[发明专利]一种煤燃烧过程中铀定向富集和提取的方法

说明书

本发明公开了一种煤燃烧过程中铀定向富集和提取的方法，其包括以下步骤：(1)测试煤中有机结合态铀的含量m₁；(2)根据m₁确定添加剂的添加量为m₂＝k₁·m₁；(3)向输煤系统中添加添加剂，充分混合后进入锅炉炉膛燃烧，添加剂在炉膛中与气态铀反应生成固态铀酸盐，所述固态铀酸盐被固定在底灰中；(4)将底灰经球磨机破碎并筛分；(5)将破碎并筛分后的底灰加入到H₂SO₄和HF溶液中，用H₂O₂溶液作为氧化剂进行氧化浸出，即可实现底灰中铀的提取。本发明的方法可有效促进气态铀氧化物在底灰中的定向富集，减少向环境的释放和在飞灰中的吸附，有效减少了铀的流失，同时，只需对底灰进行处理，即可实现铀的有效回收，大大减少了提取试剂的消耗量。

技术领域

本发明属于燃煤烟气中放射性污染物的减排控制领域，具体涉及一种煤燃烧过程中铀定向富集和提取的方法。

背景技术

中国是世界上煤炭生产量和消费量最大的国家，且我国的煤炭资源主要消耗于燃煤电厂。近年来随着人们环保意识的增强，煤炭利用过程中引起的环境污染问题受到了广泛关注，煤中放射性核素铀对环境及人体的危害也逐渐受到了重视。我国煤中铀的含量接近世界平均值，约为2.33mg/kg，但部分矿区煤中铀的含量呈高度富集现象，在我国的云南、广西、贵州、四川等西南地区，煤中铀的含量为36.8～178mg/kg，高出全国平均值的数十倍。

含铀煤除了作为燃料使用以外，还可用于铀的提取。从煤中提取铀主要有两种途径：一是从原煤中提取铀；二是从煤灰中提取铀。直接从原煤中提取铀，提取试剂消耗量大，其提取效率不高，同时由于煤中有机物会部分溶于提取试剂中，导致液固分离困难，增加了提取工艺的难度。因此，通常是将原煤燃烧，利用其热能以后从灰渣中提取铀。

专利文献CN101792915A公开了一种从含铀粉煤灰中回收铀的方法，其将含铀的粉煤灰研磨成微粉，加水沉淀分离，分离后的沉淀物加过量酸充分搅拌反应后分离，以所得的饱和溶液为电解液电解，将电解所得阴极产物逐级分离，收集铀。该专利文献公开的方法，实现了废旧资源的再利用，取得了良好的经济效益。但该方法仅能对粉煤灰中的铀进行回收，燃煤烟气中的铀释放到环境中，对人类健康和生态环境带来危害。

目前，影响灰渣中铀的提取效率的原因主要包括以下几个方面：

(1)煤中的铀主要以碳酸盐结合态、Fe/Mn氧化物结合态、以及有机结合态三种形式存在。在煤燃烧过程中，以Fe/Mn氧化物结合态和碳酸盐结合态存在的铀通常不易挥发，燃烧后富集在底灰中，可用于铀的提取。但是，以有机结合态存在的铀，在高温燃烧过程中会随着有机质的燃烧而以气相形式挥发。其中，一部分以气相形式直接释放到环境中，另外一部分随着烟气温度的降低，会吸附到飞灰颗粒表面。虽然，电厂装配的除尘装置(ESP/FF)能脱除99％以上的飞灰颗粒物，但是，细颗粒物，尤其是亚微米级细颗粒物却很难被除尘装置捕获，从而释放到环境中。释放到环境中的气相铀和含铀细颗粒物在危害环境和人体健康的同时也造成了铀的流失。

(2)在燃烧过程中，煤中的灰分通常大部分(90％)形成飞灰，少量(10％)形成底灰。因此，电厂飞灰产量巨大，即使铀富集在飞灰中，若直接从飞灰中提取铀，提取试剂的消耗量也会非常巨大，给提取工艺带来很大困难。

(3)由于在燃烧过程中，从煤中释放出来的铀氧化物会被在高温下烧结的铁的氧化物(如Fe₂O₃、Fe₃O₄)或其它低熔混合物包裹而妨碍灰中铀的浸出，这势必会降低铀的提取率。

从煤灰中提取铀，如何将铀高度富集在煤灰中以及提高铀从煤灰中的浸出率是提高铀提取率的关键。

发明内容