用D302-Ⅱ树脂从地浸采铀溶液中分离铼的研究.pdf

4 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年7 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 3 ．0 7 ．0 1 2 用D 3 眩Ⅱ树脂从地浸采铀溶液中分离铼的研究 蒋小辉1 ’2 ，罗明标2 ，陈国贞1 ，花榕2 ，宋金如2 ，张玲1 1 ．新疆中核天山铀业公司，新疆伊宁8 3 5 0 0 0 ；2 ．东华理工大学，江西抚州3 4 4 0 0 0 摘要采用D m 一Ⅱ阴离子交换树脂从组分复杂的地浸采铀浸出液中分离低浓度铼。结果表明，铼、铀分离 系数在p H 一2 ．o 时有最大值79 6 5 ，铼吸附率在铼、铀质量比为1 0 0 1 时还有9 4 ．3 5 ％，地浸液中铀对 铼的吸附和解吸干扰小。每克D 3 ”Ⅱ可以吸附6 2 ．5m g 铼，用2 5 0m L3m o l ／LN H 。0 H 解吸，解吸液中 铼浓度为4 ．5m g ／m L ，蒸发浓缩后可得到白色N H 。R e 0 。晶体。 关键词铼；D 。一Ⅱ树脂；地浸采铀；吸附；分离 中图分类号T F 8 4 1 ．8 ；T Q 4 2 5 ．2 3 2文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 3 0 7 一0 0 4 4 一0 4 S t u d yo nR h e n i u mS e p a r a t i o nf r o mI n 。S i t uL e a c h i n gU r a n i u m S O l u t i o nw i t hD 3 0 2 ．ⅡR e s i n J I A N GX i a o h u i l ”，L O UM i n g _ b i a 0 2 ，C H E NG u o z h e n l ，H U AR o n 9 2 ， S O N GJ i n - r u 2 ，Z H A N GL i n 9 1 1 ．T i a n s h a nU r a n i u mC o ．，L t d ．，C N N C ，Y i n i n g8 3 5 0 0 0 ，X i n j i a n g ，C h i n a ； 2 ．E a s tC h i n aI n s t i t u t eo fT e c h n 0 1 0 9 y ，F u z h o u3 4 4 0 0 0 ，J i a n g x i ，C h i n a A b s t r a c t L o wc o n c e n t r a t i o nr h e n i u mf r o mi n s i t u l e a c h i n gu r a n i u ms o l u t i o nw a ss e p a r a t e dw i t hw e a k l y b a s i cD 3 0 2 一Ⅱr e s i n ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h es e p a r a t i o nc o e f f i c i e n to fr h e n i u ma n du r a n i u mr e a c h e sm a x i m u mv a l u eo f79 6 5i np H2 ．O ，a n dt h ea b s o r p t i o nr a t es t i l lr e a c h e s9 4 ．3 5 ％w h e nm a s sr a t i oo fu r a n i u mt o r h e n i u mi s 10 0 1 ，w h i c hi n d i c a t e st h a tu r a n i u mi ni n - s i t ul e a c h i n gu r a n i u ms o l u t i o nh a sn oi n t e r f e r e n c eo n a d s o r p t i o na n dd e s o r p t i o no fr h e n i u m ．6 2 ．5m gr h e n i u mc a nb ea d s o r b e di np e rg r a mD 3 0 2 一Ⅱr e s i n ，a n dr h e n i u mc o n c e n t r a t i o ni ns t r i p p i n gs o l u t i o ni s4 ．5m g ／m Ld e s o r b e df r o mD 3 0 2 一Ⅱr e s i nb y2 5 0m L3m o l ／L N H 40 Hs o l u t i o n ．W h i t ec r y s t a lN H 4R e 0 4c a nb eo b t a i n e df r o ms t r i p p i n gs o l u t i o na f t e re v a p o r a t i o na n d c o n c e n t r a t i o n ． K e yw o r d s r h e n i u m ；D 3 0 2 一Ⅱr e s i n ；i n _ s i t u1 e a c h i n gu r a n i u m ；a d s o r p t i o n ；s e p a r a t i o n 铼主要应用在冶金、航天及国防尖端科学领 域[ 1 - 3 ] 。分离富集铼的方法很多，较常见的是离子交 换法和萃取法[ 4 _ 1 0 ] 。从地浸采铀浸出液中分离回收 低浓度的铼，采用离子交换法比萃取法更为优越。 由于地浸液 包括吸附尾液 中含有一定浓度的铀， 实现铼的回收需考虑铼和铀的分离问题。 弱碱性阴离子交换树脂D 3 。。一Ⅱ吸附铼的性能较 收稿日期2 0 1 3 0 1 一0 5 作者简介蒋小辉 1 9 7 5 一 ，男，湖南宁远人，高级工程师，硕士研究生． 好，吸附平衡时间短，吸附容量大，可用3m o l ／L 的 N H 。O H 洗脱。与强碱性阴离子交换树脂相比， D 3 。。一Ⅱ的吸附率高、吸附速率快、能从低含量铼 o ．0 3 m g ／L 溶液中吸附铼，并且解吸也简单[ 1 1 | 。本文在 前期研究的基础上，采用D 。眙Ⅱ从地浸采铀浸出液 中分离低浓度的铼。 万方数据 2 0 1 3 年7 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 4 5 1试验部分 1 ．1 主要试剂和设备 铼标准液 1m g ／m L ；p H2 ．0 淋洗液去离子 水用硫酸调至p H2 ．0 ；N H 。O H 解吸液 3m 0 1 ／L ； 硫脲溶液 5 ％ 以及氯化亚锡溶液2 0 ％ 1 1 盐酸 溶液。 主要设备有西内6 ．8m m 7 5m m 和西内8 ．5m m 1 0 0m m 两种带贮液杯U 型玻璃交换柱；西内 3m m 8 0m m 微型交换柱，其余见文献[ 1 1 ] 。 1 ．2 试验方法 根据文献[ 1 1 ] 采用静态试验和动态试验方法。 铼的吸附量和分配比计算公式为 D 一孚品一等 式中C 0 和e 分别为水相中铼的初始浓度和平衡浓 度，m g ／L ；V 为溶液的总体积，m L ；Ⅳ为树脂质量， g ；Q 为铼吸附量，m g ／g ；D 为分配比。 2 试验原理 D 。o z - Ⅱ在微酸性硫酸溶液中的吸附反应为 H 2 S 0 4 2 R 3 N ≠ R 3 N H 2 S 0 4 2 R e 0 4 一 R 3 N H 2 S 0 4 ≠R 3 N H R e 0 4 S 0 4 2 一 用N H 。0 H 洗脱铼的反应为 R 3 N H R e 0 4 N H 3 H 2 0 寻a R 3 N H O H N H 4 R e 0 4 3 结果与讨论 3 ．1 铀、铼分离条件试验 3 ．1 ．1 吸附时间对吸附率的影响 在聚碳酸酯瓶中加入O ．0 5g 树脂若干份，加 p H4 ．O 的铼质量浓度为5 0 0 肛g ／m L 溶液1 0m L ， L ／S 2 0 0 ，在室温下按照文献[ 1 1 ] 的方法测定水相 中残余铼的含量，并计算树脂对铼的吸附量Q 。以 Q 对振荡时间￡作图，结果见图1 。 从图1 可看出，采用D 3 略Ⅱ吸附铼，3 0m i n 即可 达到平衡；但是吸附铀需8 0m i n 方可达到平衡。 3 ．1 ．2 吸附酸度对铼、铀分配系数和分离系数的影响 在不同酸度下，D 3 。。一Ⅱ吸附铼的同时也吸附铀， 在选择铼最佳吸附酸度时，必须选择铼、铀分离系数 大的酸度才能使铀、铼得以分离。 试验条件铼浓度5 0 0 肛g ／m L ，L ／S 一2 0 0 ，铀浓 度2 0 0 肛g ／m L ，L ／S 一2 0 0 ，酸度对铼、铀分配系数和 分离系数的影响结果见图2 。 图1Q ～f 关系曲线 F i g ．1Q ～fc u r v e 图2 酸度对铼、铀分配系数和分离系数的影响 F i g ．2 E f f e c to fa c i d i t yo nd i s t r i b u t i o n c o e f f i c i e n ta n ds e p a r a t i o nc o e f f i c i e n to f r h e n i u ma n du r a n i u m 由图2 可知，在吸附酸度p H1 ．O 时，铼分配系 数最小，p H2 。0 ～5 ．0 范围内分配系数较为稳定。 随p H 增加，铀的分配系数略有增加，而铼的分配系 数增加的幅度相对较大。铼、铀分离系数在p H2 ．0 时有最大值79 6 5 ，该数值远大于1 ，表示二者易于 分离。 因此，选择p H2 ．o 为D 。眩Ⅱ分离铀、铼的最佳 酸度。而地浸采铀浸出液的p H 正好约为2 ，这是 实现铀、铼分离较为有利的因素。 3 ．1 ．3 铼、铀浓度对吸附容量的影响 称取o ．0 5g 树脂数份，在p H2 ．o 硫酸介质中， 按照液固比4 0 0 和2 0 0 分别加入不同浓度的铼和铀 溶液，振荡3 0m i n 后测定平衡液中铼和铀的含量， 并换算成树脂的吸附量，结果如图3 所示。 图3 表明，铼吸附量随水相铼平衡浓度的增加 而逐渐增加。当溶液中铼平衡浓度高于1 4 3m g ／L 后，吸附容量基本保持在1 5 8 ．4m g ／g 。铀吸附量随 铀平衡浓度增加略有增加，但增幅不大，平衡铀浓度 ooI、黎垛鞋惫og．8H、籁垛犍求 万方数据 4 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年7 期 ， k ● 基 ＆ 图3吸附容量与平衡浓度的关系曲线 F i g ．3 C u r V eo fa d s o r p t i o nc a p a c i t ya n d e q u i l i b r i u mc o n c e n t r a t i o n 2 4 8m g ／L 时吸附量为4 9m g ／g ，大于此浓度吸附量 下降。 根据F r e u n d l i c h 吸附等温式[ 1 z ] Q K C “” 以l gQ 对l ge 作图可得直线 见图4 。 I g “。 图4 l gQ ～l gG 关系曲线 F i g ．4 C u r v eo f l gQ ～ke 根据图4 可以求得铼、铀的吸附常数咒和K 。 由此得出铼、铀的吸附式分别为 Q R 。一5 1 ．7 6 C R 。o ‘2 6 Q u 0 ．5 7 C u “” 吸附式中，K 。。是K u 的9 0 倍，说明D 3 0 z 一Ⅱ与铼 的亲和力比对铀大得多。因此，在有铀存在的情况 下也能优先吸附铼。铼的吸附常数咒值为3 ．8 4 ，在 2 ～1 0 之间，表明树脂吸附铼的反应易于进行。 3 ．1 ．4 铀、铼质量比对铼吸附率的影响 考察有铀存在的情况下，铀对铼吸附率的影响。 移取o ．1gD 3 晤Ⅱ湿法装入微型交换柱，逐次移取5 0 肚g 铼和不同量铀上柱，再用8m L3m 0 1 ／LN H 。O H 分次解吸铼，用硫脲光度法测定铼，计算铼吸附率， 结果见表1 。 表1 铀、铼质量比对铼吸附率的影响 T a b l e1E f f 毛c to fm a s sr a t i oo fu r a n i u mt o 结果表明，当铀、铼的质量比达到1 0 0 1 时，铼 吸附率仍然有9 4 ．3 5 ％。说明在有铀存在的情况 下，树脂仍然优先吸附铼，这与静态吸附试验结果一 致 K R e 一9 0 K u 。 3 ．2 从地浸液中回收铼的小型试验 取新疆某矿区地浸液10 0 0m L ，加入1 ．4 4g 工 业N H 。R e O 。配成铼质量浓度1m g ／m Lp H 1 ．9 ～ 2 ．o 溶液，分4 次每次2 5 0m L 溶液 含2 5 0m g 铼 通过西内8 ．5m m 1 0 0m m 的U 型交换柱 装有约4 g 湿树脂 ，室温下流速4m L ／m i n 进行交换吸附。 用4 0m Lp H2 ．o 淋洗液淋洗，然后用5 0 ～6 0m L 3 m 0 1 ／LN H 。O H 解吸，试验结果见表2 。 表2 从地浸液中回收铼的试验结果 T a b l e2 E x p e r i m e n t a lr e s u l t so fr h e n i u mr e c o V e r yf r o mi n - s i t ul e a c h i n gu r a n i u ms o l u t i o n 表2 表明，用所选定的树脂和试验条件取含铼 的地浸液，通过装有1 6g 湿树脂的交换柱，铼能被 树脂吸附，每克树脂吸附6 2 ．5m g 铼，用2 2 0m L 3m o l ／LN H 。0 H 解吸后，解吸液中铼浓度为4 ．2 ～ 4 ．8m g ／m L ，将解吸液蒸发浓缩至1 0m L 左右，冷 下转第5 0 页 盖嚣蒜黧黧 n 一铼一 兰 罩强藉一葚曩纛一 万方数据 5 0 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y Lb g r i m m ．c n 2 0 1 3 年7 期 参考文献 [ 1 ] 杨显万，邱定蕃．湿法冶金[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 9 8 4 0 0 一4 0 2 ． [ 2 ] 杨茂才．铅阳极泥综合利用工艺技术进展[ J ] ．贵金属， 1 9 9 8 ，1 9 3 5 5 5 8 ，5 0 ． [ 3 ] 王春光，胡亮，陈加希．铅阳极泥综合回收技术[ J ] ．云 南冶金，2 0 0 8 ，3 7 6 7 8 8 0 ． [ 4 ] 张国靖，李敦钫，吴昆华，等．高砷铅阳极泥处理新工艺 的研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，1 9 9 6 2 1 0 一1 3 ． [ 5 ] 胡贻信．低温氧化烘料一盐酸浸出处理铅阳极泥[ J ] ． 有色金属 冶炼部分 ，1 9 9 3 1 2 6 2 7 ，2 5 ． [ 6 ] 龚桂英．盐酸浸出法处理铅阳极泥提取金银[ J ] ．有色 金属 冶炼部分 ，1 9 9 2 4 1 3 1 4 ． [ 7 ] 李卫锋，赵占朝．铅阳极泥浸出前预处理工艺评价[ J ] ． 湿法冶金，1 9 9 7 ，1 6 2 1 8 2 0 ． [ 8 ] 吴俊升，陆跃华．高砷铅阳极泥预处理工艺述评[ J ] ．有 色金属，2 0 0 2 ，5 4 增刊 1 8 0 一1 8 5 ． [ 9 ] 赖友芳，胡绪铭．铅阳极泥酸浸前的预处理[ J ] ．贵金 属，1 9 9 7 ，1 8 3 2 8 3 1 ． [ 1 0 ] 王清宏，陈平，黄淑芳．从低品位原料中提取碲的工艺 [ J ] ．上海有色金属，2 0 0 8 ，2 9 3 1 2 3 1 2 6 ． [ 1 1 ] 徐庆新．铅阳极泥湿法处理设计总结[ J ] ．中国有色冶 余，1 9 9 9 ，2 8 1 2 8 3 0 ． 上接第4 6 页 却后有白色N H 。R e O 。结晶析出，N H 。R e O 。的回收 率为9 1 ％～1 0 1 ％。解吸铼后的离子交换柱用o ．5 m o l ／LH S O 。和水淋洗再生后可重复使用。 4结论 1 D 。。2 _ Ⅱ树脂吸附铼的平衡时间为3 0m i n ，吸附 铀的平衡时间为8 0m i n ；铼、铀分离系数在p H2 ．O 时有最大值79 6 5 ；当铀、铼的质量比为1 0 0 1 时， 铼吸附率还有9 4 ．3 5 ％。采用D 。。。一Ⅱ树脂从地浸液 中回收铼是可行的。 2 每克D 3 。2 一Ⅱ可以吸附6 2 ．5m g 铼，用2 5 0m L 3m 0 1 ／LN H 。O H 解吸后，解吸液中铼浓度为4 ．5 m g ／m L ，解吸液蒸发浓缩后可得到白色N H tR e O t 结晶。 参考文献 [ 1 ] 刘峙嵘，李传茂，郭锦勇．F 1 树脂吸附和解吸铼的性能 研究[ J ] ．湿法冶金，2 0 0 0 ，1 9 4 1 2 2 0 ． [ 2 ] 杨尚磊，陈艳，薛小怀，等．铼的性质及应用研究现状 [ J ] ．上海金属．2 0 0 5 ，2 7 1 4 5 4 9 ． [ 3 ] 邱朝辉，钟宏，曹占芳，等．铼的分离方法研究进展[ J ] ． 稀有金属与硬质合金，2 0 1 0 ，3 8 1 5 6 5 9 ． [ 4 ] 张俊，姚林，吕改芳，等．口3 1 4 树脂动态分离钼铼的研究 [ J ] ．稀有金属，2 0 1 0 ，3 4 1 8 5 8 9 ． [ 5 ] 王靖芳，罗锦超．N 7 3 0 1 萃取铼的研究[ J ] ．有色金属 冶 炼部分 ，2 0 0 1 2 2 9 3 0 ． [ 6 ] 周松林，陈一恒．一种从铜冶炼废酸中回收铼的方法中 国，C N l 0 2 6 2 8 1 1 0 A [ P ] ．2 0 1 2 一0 8 一0 8 ． [ 7 ] 马红周，王耀宁，兰新哲．树脂富集铼的研究[ J ] ．有色金 属 冶炼部分 ，2 0 0 9 6 4 3 4 5 ． [ 8 ] 蒋克旭，翟玉春，熊英，等．新型三烷基胺萃淋树脂合成 及提取分离铼钼研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 0 2 3 5 3 7 ． [ 9 ] 刘红召，曹耀华，高照国．辉钼矿焙烧烟气淋洗液中铼的 富集[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 9 6 3 9 4 2 ． [ 1 0 ] 耿征，薛封和，杨子超，等．用N 2 3 5 萃取回收铼[ J ] ．有 色金属 冶炼部分 ，1 9 8 8 3 1 7 1 9 ． [ 1 1 ] 蒋小辉，罗明标，花榕，等．D m 一Ⅱ树脂吸附铼的性能研 究及应用[ J ] ．稀有金属，2 0 1 2 ，3 6 4 6 1 0 一6 1 6 ． [ 1 2 ] T r a c iP ，G a i lMB ，M a r i tJ ，e ta 1 ．I n v e s t i g a t i n gt h e e f f e c to fc a r b o ns h a p eo nv i r u sa d s o r p t i o n [ J ] ．E n v i r o n ． S c i ．T e c h n 0 1 ．。2 0 0 0 ，3 4 1 3 2 7 7 9 2 7 8 3 ． 万方数据