[发明专利]以油页岩灰为原料制备具有插层结构铀吸附材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种铀吸附材料的制备方法，具体地说是一种用油页岩加工后工业废物制备放射性废液处理材料的方法。

背景技术

能源与环境已经成为了现今世界发展的两大主题。油页岩储量巨大，被普遍认为是石油和天然气的重要替代能源。然而由于油页岩高灰分的特点，油页岩灰渣是加工利用过程中的最主要的副产物，堆放灰渣不仅占用了大量的土地，而且会造成严重的环境污染。实现油页岩灰无害化、资源化和功能化应用对于我国油页岩工业的迅速发展具有积极的促进作用。

油页岩灰的主要成分是SiO₂、A1₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、TiO₂等，长期以来一直被用来作水泥，轻质砖的工业原料。回收油页岩灰中的金属，实现有限资源的有效利用、符合减排增效的循环经济理念，近年来，以油页岩灰渣为原料先后制备γ-AlOOH、γ-Al₂O₃（Guijuan Ji，et al.Powder Technol.215-216，54(2012)）和a-Al₂O₃（Baichao An,et al.Energy.35,45(2010)）等产品，为油页岩灰的资源化利用奠定了实验基础，其实验过程为：应用酸液提取提取油页岩灰中的A1³⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ti^4+等金属离子，进一步通过调整pH值，使相应离子以氢氧化物沉淀方式被除去，得到碱性铝酸钠，进一步加工出相应的氧化铝化合物。以上研究仍有一些不足之处有待改良：金属离子利用种类单一，没有实现油页岩灰中多种金属离子的综合利用，加工过程中产生的含有其它金属离子的工业废液依旧存在较大的环境污染问题。此外，制备过程中需要经过硅与金属离子分离、铝与其它金属离子分离和纯化过程。生产工艺复杂，成本高，并且铝在提纯过程中存在损失。

如能直接充分利用提取液中的A1³⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ti⁴⁺等金属离子制备性能良好的产品，不但可以提高油页岩灰的资源化利用程度，同时对于进一步降低生产成本和减少环境污染都具有重要意义。相关研究表明A1³⁺、Fe³⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Ti⁴⁺等都可以成为制备插层材料的原料（Zhiyue Gao,et al.Ind.Eng.Chem.Res.50,5334,(2011).）

核能的开发是当今世界解决能源短缺的重要途径，然而随着核工业的快速发展，产生的含铀放射性废水越来越多。由于铀的半衰期、高放射性及生物毒性，含铀工业废水已经成为一种长期的潜在的环境危害物。我们已经应用化学试剂制备Ca-Al(Songnan Li,et al.Chem.Eng.J..193–194,372(2012))和Mg-Al(Xiaofei Zhang,et al.Colloids Surf.,A.414,220(2012))插层结构的铀吸附材料，并取得了较好的吸附效果。但不足之处主要集中在以化学试剂为原料生产成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、生产成本低且不受油页岩灰化学成分差异的限制，能够实现工业废物油页岩灰的无害化、资源化、功能化利用的以油页岩灰为原料制备具有插层结构铀吸附材料的方法。

本发明的目的是这样实现的：

（1）将油页岩灰渣粉碎研磨至100目，加入油页岩灰渣质量30-60%的NaCl，在800-1400K的温度下，煅烧3-10h，风干；按照每克油页岩灰渣添加2-20mL的比例添加酸液，浸提后进行残渣分离得到提取溶液；

（2）通过添加金属离子的方法，调整所述提取溶液中三价和四价金属离子总摩尔数与二价金属离子总摩尔数之比为1:5-1:2，调整溶液pH=5-12，进一步搅拌10-1000min或转入水热釜中373-433K水热120-3600min；

（3）过滤、洗涤、干燥即得具有插层结构铀吸附材料。

本发明还可以包括：

过滤后的滤液应用重结晶方式得到钠盐副产品。