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會計學(xué)1ch浸出液中金屬的提取實用概述

在溶浸采礦中,經(jīng)過浸出,礦石中的有用組分進(jìn)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)、羥類有機質(zhì)等。

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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。第2頁/共28頁1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第3頁/共28頁

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20%~40%)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所代替,這兩種方法技術(shù)是經(jīng)濟(jì)而有效的,并成為標(biāo)準(zhǔn)工藝。第4頁/共28頁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:①選擇性好,能獲得純度較高的鈾化學(xué)濃縮物;②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;③離子交換樹脂能反復(fù)使用;④化學(xué)試劑和材料消耗量少;⑤吸附尾液可返回使用。第5頁/共28頁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(dá)到提取和純化鈾的目的。第6頁/共28頁萃取法與離子交換法一樣,對鈾的選擇性能好,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。第7頁/共28頁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。第8頁/共28頁1.1離子交換樹脂

離子交換樹脂是一種含有活性基團(tuán)(又稱官能團(tuán))能與其他物質(zhì)進(jìn)行離子交換的高分子聚合物。按其基團(tuán)性質(zhì)可以分為陽離子和陰離子交換樹脂;按基團(tuán)酸堿性強弱,又可分為強酸性、弱酸性、強堿性、弱堿性四類。第9頁/共28頁1)離子交換樹脂的特性

(1)樹脂直徑一般為0.6~1.2mm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,201×7型強堿性陰離子交換樹脂含水量一般為40%~50%,交聯(lián)度大,膨脹性小。第10頁/共28頁(4)樹脂密度有干密度和濕密度(在水中膨脹后的密度)之分,201×7型樹脂的密度為1.09~1.13g/mL。

(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。第11頁/共28頁交換容量有三種

1)全容量:根據(jù)樹脂所有活性基團(tuán)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(dá)5mg/L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)。第12頁/共28頁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。第13頁/共28頁3)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201×7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。第14頁/共28頁201×7型陰離子交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)2]2-—(R4N)2UO2(S04)2+2X-

4R4NX+[U02(SO4)3]4-—(R4N)4UO2(S04)3+4X-

式中:

X—樹脂上的可交換離子,如N03-,C1-。

第15頁/共28頁吸附碳酸鹽浸出液中鈾的主要化學(xué)反應(yīng)式:

2R4NX+[UO2(CO3)2]2-—(R4N)2UO2(C03)2+2X-4R4NX+[U02(CO3)3]4-—(R4N)4UO2(C03)3+4X-

第16頁/共28頁酸性浸出液中影響樹脂吸附的因素

(1)硫酸濃度和pH值工藝過程對pH控制在2左右為宜。(2)鐵的含量

Fe(Ⅲ)形成硫酸絡(luò)陰離子,被樹脂吸附后又逐漸被鈾置換下來。(3)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)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(tuán)。(5)溫度的影響

提高溫度,對吸附有利,但不宜超過50℃。第17頁/共28頁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。第18頁/共28頁1.2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。第19頁/共28頁

固定床吸附流程:吸附洗滌淋洗脫淋轉(zhuǎn)型第20頁/共28頁連續(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。第21頁/共28頁吸附過程:貧樹脂從吸附塔頂部進(jìn),底部出;浸出液從吸附塔底部進(jìn)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(dá)到飽和后轉(zhuǎn)移到淋洗塔去淋洗。第22頁/共28頁淋洗過程:讓飽和樹脂從淋洗塔頂部進(jìn),底部出;淋洗劑從淋洗塔底部進(jìn),頂部出,一般是三塔串聯(lián)。淋洗產(chǎn)生的合格液經(jīng)進(jìn)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(jìn)行吸附。第23頁/共28頁1.3萃取工藝萃取是利用物質(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(dá)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(dá)到了分離、純化、濃縮的目的。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。反萃第24頁/共28頁2銅、金、銀的提取2.1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。第25頁/共28頁2.2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1.4g/t的貧液尤為適宜?;钚蕴课椒ɑ厥战鸬墓に嚵鞒虨椋夯钚蕴课椒謨刹?,即吸附與

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