从粉煤灰中提取放射性铀的方法技术

一种从粉煤灰中提取放射性铀的方法，包括：（１）把煤进行破碎、洗煤、研磨和燃烧（２）酸化燃烧剩余物（３）分离洗涤固化物（４）清除悬浮物（５）精细过滤（６）将Ｕ↑［４＋］氧化成Ｕ↑［６＋］（７）在有机溶剂中提取分离铀（８）将Ｕ↑［６＋］还原成Ｕ↑［４＋］并分离Ｕ↑［４＋］酸溶液（９）使酸溶液与氧化剂接触，转化成Ｕ↑［６＋］酸溶液（１０）在有机溶剂中进行二级提取，分离产生的Ｕ↑［６＋］二级萃取液（１１）与氨基碳酸盐溶液接触，分离产生的氨铀基和三碳化合物（１２）与非水溶性有机溶剂混合，形成２－乙基己基磷酸（１３）酸化（１４）分离ＤＥＰＡ蜡状物（１５）用水溶性酸混合过氧化氢，生成铀基过氧化物，进行沉淀分离。本发明专利技术从各种煤中提取铀，降低了铀生产的成本，减少环境污染，提供了一种有效的节约能源方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
目前国内采用的开发利用铀矿资源的常规方法主要可以分为两类，一类是从采矿到选矿和提取的常规矿业开发流程，另一类是原地浸出法。图1为铀矿开采和加工的现有常规工艺流程图。参考图1，常规的铀矿床的开采，就是从具有工业价值的铀矿床中，将铀矿石通过露天开采和地下开采方式开采出来，再通过放射性选矿，破碎，和研磨；或将铀金属经化学溶浸，生产出液态铀化合物，采出的矿石和铀溶液，都要在铀水冶厂进行铀的提取和精制。根据不同的要求，制备出的铀化学浓缩物和核纯产品有重铀酸铵、三碳酸铀酰铵、八氧化三铀、二氧化铀。原地浸出法(简称地浸出)开采铀的实质在于通过钻孔系统，控制溶剂在自然赋存条件的铀矿体中将铀转移到液相，然后提升到地表加工处理。生产实践证明，地浸出开采方法比常规采冶工艺有显著的优点1)免去了矿床开拓巷道工程和矿石的开采、破磨及选冶尾矿处置等工序，基建投资少，建设时间短，劳动生产率高，生产成本低；2)较容易实现采冶全系统机械化和自动化，地浸系统操作人员的劳动和卫生条件比采矿工人有了根本的改善；3)地面几乎不受破坏，对农林业生产影响少，有利于环境保护 4)有些分散、品位低或地质条件复杂的矿体，用常规方法开采，技术经济不可行，往往用地浸出开采方法是经济合理的，从而能充分回收资源。但是，常规开采和地浸出开采的铀都需要进一步提取和纯化。从矿石中提取铀并加以纯化一般要经过浸出、固液分离、离子交换或淋洗萃取、沉淀、干燥和煅烧等工序，才能够制出“黄饼”，即可在市场上销售的最终铀产品。目前国内在铀的开发上只集中于常规铀矿的开采。而全世界正在面临资源紧缺的共同问题，这种常规开采是远远无法满足需求的。为了对国内紧缺的铀资源进行有力的补充，本专利技术用非常规的方法开发利用放射性铀矿，即从粉煤灰中提取放射性铀。该专利技术不仅开发出了新的铀资源，也使煤资源得到了综合利用并实质性地改善了含放射性物质的粉煤灰对环境造成的放射性污染。国内一些专家对粉煤灰及用粉煤灰制成的建材产品对环境的辐射影响做了一些研究。煤炭中放射性核素伴随粉煤灰和烟尘释放到大气中后，人体主要受到(1)来自烟云中放射性物质和大气沉积物质的外照射(浸没照射和地面照射)；(2)烟云吸入和再悬浮于大气中的放射性物质吸入的内照射；(3)放射性物质经陆地环境向人的食物链的转移，一般认为由气载燃烧流出物经大气弥散和沉积过程引起的外照射是主要的照射途径。煤矸石、电厂粉煤灰、锅炉渣等煤炭生产、使用的剩余物，被综合利用产生水泥、砖瓦、釉面砖等，与人群的距离大大接近，而其中的放射性核素往往高于木材、粘土等天然材料，在一个接近封闭的空间对人产生的了射线和氡、钍射气照射，剂量一般是室外的2～3倍，个别可达10倍以上。并有多次致癌发病率显著升高的报道。
技术实现思路
本专利技术从粉煤灰中提取放射性铀，不仅开发出了新的铀资源，也使粉煤灰得到了综合利用并实质性地改善了含放射性物质的粉煤灰对大气环境造成的放射性污染。一种，其特征在于依次包含以下步骤(1)把开采出的煤进行破碎、洗煤、研磨和燃烧；(2)将燃烧剩余物溶化在硫酸里；(3)将(2)中制成的酸液冷却，分离洗涤固化物；(4)清除有机和无机悬浮物；(5)进行精细过滤或RO膜过滤；(6)用氧化剂将U4+氧化成U6+；(7)在DEPA和TOPO有机溶剂中提取分离铀；(8)将(7)中所得酸溶液与溶解的Fe2+接触，U6+还原成U4+，并分离出产生的U4+酸溶液；(9)使U4+酸溶液与氧化剂接触，转化成U6+酸溶液；(10)在DEPA和TOPO有机溶剂中进行二级提取，分离产生的U6+二级萃取液；(11)将(10)中所得二级萃取液与稀释的水性氨基碳酸盐溶液接触，分离出产生的水溶性氨铀基和三碳化合物；(12)所述水溶性氨铀基和三碳化合物与非水溶性有机溶剂混合，形成2-乙基己基磷酸；(13)酸化，形成PH值为2的酸溶液； (14)分离出DEPA蜡状物；(15)用水溶性酸混合pH在3.5～4.5的过氧化氢，生成铀基过氧化物，进行沉淀分离。所述煤经燃烧后生成煤灰，再用硫酸酸化。(4)中所述清除有机和无机悬浮物的方法有聚合、碳过滤或泡沸石过滤。(8)中所述酸溶液每升中含Fe2+25g～45g。(8)中分离出的U4+酸溶液中每升中含Fe2+14g～17g。所述DEPA和TOPO有机溶剂中含有重量28％～32％的五氧化二磷。所述氨基碳酸盐溶液的浓度在0.25M～1.0M。所述二级萃取液是与pH值为8.2～8.5的稀释的水性氨基碳酸盐溶液混合。所述二级萃取液是与水性氨基碳酸盐溶液混合的温度为40℃～50℃。所述非水溶性的有机溶剂是煤油。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是本专利技术中以粉煤灰作为原料，只要考虑回收需要的边际成本，而不用考虑勘探，采矿，和选矿的投资和成本，可以使没有价值的、占地的、污染环境的废物得以利用，从而降低了铀生产的成本和风险，缩短了项目时间；同时，从飞灰或烟囱排出的煤灰中提取铀可以降低环境污染，为环保提供一种新方法，由于我国能源短缺，这种非常规资源取铀法是一种很有实用价值的方法。附图说明图1是铀矿开采和加工的现有常规工艺流程图； 图2是溶液净化以及萃取铀的流程图；图3是有机物剥离流程图；图4是铀的沉淀流程图。具体实施例方式现结合附图及从粉煤灰中提取放射性性铀的实施例对本专利技术方法作进一步详细说明。实施例1 煤煤中含有一定量的铀，其中大部分以燃烧后的固体煤灰形式存在。大多数的煤燃烧过程制造从气流中恢复的“飞灰”和燃烧道中提取的“底灰”。铀是呈一定比例地分布在飞灰和底灰中。因此，提取过程应涉及两种形式的煤灰。铀的提取最好是在装有矿物酸的一系列反应罐中进行。硫酸由于其低成本、易取性和方便处理性，作为通常的选用酸。系列反应罐则用作酸浸过程中去优化接触时间和使铀最大程度的溶解。酸浸后的泥浆再经过清洗，通常使用在一系列的罐中进行逆流的分离和混合，或逆流的过滤，以最大化的回收铀和减少在剩余的溶液中酸和铀的含量。固体的剩余物可以用作与混凝土相关非水泥粘接剂。从清洗过程中产生的带铀的酸溶液需要进行进一步的纯化以除去杂质。这个过程可通过先加入高分子的絮凝剂以形成块状的悬浮固体，然后进行重力分离，同时加入细颗粒的活性碳。在激活颗粒状的煤焦油过程中产生的废物，并与激活颗粒状的煤焦油进行固定床或流化床反应，同时与泡沸石在固定床或流化床进行反应或膜过滤。实施例2 褐煤褐煤的燃料值、灰成分和水含量均有差异，因此有的可以用作燃料，有的却不行。如果一种褐煤能被有效地用来燃烧，从中提取铀的过程就与上述的从煤中提取的方法近似。但大多数的褐煤是低燃料成分，不能用作电力或蒸汽用途。这种材料最好用作烧制以萃取铀，可以在流化床中处理。烧制后的褐煤先与中或弱酸性的溶液反应，然后进行过滤。其中过滤是把溶液进行纯化来萃取铀。滤后的固状体由强酸溶液进行酸化，酸化的溶液再由反向的倾倒，然后再过滤。进行下一步处理，从混合和分离过程产生的中性或弱性酸被回收到开始的中性溶液中。酸化过程应在温度80℃，在反应罐中进行两个小时以上的反应。正如以上煤灰处理过程的描述中，含铀溶液的第一阶段过滤后，在溶液萃取前需要进一步的纯化以除去杂质。这步可以通过加入高分子的聚合物絮凝剂以形成块状的固体悬浮物，再进行重力分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从粉煤灰中提取放射性铀的方法，其特征在于依次包含以下步骤：（１）把开采出的煤进行破碎、洗煤、研磨和燃烧；（２）将燃烧剩余物溶化在硫酸里；（３）将（２）中制成的酸液冷却，分离洗涤固化物；（４）清除有机和无机 悬浮物；（５）进行精细过滤或ＲＯ膜过滤；（６）用氧化剂将Ｕ↑［４＋］氧化成Ｕ↑［６＋］；（７）在ＤＥＰＡ和ＴＯＰＯ有机溶剂中提取分离铀；（８）将（７）中所得酸溶液与溶解的Ｆｅ↑［２＋］接触，Ｕ↑［６＋］还原成 Ｕ↑［４＋］，并分离出产生的Ｕ↑［４＋］酸溶液；（９）使Ｕ↑［４＋］酸溶液与氧化剂接触，转化成Ｕ↑［６＋］酸溶液；（１０）在ＤＥＰＡ和ＴＯＰＯ有机溶剂中进行二级提取，分离产生的Ｕ↑［６＋］二级萃取液；（１１）将（１０ ）中所得二级萃取液与稀释的水性氨基碳酸盐溶液接触，分离出产生的水溶性氨铀基和三碳化合物；（１２）所述水溶性氨铀基和三碳化合物与非水溶性有机溶剂混合，形成２－乙基己基磷酸；（１３）酸化，形成ＰＨ值为２的酸溶液；（１４） 分离出ＤＥＰＡ蜡状物；（１５）用水溶性酸混合ｐＨ在３．５～４．５的过氧化氢，生成铀基过氧化物，进行沉淀分离。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李巴克，葛启明，
申请(专利权)人：北京斯帕顿矿产资源投资咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]