第四章浸出液中金屬的提取

1、第四章 浸出液中金屬的提取 1 鈾的提取鈾的提取 1.1 離子交換樹脂離子交換樹脂 1.2 清液吸附：固定床吸附；連續(xù)逆流吸附清液吸附：固定床吸附；連續(xù)逆流吸附 1.3 萃取萃取 2 銅、金、銀的提取銅、金、銀的提取 2.1 置換沉淀法回收銅置換沉淀法回收銅 2.2 吸附法回收金吸附法回收金 2.3 電解沉積法電解沉積法概概 述述 在溶浸采礦中，經(jīng)過浸出，礦石中的有用組分進入浸出液中，有用組分的含量均較低。 通常，鈾的含量為每升幾毫克到幾百毫克，高的也只有幾克；銅的含量為每升幾克到十幾克，高的也只有幾十克，而雜質(zhì)的含量卻較高，如游離的硫酸、鐵、磷、鋁、錳、釩、鈣、鎂、硅、鉬等。此外，還有泥質(zhì)、

2、羥類有機質(zhì)等。 浸出液中有用組分的提取，其實質(zhì)是創(chuàng)造條件使溶液中各種離子不穩(wěn)定，通過一定的工藝手段，使有用組分和混在一起的有害雜質(zhì)分開，并予以清除。這些手段包括加人某種試劑，鐵、鋅等置換，離子交換樹脂吸附、活性炭吸附、溶劑萃取或者對電極施加電壓通以電流等。這些手段隨浸出液的性質(zhì)不同而分別采用。 1 1 鈾的提取鈾的提取 從鈾的浸出液中提取鈾的方法有： 化學(xué)沉淀法 離子交換法 有機溶劑萃取法化學(xué)沉淀法化學(xué)沉淀法 存在生產(chǎn)工序多、工藝復(fù)雜、生產(chǎn)效率低、化學(xué)試劑和材料消耗量大、回收率低及化學(xué)濃縮物中鈾含量不高(一般2040)等缺點，目前除處理堿浸液尚有應(yīng)用外，工業(yè)生產(chǎn)中已被離子交換法和有機溶劑萃取法

3、所代替，這兩種方法技術(shù)是經(jīng)濟而有效的，并成為標(biāo)準(zhǔn)工藝。 離子交換法離子交換法 離子交換法，又稱樹脂吸附法。它是浸出液中某種離子與固體離子交換劑(樹脂)可交換離子之間的化學(xué)置換過程。它的優(yōu)點： 選擇性好，能獲得純度較高的鈾化學(xué)濃縮物；既能從清液中提取鈾，也可從礦漿中提取鈾，這很適用于溶浸采鈾法的吸附；離子交換樹脂能反復(fù)使用；化學(xué)試劑和材料消耗量少；吸附尾液可返回使用。 有機溶劑萃取法有機溶劑萃取法 有機溶劑萃取法，簡稱萃取法。它是用一種與水不相混溶的有機溶劑與含鈾的浸出液相互接觸，將浸出液中的鈾提取到有機溶劑中，與浸出液中的雜質(zhì)分開，以達到提取和純化鈾的目的。 萃取法與離子交換法一樣，對鈾的選擇

4、性能好，同時對鈾的萃取速度、容量和純度(一定條件下)方面超過樹脂吸附法，但只適用于清液、富液和雜質(zhì)含量低的浸出液。兩種提取方法的選擇原則 a.浸出液中鈾濃度的高低； b.浸出液的性質(zhì)，即是清液還是礦漿。 對于濃度低的礦漿宜用離子交換法。因在這種情況下若用萃取法，萃取劑損耗量大，且礦漿中固體顆粒對萃取劑有吸附作用，增大了有機相損失。而離子交換法既適用于清液，也適用于礦漿，對浸出液中鈾濃度低的地浸工藝尤為適用。1.1 離子交換樹脂離子交換樹脂 離子交換樹脂是一種含有活性基團（又稱官能團）能與其他物質(zhì)進行離子交換的高分子聚合物。按其基團性質(zhì)可以分為陽離子和陰離子交換樹脂；按基團酸堿性強弱，又可分為強

5、酸性、弱酸性、強堿性、弱堿性四類。1 1）離子交換樹脂的特性）離子交換樹脂的特性 (1)樹脂直徑一般為0.61.2 mm的球狀體。 (2)樹脂難溶于水，且交聯(lián)度越大就越難溶解。 (3)樹脂泡水后，將水分子吸入其內(nèi)產(chǎn)生膨脹，質(zhì)量增加，2017型強堿性陰離子交換樹脂含水量一般為4050，交聯(lián)度大，膨脹性小。 (4)樹脂密度有干密度和濕密度(在水中膨脹后的密度)之分，2017型樹脂的密度為1.09 1.13gmL。 (5)交換容量：一般以單位質(zhì)量克干樹脂或濕樹脂吸附溶液中離子當(dāng)量數(shù)表示，如毫克數(shù)克干樹脂或毫克當(dāng)量升濕樹脂。實際生產(chǎn)中多用后者。 (6)選擇性：樹脂對溶液中各種離子的親合力是不同的，某些

6、離子比另一些離子結(jié)合更緊密，這種性質(zhì)叫做樹脂的選擇性。交換容量有三種交換容量有三種1)全容量：根據(jù)樹脂所有活性基團總數(shù)計算，其大小與被交換離子種類、介質(zhì)、pH值及交換過程無關(guān)，是一個常數(shù)。2)穿透容量：指浸出液通過樹脂層(或吸附塔)后，流出液中出現(xiàn)了被交換離子時的容量。對含鈾浸出液，流出液中鈾含量達5mgL時的容量稱為穿透容量。3)操作容量：也稱為飽和容量，指某一條件下，被交換離子流出的濃度與原液中濃度相等時的樹脂容量。主要與浸出液性質(zhì)、pH值、吸附溫度等因素有關(guān)。 2 2）浸出液中鈾的存在形態(tài)）浸出液中鈾的存在形態(tài) 鈾在水溶液中通常呈鈾酰離子(U022+)狀態(tài)存在，它能與多種陰離子結(jié)合成多種

7、鈾絡(luò)合離子和絡(luò)合物。在硫酸浸出液中，鈾主要以硫酸鈾酰形式存在；在碳酸鹽浸出液中，鈾的存在形式以碳酸鈾酰形式存在。 3 3）離子交換樹脂吸附機理）離子交換樹脂吸附機理 用硫酸浸出時，硫酸浸出液中的陰離子，除鈾酰絡(luò)離子外，還有硫酸根、硫酸氫根及鉬、磷、砷、鐵、釩等絡(luò)陰離子，這些陰離子都有可能被樹脂吸附，但這些陰離子除鉬以外，對樹脂的親合力都比鈾酰絡(luò)陰離子小，所以，在吸附過程中得到分離。在浸出液中還含有大量陽離子雜質(zhì)如K+，Na+，Ca2+，Mg2+，F(xiàn)e2+，Ni2+，Co2+，Cu2+等，當(dāng)用2017型陰離子交換樹脂吸附鈾時，這些離子不被吸附，只要控制得好，對鈾的吸附影響不大。2017型陰離子交

8、換樹脂 吸附硫酸浸出液中鈾的主要化學(xué)反應(yīng)式： 2R4NX+UO2(SO4)22-(R4N)2UO2(S04)2+2X- 4R4NX+U02(SO4)34-(R4N)4UO2(S04)3+4X- 式中 ： X樹脂上的可交換離子，如N03-，C1-。 吸附碳酸鹽浸出液中鈾的主要化學(xué)反應(yīng)式：2R4NX+UO2(CO3)22-(R4N)2UO2(C03)2+2X-4R4NX+U02(CO3)34-(R4N)4UO2(C03)3+4X- 酸性浸出液中影響樹脂吸附的因素 (1)(1)硫酸濃度和硫酸濃度和pHpH值值 工藝過程對pH控制在2左右為宜。(2)(2)鐵的含量鐵的含量 Fe()形成硫酸絡(luò)陰離子，被

9、樹脂吸附后又逐漸被鈾置換下來。 (3)(3)鉬的影響鉬的影響 鉬可形成絡(luò)陰離子或鉬酸根離子，使吸附鈾的容量下降。 (4)(4)氯根和硝酸根的影響氯根和硝酸根的影響 氯根和硝酸根對樹脂有很強的親合力，占據(jù)交換基團。 (5)(5)溫度的影響溫度的影響 提高溫度，對吸附有利，但不宜超過50。堿性浸出液中影響樹脂吸附的因素 (1)鈾和碳酸根及碳酸氫根的相對濃度：因為碳酸氫根濃度增大時，生成鈾陰離子絡(luò)合物的傾向減弱，而且碳酸氫根離子也會與鈾的吸附競爭，從而降低了鈾的吸附。 (2)pH值：吸附原液pH值從10.0變到9.0時，鈾的吸附容量下降50以上。 (3)氯根、硝酸根：氯根、硝酸根的存在將會降低鈾的吸

10、附容量，當(dāng)淋洗劑含有這兩種離子時，應(yīng)嚴(yán)格控制它們的含量。 (4)有機質(zhì)(有機酸鈉)：能使樹脂中毒。1.2 清液吸附清液吸附 在鈾生產(chǎn)工藝上，用強陰離子交換樹脂吸附鈾時，根據(jù)樹脂與吸附液的運動狀態(tài)，清液吸附分為固定床吸附和連續(xù)逆流吸附。固定床吸附和連續(xù)逆流吸附。 固定床吸附流程：固定床吸附流程： 吸附吸附 洗滌洗滌 淋洗淋洗 脫淋脫淋 轉(zhuǎn)型轉(zhuǎn)型連續(xù)逆流吸附（流化床） 連續(xù)逆流吸附流程中，樹脂和浸出液都是移動的。設(shè)有專用的吸附塔、淋洗塔。流程主要分兩步：吸附和淋洗。 吸附過程：貧樹脂從吸附塔頂部進，底部出；浸出液從吸附塔底部進入，頂部流出。浸出液經(jīng)吸附后可補充溶浸劑后循環(huán)使用；貧樹脂在吸附達到飽和

11、后轉(zhuǎn)移到淋洗塔去淋洗。 淋洗過程：讓飽和樹脂從淋洗塔頂部進，底部出；淋洗劑從淋洗塔底部進，頂部出，一般是三塔串聯(lián)。淋洗產(chǎn)生的合格液經(jīng)進一步處理后得到產(chǎn)品；從尾塔底部出來的是貧樹脂，貧樹脂經(jīng)過轉(zhuǎn)型后返回吸附塔進行吸附。1.3 萃取工藝萃取工藝 萃取萃取是利用物質(zhì)在有機相和水相中的溶解度不同以及不同的物質(zhì)在有機相中的溶解度不同的原理來實現(xiàn)的。目標(biāo)物質(zhì)經(jīng)萃取后轉(zhuǎn)移到有機相中，達到與其他成分分離的目的；再經(jīng)過反萃，將目標(biāo)物質(zhì)重新變?yōu)樗芤合?，這樣就達到了分離、純化、濃縮的目的。 其工藝主要分兩步：其工藝主要分兩步：萃取和反萃。 萃取過程中用的萃取劑為某種有機物。 反萃2 銅、金、銀的提取銅、金、銀的提

12、取 2.1 置換沉淀法回收銅置換沉淀法回收銅 置換沉淀法是根據(jù)浸出液中金屬離子的電化順序，用某一種金屬置換另一種金屬，并使之沉淀出來的方法。如用鐵置換沉淀浸出液中的銅，其他金屬，如鉛、鋅，也可以用來置換沉淀銅，但費用昂貴，因此鐵是唯一適用的金屬置換劑。置換用的鐵，應(yīng)有較大的比表面積，且比較純和無油質(zhì)等。 鐵屑置換時，浸出液pH值控制在2左右合適。 2.2 吸附法回收金吸附法回收金 從氰化物浸出液中回收金、銀，過去多用鋅置換沉淀法。用這個方法對吸附液的條件要求較高，而且金銀等貴金屬損失量較大，所以近年來較多用活性炭吸附和樹脂吸附方法，對吸附液可以不需凈化和固液分離，金損失量少，成本低，投資省，對含金量低于1.4gt的貧液尤為適宜。 活性炭吸附法回收金的工藝流程為：活性炭吸附分兩步，