火山巖型鈾多金屬礦鈾萃取與反萃取試驗研究

楊 飛，劉 猛，劉 勇

(1.廣東省礦產應用研究所，廣東 韶關 512026；2.國土資源部放射性與稀有稀散礦產綜合利用重點實驗室，廣東 韶關 512026)

鈾礦資源是國防建設和核能發展的戰略資源。根據當前核電的發展速度和規模來看，未來我國需要儲量巨大的鈾資源作保障。而當今全球鈾礦資源消費量持續走高，我國的鈾資源供應依然存在較大缺口，因此，加大我國鈾礦資源的勘探開發力度，對低品位、火山巖型鈾礦床開展選冶技術綜合利用具有意義，有利于促進我國鈾礦產業蓬勃發展和提高戰略資源的保障程度[1-2]。

提取金屬鈾目前常用的方法包括溶劑萃取法、化學沉淀法和離子交換法等[3-4]。目前主要是通過溶劑萃取法從鈾浸出液中富集分離鈾，為了實現從火山巖型鈾多金屬礦浸出液中萃取、反萃取鈾，本文研究了萃取劑P204、協萃劑TBP、稀釋劑煤油作為有機相萃取鈾，碳酸鈉作為反萃劑反萃取鈾，鈾萃原液經萃取、反萃取鈾得到較好富集、分離，為下一步制備重鈾酸銨產品打下堅實基礎。

1 萃原液化學成分分析

廣東某火山巖型低品位鈾多金屬礦，礦床位于火山沉積雜巖盆地的北部，礦區地層主要為侏羅統酸性熔巖(流紋巖)，酸性火山碎屑巖(含礫凝灰巖、熔接凝灰巖和晶屑凝灰巖)以及上白堊統的陸相碎屑沉積巖，礦石經硫酸化焙燒得到浸出液，浸出液作為萃原液，浸出液分析結果如表1。

表1 浸出液化學分析結果

2 鈾萃取試驗研究

2.1 萃取劑對比探索試驗

根據溶液性質我們選擇了兩種萃取有機相進行單級萃取探索試驗，試驗結果見表2。

由試驗結果可知：由于10%三辛胺+10%TBP+80%煤油在硫酸體系中萃取鈾對酸度和Cl-溶度要求較嚴，而鈾原液鈾溶度太低，不適合沖稀以降低酸度和Cl-溶度，因而10%三辛胺+10%TBP+80%煤油不適合做為此礦種的萃取劑，而酸度和Cl-溶度對20%P204+80%煤油萃取鈾影響不大，且萃取率很高，故選擇P204+煤油做為此礦種的萃取劑。

表2 不同萃取劑對比探索試驗結果

2.2 萃取相比試驗

試驗條件：有機相：20%P204+5%TBP+75%煤油；時間：3min；溫度：室溫；單級萃取

試驗結果見表3。

表3 萃取相比試驗結果

試驗結果表明：相比為O/A=1/10的單級萃取試驗已達到較高萃取效果，但萃取過程中出現乳化現象，為此我們做了添加劑試驗，以消除乳化現象。

2.3 萃取添加劑試驗

試驗條件為：有機相：20%P204+5%TBP+75%煤油；相比：O/A=1/10；時間：3min；溫度：室溫；單級萃取。

試驗結果見表4。

表4 添加劑試驗結果

試驗結果表明：加入NaF后，乳化現象可消除，但由于加入了F-離子，萃取率有所下降，但不影響整體萃取，NaF加入量選定為15 g/L。

2.4 萃取綜合條件試驗

綜合條件試驗為：有機相：20%P204+5%TBP+75%煤油；相比：O/A=1/10；NaF加入量15 g/L；時間：3min；溫度：室溫；三級逆流萃取。

試驗結果見表5。

表5 萃取綜合條件試驗結果

萃取綜合條件試驗結果表明：萃原液經綜合條件萃取，萃余液鈾含量較低為0.2～0.4 mg/L，萃取率達到99%以上，萃取率較高、萃取效果穩定。

3 鈾反萃取試驗研究

反萃取試驗條件如下：

反萃劑：20%碳酸鈉；相比：O/A=5/1；溫度:室溫；時間：3min；三級逆流。

試驗結果如表6。

表6 三級逆流反萃結果

反萃取試驗結果表明： 鈾飽和有機相鈾經反萃取，貧有機相鈾金屬溶度較低為3～4 mg/L，反萃率達到99%以上，反萃率較高、反萃取效果較好。

4 結論

(1)廣東某火山巖型低品位鈾多金屬礦，礦床位于火山沉積雜巖盆地的北部，礦區地層主要為侏羅統酸性熔巖(流紋巖)，酸性火山碎屑巖(含礫凝灰巖、熔接凝灰巖和晶屑凝灰巖)以及上白堊統的陸相碎屑沉積巖，礦石經硫酸化焙燒得到浸出液，浸出液作為鈾萃原液，鈾萃原液經萃取、反萃取鈾得到較好富集、分離，為下一步制備重鈾酸銨產品打下堅實基礎。

(2)最終確定鈾萃取工藝條件：有機相：20%P204+5%TBP+75%煤油，相比：O/A=1/10，NaF加入量15 g/L，時間：3min，溫度：室溫，三級逆流萃取，萃余液鈾含量較低為0.2～0.4 mg/L，萃取率達到99%以上，萃取率較高、萃取效果穩定。

(3)最終確定鈾反萃取工藝條件：反萃劑：20%碳酸鈉，相比：O/A=5/1，溫度:室溫，時間：3min，三級逆流反萃，鈾飽和有機相鈾經反萃取，貧有機相鈾金屬溶度較低為3～4 mg/L，反萃率達到99%以上，反萃率較高、反萃取效果較好。

[1] 楊建明,王前裕. 某地區火山巖鈾礦床成礦熱液運移形式及沉淀機理[J].中南工學院學報,1999(1):53-58.

[2] 胡瑞忠,畢獻武,蘇文超,等.華南白堊-第三紀地殼拉張與鈾成礦的關系[J].地學前緣,2004,11(1):153-160.

[3] 邢會敏,劉 艷,陳 剛,等.國外鈾鉬伴生礦綜合回收技術[J].鈾礦冶,2006,25(4):186-191.

[4] 黃寶茅. 鈾鉬共生礦的綜合回收[J]. 鈾礦冶,1995(3):178-187.

(本文文獻格式：楊飛，劉猛，劉勇.火山巖型鈾多金屬礦鈾萃取與反萃取試驗研究[J].山東化工,2018,47(7):26-27.)