一种从含铀的铌钽浸出尾渣中提取铀的方法

摘要

一种从含铀的铌钽浸出尾渣中提取铀的方法，包括硫酸浸出、萃取、反萃取、提纯——萃取和提纯——反萃取等步骤。和现有技术相比，本发明减少了原材料消耗，无需开采、选矿等前处理工艺，在实际工艺中减少了能耗，解决了从复杂基体中提取铀的工艺难题，成功制得了合格铀产品。

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种从含铀的铌钽浸出尾渣中提取铀 的方法。

背景技术

经济的发展推动了对能源的需求，核电作为清洁的能源越来越受到重视， 从而加大了对核燃料的需求量。目前国内在铀的开发上只集中于常规铀矿的开 发，以单纯的铀矿石为原料制备重铀酸铵的工艺流程已经实现工业化。面对能 源紧缺和铀矿资源紧缺的现状，从非常规铀资源中提取铀的技术开始受到关注。

铀通常与铌、钽伴生，铌钽精矿中含有一定浓度的铀，因产地不同铀的含 量也有所差异。工业上采用氢氟酸和硫酸湿法冶金工艺从铌钽精矿中提取有用 成分铌和钽。研究表明伴生的铀大部分流向铌钽尾渣中，并得到富集，含量约 在0.08％～0.4％之间，达到经济开采的标准。但铌钽尾渣中含有余酸(氢氟酸， 硫酸)、有机组分(MIBK等)和无机组分(铁，铝等)，对铀的提取造成很大的 困难，如萃取时乳化现象严重、阴离子交换树脂中毒等。由于目前没有有效的 提取技术，生产企业一般是将该类铌钽尾渣封存，不但带来放射性污染，也使 得该类铀资源不能得到充分地利用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种从含铀的铌钽浸出尾渣中 提取铀的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种从含铀的铌钽浸出尾渣中 提取铀的方法，包括以下步骤：

步骤一，硫酸浸出，向100重量份的用硫酸、氢氟酸处理过的含铀铌钽浸 出尾渣中加入50～200重量份的去离子水，间歇搅拌浸出，以浸出尾渣中游离 态的铀，1～3h后过滤得到含铀浸出液和固体渣；向固体渣中加入50～200重 量份的去离子水及1～20重量份的浓度为98％的浓硫酸，搅拌浸出2～5h，将 尾矿中被包裹的铀浸出，过滤得到含铀浸出液和固体渣；重复上述加入硫酸搅 拌浸出的操作，直至固体渣中铀含量小于82ug/g；检测各次含铀浸出液中铀的 浓度，将铀浓度大于800mg/L的浸出液合并，用于下一步骤的萃取提铀，将浓 度低于800mg/L的浸出液循环使用，用于浸出下一批次的固体渣。

步骤二，对步骤一中合并后的浸出液进行萃取，萃取剂组成为3～10％的二 (2-乙基己基)膦酸，1～3％的高碳醇和88～94％的磺化煤油；萃取相比(O/W) 为1/5～1/10，接触时间为5～10min，澄清时间为10～60min，萃取级数为3～ 6级，萃取至无机相中U＜0.005g/L为止。

步骤三，反萃取，每100重量份的含铀有机相中加入20～40重量份2～6％ 的硫酸溶液进行洗涤，以除去有机相中连同铀一起被萃取的铁等杂质，洗涤两 次后进行反萃取，反萃液为5～15％的碳酸铵溶液，反萃取级数为3～5级，反萃 取相比为2/1～8/1，反萃接触时间为10～20min，反萃澄清时间为10～60min； 将反萃取得到的反萃液合并后加热煮沸后，不断加入50％的氨水，加至铁的含量 少于10ug/mL后，静置澄清后过滤，得到含铀清液和主要成分为氢氧化铁的固 体沉淀；加热含铀清液至煮沸，逐渐加入10％氢氧化钠溶液沉淀铀，加至沉淀不 再生成为止，静置24小时后过滤，得到黄色沉淀即为铀的粗产品。

步骤四，提纯——萃取，由于步骤三制得的铀的粗产品中含有杂质元素， 需进一步提纯处理；往步骤三制得的铀的粗产品中加入2～6％H₂SO₄溶解，直至 固体完全溶解；将得到的含铀溶液作为萃原液，进行萃取，萃取剂组成为3～10％ N235、1～5％的壬醇和85～96％的磺化溶剂煤油；萃取相比(O/W)为1/5～1/10， 接触时间为5～10min；澄清时间10～60min；萃取级数：3～6级。

步骤五，提纯——反萃取，用有机相体积的20～40％的H₂SO₄洗涤步骤四制 得的有机相2～5次后，用2～15％的碳酸铵溶液进行反萃取，反萃相比(O/W)； 2/1～5/1；反萃接触时间：10～20min；反萃澄清时间为10～60min，反萃取 级数为3～6级。将反萃取后得到的含铀溶液加热煮沸，逐渐加入10％氢氧化钠 溶液沉淀铀，加至沉淀不再生成为止，冷却静置24h后过滤，最终得到重铀酸 钠固体产品沉淀。

进一步，上述的一种从含铀的铌钽浸出尾渣中提取铀的方法，其中，步骤 二中萃取剂组成为8％的二(2-乙基己基)膦酸、2％的壬醇和90％磺化溶剂煤油。

进一步，上述的一种从含铀的铌钽浸出尾渣中提取铀的方法，其中，步骤 三中反萃剂组成为10％的碳酸铵溶液。

进一步，上述的一种从含铀的铌钽浸出尾渣中提取铀的方法，其中，步骤 四中萃取剂组成为5％的N235、1％的壬醇和94％的磺化溶剂煤油。

进一步，上述的一种从含铀的铌钽浸出尾渣中提取铀的方法，其中，步骤 五中反萃剂组成为6％的碳酸铵溶液。

进一步，上述的一种从含铀的铌钽浸出尾渣中提取铀的方法，其中，萃取 后的萃余液可以用于步骤一的返回浸出，反萃后的有机相可以用2～6％的硫酸溶 液再生后得到酸化的有机相和含铀的水相，分别循环使用，，提高经济效益。

和现有技术相比，本发明的有益效果如下：(1)本发明采用交叉浸出路线， 将铀含量较低的浸出液返回另一批次的尾渣中浸出，减少了原材料消耗；(2) 处理采用本发明的方法处理含铀的铌钽浸出尾渣，无需开采、选矿等前处理工 艺，在实际工艺中减少了能耗；(3)本发明采用两步液-液萃取技术，解决了从 复杂基体中提取铀的工艺难题，成功制得了合格铀产品，回收率大于85％。

具体实施方式

含铀的铌钽浸出尾矿样品从宁夏某钽业股份有限公司获得，其铀含量在 0.08％～0.4％，随机取不同批次的铌钽浸出尾矿混合均匀，分为多组进行以下操 作：

实施实例1

步骤一，硫酸浸出，称取上述铌钽尾矿样500g于2000mL玻璃烧杯中， 加入500mL去离子水，每隔30min搅拌一次，间歇搅拌浸出尾渣中游离态的 铀，连续浸出2h后过滤，得到含铀浸出液和固体渣；向固体渣中加入500mL去 离子水及10mL浓硫酸，每30min搅拌一次，连续浸出3h，过滤得到含铀浸 出液及固体渣；重复上一步操作8次后测得的固体渣中铀的含量小于82ug/g， 第8次硫酸浸出液中铀的含量小于100ug/mL，此时铀的浸出率大于90％；检测 各次浸出液中铀的浓度，将浓度大于800mg/L的含铀清液合并，用于下一步骤 的萃取提铀；将浓度低于800mg/L的浸出液循环使用，用于浸出下一批次的固 体渣，直至浸出液中铀的含量大于800mg/L；将铀含量小于82ug/g的固体渣密 封贮存。

步骤二，对步骤一中合并后的浸出液(铀浓度大于800mg/L)进行萃取， 用500mL的分液漏斗分批次进行，每次移取400mL浸出液于分液漏斗中，加 入80mL萃取剂进行萃取操作，萃取剂组成为6％的二(2-乙基己基)膦酸，3％ 的壬醇3％和91％的磺化溶剂煤油，萃取级数为3级，萃取相比(O/W)：1/5，剧 烈震荡分液漏斗5min，放置澄清30min后，分离水相和有机相，3级萃取操 作后测得无机相中U＜0.005g/L。

步骤三，反萃取，每次移取400mL萃取后的有机相于500mL分液漏斗中， 用5％H₂SO₄溶液100mL分两次进行洗涤；再用10％碳酸铵反萃，反萃取相比(O/W) 为5/1，反萃时剧烈震荡分液漏斗10min，放置澄清15min，反萃级数为3级。 将反萃液合并在电热板上煮沸后加入50mL 50％的氨水(浓氨水∶水的体积比为 1∶1)，持续煮沸10min，加至铁的含量少于10ug/mL后，静置沉淀60min后 过滤得到含铀清液和主要成分为氢氧化铁的固体沉淀，加热含铀清液至煮沸， 向含铀清液中加入10％氢氧化钠溶液沉淀铀，加至沉淀不再生成为止，静置24 小时后过滤，得到铀的粗产品重铀酸钠沉淀。

步骤四，提纯——萃取，采用N235作萃取剂对步骤三制得的铀的粗产品进 行进一步纯化。往步骤三制得的铀的粗产品中加入5％的H₂SO₄溶解，直至固体完 全溶解，将得到的含铀溶液为萃原液，进行萃取，萃取剂组成为3％的N235、2％ 的壬醇和95％的磺化溶剂煤油，萃取相比(O/W)：1/5；萃取时剧烈震荡分液漏斗 10min，放置澄清30min，萃取级数为5级，5级萃取操作后萃余水相中铀的 含量小于0.001g/L。

步骤五，提纯——反萃取，用5％H₂SO₄溶液60mL分3次洗涤步骤四制得的 200mL有机相后，用15％碳酸铵反萃有机相中的铀，反萃取相比(O/W)：2/1， 剧烈震荡分液漏斗10min，放置澄清30min，反萃取级数为3级。3级反萃后 铀的萃取回收率大于95％。加热含铀的反萃水相至煮沸，逐渐加入10％氢氧化钠 溶液沉淀铀，加至沉淀不再生成为止，冷却静置24h后过滤，最终得到重铀酸 钠固体产品沉淀。

在本实施例中使用ICP-AES法测量铀含量和铁杂质含量。铀的总回收率大 于85％，检测产品中杂质含量，铁、钙、镁、钾、钍、磷均符合国家相应要求。

实施例2

实施例2的操作条件和步骤同实施例1，其区别在于：

(1)步骤一中的去离子水为1000mL，浓硫酸为90mL；经过4次浸出， 固体渣中铀的含量小于82ug/g，铀的浸出率大于90％。

(2)步骤二中加入60mL萃取剂进行萃取，萃取剂组成为3％的二(2-乙基 己基)膦酸、3％的壬醇和94％的磺化溶剂煤油，萃取相比(O/W)：1/5，剧烈震荡 分液漏斗10min，放置澄清10min，5级萃取操作后测得无机相中U＜0.005g/L。

(3)步骤三中用2％H₂SO₄溶液100mL分两次进行洗涤；再用5％碳酸铵反 萃，反萃取相比(O/W)为2/1；反萃时剧烈震荡分液漏斗20min，放置澄清30min， 反萃级数为5级，萃取回收率大于95％。

(4)步骤四中的萃取剂组成为5％的N235、1％的壬醇和94％的磺化溶剂煤油， 反萃取相比(O/W)为1/10；萃取时剧烈震荡分液漏斗5min，放置澄清10min， 萃取级数为3级；第3级萃余水相中铀的含量小于0.005g/L。

(5)步骤五中的洗涤液为2％H₂SO₄溶液80mL；有机相中的铀用2％碳酸铵 反萃，反萃取相比(O/W)：5/1，剧烈震荡分液漏斗20min，放置澄清60min， 反萃取级数为6级。6级反萃后铀的萃取回收率大于90％。检测重铀酸钠固体产 品杂质含量，铁、钙、镁、钾、钍、磷均符合国家相应要求。

实施例3

实施例3的操作条件和步骤同实施例1，其区别在于：

(1)步骤一中的加入的去离子水为1000mL，浓硫酸为50mL；经过6次 浸出，固体渣中铀的含量小于82ug/g，铀的浸出率大于90％。

(2)步骤二中加入40mL进行萃取，萃取剂组成为8％的二(2-乙基己基) 膦酸，2％的壬醇和90％磺化溶剂煤油，放置澄清50min，6级萃取操作后测得无 机相中U＜0.005g/L。

(3)步骤三中用2％H₂SO₄溶液100mL分两次进行洗涤；再用15％碳酸铵反 萃，反萃取相比(O/W)为8/1；反萃时剧烈震荡分液漏斗15min，放置澄清90min； 反萃级数为5级，萃取回收率大于95％。

(4)步骤四中的萃取剂由10％N235，1％壬醇和89％磺化溶剂煤油组成；萃 取级数：3级；放置澄清50min；第3级萃余水相中铀的含量小于0.001g/L。

(5)步骤五中有机相中的铀用6％碳酸铵反萃，反萃取相比(O/W)：4/1，剧 烈震荡分液漏斗10min，放置澄清20min，反萃取级数为5级。5级反萃后铀 的萃取回收率大于95％。检测重铀酸钠固体产品杂质含量，铁、钙、镁、钾、钍、 磷均符合国家相应要求。

为了提高利用率，上述实施例中萃取后的萃余液可以用于步骤一的返回浸 出，反萃后的有机相可以用2～6％的硫酸溶液再生后得到酸化的有机相和含铀的 水相，分别循环使用，提高经济效益。

上面对本发明的实施例对作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优 实施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知 识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。