[發明專利]氣液相脈沖火花放電強化鈾浸出裝置及方法

有效

• 申請號: 202010127623.0
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111254297B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 陳文光;李廣悅;饒益花;李峰;董招輝;石安康;戴四元;丁德馨
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: C22B60/02
• 分類號: C22B60/02;C22B3/20;C22B3/08;C22B3/06;C22B3/02
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 張珉瑞;王娟

本發明公開了一種氣液相脈沖火花放電強化鈾浸出裝置及方法，包括儲液罐；與風源系統連通的反應室；設置于所述反應室上方的霧化裝置，且霧化出口與所述反應室連通；輸送系統用于連通所述反應室與所述霧化裝置，將所述待處理的鈾浸出液輸送至所述霧化裝置；放電電極，與高壓脈沖電源電連接，包括放電正電極和放電負電極，且所述放電正電極和放電負電極相對設置；當所述霧化裝置噴出霧滴時，所述風源系統工作，同時所述高壓脈沖電源輸出高壓脈沖至所述放電正電極和放電負電極，使所述霧滴在所述反應室內進行化學反應，將待處理的鈾浸出液中的亞鐵離子氧化成鐵離子。本發明可以提高鈾的浸出率，進而提高鈾的浸出速度。

技術領域

本發明涉及鈾礦開采中強化提出鈾的技術領域，具體是一種氣液相脈沖火花放電強化鈾浸出裝置及方法。

背景技術

隨著人們對生活要求的提高，人均用電量的增加，同時因為環保因素，必須面對節能減排的壓力，迫使人們不斷增加建設核電站發電機機組數量來滿足需求，這就要求不斷提高鈾的產量及鈾生產的技術水平。目前，我國天然鈾的方式生產有地浸采鈾和地表堆浸采鈾，地浸采鈾過程是通過從地表鉆進至含礦層的鉆孔將按一定比例配制好的浸出劑(硫酸+氧化劑或二氧化碳+氧氣)注入到礦層，注入的浸出劑與礦石中的有用成分接觸，發生化學反應，生成的可溶性化合物在擴散和對流作用下離開化學反應區，進入沿礦層滲透遷移的溶液液流中。溶液經過礦層從另外的鉆孔提升至地表，抽出的浸出液輸送至水冶車間經過離子交換吸附、淋洗、沉淀或溶劑萃取等處理工藝，最后得到合格產品。地表堆浸采鈾是將爆破得到的鈾礦石破碎至最佳粒度，然后堆筑成礦堆，向礦堆噴淋溶浸劑(一般為硫酸+氧化劑)，有選擇地浸出礦石中的鈾金屬，得到的浸出液輸送至水冶車間經過離子交換吸附、淋洗、沉淀或溶劑萃取等處理工藝，最后得到合格產品。過程如圖1所示。然而隨著鈾礦資源的日益枯竭，從低品位鈾礦石或砂礫中提取鈾，更需要提高鈾的浸出效率，以最小的成本提高鈾浸出率對未來核能開發至關重要。

鈾資源在礦物中以兩種形態存在，一是鈾IV(四價鈾)，二是鈾VI(六價鈾)。然而硫酸水溶液溶解四價鈾能力較差，僅浸出了可溶性較好的六價鈾。通常使用在浸出酸液中進一步添加氧化劑的方法將四價鈾氧化成六價鈾。用于這一目的的常規氧化劑包括二氧化錳、氧氣、過氧化氫、二氧化硫和含鐵硝酸鹽溶液等化學氧化方法。然而化學氧化方法存在以下缺點：要將化學品輸送到偏遠礦區，需要安全的化學品儲存設備，如果強氧化劑在礦區就地生產，氧化劑的生產需要高溫和加壓氧去氧化這些工藝流程，這必將增加生產的成本，不利于環保。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種氣液相脈沖火花放電強化鈾浸出裝置及方法，提高鈾的浸出率。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種氣液相脈沖火花放電強化鈾浸出裝置，包括：

儲液罐，存儲有待處理的鈾浸出液；

反應室，與風源系統連通；

霧化裝置，設置于所述反應室上方，且霧化出口與所述反應室連通；

輸送系統，用于連通所述反應室與所述霧化裝置，將所述待處理的鈾浸出液輸送至所述霧化裝置，以及輸出處理完后的鈾浸出液；

放電電極，與高壓脈沖電源電連接，包括放電正電極和放電負電極，且所述放電正電極和放電負電極相對設置；

當所述霧化裝置噴出霧滴時，所述風源系統工作，同時所述高壓脈沖電源輸出高壓脈沖至所述放電正電極和放電負電極，使所述霧滴在所述反應室內進行化學反應，將待處理的鈾浸出液中的亞鐵離子氧化成鐵離子。

所述反應室底部與所述儲液罐頂面固定連接，且所述反應室與所述儲液罐連通；優選地，所述反應室底部設置多個微孔。

所述輸送系統包括進液口與所述儲液罐連通的動力泵；所述動力泵出液口通過三通閥與所述霧化裝置進液口連通，所述三通閥的其中一個輸出端口為處理完后的鈾浸出液的輸出口。