流化床离子交换从含铀废水中吸附铀.pdf

第6 0 卷第4 期 2008 年11 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．6 0 ．N o ．4 N o v e m b e r2008 流化床离子交换从含铀废水中吸附铀 胡凯光，陈祥标，谭凯旋，杨金辉，汪爱河 南华大学核资源与安全工程学院，湖南衡阳4 2 10 0 1 摘要研究流化床离子交换从含铀废水中吸附铀的过程。结果表明，在吸附溶液p H 3 左右。铀浓度1 5 ～3 6 m g ／1 ．．，塔有 效吸附段高6 ．6 5 m 的条件下，采用3 0 - - 4 0 m ／h 的空塔线速度，流量比4 0 0 ～6 0 0 ，用新旧树脂吸附都可使吸附尾液中的铀浓度≤ 0 ．I m g l L o 关键词冶金技术；铀；流化床；离予交换 中图分类号T L 2 1 2 ．3 1 ；T Q 0 2 8 ．1 5文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 8 0 4 0 0 8 8 0 4 近年来铀矿山含铀废水和铀矿石浸出液回收和 处理技术取得了较大的发展，以前以固体床离子交 换作为回收铀的主要方法，从目前研究和应用的动 态来看，趋向于流化床离子交换法。流化床逆流离 子交换回收铀，因其适应性广，处理量大，结构简单， J j D - r 维修方便，操作性能稳定等优点，研究与应用得 到迅速发展【卜2 | 。 针对某矿废水采用流化床逆流离子交换进行了 ．铀的吸附试验。， 1实验方法 1 ．1 吸附试验设备 采用穿流式筛板塔，塔径l O O m m ，塔高 7 3 5 0 m m ，吸附段树脂控制在6 6 5 0 m m 左右。吸附 塔由8 个塔节组成，筛板间距8 0 0 r a m ，开孔率 1 1 ．8 ％，孔径6 r a m ，进液管直径2 0 r a m ，开两排3 r a m 孔径的布液孔，每排1 3 个孔。每一塔节配有视镜和 取样口，供观察和取样。 1 ．2 吸附试验流程 流程示意图见图l 。矿水由原液池 1 经泵 2 打到高位槽 3 ，经过转子流量计 4 由塔底部进塔 5 ，自下而上，尾液由塔顶溢流口排出。 吸附塔在运转过程中，塔中的树脂呈流化状态， 固液两相充分接触，在液相中的铀逐渐被树脂吸附， 尾液从塔顶排出。树脂吸附铀达到一定容量后，停 收稿日期2 0 0 6 1 2 0 1 基金项目国家自然科学基金资助项目 1 0 6 7 5 0 5 9 ；湖南省教育厅 项目 0 5 4 4 8 9 作者简介胡凯光 1 9 6 4 一 ，男，湖南宁乡县人，教授，硕士，主要从 事溶浸采矿、水冶工艺、废水处理等方面研究。 止进液，从塔底排出饱和树脂并计量。同时取样测 其铀含量。与此同时从塔顶加入等量的再生树脂。 图1吸附试验流程示意 F i g ．1 S c h e m eo fa b s o r be x p e r i m e n t 2 吸附工艺条件试验结果与讨论 2 ．1 空塔线速度对吸附的影响 在设备相同，其他工艺条件固定的情况下，不同 吸附空塔线速度的试验结果见表1 和表2 。 空塔线速度会影响塔布液，也影响树脂与溶液 中铀的接触时间。由表1 结果可知，流速增大，尾液 铀浓度略有提高，但影响不大。速度3 0 m ／s 和 4 0 m ／s 均能使尾液铀浓度≤0 ．1 m g ／L ，两种流速都 可行，但流速大时，要达到同样的效果，在其他条件 固定不变时，就要有较高的树脂床层。流速大时，不 仅提高了设备处理能力，也有利于处理含泥矿水。 因此速度选择应视技术经济全面比较而定。 2 ．2 流量比对吸附效率影响 流量比实际上是树脂吸附量问题。流量比的试 验，是固定其他条件，改变单位时间排出和加入树脂 量，试验结果见表3 。 万方数据 第4 期 胡凯光等流化床离子交换从含铀废水中吸附铀 8 9 表1 不同线速度对吸附的影响 ． T a b l e1E f f e c to fd i f f e r e n tl i n e a rv e l o c i t yo na b s o r p t i o n 表2 不同线速度的梯度样结果 T a b l e2G r a d i e n ts a m p l er e s u l to fd i f f e r e n tl i n e a rv e l o c i t y 表3 不同流量比试验结果 T a b l e3E x p e r i m e n tr e s u l to fd i f f e r e n tf l o wr a t i o 由表3 结果可知，在其他条件相同情况下，树脂 吸附量随着流量比增大而提高。不同流量比时，吸 附梯度样结果见表4 。 从表4 可看出，为了确保尾液铀浓度≤0 ．1 r n g ／ L ，流量比提高，则塔需相应提高，因此，流量比也一 样要视其技术经济因素的比较而定。 流量比是实际运转中一个很重要的工艺参数。 当在实际生产中，工艺条件一旦变化，它是唯一方便 可调，确保正常运转的工艺参数。 2 ．3 铀浓度对吸附的影响 为了解铀浓度对吸附的影响，对不同铀浓度进 行试验。试验结果见表5 和表6 。 表4 不同流量比的吸附梯度结果 T a b l e4A b s o r bg r a d i e n tr e s u l to fd i f f e r e n tf l o wr a t i o 表5 不同铀浓度试验结果 T a b l e5E f f e c to fU r a n i u mc o n c e n t r a t i o nO na b s o r p t i o n 万方数据 9 0 有色金属第6 0 卷 表6 不同铀浓度的吸附梯度 T a b l e6E e f f e e to fU r a n i u mc o n c e n t r a t i o ng r a d i e n t s a m p l e0 1 2a b s o r p t i o n 试验结果表明，在给定条件下，铀浓度从 1 5 ．8 m g ／L 增加到3 6 ．2 m g ／L 。流量比为6 0 0 的情 况下，吸附尾液铀浓度可达到≤0 ．1 m g ／L 的要求。 矿水铀浓度高，树脂的吸附量也高。 2 ．4 新旧树脂对比试验 为考察2 0 1 7 树脂对吸附性能的影响，用使用 四年多树脂与新树脂进行对比试验，结果见表7 。 从对比试验结果看，新旧树脂吸附能力无明显差别， 吸附尾液铀浓度达到要求。 2 ．5 新旧树脂中铁含量对吸附的影响 原有固定床饱和树脂经过淋洗后，再生树脂仍 残留一定量的铁。为了解它对吸附的影响，进行了 试验，结果见表8 。 由表8 可见，再生树脂残存铁，到一定量后，对 吸附有一定影响，会降低树脂吸附铀速率，吸附后的 尾液铀浓度也有所提高。 表7 新旧树脂吸附效果对比试验结果 T a b l e7C o m p a r i s o nb e t w e e nn e wr e s i na n do l dr e s i no nU r a n i u ma b s o r p t i o n 3 结论 乏黧嚣鬈警淼 磊j 勰翟磊 在吸附溶液p H 值3 左右，铀浓度1 5 ～3 6 m g ／脂都可使吸附尾液中的铀浓度≤0 ．1 m g ／L 。 参考文献 [ 1 ] 赵伯毅．反向流化床连续逆流离子交换技术 一 [ J ] ．铀矿冶，2 0 0 1 ， 2 8 5 9 2 - [ 2 ] 肖连生，张启修，龚柏藩，等．密实移动床一流化床离子交换除钼技术在工业上的应用[ J ] ．中国钨业，2 0 0 1 ， 2 2 6 2 9 ． 下转第9 4 页，C o n t i n u e do nP ．9 4 万方数据 有色金属第6 0 卷 生二氧化硫，解决了传统工艺流程中二氧化硫制酸 及环境污染问题。在1 6 0 ℃，氧分压3 5 0 k P a ，及硝酸 浓度3 0 9 ／L 条件下浸出3 h ，钼的转化率可达9 9 ％以 上，浸出率1 0 ％左右。浸出渣可直接氨浸酸沉生产 参考文献 钼酸铵，无需进行酸洗处理。加压浸出液采用萃取 法回收其中的钼，反萃液并入主流程酸沉系统，钼的 总回收率可达到9 8 ％以上。 [ 1 ] 罗振中．钼的应用及其发展[ J ] ．中国钼业，1 9 9 8 ，2 2 4 1 7 2 1 ． [ 2 ] 刘成西，张干．采用回转窑焙烧钼精矿[ J ] ．工业炉，2 0 0 4 ，2 6 2 1 8 2 0 ． [ 3 ] 邹振球，周勤俭．钼精矿石灰焙烧一N 2 3 5 萃取工艺提取钼铼[ J ] ．矿冶工程，2 0 0 2 ，2 2 1 7 9 8 2 ． [ 4 ] 黄海芳．钼精矿焙烧的污染浪费及对策[ J ] ．铁合金，2 0 0 2 ， 1 1 2 一1 7 ． [ 5 ] 汪金发，华东发．钼酸铵生产中的“三废”治理及综合利用[ J ] ．中国钼业，1 9 9 8 ，2 2 4 4 3 4 9 ． [ 6 ] 程光荣，马秀华，王述吉．用压热浸出和溶剂萃取技术生产钼酸铵[ J ] ．湿法冶金，1 9 9 4 ， 3 2 7 3 2 ． [ 7 ] 张邦胜，蒋开喜，王海北，等．酸性加压氧化分解辉铝精矿的实验研究[ J ] ．稀有金属，2 0 0 7 ，3 1 3 3 8 4 3 9 2 ． [ 8 ] 王志诚．用四钼酸铵生产试剂级七铝酸铵的工艺研究与实践[ J ] ．中国钼业，2 0 0 0 ，2 4 5 2 7 2 9 ． A c i dP r e s s u r eO x i d a t i o nP r o c e s st oP r o d u c eA m m o n i aM o l y b d a t ef r o mM o l y b d e n u mC o n c e n t r a t e W A N GY u - f a n g ，L I 【，S a n p i n g ，W A N Gh a l - b e i B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a A b s t r a c t T h ep r o c e s so nm o l y b d e n u mc o n c e n t r a t ea c i dp r e s s u r eo x i d a t i o ni si n v e s t i g a t e d ．A tt h ec o n d i t i o no f1 6 0 ℃． P o2 ，，％，％, 3 5 0 k P a l e a c h i n gt i m e3 h t h em o l y b d e n u mc o n v e r s i o nr a t ei sa b o v e9 9b u ta b o u t1 0M oc o m e si n t o s o l u t i o n ．T h er e s i d u ec a nb et r e a t e db ya m m o n i al e a c h i n gd i r e c t l yw i t h o u ta c i dw a s h i n gp r o c e s s ，a n dt h em o l y b d e n u mi na m m o n i al e a c h i n gs o l u t i o nc a nb ep r e c i p i t a t e dw i t hn i t r i ca c i dt op r o d u c ea m m o n i u mm o l y b d a t e ．A n d t h em o l y b d e n u mi np r e s s u r el e a c h i n gs o l u t i o nc a nb ee x t r a c t e dw i t hN 2 3 5 ．S t r i p i n gs o l u t i o nc a nb es e n tt oa c i d p r e c i p i t a t i o np r o c e s s ，a n dr a f f i n a t ec a nb ed i s c h a r g e da f t e rt r e a t m e n t ．T h es o l u t i o na f t e ra c i dp r e c i p i t a t i o nt or e c o v e r yM oc a nb ec r y s t a l l i z e dt op r o d u c ea m m o n i u mn i t r a t e ． K e y w o r d s 。m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；m o l y b d e n u mc o n c e n t r a t e ；a c i dp r e s s u r eo x i d a t i o n ；a m m o n i u m m o l y b d a t e 上接第9 0 页，C o n t i n u e df r o mP ．9 0 U r a n i u mA b s o r p t i o ni nF l u i d i z e dB e dI o nE x c h a n g eC o l u m n H UK a i - g u a n g ，C H E NX i a n g - b i a o ，T A NK a i x u a n ，Y A N GJ i n h u i ，W A N GA i h e S c h o o lo fN u c l e u sR e s o u e c e s S a f eE n g i n e e r i n g ，N a n h u aU n i v e r s i t y ，H e n g y a n g4 2 1 0 0 1 ，C h i n a A b s t r a c t T h ep r o c e s so fU r a n i u ma b s o r p t i o nf r o mm i n ew a s t e w a t e rc o n t a i n i n gU r a n i u mw i t hf l u i d i z e db e di o ne x ． c h a n g ec o l u m ni si n v e s t i g a t e d ．T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a tt h el e s st h a n0 ．1m g ／LU r a n i u mc o n c e n t r a t i o ni na b s o r b e dr a f f i n a t ec a nb ea c h i e v e dw i t ht h en e wo ru s e dr e s i nu n d e rt h ec o n d i t i o no fa d s o r p t i o ns o l u t i o n p Ha b o u t3 ，U r a n i u mc o n c e n t r a t i o n1 5 ～3 6 m g ／La n dt h et o w e re f f e c t i v ea d s o r p t i o ns e c t i o n6 ．6 5 mh i g h ，3 0 ～ 4 0 m ／hv o i dt o w e rl i n ks p e e d ．4 0 0 ～6 0 0f l u xr a t i o ． K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；U r a n i u m ；f l u i d i z e db e d ；i o n i ce x c h a n g e 万方数据