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Wadi的选择性浸出铀从近期存款El Reddah流沉积物,东北部的沙漠,埃及

*通信:

o . a . Desouky核材料权威(NMA),邮政信箱530,El-Maadi,埃及开罗
电话:+ 0201009061678;电子邮件: (电子邮件保护)

文摘

从流沉积物可滤去最近的铀矿wadi El Reddah地区,东北部的沙漠,埃及了铀矿勘查研究作为一个持续的计划的一部分。广泛的实验室规模进行浸出试验优化各工艺参数对最大限度地提高铀的恢复。浸出参数如温度、搅拌时间、研磨大小、固体/液体比;浸出剂、氧化剂等。的最大浸出铀(91.93%)被发现使用硫酸浸出,2小时后保持在固体/液体1:5的比例在160°C。奇怪温度起着重要作用,浸出铀的百分比。本文提供了一种新的接触的详细的各种工艺参数的优化。

关键字

酸浸出;铀;流沉积物;Wadi El Reddah;地表的存款

介绍

铀是广泛分布的亲石元素的金属元素。它可能存在的一个重要组成一些矿物质(如沥青铀矿、钛铀矿、硅钙铀矿和钒钾铀矿)或作为辅助元素在其他(如锆石、磷灰石、褐帘石和独居石)。流沉积物仍是最地球化学勘查的重要媒介。据国际原子能机构(1),地表的存款从铀生产最重要的条件。因为年龄相对年轻的,他们不容易被传统的辐射测量方法相机会cit。铀发生在流沉积物(地表沉积)几乎完全是次要矿物(六价阶段)或吸附在其他材料。主要控制因素影响的世界分布地表化学遗传学的U存款特别是含铀钙质结砾岩气候;地形学;和产地,即U的风化特伦斯和相关物质。

铀是一种非常重要的元素,因为其战略重要性能源字段(2]。铀核已经成为一种广泛使用的来源能源尤其是对核能发电的植物(3]。此外,它被认为是一个长期潜在环境风险由于其半衰期长(4- - - - - -6]。

从这种金属复苏低年级资源是经常应用湿法冶金的过程:(a)第一次使用在大多数情况下,酸性浸出解决方案(7- - - - - -9),紧随其后的是(b)的一系列分离技术包括降水(8),溶剂萃取(9,10),离子交换剂(11)、离子交换或螯合树脂12- - - - - -15]。此外,铀的人类会造成不可挽回的破坏例如严重的肝损伤,肾功能衰竭,最后死亡(16]。由于其高辐射和生物毒性,所以重要的是减少其排放到环境中根据活动的核工业。环境中发现六价铀的氧化态,它有严重的化学毒性,导致robustic很难哺乳动物生殖系统的形式减少生育能力(17- - - - - -20.]。

流沉积物覆盖w . El Reddah矿物学的研究揭示了这些沉积物中重矿物的含量,特别是放射性铀和含钍。所确定的矿物主要是钍石、铀钍石、锆石、独居石、磷钇矿、铌铁矿、褐钇铌矿,REE-bearing矿物质以及锡石。

里斯钍石的内容,特别重点铀钍石、锆石和磷钇矿所做的为了描述他们,与他们这些流铀含量的增加。酸浸出通常是首选,因为它给了高铀溶解的结果。一个酸和碱浸出过程之间的选择主要取决于铀成矿的类型和脉石矿物的流沉积物在考虑(21)。很明显的矿物学流沉积物是由钍石、铀钍石、磷钇矿、锆石和里斯矿物质…等。矿石不含碳酸盐岩酸消耗材料。

相应的酸浸出的合适的技术用于目前的研究。在酸浸出几个技术用于浸出有价值的元素。这些包括搅拌浸出、渗滤浸出、热消化、常数pH浸出,在高固体酸固化(隔音层),除了酸浸出压力。每个方法都有一个优势对于某些材料和对他人的缺点。搅拌浸出是最广泛使用的技术在铀工业提供最大的固体内容的一致性与淋溶浆酒(22]。从流处理铀沉积物的主要目的是获取铀浓缩在一定条件下:高复苏,低生产成本和集中质量好。铀的浸出过程是解散包含矿物质和粘土吸附铀。铀溶解矿物质的选择过程是依赖于矿石的物理特性如:解放的矿化类型、易于和其他成分的矿物的性质提出了23]。铀是一种redox-sensitive元素有两个主导物种(U (VI)和U (IV))在自然界中发现。U的流动大大受到氧化还原条件的影响(24]。胡安·刘et al。(25)证实,浓缩的水平U分散不仅在表面沉积物还深陷在深度剖面沉积物。进一步分析能谱和x射线衍射表明U分区的深度剖面可能是由复杂的相互作用控制U-bearing矿物的浸出和降水周期使用Pb同位素作为一个强大的工具定量指纹U沉积物中传播核心的来源,和天然U污染可能成为一个隐藏的地理环境健康风险。

宝威胡锦涛等。,26]表明,改性蒙脱石的独特的结构可以用于合成NZVI创建属性兼容支持增强的浓缩的放射性核素特别U (VI)的抑制效应,10-phenanthroline证明surface-adsorbed铁腐蚀产物和粘土表面(2)发挥了不可或缺的作用U (VI)和Se (IV)减少,进一步证实了XPS识别。

在过去的几十年里不同类型的浸出过程基于酸浸出和碱性浸出铀矿石的处理方法已经开发出来的不同的特征(27- - - - - -29日]。浸出研究开发一种适当的方法来进行铀的复苏。

分析师Wensheng Linghu et al ., (30.)报道,U (VI)的吸附LDH和LDH /复合材料在pH值< 4.0和pH > 5.0是阳离子交换和内在领域表面络合,分别。这些观察表明,LDH /复合材料可以是一个有前途的吸附剂的高效吸附放射性核素从水溶液环境清理。

目前的实验室规模的研究是基于酸浸出通过改变不同的浸出铀的复苏的主要过程参数从流沉积物。

实验

样本收集和准备

Wadi El Reddah区域代表了东北周边部门的g .棉背缎岩基,被认为是一个重要的棉背缎岩基北部河谷(图1)。它代表了半封闭盆地,因为它只有一个出口在其北端的其他部分wadi收集从内部支流洪水花岗岩等岩石类型。所以,wadi的研究的重要性在于理想的地球化学勘察存在的铀在这个从地形上粗糙的部门Gattarian花岗岩和是唯一通道或路径达到这一重要的部分。

代表流沉积物样本收集来自不同位置的wadi El Reddah矿石品位380 ppm₃O₈开展这项研究。流沉积物样本所需的粒度。样品制备后,样本被分析和浸出的研究。

仪表

生成样本实验的分析是由一个高分辨率的双光束分光光度计(UNICAM) UV-V分光光度计模型紫外2 - 100,英格兰。

化学药品和试剂

所有的化学试剂如硫酸(443.2 g / l),过氧化氢(21.6 g / l),固体高锰酸钾,盐酸(279.3 g / l),硝酸(304.6 g / l)用于浸出实验均为分析纯默克(达姆施塔特,德国)。

浸出过程的方法

实验室规模的浸出实验Wadi El - Reddah流沉积物样品通过10 g流在每个实验样本。浸出实验进行了一次通过改变一个参数。不同的因素影响铀浸出,如酸添加量、搅拌时间和温度进行了研究。

结果与讨论

不同的浸出剂的效果

充分游离酸浓度需要攻击铀矿物质不溶解过量有关煤矸石材料。铀溶解后一些多余的酸必须防止再沉淀。这个因素研究了通过使用不同的无机酸如H₂所以4,HNO₃、盐酸HClO₄和H₃阿宝₄。其他因素固定浓度的5米,1/5固体/液体比、搅拌时间,2小时,室温和矿石-60网格大小。获得的结果图2;,很明显,与硫酸浸出,浸出剂浸出相比比例高了他人,其成本相对更少。然而,最低可滤去的铀在磷酸被发现。

碱性浸出的影响

一系列的浸出实验研究不同碱性NaHCO解决方案₃、氢氧化钠和Na₂有限公司₃在恒定浓度的1米。其他变量是固定在-60网格大小,室温下,碱性浓度1 m和固体/液体1:5比例为2小时。获得铀浸出结果图3。形式结果结果表明,碱性浸出效果低于酸浸出在特别铀的浸出。

不同浓度的浸出剂(H₂所以4)

这个因素,采用不同的酸浓度,研究了10个通用的流沉积物样品,50毫升的浸出剂(H₂所以4)浓度从0.5到9米,然后在室温下搅拌2小时完成,其他因素固定的地方。显然,它发现铀浸出率逐渐增加,增加H₂所以4浓度从0.5到5 m .后浸出效率降低了。可能由于增加铀的再沉淀,这发生在硫酸介质由于HSO汽车贸易公司之间的平衡₄^{- - - - - -},所以₄^{2 -}和H₂所以4由于水解。5米的最佳值H₂所以4被选为在吗图4。

混合时间的影响

浸出实验(接触)时间LD乐动体育官网选择基于矿石的特点,如类型的矿化,颗粒大小和浸出条件。在这种情况下,浸出时间的变化从0.5到3小时在相同的条件下在一系列的实验中。搅拌时间的最优值被发现两个小时(图5)。

不同粒径的影响

粒度对铀浸出过程的效率进行了研究使用5 M H₂所以4,在室温下2小时的固体/液体比1:5。三个测试分数不同造粒:-150μ,-450μ和< 150μ。在以上情况下,没有证据表明颗粒大小对铀浸出效率的影响被观察到。通常,文献表明,粒径的减少增强金属溶解。可能观察到微小的差异可以归因于内部的矿物和元素分布大小和交互的矿石中的矿物/阶段(29日]。获得铀浸出结果图6。形式结果表明-150μ粒径粒子给最高的铀浸出。从这些数据,最好的可滤去获得更细的粒度。这可能是由于更大的表面积,增加铀的曝光粒子浸出溶液导致增加可滤去。

固体,液体比的影响

选择合适的固体液体比(酸)的重量的样品体积对浸出过程的优化至关重要。液体比固体的影响取决于如粮食分布和自由表面面积(31日]。为此有必要测试固体到液体的效果比在水系沉积物浸出操作。这个因素研究了通过应用不同的固体/液体比从1:3.3 1:25,然后在室温下搅拌2小时完成,其他因素固定的。最佳固液比是1:5 (图7)。

温度对浸出铀的影响

温度是一个重要的因素在浸出过程中扮演重要角色。浸出温度的影响,研究了在一系列的实验中,其他因素固定在-150μ大小、固体/液体比1:5,时间2小时温度和酸浓度5 m .影响覆盖范围从室温到200ºC。这种效应是重要的,因为它所示图8。最佳温度是160ºC。突然浸出效率的变化可能是由于高硫含量流沉积物样品。因此,通过增加温度酸度增加由于含硫量在示例,这些堆浸的实现条件,所以下的样本研究受到同时搅拌浸和堆浸铀的浸出效率就比其他更增加了。在低温度铀可能解放到解决方案通过增加温度,铀在晶格溶解或解放导致U (VI)浓度增加。它可以得出结论,锆石等耐火矿物,钍和铀钍矿石溶解在次生矿物质在高温。

不同数量的氧化剂的影响与不同温度下铀的浸出

的浸出实验进行了一系列浓度重铬酸钾(K₂Cr₂O₇从0.05到0.3)通用与不同温度80100和160ºC。其他变量被固定在150μ粒度,酸浓度(5米)和固体/液体1:5比例为2小时。获得铀浸出结果报告表1从获得的结果很明显,通过增加温度,不需要增加数量的氧化剂因为氧化剂的影响是微不足道的。

表1。影响不同数量的氧化剂与不同温度对铀的浸出(VI)。

不同数量的氧化剂对浸出铀的影响在恒定的温度

的浸出实验进行了一系列浓度重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)从0.05到0.3通用temperature160ºC。其他变量被固定在150μ粒度,酸浓度5米和固体/液体比1:5 2小时在恒定温度下(160°C)。获得铀浸出结果所示图9。结果很明显,通过增加数量的氧化剂,铀的浸出效率下降。可能由于铀被发现在U (VI)而不是任何其他氧化态尤其是U (IV)状态。

应用从当前流铀浸出的最佳条件。

从之前的试验结果研究当前流沉积物样品,可以推导出以下最佳浸出条件获得完整的铀溶解的样品:样品筛孔尺寸应该是150μ,最好的硫酸浓度可以作为5米,浸出更有效,而且不需要添加任何氧化剂,固体/液体比是1:5,搅拌时间是两个小时,温度是160ºC。

一个股票怀孕的浸出溶液(1升)准备在上述条件下,进行离子交换的实验或溶剂萃取纯化获得更多收益。测量氧化还原潜力被发现-480 mv,铀化验在这个怀孕的淋滤酒420 ppm。固体/液体的比例为1:5。

习惯上把结果在溶液中铀的形式是UO₂所以₄。然而在实践中,阴离子复合物UO的高比例₂(所以₄)₂^{2 -}和UO₂(所以₄)₃^{4 -}也在场。事实上,同时溶解铀发生在所有三种形式,大量的被复杂的平衡控制涉及的浓度H⁺,所以₄^{2 -}和HSO汽车贸易公司₄^{- - - - - -}离子除此之外的各种形式的溶解铀(32]。这些复杂的阴离子形成中扮演主要角色在随后的净化和回收的铀怀孕酸液中相当富有co-dissolved矿石中杂质合并。这就是为什么这些复杂表单非常负责的重要性在铀浸出硫酸。

的影响表明温度对铀的可滤去从目前流沉积物有铀可滤去增加温度和流沉积物矿物应该受到160ºC为了顺从浸出,这很逻辑,因为大多数化学反应的速率不同的指数与绝对温度的倒数据阿仑尼乌斯方程(33]。

dc / dt = - K exp (- Ea / RT)

地点:dc / dt:浸出反应率K是pre-exponential因素,Ea是吗能源激活,R是气体常数和T是绝对温度。

因为我们的研究表明,添加氧化剂浸出百分比没有影响,这可能是指所有这个样本已经在六价铀含量状态很容易溶于稀硫酸。

最大的铀浸出可以使用硫酸浓度的5米获得了两个小时。高游离酸度不建议自示例中的石英脉形成硅酸和凝胶化会导致贫穷相分离铀在随后的复苏阶段。

降水的铀黄饼

初步实验表明,冷沉淀结果在非常好的高度波动的沉淀,一种非常缓慢的沉降速度和缓慢过滤。降水是影响因此在室温下连续机械搅拌和pH值6。这pH值是通过逐渐增加1 M氢氧化钠滴定管。中和颗粒深黄色的解决办法是继续铀化合物(黄饼),沉淀和迅速解决。沉淀是惠特曼滤纸过滤。42然后用相同体积的蒸馏水洗几次,然后干在110ºC。铀的含量在黄饼被发现是64.35%₃O₈分光光度法测定,并通过环境扫描电子显微镜(整体)模型XL30。铀的沉淀在pH值5.5和沉淀后被(整体)及其测量结果和代表约55.27%图10在pH值6,结果是53.87%的象征和代表图10 b降水几个周期方法进行了净化后由离子交换树脂(1×2 Cl^{- - - - - -}形式)和表示方法进行了净化的结果图11 a, b净化的比例分别达到了91.93%和89.13%。

结论

铀的浸出实验流沉积物在wadi El Reddah被发现给最大的铀提取与矿石磨160°C的大小-150μ经过60网保持在浸出剂5 m硫酸与固体/液体比例1:5。观察温度的意义规则可滤去铀的流沉积物,在突然增加铀的浸出温度为2小时观察160°C。在酸浸出意义不同氧化剂(K的有效性₂Cr₂O₇)没有被观察到。

适当的选择参数允许控制过程的效率。一部分从铀等组件的矿石稀土元素对复苏。的恢复不仅铀还其他贵重金属可以被认为是在改进技术方案经济这样的一个项目。浸出实验后,使用离子交换树脂净化实验之后,沉淀获得最终产品,黄饼₃O₈。

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