某铀铍矿中铀和铍的浸出和提取工艺研究

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新疆某铀铍矿床是我国近年来发现的大型火山岩型矿床,目前已探明的铍资源量超过5万吨,此外伴生的铀资源量也非常可观,矿石中铀和铍主要以羟硅铍石和沥青铀矿的形式赋存。由于该矿床的矿石存在铍品位低,综合回收难等问题,严重限制了该矿床的开发利用。随着核电工业的可持续发展和铍在冶金工业和原子能等领域的广泛应用,铍和铀资源的需求量逐年增加,因此对该矿开发具有经济效益的铀和铍浸取工艺是有必要的。本研究首先根据铀铍矿石中铀和铍化学稳定性的不同采用酸浸法对矿石中的铀进行选择性浸出,研究了硫酸浓度,浸出温度,液固比和浸出时间对矿石中铀和铍浸出率的影响;其次,采用硫酸保温熟化法对选择性浸铀后的含铍矿渣中铍进行浸出,研究了保温熟化温度,保温熟化时间,浸出固液比,浸出时间,浸出温度对矿石中铍浸出率的影响;最后针对浸铀后浸出液中含有少量铍的问题,采用阴离子交换树脂对浸出液中的铀进行选择性吸附,并从四种常用淋洗剂中筛选出最佳淋洗剂。具体研究结果主要为以下三个方面:1.铀铍矿石中铀的选择性浸出研究。实验结果表明,在硫酸浓度0.2M,浸出温度348.5K,液固比4:1和浸出时间50min的条件下,铀的浸出率高达97.4%,铍的浸出率仅为1.78%,该条件下选择性浸铀效果极佳。铀的浸出过程受产物层的扩散控制,浸出过程遵循1-2/3X-(1-X)2/3=kt的动力学模型,计算得到表观活化能为5.37kJ/mol。2.浸铀后含铍矿渣中铍的浸出研究。实验结果表明,在熟化温度220℃,熟化时间2h,浸出固液比1:2,浸出温度25℃和浸出时间为25min条件下,铍的浸出率高达97%。含铍矿渣在220℃的条件下保温熟化2h,结构由致密变疏松,易被酸刻蚀,铍的赋存形式由稳定的Be4[Si2O7](OH)2转化为铍易被浸出的Na2Be2Si3O9,有利于铍的浸出。浸铀后矿渣中铍的浸出过程遵循受产物层扩散控制,浸出过程遵循1-2/3X-(1-X)2/3=kt的动力学模型,表观活化能为8.96kJ/mol。3.浸铀后浸出液中铀的选择性吸附研究。实验结果表明,当201×7阴离子交换树脂为实验所用树脂时,吸附树脂对浸出液中的铀具有较佳的的选择吸附性,可初步实现浸出液中铀和铍的分离,以10%的H2SO4为淋洗剂最佳,淋洗后树脂中铀的淋洗率高达99.47%。本文根据矿石中铀和铍在低酸体系中浸出效果的不同,提出矿石中铀铍分步浸出工艺的设想。浸铀后矿渣可直接通过硫酸保温熟化法对铍浸出,简化了工艺流程。这一领域的研究无疑对铀铍矿的浸出工艺提供了新的思路。
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