浸出液中金属的提取.ppt

概述,在溶浸采矿中，经过浸出，矿石中的有用组分进入浸出液中，有用组分的含量均较低。通常，铀的含量为每升几毫克到几百毫克，高的也只有几克；铜的含量为每升几克到十几克，高的也只有几十克，而杂质的含量却较高，如游离的硫酸、铁、磷、铝、锰、钒、钙、镁、硅、钼等。此外，还有泥质、羟类有机质等。,浸出液中有用组分的提取，其实质是创造条件使溶液中各种离子不稳定，通过一定的工艺手段，使有用组分和混在一起的有害杂质分开，并予以清除。这些手段包括加人某种试剂，铁、锌等置换，离子交换树脂吸附、活性炭吸附、溶剂萃取或者对电极施加电压通以电流等。这些手段随浸出液的性质不同而分别采用。,1铀的提取,从铀的浸出液中提取铀的方法有：化学沉淀法离子交换法有机溶剂萃取法,化学沉淀法存在生产工序多、工艺复杂、生产效率低、化学试剂和材料消耗量大、回收率低及化学浓缩物中铀含量不高(一般2040)等缺点，目前除处理碱浸液尚有应用外，工业生产中已被离子交换法和有机溶剂萃取法所代替，这两种方法技术是经济而有效的，并成为标准工艺。,离子交换法离子交换法，又称树脂吸附法。它是浸出液中某种离子与固体离子交换剂(树脂)可交换离子之间的化学置换过程。它的优点：选择性好，能获得纯度较高的铀化学浓缩物；既能从清液中提取铀，也可从矿浆中提取铀，这很适用于溶浸采铀法的吸附；离子交换树脂能反复使用；化学试剂和材料消耗量少；吸附尾液可返回使用。,有机溶剂萃取法有机溶剂萃取法，简称萃取法。它是用一种与水不相混溶的有机溶剂与含铀的浸出液相互接触，将浸出液中的铀提取到有机溶剂中，与浸出液中的杂质分开，以达到提取和纯化铀的目的。,萃取法与离子交换法一样，对铀的选择性能好，同时对铀的萃取速度、容量和纯度(一定条件下)方面超过树脂吸附法，但只适用于清液、富液和杂质含量低的浸出液。,两种提取方法的选择原则,a.浸出液中铀浓度的高低；b.浸出液的性质，即是清液还是矿浆。对于浓度低的矿浆宜用离子交换法。因在这种情况下若用萃取法，萃取剂损耗量大，且矿浆中固体颗粒对萃取剂有吸附作用，增大了有机相损失。而离子交换法既适用于清液，也适用于矿浆，对浸出液中铀浓度低的地浸工艺尤为适用。,1.1离子交换树脂,离子交换树脂是一种含有活性基团（又称官能团）能与其他物质进行离子交换的高分子聚合物。按其基团性质可以分为阳离子和阴离子交换树脂；按基团酸碱性强弱，又可分为强酸性、弱酸性、强碱性、弱碱性四类。,1）离子交换树脂的特性,(1)树脂直径一般为0.61.2mm的球状体。(2)树脂难溶于水，且交联度越大就越难溶解。(3)树脂泡水后，将水分子吸入其内产生膨胀，质量增加，2017型强碱性阴离子交换树脂含水量一般为4050，交联度大，膨胀性小。,(4)树脂密度有干密度和湿密度(在水中膨胀后的密度)之分，2017型树脂的密度为1.091.13gmL。(5)交换容量：一般以单位质量克干树脂或湿树脂吸附溶液中离子当量数表示，如毫克数克干树脂或毫克当量升湿树脂。实际生产中多用后者。(6)选择性：树脂对溶液中各种离子的亲合力是不同的，某些离子比另一些离子结合更紧密，这种性质叫做树脂的选择性。,交换容量有三种,1)全容量：根据树脂所有活性基团总数计算，其大小与被交换离子种类、介质、pH值及交换过程无关，是一个常数。2)穿透容量：指浸出液通过树脂层(或吸附塔)后，流出液中出现了被交换离子时的容量。对含铀浸出液，流出液中铀含量达5mgL时的容量称为穿透容量。3)操作容量：也称为饱和容量，指某一条件下，被交换离子流出的浓度与原液中浓度相等时的树脂容量。主要与浸出液性质、pH值、吸附温度等因素有关。,2）浸出液中铀的存在形态,铀在水溶液中通常呈铀酰离子(U022+)状态存在，它能与多种阴离子结合成多种铀络合离子和络合物。在硫酸浸出液中，铀主要以硫酸铀酰形式存在；在碳酸盐浸出液中，铀的存在形式以碳酸铀酰形式存在。,3）离子交换树脂吸附机理,用硫酸浸出时，硫酸浸出液中的阴离子，除铀酰络离子外，还有硫酸根、硫酸氢根及钼、磷、砷、铁、钒等络阴离子，这些阴离子都有可能被树脂吸附，但这些阴离子除钼以外，对树脂的亲合力都比铀酰络阴离子小，所以，在吸附过程中得到分离。在浸出液中还含有大量阳离子杂质如K+，Na+，Ca2+，Mg2+，Fe2+，Ni2+，Co2+，Cu2+等，当用2017型阴离子交换树脂吸附铀时，这些离子不被吸附，只要控制得好，对铀的吸附影响不大。,2017型阴离子交换树脂,吸附硫酸浸出液中铀的主要化学反应式：2R4NX+UO2(SO4)22-(R4N)2UO2(S04)2+2X-4R4NX+U02(SO4)34-(R4N)4UO2(S04)3+4X-式中：X树脂上的可交换离子，如N03-，C1-。,吸附碳酸盐浸出液中铀的主要化学反应式：2R4NX+UO2(CO3)22-(R4N)2UO2(C03)2+2X-4R4NX+U02(CO3)34-(R4N)4UO2(C03)3+4X-,酸性浸出液中影响树脂吸附的因素,(1)硫酸浓度和pH值工艺过程对pH控制在2左右为宜。(2)铁的含量Fe()形成硫酸络阴离子，被树脂吸附后又逐渐被铀置换下来。(3)钼的影响钼可形成络阴离子或钼酸根离子，使吸附铀的容量下降。(4)氯根和硝酸根的影响氯根和硝酸根对树脂有很强的亲合力，占据交换基团。(5)温度的影响提高温度，对吸附有利，但不宜超过50。,碱性浸出液中影响树脂吸附的因素,(1)铀和碳酸根及碳酸氢根的相对浓度：因为碳酸氢根浓度增大时，生成铀阴离子络合物的倾向减弱，而且碳酸氢根离子也会与铀的吸附竞争，从而降低了铀的吸附。(2)pH值：吸附原液pH值从10.0变到9.0时，铀的吸附容量下降50以上。(3)氯根、硝酸根：氯根、硝酸根的存在将会降低铀的吸附容量，当淋洗剂含有这两种离子时，应严格控制它们的含量。(4)有机质(有机酸钠)：能使树脂中毒。,1.2清液吸附,在铀生产工艺上，用强阴离子交换树脂吸附铀时，根据树脂与吸附液的运动状态，清液吸附分为固定床吸附和连续逆流吸附。,固定床吸附流程：吸附洗涤淋洗脱淋转型,连续逆流吸附（流化床）,连续逆流吸附流程中，树脂和浸出液都是移动的。设有专用的吸附塔、淋洗塔。流程主要分两步：吸附和淋洗。,吸附过程：贫树脂从吸附塔顶部进，底部出；浸出液从吸附塔底部进入，顶部流出。浸出液经吸附后可补充溶浸剂后循环使用；贫树脂在吸附达到饱和后转移到淋洗塔去淋洗。,淋洗过程：让饱和树脂从淋洗塔顶部进，底部出；淋洗剂从淋洗塔底部进，顶部出，一般是三塔串联。淋洗产生的合格液经进一步处理后得到产品；从尾塔底部出来的是贫树脂，贫树脂经过转型后返回吸附塔进行吸附。,1.3萃取工艺,萃取是利