一种含铀灰渣中铀的提取方法
【专利摘要】本发明涉及一种含铀灰渣中铀的提取方法，依次包括：一、选择粒度小于20目的含铀灰渣；二、使用硫酸熟化；硫酸与灰渣的体积质量比为9～13%；熟化温度为100～110℃；浓酸熟化时间为1～2小时；三、浸取；加入与灰渣的体积质量比为15%～30%的硫酸；加入与灰渣的质量比为0.5%～1.5%的氧化剂MnO2；加去离子水，使液固比为3∶1～3.5∶1；浸取温度为75℃～85℃，浸取时间为1.5～2.0小时；四、过滤与洗涤。本发明浸取后的灰渣铀含量平均为0.11%，满足对废弃灰渣铀含量小于0.15%的要求。铀浸取率平均为99.24%。
【专利说明】一种含铀灰渣中铀的提取方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种含铀灰渣中铀的提取方法，特别是涉及一种利用浓酸熟化法提取铀的方法。
【背景技术】
[0002]含铀灰渣含有较高铀含量，采用常规硝酸浸取法浸取，其浸取液中杂质含量高，尾渣铀含量不能满足小于0.15%抛渣技术要求。采用浓酸熟化法，可减少样品细磨工艺，浸取后具有尾渣铀含量低，浸取次数少，浸取液杂质含量低等特点。
[0003]现有多数文献浸取对象为铀矿石、煤灰，未见对放射性废物热解焚烧后的灰渣中铀的回收利用方面的报道。由于铀矿石、煤灰中铀含量较低，一般含铀量为0.00x%~0.x%,采用酸浸技术时，酸用量低，浸取pH值保持在1.5左右。而对铀含量为1%~30%的灰渣而言，需要的酸用量较大。此外，浸出后的废渣只要达到铀含量小于0.15%即可对尾渣进行抛渣处理，因此，常规水冶浸取技术并不适用于灰渣中铀的浸取。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种满足对废弃灰渣铀含量小于0.15%的要求的含铀灰渣中铀的提取方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明一种含铀灰渣中铀的提取方法，依次包括以下步骤:
[0006]第一步、选择粒度小于20目的含铀灰渣；
[0007]第二步、使用硫酸熟化；
[0008]硫酸与灰渣的体积质量比为9~13% ；
[0009]熟化温度为10(Tll0°C ;
[0010]浓酸熟化时间为f 2小时；
[0011]第三步、浸取；
[0012]加入与灰渣的体积质量比为15%~30%的硫酸；
[0013]加入与灰渣的质量比为0.5%~1.5%的氧化剂MnO2 ；
[0014]加去离子水，使液固比为3: f 3.5:1 ；
[0015]浸取温度为75°C~85°C，浸取时间为1.5~2.0小时；
[0016]第四步、过滤与洗涤；
[0017]将灰渣过滤出来，用硫酸溶液对灰渣进行洗涤，共洗涤3飞次，收集硫酸溶液。
[0018]第四步中的洗涤为用pH=l.(Tl.5的硫酸溶液，在75°C~85°C下，以灰渣:硫酸溶液=1: f 2:1的质量体积比对灰渣进行洗涤，共洗涤3飞次。
[0019]本发明浸取后的灰渣铀含量平均为0.11%，满足对废弃灰渣铀含量小于0.15%的要求。铀浸取率平均为99.24%。
[0020]硝酸浸取法进行尾渣二次浸取，铀浸出率只有21.10%。采用硝酸浸取法比采用浓酸熟化法含有的Ca、Pb、Ba、Al明显偏高，这是由于浓酸熟化法在浸取铀的过程中，灰渣中的Ca、Pb、Ba等能与S042_生成CaS04、PbS04、BaS04而遗留在尾渣中，并导致其减容效果没有硝酸浸取法减容效果理想。但采用浓酸熟化法所得的浸取液中，因杂质含量相对于硝酸浸取液中的杂质含量少，这对后续处理工作是有好处的。
[0021]本发明由于熟化加热温度的过程中，有硫酸蒸汽、二氧化硫、三氧化硫等参加反应，使原来的液固反应变成了气固反应；同时生成物(如UO2SO4 WH2CKCaSO4.2Η20及其它硫酸盐)脱水，增加了灰渣的孔隙率，同时，导致最终浸出液中水含量较正常情况下偏低，从而导致溶液的酸度升高，PH逐渐减小；高温时晶形发生转变，化合物的反应活性增加；低价铀氧化，难溶化合物分解，有机质在拌酸过程中生成的硅酸薄膜破坏；有机质在拌酸过程中硫酸量多，可与铁、铝反应生成硫酸盐，而在高温熟化时，此硫酸盐又分解放出二氧化硫、三氧化硫等气体酸化剂与铀反应，此时铁、铝氧化物起到了贮存硫酸的作用。此外，各种氧化物在高温下有不同的膨胀系数，因而使矿物产生裂纹及新的表面。因此，高温熟化有利于提高酸与铀化合物反应的扩散速度与化学反应速度，从而提高铀的浸取率。并保证浸取尾渣满足铀含量小于0.15%解控抛渣要求。
【具体实施方式】
[0022]实施例1
[0023]第一步、选择粒度小于20目的灰渣，20g ；
[0024]第二步、使用硫酸熟化；
[0025]硫酸的体积为1.8ml ；
[0026]选择熟化温度为100°C ；
[0027]浓酸熟化时间为I小时；
[0028]第三步、浸取；
[0029]加入与灰渣的质量体积比为3ml的硫酸；
[0030]加入与灰渣的质量比为0.1g的氧化剂MnO2 ；
[0031]加去离子水，使液固比为3:1 ;
[0032]浸取温度为75°C，浸取时间为1.5小时；
[0033]第四步、过滤与洗涤；
[0034]将灰渣过滤出来，用pH=l.0的硫酸溶液20ml，在75°C下，洗涤3次。
[0035]实施例2
[0036]第一步、选择粒度小于20目的灰渣，20g ；
[0037]第二步、使用硫酸熟化；
[0038]硫酸的体积为2.4ml ；
[0039]选择熟化温度为105°C ；
[0040]浓酸熟化时间为1.5小时
[0041]第三步、浸取；
[0042]加入体积为4ml的硫酸；
[0043]加入质量为0.2g的氧化剂MnO2 ；
[0044]加去离子水，使液固比为3:1 ;[0045]浸取温度为80°C，浸取时间为1.5小时；
[0046]第四步、过滤与洗涤；
[0047]将灰渣过滤出来，将灰渣过滤出来，用pH=l.5的硫酸溶液10ml，在80°C下，洗涤5次。
[0048]实施例3
[0049]第一步、选择粒度小于20目的灰渣，20g ；
[0050]第二步、使用硫酸熟化；
[0051]硫酸的体积为2.6ml ；
[0052]选择熟化温度为110°C ；
[0053]浓酸熟化时间为2小时
[0054]第三步、浸取；
[0055]加入体积为6ml的硫酸；
[0056]加入质量比0.3g的氧化剂MnO2 ；
[0057]加去离子水，使液固比为3.5:1 ;
[0058]浸取温度为85°C ，浸取时间为2.0小时；
[0059]第四步、过滤与洗涤；
[0060]将灰渣过滤出来，用pH=l.5的硫酸溶液20ml，在80°C下，洗涤5次。
[0061]上述三个实施例，浸取后的灰渣铀含量平均为0.11%，满足对废弃灰渣铀含量小于
0.15%的要求。铀浸取率平均为99.24%ο
[0062]硝酸浸取法进行尾渣二次浸取，铀浸出率只有21.10%。采用硝酸浸取法比采用浓酸熟化法含有的Ca、Pb、Ba、Al明显偏高，这是由于浓酸熟化法在浸取铀的过程中，灰渣中的Ca、Pb、Ba等能与S042_生成CaS04、PbS04、BaS04而遗留在尾渣中，并导致其减容效果没有硝酸浸取法减容效果理想。但采用浓酸熟化法所得的浸取液中，因杂质含量相对于硝酸浸取液中的杂质含量少，这对后续处理工作是有好处的。
【权利要求】
1.一种含铀灰渣中铀的提取方法，依次包括以下步骤: 第一步、选择粒度小于20目的含铀灰渣； 第二步、使用硫酸熟化； 硫酸与灰渣的体积质量比为9~13% ； 熟化温度为10(Tll0°C ; 浓酸熟化时间为1~2小时； 第三步、浸取； 加入与灰渣的体积质量比为15%~30%的硫酸； 加入与灰渣的质量比为0.5%~1.5%的氧化剂MnO2 ； 加去离子水，使液固比为3:f3.5:1 ; 浸取温度为750C~85°C，浸取时间为1.5~2.0小时； 第四步、过滤与洗涤； 将灰渣过滤出来，用硫酸溶液对灰渣进行洗涤，收集硫酸溶液。
2.根据权利要求1所述的一种含铀灰渣中铀的提取方法，其特征在于:所述第四步中的洗涤为用pH=l.(Tl.5的硫酸溶液，在75°C~85°C下，以灰渣:硫酸溶液=1:1~2:1的质量体积比对灰渣进行洗涤，共洗涤3飞次。
【文档编号】C22B60/02GK103834821SQ201210472047
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月20日 优先权日:2012年11月20日
【发明者】孙自福, 郭翔 申请人:中核建中核燃料元件有限公司