[发明专利]一种利用微波辐照技术从铀水冶合格液中沉淀铀的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从铀水冶合格液中沉淀铀的技术领域，具体是一种利用微波辐照技术从铀水冶合格液中沉淀铀的技术。

背景技术

铀是核军工和核电的原料，对国防建设和国民经济发展具有非常重要的作用。根据核军工的需求和核电的发展规划，预计到2020年我国对天然铀的年需求量将达到10000t。由于我国铀矿资源储量不十分丰富，且已探明的铀矿资源品位低，这对铀矿的采冶技术提出了更高的要求。我国铀矿浸出的主要工艺有地表堆浸、原地浸出、就地破碎浸出搅拌浸出以及细菌浸出。铀矿经过地表堆浸/原地浸出/就地破碎浸出/搅拌浸出/细菌浸出后，得到铀矿浸出液，然后通过萃取或离子交换得到去除了杂质的高浓度含铀溶液称为铀水冶合格液，为了回收铀，需要从铀水冶合格液中沉淀铀，然后通过固液分离，得到铀产品。

目前我国沉淀铀水冶合格液中的铀的方法主要为化学沉淀法。从酸性的铀水冶合格液沉淀铀，最常用的方法是用氨中和至pH＝7-8，然后采用煅烧的方法除氨，最后得到水合的氧化物、重铀酸盐和碱式硫酸铀酰的混合物，此方法对铀的选择性沉淀不强。此外，也可使用石灰、氢氧化钠或氧化镁从酸性铀水冶合格液中和沉淀铀，但都存在试剂耗量大，选择性沉淀不强，环境污染较严重的缺点。近年来，在实际应用中，过氧化氢也经常用来沉淀酸性铀水冶合格液中的铀，反应方程式如下：UO₂²⁺+H₂O₂+2H₂O＝UO₄·2H₂O₂+2H⁺，这种方法比中和法选择性好，但要求的化学试剂耗量仍然很大，为了中和产生的酸，仍要求使用氨水，加入过氧化氢的量要超过理论需要量的35％-100％，每沉淀1kg铀，需要消耗0.95kg的浓度为30％的过氧化氢。此方法还存在稀溶液中的铀沉淀不完全，沉淀发生前需要较长时间的诱导，过量的硫酸根会导致沉淀效率降低等问题。还有将铀水冶合格液中的铀以四价铀的形态沉淀的方法，如电解或SO₂还原后加HF，使之生成UF₄·XH₂O₂的沉淀法，但这种方法由于对设备要求高，沉淀过程复杂，几乎没有被采用。

从碱性铀水冶合格液中沉淀铀，当浸出液中铀的浓度大于3g/L时，一般直接用氢氧化钠沉淀，生成重铀酸钠浓缩物。反应方程式如下：2Na₄UO₂(CO₃)₃+6NaOH＝Na₂U₂O₇+6Na₂CO₃+H₂O。也可先对铀水冶合格液进行酸化，将过量的碳酸根分解掉，然后用氧化镁或氨水来沉淀铀。但当浸出液中铀的浓度小于3g/L时，试剂的消耗就会使得该沉淀方法不经济。此外，采用该方法对铀水冶合格液中的铀进行沉淀，还存在需要升温，一般需要升温至50-80℃，耗时长，需要6-12h，要循环大部分沉淀物等缺点。

综上所述，采用化学沉淀法对铀水冶合格液中的铀进行沉淀，存在所需的化学试剂耗量大，选择性沉淀铀的性能不强，得到的最终化学浓缩物含铀量不高，且沉淀剂的用量大，易污染环境等缺点。因此，研究新的资源节约型、环境友好型的铀水冶合格液中铀的沉淀方法，是我国铀水冶科技工作者的紧迫任务。

发明内容

针对以上情况，本发明的目的是提供一种从铀水冶合格液中沉淀铀的方法，该方法既具有化学试剂耗量小、沉淀效率高、铀产品质量好，又具有操作步骤简单，环境风险小等多重优点。

为解决上述任务，本专利发明了一种利用微波辐照技术从铀水冶合格液中沉淀铀的方法，无需其他辅助手段和化学试剂，其工艺流程见说明书附图1。铀水冶合格液指的是铀矿浸出液经过萃取或离子交换后得到含高浓度铀的溶液。

具体措施是：

(1)调节铀水冶合格液的pH值

用酸、碱调节铀水冶合格液的pH至5.5-8.0范围；

(2)采用微波对铀水冶合格液进行辐照

采用功率为0.7-30kw的工业微波炉产生的微波直接对铀水冶合格液进行辐照处理；

(3)沉降处理

微波辐照处理后，等待铀水冶合格液冷却到室温，其中的铀化合物自然沉淀；

(4)固液分离

待铀水冶合格液中的铀化合物沉淀后，采取过滤或直接抽去上清液的方法进行固液分离，得到高质量的铀产品。