(jī)結(jié)合態(tài)三種形式存在。在煤燃燒過(guò)程中，以Fe/Mn氧化物結(jié)合態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)存在的鈾通常不易揮發(fā)，燃燒后富集在底灰中，可用于鈾的提取。但是，以有機(jī)結(jié)合態(tài)存在的鈾，在高溫燃燒過(guò)程中會(huì)隨著有機(jī)質(zhì)的燃燒而以氣相形式揮發(fā)。其中，一部分以氣相形式直接釋放到環(huán)境中，另外一部分隨著煙氣溫度的降低，會(huì)吸附到飛灰顆粒表面。雖然，電廠裝配的除塵裝置(ESP/FF)能脫除99％以上的飛灰顆粒物，但是，細(xì)顆粒物，尤其是亞微米級(jí)細(xì)顆粒物卻很難被除塵裝置捕獲，從而釋放到環(huán)境中。釋放到環(huán)境中的氣相鈾和含鈾細(xì)顆粒物在危害環(huán)境和人體健康的同時(shí)也造成了鈾的流失。

(2)在燃燒過(guò)程中，煤中的灰分通常大部分(90％)形成飛灰，少量(10％)形成底灰。因此，電廠飛灰產(chǎn)量巨大，即使鈾富集在飛灰中，若直接從飛灰中提取鈾，提取試劑的消耗量也會(huì)非常巨大，給提取工藝帶來(lái)很大困難。

(3)由于在燃燒過(guò)程中，從煤中釋放出來(lái)的鈾氧化物會(huì)被在高溫下燒結(jié)的鐵的氧化物(如Fe₂O₃、Fe₃O₄)或其它低熔混合物包裹而妨礙灰中鈾的浸出，這勢(shì)必會(huì)降低鈾的提取率。

從煤灰中提取鈾，如何將鈾高度富集在煤灰中以及提高鈾從煤灰中的浸出率是提高鈾提取率的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容