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溶剂萃取方法_2
时间:2023-09-27 02:02 点击次数:63

  [0030] 然后经洗涤的有机相进入第一反萃取阶段并连续通过反萃取阶段从而作为反萃 取的有机相从最后的反萃取阶段离开。来自铀沉淀过程的贫反萃取水溶液进入最后的反萃 取阶段并逆流流入有机相并且作为加载的反萃取溶液从第一反萃取阶段离开以回到沉淀 过程区域。

  [0031] 在再循环到萃取阶段之前,可使经反萃取的有机相经历调节步骤。该调节步骤可 以是另外的洗涤过程以移除或稀释从经反萃取的有机相产生的反萃取溶液。其还可以是经 反萃取的有机相的化学调节,例如使有机相的经取代的胺盐组分重新质子化。

  [0032] 在第二个方面中,公开了从含铀的酸性盐溶液中萃取铀的方法,其包括以下步 骤:

  [0033] a.使所述溶液与含有三烷基膦氧化物的有机相接触以形成加载铀的有机相;

  [0034] b.洗涤所述加载铀的有机相以移除任何杂质并形成经洗涤的有机相;

  [0035] c.用硫酸盐溶液反萃取所述经洗涤的有机相以产生铀反萃取水溶液;以及

  [0037] 在第三个方面中,提供了从含有铀盐的溶液中萃取铀的方法,其包括使所述溶液 与含有三烷基膦氧化物(TAPO)和经取代的胺(盐)的有机相接触的步骤,所述有机相具有 由含有铀盐的溶液中的氯浓度所确定的TAPO与经取代的胺或经取代的铵盐的比率。

  [0039] 在大于5g/l的氯浓度下,在溶剂中经取代的胺(盐)与TAPO的摩尔比可以是至 少90 : 10,例如至少70 : 30。在大于约15g/L,优选地大于20g/L的氯浓度下,通过使用 具有至少50 : 50的比率的溶剂有利于铀的萃取。在一些实施方案中,溶剂可不具有或具 有相对少量的经取代的胺(盐),例如,溶剂具有至少30 : 70,例如至少10 : 90的经取代 的胺(盐)与TAPO的比率。在一些实施方案中,氯浓度超过20g/l时,溶剂可包含100% TAPO (即,溶剂可不含经取代的胺(盐))。

  [0040] 尽管在【发明内容】中说明了落入所述的方法的范围中的任何其他形式,但是现在仅 通过实施例的方式参照附图来描述特定的实施方案,其中:

  [0041] 图1是说明方法实施方案的流程图。注意,在该图中我们使用术语溶剂来代替有 机相。

  [0042] 图2是示出在变化的氯浓度下加载在含有TOPO的溶剂上的多种元素的浓度的图。

  [0043] 图3是示出在变化的氯浓度下加载在含有TOPO或TOPO与叔胺的共混物的有机溶 剂上的多种元素的浓度的图。

  [0044] 图4是说明在洗涤和反萃取阶段中,元素从加载的溶剂中的%移除的图。

  [0045] 图5是示出对于不同TAPO与叔胺的比率,铀萃取(mg/L)相比于在PLS中的氯浓 度(g/L)的图。

  [0046] 首先参照图1,流程图10,说明所公开的溶剂萃取方法的第一个实施方案。使浸提 母液(PLS) 12与含有TOPO或TOPO/Alamine的有机相(溶剂)14在萃取阶段16中接触,所 述浸提母液(PLS)含有溶解的铀以及包含溶解的氯化物和铁的杂质。然后,使加载的溶剂 18通过洗涤阶段20,其中使基于硫酸根的洗涤溶液22 (例如硫酸)与加载的溶剂18接触 并基本上从其中移除氯和铁离子。认为有机相对杂质离子的萃取/溶剂化比铀强度小,因 此与铀相比,可用中等水性条件移除杂质离子。将用过的洗涤溶液24再循环到PLS流12 中。然后,经洗涤的溶剂26通过反萃取阶段28,其中使其与包含硫酸铵溶液的反萃取液30 接触。

  [0047] 铀加载到反萃取液中并将加载的反萃取液32转移到铀沉淀阶段34。沉淀通过添 加铵来增加反萃取水溶液的pH以达到?7的pH而发生并且产生包含重铀酸铵的铀产物 36。使反萃取的溶剂38经历常规的溶剂处理步骤40,其中清洗溶剂以移除所产生的硫酸根 (从残余的反萃取液)并且调节溶剂的酸度(即,如果存在叔胺的话,使其重新质子化), 将经处理的贫溶剂返回到萃取阶段16。

  [0048] 现在参照图2,图示出了在含有铀的PLS上进行的本公开内容的第一个方面的溶 剂萃取方法的结果,所述PLS还包含多种杂质。以加载到含有TOPO的溶剂上的铀、铁、氯、 锆和硅的浓度对变化的氯浓度作图。对于比较还示出的是使用常规叔胺萃取方法(在 3. 5g/L Cl的情况)的各自加载。常规方法是使用具有3. 5g/L的氯浓度的PLS和包含溶 解在常规溶剂萃取稀释剂(即,Shellsol?煤油)中的叔胺(Alamine 336)的萃取剂进行 的。结果在该图的左下角示出,其中加载到溶剂上的铀、铁、氯、锆和硅的浓度分别由从左至 右的条表示。条的剩余组示出当与煤油中的0. 2M T0P0(Cyanex 921)以10 : 1的水相与 有机相比率接触时,元素从具有38/1、1(^/1、258/1、5(^/1和10(^/1的氯浓度(从左至右) 的PLS的加载。

  [0049] 结果证明U萃取用0· 2M TOPO在测试的范围(3g/L至100g/L)内发生。与在3. 5gpl 的氯浓度下的常规方法相比,使用TOPO从含有25gplCl的PLS中的铀萃取达到了类似的水 平。在25g/L至50g/L之间发生峰值性能(Peak performance)。从在增加氯浓度下的结果 的比较,还明显的是当将TOPO用作萃取剂时,存在Cl浓度与铀吸收和选择性之间的关系: 铀选择性随着氯浓度的增加而降低。

  [0050] 现在参照3,该图比较了当使PLS与含有TOPO或TOPO/叔胺共混物的煤油接触时 铀的选择性。条的中间组示出(分别从左至右)当使PLS(含有25g/L氯)与TOPO/叔胺共 混物(0,1M Alamine 336和0.2MCyanex 921)接触时,加载到溶剂上的铀、铁、氯、锆和硅的 浓度。其右边的条的组示出当单独使用TOPO进行萃取时的等同结果。明显的是在特定的 氯浓度下使用TOPO/叔胺共混物对铀相比于铁和氯的选择性水平明显低于单独使用Τ0Ρ0。 因此,与TOPO/叔胺共混物相比,预期TOPO的反萃取是简化的。

  [0051] 结果表明在相对较低的氯浓度下,使用主要地或单独地包含叔胺的溶剂有利于铀 萃取,而在较高的浓度下,使用主要地或单独地包含TOPO的溶剂有利于铀的萃取和选择 性。

  [0052] 通过随着氯浓度的增加而增加 TOPO/叔胺的比率实现了在中间的氯浓度(例如约 5g/L至20g/L的氯)下的最佳萃取和选择性。

  [0053] 现在参照图4,该图说明在后续洗涤和反萃取步骤中从加载的溶剂中移除的元素 的百分比。从左至右的工作分别是来自洗涤步骤的结果和来自三个反萃取阶段的累积结 果。

  [0054] 应对降低的选择性的关键取决于有效的洗涤,所述有效的洗涤可使用稀释的硫酸 在一个或更多个阶段中来完成。在图4中,使用LOM &504溶液进行洗涤步骤并且所述洗 涤步骤包含于一个阶段。在单独接触中,铁降低97. 8%并且氯降低90. 4%。如果引入第二 逆流洗涤阶段(未说明),发现总分离为对于铁的99. 9%和对于氯的98. 4%。第三逆流洗 涤阶段更进一步分离铁和氯水平,导致有效的100%分离。

  [0055] 在受控的pH 2下,使用浓缩的硫酸铵溶液(3. 5M(NH4) SO4)在三个阶段完成铀的反 萃取,其中将有机相中的铀水平移除到所用的分析方法的检测限( lmg/L)以下。在受控 的35°C的温度下,通过添加浓缩的氨水溶液(25重量% )以将反萃取液的pH增加至?7来 使标准的重铀酸铵(ADU)产物从所得反萃取液体中沉淀出来。

  [0056] 图5证明了对于不同的PLS盐度,不同的铀萃取量通过改变有机相中叔胺与TAPO 的比率来实现。对于 5g/L、7. 5g/L、10g/L、12. 5g/L、15g/L、17. 5g/L 和 20g/L 氯的各个盐度, 叔胺与TOPO的比率为(从左至右)100 %的胺至100 %的TOPO不等。所述图表明在约5g/l 的氯浓度下,通过使用在有机相中100%的叔胺使铀萃取最大化。在大于5g/l且最高20g/ 1的氯浓度下,使用至少90 : 10并且优选为至少70 : 30的胺/TOPO比率达实现了良好的 铀萃取。随着PLS中的氯浓度的增加,最佳的胺/TAPO比率降低。对于氯浓度大于7. 5g/l 而言,最佳的比率为30 : 70。大于20gpl,可使用100%的TAPO(即,不含胺)。

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