放射性碱渣中铀的浸出方法
【专利摘要】放射性碱渣中铀的浸出方法，所述的放射性碱渣是在含铀废水处理过程中，在碱性条件下经沉淀获得的含铀废渣过滤后经800℃煅烧后最终形成的干碱渣，本方法采用多级逆流溶解浸出，主要包括：碱渣循环溶解—过滤—不溶渣洗涤—过滤—不溶渣第一级浸出—澄清—不溶渣第二级浸出—过滤—浸出渣第一级洗涤—澄清—浸出渣第二级洗涤—过滤，过滤后获得浸出尾渣S6，浸出尾渣S6中和处理后去处置场。本发明提供的放射性碱渣中铀的浸出方法工艺过程简单，工艺溶液实现返回利用，铀的浸出率高，浸出成本低，且不产生废水，浸出尾渣S6中铀含量低于0.1%。
【专利说明】
放射性碱渣中铀的浸出方法
技术领域
[0001]本发明涉及铀的浸出技术领域，特别是一种对在核燃料元件生产、加工过程中产生的放射性碱渣中铀的浸出方法。
【背景技术】
[0002]在核燃料元件生产、加工过程中会产生放射性含铀废渣，含铀废渣包括碱渣、地沟泥、焚烧灰和不溶渣等，其中碱渣是在含铀废水处理过程中，在碱性条件下经沉淀获得的含铀废渣，过滤后经800°C煅烧，最终形成的干碱渣;地沟泥是含铀废水储槽底部积存的物料经烘干后8(KTC煅烧而成;焚烧灰是在可燃放射性废物焚烧过程中从热解炉底部收集到得含铀物料。含铀废渣中铀含量高，平均为20%左右，最高超过60%，其中碱渣中铀的占含铀废渣中铀含量的70%以上。
[0003]碱渣属于较难浸取的含铀物质，成分复杂，对其进行铀的浸出的同时还要求不产生新的碱渣和新的废物，实现对渣的最终处理。针对铀燃料元件加工过程中放射性碱渣铀含量高、235U丰度高、回收价值大、浸出困难、浸出成本高等特点，现有的常规处理方法是采用浓酸熟化法和二次煅烧法两种浸取技术进行处理，浸后渣铀含量最低可达0.13%，浓酸熟化法会引入硫酸根杂质，产生新的废水;二次煅烧法能耗大，处理时间长；国外也有采用超临界0)2浸出提取工艺对碱渣中的铀进行浸出，但其浸出工艺复杂，浸出成本高，至今尚未应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种放射性碱渣中铀的浸出方法。
[0005]本发明的技术方案是:放射性碱渣中铀的浸出方法，所述的放射性碱渣是在含铀废水处理过程中，在碱性条件下经沉淀获得的含铀废渣过滤后经800°C煅烧后最终形成的干碱渣，本方法采用多级逆流溶解浸出，主要包括:碱渣循环溶解一过滤一不溶渣洗涤一过滤一不溶渣第一级浸出一澄清一不溶渣第二级浸出一过滤一浸出渣第一级洗涤一澄清一浸出渣第二级洗涤一过滤，具体工艺流程为:
A、碱渣循环溶解
将碱渣S和浸出剂加入溶解槽中，碱渣和浸出剂的比例为1:1?5，然后加热搅拌溶解，溶解后过滤，获得不溶渣S1及溶解液1^，溶解液1^送去萃取工序萃取回收铀，不溶渣51返回溶解槽中继续溶解，当不溶渣S1累计达到一定量时，分离部分不溶渣S1进入不溶渣洗涤阶段。
[0006]所述的浸出剂为浓度为10%?50%的硝酸溶液。
[0007]溶解温度为50?95°C，搅拌溶解时间不少于0.5h。
[0008]B、不溶渣洗涤
将不溶渣一工和洗涤剂加入洗涤槽中，不溶渣3工与洗涤剂比例为1: 2?20，然后搅拌制浆，搅拌制浆后过滤，获得不溶渣S4P不溶渣洗涤液L2,不溶渣洗涤液L2作为浸出剂返回溶解槽去溶解碱渣S，不溶渣32进入不溶渣第一级浸出工序。
[0009]所述的洗涤剂为pH值为2的硝酸溶液。
[0010]揽摔时间为5?60min。
[0011]C、不溶渣第一级浸出
将不溶渣32和浸出剂加入第一级浸出搅拌槽中，不溶渣52与浸出剂比例为1: 2?20，然后加温搅拌浸出，浸出结束后静置澄清，上清液为一级浸出液L3,—级浸出液L3作为洗涤剂返回洗涤槽去洗涤不溶渣S1，底部浓浆为一级浸出渣&，一级浸出渣S3进入不溶渣第二级浸出工序。
[0012]所述的浸出剂为浓度为10%?50%的硝酸溶液。
[0013]加温温度为50?95°C，搅拌浸出时间不少于lh。
[0014]D、不溶渣第二级浸出
将一级浸出渣S3和浸出剂加入第二级浸出槽中，一级浸出渣S3与浸出剂比例为1: 2?20，然后加温搅拌浸出，浸出结束后过滤，得到二级浸出液L4和二级浸出渣S4，二级浸出液L4作为浸出剂返回第一级浸出搅拌槽中，二级浸出渣S4进入浸出渣第一级洗涤工序。
[0015]所述的浸出剂为浓度为10%?50%的硝酸溶液。
[0016]加温温度为50?95°C，搅拌浸出时间不少于lh。
[0017]E、浸出渣第一级洗涤
将二级浸出渣S4和洗涤剂加入二级浸出渣的第一级洗涤槽中，二级浸出渣S4与洗涤剂比例为1:2?20，然后搅拌制浆，搅拌制浆后静置澄清，上清液为浸出渣一级洗涤滤液L5，浸出渣一级洗涤滤液1^送去配制浸出剂，底部浓浆为一级洗涤渣S5，一级洗涤渣S5进入浸出渣第二级洗涤工序。
[0018]所述的洗涤剂为pH值为2的硝酸溶液。
[0019]揽摔时间为5?60min。
[0020]F、浸出渣第二级洗涤
将一级洗涤渣SdP洗涤剂加入浸出渣第二级洗涤槽中，一级洗涤渣35与洗涤剂比例为1:2?20，然后搅拌制浆，搅拌制浆后过滤，得到浸出渣二级洗涤滤液L6和浸出尾渣S6，浸出渣二级洗涤滤液L6作为洗涤剂返回二级浸出渣的第一级洗涤槽中，浸出尾渣S6中和处理后去处置场。
[0021]所述的洗涤剂为pH值为2的硝酸溶液。
[0022]揽摔时间为5?60min。
[0023]本发明与现有技术相比具有如下特点:
本发明提供的放射性碱渣中铀的浸出方法工艺过程简单，工艺溶液实现返回利用，铀的浸出率高，浸出成本低，且不产生废水，浸出尾渣S 6中铀含量低于0.1%。
[0024]以下结合附图和【具体实施方式】对本发明的详细结构作进一步描述。
【附图说明】
[0025]附图为本发明的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0026]实施例一、放射性碱渣中铀的浸出方法，所述的放射性碱渣是在含铀废水处理过程中，在碱性条件下经沉淀获得的含铀废渣过滤后经800°C煅烧后最终形成的干碱渣，本方法采用多级逆流溶解浸出，主要包括:碱渣循环溶解一过滤一不溶渣洗涤一过滤一不溶渣第一级浸出一澄清一不溶渣第二级浸出一过滤一浸出渣第一级洗涤一澄清一浸出渣第二级洗涤一过滤，具体工艺流程为:
A、碱渣循环溶解
将碱渣S和浸出剂加入溶解槽中，碱渣和浸出剂的比例为1:1，浸出剂为浓度为50%的硝酸溶液，溶解温度为500C，搅拌溶解时间为0.7h，然后过滤，获得不溶渣S1及溶解液1^，溶解液L1送去萃取工序，不溶渣S1S回溶解槽中继续溶解，当不溶渣S1累计达到一定量时，分离部分不溶渣S1进入不溶渣洗涤阶段。
[0027]B、不溶渣洗涤
将不溶渣SjP洗涤剂加入洗涤槽中，洗涤剂为pH值为2的硝酸溶液，不溶渣31与洗涤剂比例为1:2，搅拌制浆，搅拌时间为5min，然后过滤，获得不溶渣S2和不溶渣洗涤液1^2，不溶渣洗涤液1^2作为溶解剂返回溶解槽去溶解碱渣S，不溶渣52进入不溶渣第一级浸出工序。
[0028]C、不溶渣第一级浸出
将不溶渣32和浸出剂加入第一级浸出搅拌槽中，浸出剂为浓度为50%的硝酸溶液，不溶MS2与浸出剂比例为1: 2，加温至500C，搅拌浸出，时间为1.5h，浸出结束后静置澄清，上清液为一级浸出液L3,—级浸出液L3作为洗涤剂返回洗涤槽去洗涤不溶渣51，底部浓浆为一级浸出渣S3，一级浸出渣S3进入不溶渣第二级浸出工序。
[0029]D、不溶渣第二级浸出
将一级浸出渣S3和浸出剂加入第二级浸出槽中，浸出剂为浓度为50%的硝酸溶液，一级浸出渣S3与浸出剂比例为1: 2，加温至50°C，搅拌浸出，时间为1.5h，然后过滤，得到二级浸出液L4和二级浸出渣S4，二级浸出液L4作为浸出剂返回第一级浸出搅拌槽中，二级浸出渣S4进入浸出渣第一级洗涤工序。
[0030]E、浸出渣第一级洗涤
将二级浸出渣S4和洗涤剂加入二级浸出渣的第一级洗涤槽中，洗涤剂为pH值为2的硝酸溶液，二级浸出渣S4与洗涤剂比例为1:2，搅拌制浆，搅拌时间为5min，然后静置澄清，上清液为浸出渣一级洗涤滤液U，浸出渣一级洗涤滤液L5送去配制浸出剂，底部浓浆为一级洗涤渣S5，一级洗涤渣35进入浸出渣第二级洗涤工序。
[0031]F、浸出渣第二级洗涤
将一级洗涤渣SdP洗涤剂加入浸出渣第二级洗涤槽中，洗涤剂为pH值为2的硝酸溶液，一级洗涤渣洗涤剂比例为1:2，搅拌制浆，搅拌时间为5min，然后过滤，得到浸出渣二级洗涤滤液L6和浸出尾渣S6，浸出渣二级洗涤滤液L6作为洗涤液返回二级浸出渣的第一级洗涤槽中，浸出尾渣S6中和处理后去处置场。
[0032]实施例二、放射性碱渣中铀的浸出方法，所述的放射性碱渣是在含铀废水处理过程中，在碱性条件下经沉淀获得的含铀废渣过滤后经800°C煅烧后最终形成的干碱渣，本方法采用多级逆流溶解浸出，主要包括:碱渣循环溶解一过滤一不溶渣洗涤一过滤一不溶渣第一级浸出一澄清一不溶渣第二级浸出一过滤一浸出渣第一级洗涤一澄清一浸出渣第二级洗涤一过滤，具体工艺流程为:
A、碱渣循环溶解
将碱渣S和浸出剂加入溶解槽中，碱渣和浸出剂的比例为1: 2.5，浸出剂为浓度为30%的硝酸溶液，溶解温度为750C，搅拌溶解时间为0.6h，然后过滤，获得不溶渣S1及溶解液1^，溶解液L1送去萃取工序，不溶渣S1S回溶解槽中继续溶解，当不溶渣S1累计达到一定量时，分离部分不溶渣31进入不溶渣洗涤阶段。
[0033]B、不溶渣洗涤
将不溶渣SjP不溶渣洗涤剂加入洗涤槽中，洗涤剂为pH值为2的硝酸溶液，不溶渣51与洗涤剂比例为1:10，搅拌制浆，搅拌时间为30min，然后过滤，获得不溶渣S2和不溶渣洗涤液1^2，不溶渣洗涤液L2作为溶解剂返回溶解槽去溶解碱渣S，不溶渣S2进入不溶渣第一级浸出工序。
[0034]C、不溶渣第一级浸出
将不溶渣32和浸出剂加入第一级浸出搅拌槽中，浸出剂为浓度为30%的硝酸溶液，不溶渣32与浸出剂比例为1:10，加温至75 °C，搅拌浸出，时间为1.2h，浸出结束后静置澄清，上清液为一级浸出液L3,—级浸出液L3作为洗涤剂返回洗涤槽去洗涤不溶渣51，底部浓浆为一级浸出渣S3，一级浸出渣S3进入不溶渣第二级浸出工序。
[0035]D、不溶渣第二级浸出
将一级浸出渣S3和浸出剂加入第二级浸出槽中，浸出剂为浓度为30%的硝酸溶液，一级浸出渣S3与浸出剂比例为1:10，加温至75°C，搅拌浸出，时间为1.2h，然后过滤，得到二级浸出液L4和二级浸出渣S4，二级浸出液L4作为浸出剂返回第一级浸出搅拌槽中，二级浸出渣S4进入浸出渣第一级洗涤工序。
[0036]E、浸出渣第一级洗涤
将二级浸出渣S4和洗涤剂加入二级浸出渣的第一级洗涤槽中，洗涤剂为pH值为2的硝酸溶液，二级浸出渣S4与洗涤剂比例为1:10，搅拌制浆，搅拌时间为30min，然后静置澄清，上清液为浸出渣一级洗涤滤液U，浸出渣一级洗涤滤液1^送去配制浸出剂，底部浓浆为一级洗涤渣S5，一级洗涤渣35进入浸出渣第二级洗涤工序。
[0037]F、浸出渣第二级洗涤
将一级洗涤渣SdP洗涤剂加入浸出渣第二级洗涤槽中，洗涤剂为pH值为2的硝酸溶液，一级洗涤渣SA洗涤剂比例为1:10，搅拌制浆，搅拌时间为30min，然后过滤，得到浸出渣二级洗涤滤液L6和浸出尾渣S6，浸出渣二级洗涤滤液L6作为洗涤液返回二级浸出渣的第一级洗涤槽中，浸出尾渣S6中和处理后去处置场。
[0038]实施例三、放射性碱渣中铀的浸出方法，所述的放射性碱渣是在含铀废水处理过程中，在碱性条件下经沉淀获得的含铀废渣过滤后经800°C煅烧后最终形成的干碱渣，本方法采用多级逆流溶解浸出，主要包括:碱渣循环溶解一过滤一不溶渣洗涤一过滤一不溶渣第一级浸出一澄清一不溶渣第二级浸出一过滤一浸出渣第一级洗涤一澄清一浸出渣第二级洗涤一过滤，具体工艺流程为:
A、碱渣循环溶解
将碱渣S和浸出剂加入溶解槽中，碱渣和浸出剂的比例为1: 5，浸出剂为浓度为10%的硝酸溶液，溶解温度为95°C，搅拌溶解时间为0.5h，然后过滤，获得不溶渣S1及溶解液1^，溶解液L1送去萃取工序，不溶渣S1S回溶解槽中继续溶解，当不溶渣S1累计达到一定量时，分离部分不溶渣S1进入不溶渣洗涤阶段。
[0039]B、不溶渣洗涤
将不溶渣SjP洗涤剂加入洗涤槽中，洗涤剂为pH值为2的硝酸溶液，不溶渣31与洗涤剂比例为I: 20，搅拌制浆，搅拌时间为60min，然后过滤，获得不溶渣SdP不溶渣洗涤液L2，不溶渣洗涤液L2作为溶解剂返回溶解槽去溶解碱渣S，不溶渣S2进入不溶渣第一级浸出工序。
[0040]C、不溶渣第一级浸出
将不溶渣32和浸出剂加入第一级浸出搅拌槽中，浸出剂为浓度为10%的硝酸溶液，不溶MS2与浸出剂比例为1: 20,加温至95°C，搅拌浸出，时间为Ih，浸出结束后静置澄清，上清液为一级浸出液L3,—级浸出液L3作为洗涤剂返回洗涤槽去洗涤不溶渣51，底部浓浆为一级浸出渣S3，一级浸出渣S3进入不溶渣第二级浸出工序。
[0041 ] D、不溶渣第二级浸出
将一级浸出渣S3和浸出剂加入第二级浸出槽中，浸出剂为浓度为10%的硝酸溶液，一级浸出渣S3与浸出剂比例为1: 20，加温至95°C，搅拌浸出，时间为lh，然后过滤，得到二级浸出液L4和二级浸出渣S4，二级浸出液L4作为浸出剂返回第一级浸出搅拌槽中，二级浸出渣S4进入浸出渣第一级洗涤工序。
[0042]E、浸出渣第一级洗涤
将二级浸出渣S4和洗涤剂加入二级浸出渣的第一级洗涤槽中，洗涤剂为pH值为2的硝酸溶液，二级浸出渣S4与洗涤剂比例为1: 20，搅拌制浆，搅拌时间为60min，然后静置澄清，上清液为浸出渣一级洗涤滤液U，浸出渣一级洗涤滤液1^送去配制浸出剂，底部浓浆为一级洗涤渣S5，一级洗涤渣35进入浸出渣第二级洗涤工序。
[0043]F、浸出渣第二级洗涤
将一级洗涤渣SdP洗涤剂加入浸出渣第二级洗涤槽中，洗涤剂为pH值为2的硝酸溶液，一级洗涤渣S5与洗涤剂比例为1: 20，搅拌制浆，搅拌时间为60min，然后过滤，得到浸出渣二级洗涤滤液L6和浸出尾渣S6，浸出渣二级洗涤滤液L6作为洗涤液返回二级浸出渣的第一级洗涤槽中，浸出尾渣S6中和处理后去处置场。
【主权项】
1.放射性碱渣中铀的浸出方法，所述的放射性碱渣是在含铀废水处理过程中，在碱性条件下经沉淀获得的含铀废渣过滤后经800°C煅烧后最终形成的干碱渣，其特征是:本方法采用多级逆流溶解浸出，主要包括:碱渣循环溶解一过滤一不溶渣洗涤一过滤一不溶渣第一级浸出一澄清一不溶渣第二级浸出一过滤一浸出渣第一级洗涤一澄清一浸出渣第二级洗涤一过滤，具体工艺流程为: A、碱渣循环溶解 将碱渣S和浸出剂加入溶解槽中，碱渣和浸出剂的比例为1:1?5，然后加热搅拌溶解，溶解后过滤，获得不溶渣S1及溶解液1^，溶解液1^送去萃取工序萃取回收铀，不溶渣51返回溶解槽中继续溶解，当不溶渣S1累计达到一定量时，分离部分不溶渣S1进入不溶渣洗涤阶段； B、不溶渣洗涤 将不溶渣一工和洗涤剂加入洗涤槽中，不溶渣3工与洗涤剂比例为1: 2?20，然后搅拌制浆，搅拌制浆后过滤，获得不溶渣S2和不溶渣洗涤液L2,不溶渣洗涤液1^作为浸出剂返回溶解槽去溶解碱渣S，不溶渣S2进入不溶渣第一级浸出工序； C、不溶渣第一级浸出 将不溶渣32和浸出剂加入第一级浸出搅拌槽中，不溶渣52与浸出剂比例为1:2?20，然后加温搅拌浸出，浸出结束后静置澄清，上清液为一级浸出液L3,—级浸出液L3作为洗涤剂返回洗涤槽去洗涤不溶渣S1，底部浓浆为一级浸出渣&，一级浸出渣S3进入不溶渣第二级浸出工序； D、不溶渣第二级浸出 将一级浸出渣S3和浸出剂加入第二级浸出槽中，一级浸出渣S3与浸出剂比例为1: 2?20，然后加温搅拌浸出，浸出结束后过滤，得到二级浸出液L4和二级浸出渣S4，二级浸出液L4作为浸出剂返回第一级浸出搅拌槽中，二级浸出渣S4进入浸出渣第一级洗涤工序； E、浸出渣第一级洗涤 将二级浸出渣S4和洗涤剂加入二级浸出渣的第一级洗涤槽中，二级浸出渣S4与洗涤剂比例为1:2?20，然后搅拌制浆，搅拌制浆后静置澄清，上清液为浸出渣一级洗涤滤液L5，浸出渣一级洗涤滤液1^送去配制浸出剂，底部浓浆为一级洗涤渣S5，一级洗涤渣S5进入浸出渣第二级洗涤工序； F、浸出渣第二级洗涤 将一级洗涤渣SdP洗涤剂加入浸出渣第二级洗涤槽中，一级洗涤渣35与洗涤剂比例为1:2?20，然后搅拌制浆，搅拌制浆后过滤，得到浸出渣二级洗涤滤液L6和浸出尾渣S6，浸出渣二级洗涤滤液L6作为洗涤剂返回二级浸出渣的第一级洗涤槽中，浸出尾渣S6中和处理后去处置场。2.如权利要求1所述的放射性碱渣中铀的浸出方法，其特征是:所述的浸出剂为浓度为10%?50%的硝酸溶液，所述的洗涤剂为pH值为2的硝酸溶液。3.如权利要求1或2所述的放射性碱渣中铀的浸出方法，其特征是:在A步骤中，溶解温度为50?95°C，搅拌溶解时间不少于0.5h。4.如权利要求1或2所述的放射性碱渣中铀的浸出方法，其特征是:在B、E及F步骤中，搅摔时间为5?60min。5.如权利要求3所述的放射性碱渣中铀的浸出方法，其特征是:在B、E及F步骤中，搅拌时间为5?60min。6.如权利要求1或2所述的放射性碱渣中铀的浸出方法，其特征是:在C及D步骤中，加温温度为50?95°C，搅拌浸出时间不少于lh。7.如权利要求3所述的放射性碱渣中铀的浸出方法，其特征是:在C及D步骤中，加温温度为50?95°C，搅拌浸出时间不少于lh。8.如权利要求4所述的放射性碱渣中铀的浸出方法，其特征是:在C及D步骤中，加温温度为50?95°C，搅拌浸出时间不少于lh。9.如权利要求5所述的放射性碱渣中铀的浸出方法，其特征是:在C及D步骤中，加温温度为50?95°C，搅拌浸出时间不少于lh。
【文档编号】C22B60/02GK105969987SQ201610425302
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月16日
【发明人】王清良, 胡鄂明, 于涛, 陈鹏, 黄永春, 邓话, 赵宁
【申请人】南华大学, 中核建中核燃料元件有限公司