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从埃及东部沙漠的El-Hammamat沉积物中提取铀的浆中溶剂法

*通信:

侯赛因AEM，埃及开罗核材料管理局，电话:541176627180;电子邮件: (电子邮件保护)

摘要

本研究采用浆内溶剂技术(SIP)从El-Hammamat沉淀物GV的硫酸盐浸出液中回收铀，其中溶剂(三辛胺)与浸出液混合，未事先进行固/液分离。为了实现这一目标，研究了不同的因素，即;LD乐动体育官网接触时间，溶剂浓度，稀释因子，表面活性剂类型，表面活性剂/固体比。采用最佳萃取条件(浆中溶剂萃取)，铀萃取率可达90%左右。同时，使用硫酸作为有效的脱除剂，约98%的载铀可以被脱除。

关键字

铀;复苏;Solvent-in-pulp

简介

核材料管理局在Gabal Gattar花岗岩北部边缘的El-Hammamat沉积物中发现了最重要的铀矿点之一，并将其定义为GV。加巴尔加塔尔地区位于埃及东部沙漠的北部(在赫尔加达市以西约35公里处)。在这一地区，在较年轻的花岗岩岩体的北缘发现了几个铀矿点。然而，一种被标记为GV的现象与El Hammamat沉积物有关，它是在年轻花岗岩的北部接触处露出的。LD乐动体育官网在这种矿化过程中，铀主要以次生矿物的形式存在，主要以天王星和-天王星为代表[1，2］．后者所提到的矿物很容易通过化学方法(用稀酸和稀碱浸出)转化为可溶性化合物，对伴生脉石具有高度选择性，且成本适中，回收率高。铀的萃取冶金是一种水化学过程，包括从矿石中浸出、回收和浓缩。其他技术也可用于从浸出液中回收铀;即离子交换树脂[3.-9]，溶剂萃取[10-17]、液膜法[18-21]、直接降水[22-26]，树脂-纸浆[27]和纸浆溶剂[28］．浆料内溶剂(SIP)也被开发出来，以消除高成本的固液分离阶段，在该阶段，溶剂直接通过浆料。虽然在加拿大已经成功地进行了试点工厂试验，但所描述的SIP流程她的主要涉及铀的回收，在使用不同类型的接触器回收其他金属(即铜)方面做了有限的工作[LD乐动体育官网29］．加拿大还没有一家工厂采用这种工艺。北京铀矿选矿研究所和中国恒永铀矿厂在加拿大前期工作的基础上，利用筛板脉冲柱和其他设备对SIP工艺进行了大量研究。他们对常规常压酸浸产生的浸出浆和褐煤粉状矿石燃烧发电后的酸压浸出浆进行了研究[30.，31］．我国SIP浸出技术的发展已被证明是非常可行的，特别是针对某富铀矿石，重点从浸出矿浆中提取铀，成功开发出处理这种矿浆的技术可能会带来更广泛的应用。本研究的主要目的是研究用SIP技术从GV复合样品中回收铀。在此基础上，采用硫酸对GV工作样品进行常规搅拌浸出。为了获得浸出液，采用SIP技术回收铀。即铀(众所周知)以阳离子、阴离子和中性的形式存在于硫酸中;(UO)^{2 +}, (UO₂(所以₄）₂］^{2 -}, (UO₂(所以₄）_3.］^{4 -}和UO₂所以₄．因此，决定使用TOA(三辛胺)，它可以选择性地以中性形式提取铀[32，33］．即:

实验材料与方法

材料

适当的浸出实验:用20 g的粉状样品(-5:+60米什尺寸)研究了相关的浸出因素。研究的浸出因素包括硫酸用量(5% ~ 50%)、固液比(1/1 ~ 1/6)、时间间隔(1 ~ 6 h)在不同温度(室温(~25℃)~ 60℃)下的影响。得到的反应浆经过过滤、酸彻底清洗。然后，计算了铀浸出效率。

浆中溶剂(SIP)实验:为了获得足够数量的浸出浆(原浆)，从所研究的El-Hammamat复合沉积物样品(GV)中提取了1 kg的最佳浸出因子。因此，对浆内溶剂进行研究，考察了以下因素的影响，即;溶剂浓度、浆液稀释度、搅拌时间、固液比、稀释剂类型。

为了考察其对降低溶剂消耗的影响，研究了以下因素，即表面活性剂类型和表面活性剂/料浆比。最后对铀的溶出进行了考察，考察了溶出剂的作用以及水/有机相比的影响。

溶液和试剂

用0.1782 g醋酸铀酰(UO .)溶解，制得1000 mg/l的铀标准溶液₂(CH_3.首席运营官)₂.2H₂O(博德化工有限公司普尔，英国)，100毫升蒸馏水。采用不同浓度的tri辛胺(TOA) Mol. Wt 353.76 of Riedel-deHaen，测定98%，在Sunrise煤油中适当稀释后提取铀。

分析方法

采用ArsenazoIII试剂在不同条件下对铀进行相应的水相分析[34］．为此，使用Lambda UV/VIS分光光度计(Perkin-Elmer, USA)。此外，在滴定前，在二苯胺磺酸盐指示剂的存在下，还用氧化滴定法对偏钒酸铵进行了铀分析;使用硫酸亚铁对铀进行适当的还原[32］．

本研究使用的El Hammamat沉积物GV复合样品为埃及核材料管理局(NMA)从Gabal Gattar获得的，其化学成分为REE 0.104%， U 0.130%， SO 2.09%₄^－2， 1.77% Po₄^{3 -}SiO2 68.3%， CaO 0.22%， Fe 10.88%₂O_3.0.09% TiO₂．

结果与讨论

El Hammamat沉积物GV复合样品硫酸浸出铀的相关因素

硫酸浓度的影响:为了研究酸浓度对GV复合样品中铀浸出效率的影响，在5% ~ 50%的酸浓度范围内进行了一系列浸出实验。浸出温度为25℃，浸出时间为2 h，固液比为1/3。得到的数据被绘制在图1．从图中可以明显看出，在考虑浸出因素后，使用30%的酸浓度在经济上是更可取的。

固液比的影响:为了研究固液比对GV复合样品中铀浸出效率的影响，在1/1 ~ 1/6的固液比范围内进行了一系列浸出实验。实验在25°C浸出温度2 h，硫酸浓度30%的固定条件下进行。得到的数据绘制在图中图2．从图中可以明显看出，直到第四次实验(1/4)，降低固液比，铀的浸出效率稳步提高，之后降低固液比，铀的浸出效率没有任何提高。

温度对GV复合样品浸出铀效率的影响:为了研究温度对El Hammamat沉积物GV复合样品中铀浸出效率的影响，在25℃~ 60℃范围内进行了一系列浸出实验。实验在S/L比为1/4、反应时间为6 h、酸浓度为30%的固定条件下进行。得到的数据绘制在图中图3．从图中可以明显看出，50°C实验的铀浸出效率更高(75%)。

效果反应时间:为了研究反应时间对El Hammamat沉积物GV复合样品中铀浸出效率的影响，在1 ~ 6 h范围内进行了一系列浸出实验。实验条件为1/4 S/L，温度25℃，酸浓度为30%。得到的数据被绘制在图4．从图中可以明显看出，随着反应时间从1 h增加到5h，浸出率逐渐增加(分别从20%左右增加到40%左右)。反应6 h时，铀浸出率显著提高至96%左右。因此，可以推荐使用6 h作为最佳浸出时间。

最佳浸出条件的选择:首先，重要的是要在这里提到，仔细选择所获得的结果的最佳值将取决于经济方面的考虑。但是，从上述影响El Hammamat沉积物GV复合样品铀浸出的相关因素的研究结果来看;从El Hammamat沉积物GV复合样品中浸出铀，选择以下条件似乎比较经济:硫酸浓度30%，浸出时间6 h，料液比1/6，反应温度25℃。在选定的最佳浸出条件下进行浸出试验，浸出率达96%左右。

纸浆溶剂法从El Hammamat沉积物GV复合样品中提取铀的相关因素

溶剂浓度的影响:为研究(TOA)溶剂浓度对El Hammamat沉淀物GV复合样品浸出液中铀回收的影响，采用固定部分(20 ml)与不同浓度(0.02 M ~ 0.54 M)的苯溶剂接触，进行了一系列萃取实验。LD乐动体育官网其他条件是固定的，即;稀释系数250g /l，搅拌时间15min，液液比为1/1。所得结果绘制在图1．两相分离后，在水相中测定铀含量，计算萃取效率。结果表明，铀萃取效率随溶剂浓度的增加而增加。另一方面，我们可以观察到，随着其浓度的增加，溶剂比的损失减小。

稀释效果:为研究浸出液稀释系数对铀浸出效率的影响，通过在浸出液中加水，接触固含量为105 g/l ~ 194 g/l(原浸出液5:20 ml)的固定稀释浆份(20 ml)，进行了一系列浸出实验。LD乐动体育官网在所有的实验中，铀浓度都是合理的(通过从标准铀溶液中加入不同体积的铀溶液)，以达到原始浸出浆中的原始铀浓度。其他条件固定在;溶剂浓度10%，搅拌时间15min，液液比为1/1。所得结果绘制在图6．

从得到的结果可以清楚地看出，固体含量从104 g/l增加到194 g/l，铀萃取效率分别降低(约56%至45%)，溶剂损失增加(约10%至23%溶剂重量)。铀萃取效率随固相含量的增加而降低，可以解释为固相颗粒的增加抑制了溶剂分子的自由运动。可以说明，当浆液较厚时，会降低铀萃取的溶剂能力。另一方面，浓脉石矿物颗粒表面的溶剂分子被吸附而发生溶剂损失。

震动时间的影响:为研究摇提时间对铀浸提效率的影响，在稀释系数为104 g/l、液液比为1/1的条件下，在1 ~ 120 min的时间间隔内，采用固定浆液部分(20ml)与溶剂接触的方法进行了一系列浸提实验。LD乐动体育官网得到的数据被绘制在图7．从图中可以看出，铀萃取效率随着萃取时间的增加而增加，而溶剂损失几乎不受影响。

影响溶剂损失(消耗)的因素:从得到的浸出液中成功地提取铀，取决于溶剂在提取中的效率以及浸出液的损失量。据此，研究了表面活性剂种类和表面活性剂用量是影响脉石矿物表面溶剂损失程度的主要因素。

表面活性剂类型:为了研究表面活性剂对铀萃取效率的影响，对下列表面活性剂进行了测试:糖蜜，胶水，粗糖和植物油。实验是在与溶剂接触之前，将0.5 g测试表面活性剂与固定的泥浆部分(20 ml)混合0.5 h进行的。LD乐动体育官网然后通过接触前后的重量差计算溶剂损失。LD乐动体育官网实验在固定溶剂浓度为10%，固含量(稀释因子)为105 g/l，接触时间为120 min, Vorganic/ v浆液比为1/1的条件下进行。LD乐动体育官网所得结果绘制在图8．从图中可以明显看出，用糖蜜作为有效的表面活性剂提取铀的效率(约60%)。

表面活性剂用量的影响:为了研究表面活性剂用量对铀萃取效率的影响，采用固定浆液量(20 ml)与溶剂接触的方法进行了一系列萃取实验。LD乐动体育官网与不同数量的糖蜜混合后。后者的混合量为25 ~ 200 g/l。实验在溶剂浓度10%、接触时间120min、稀释系数(固量)105 g/l、糖蜜作为表面活性剂的固定条件下进行。LD乐动体育官网得到的数据被绘制在图9．从图1可以看出，增加表面活性剂(糖蜜)的用量会导致溶剂中的明显损失。另一方面，增加前者(糖蜜)量显示出铀相关的铀提取效率的提高。

水/有机相比的影响:为了研究水相(稀释浆体)/有机相比对铀萃取效率的影响，采用稀释浆体与苯中的TOA溶液在0.5/1 ~ 4/1范围内接触，进行了一系列萃取实验。LD乐动体育官网实验中，表面活性剂在固定溶剂浓度(10%)下接触时间120 min，稀释系数(固体含量)为105 g/l，表面活性剂(糖蜜)为100 g/l。LD乐动体育官网所得结果用图形表示图10．从图中可以清楚地看出，铀萃取效率随着相比的增加而增加。后一种现象可以解释为浆液粘度(稀释)的降低，这一因素提高了铀提取效率(上次实验约85%)。另一方面，通过增加水/有机相比，溶剂损失(消耗)减少。

稀释剂类型作用:为研究稀释剂类型对铀萃取效率的影响，试验了多种稀释剂:苯，甲苯，环己烷和煤油。实验在溶剂浓度(10%)、接触时间(120 min)、稀释因子(固含量)105 g/l、表面活性剂(糖蜜)100 g/l、稀浆/有机相比(4/1)的固定条件下进行。LD乐动体育官网得到的数据被绘制在图11．从图中可以清楚地看出，煤油的铀萃取效率最高(约90%)，溶剂损失最小(约1.25%)。

从El Hammamat沉积物GV复合样品中提取铀的最佳条件选择:从之前对研究样本中铀提取相关因素的研究可以明显看出，所研究的相关因素的不同组合可以获得相当的提取效率。对最佳条件的仔细选择主要取决于经济方面的考虑。根据所研究的相关因素，选择以下提取条件似乎比较经济。溶剂浓度10%，萃取时间120 min，固含量(浆体稀释度)为105 g/l，表面活性剂糖蜜为100 g\l，水(稀释浆体体积)/有机相比为4/1，煤油为稀释物质。

铀剥离

采用上述最佳条件(含量约为1.006 gU/l)对负载工作溶剂中铀的溶出进行了研究，考察了溶出剂、溶出剂浓度、振荡时间和有机/水相比等因素的影响。

脱模剂作用:下列脱模剂，即;H₂所以₄, Na₂有限公司_3.， HCl, HNO_3.和H₂O，各取1 M，以2/1水相/有机相比的负载溶剂摇晃30分钟。所得到的结果绘制在图12．从图中可以清楚地看出，硫酸可以作为一种合适的脱模剂。

脱模剂浓度的影响:为考察脱萃剂浓度的影响，以1 ~ 9 M不同浓度的硫酸为负载溶剂(水/有机相比为2/1)，振荡30 min，进行了一系列的脱萃实验。结果用图表表示出来图13．从图中可以明显看出，9 M硫酸溶液(剥离约90%的载铀)可以作为合适的浓度。

震动时间对铀溶出效率的影响:为了研究接触(震动)时间对El Hammamat沉积物LD乐动体育官网GV复合样品稀浆铀载溶剂中铀溶出的影响，在5 ~ 60 min的时间间隔内进行了一系列实验。实验采用固定硫酸浓度9 M和2/1 a /O比进行。所得到的结果绘制在图14．从图中可以看出，30分钟的震动时间足以从El Hammamat沉积物GV复合样品的负载溶剂中剥离约98%的铀。

O/A相比对铀溶出效率及mccabe thiele溶出图构建的影响:为了研究水/有机相比对负载溶剂(El Hammamat沉积物GV复合稀释浆样)铀溶出效率的影响，在O/ a比为4/1至1/4的范围内进行了一系列溶出实验。在这些实验中，硫酸浓度为9m，接触时间固定为30min。得到的数据总结在LD乐动体育官网表1．这个表被用来构造McCabe Thiele图中的平衡等温线[34) (图15）.

表1:O/A相比对El Hammamat沉积物GV稀浆样品载铀溶剂铀溶出效率的影响

后者用于计算从El Hammamat沉积物GV复合稀释浆样的载铀溶剂中几乎完全溶出铀所需的理论阶段。从所构造的图中可以清楚地看出，从从El Hamm mat沉积物GV复合样品制备的加载溶剂样品中去除几乎所有铀需要几乎三个理论阶段。

结论

在El Hammamat沉淀物GV稀浆样品的最佳提取条件下，采用矿浆溶剂萃取法，铀萃取效率达到90%左右(溶剂损失最小约1.5%)。此外，使用9 M硫酸作为有效的剥离剂，可对装载铀进行98%左右的剥离。

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