气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置及方法，包括储液罐；与风源系统连通的反应室；设置于所述反应室上方的雾化装置，且雾化出口与所述反应室连通；输送系统用于连通所述反应室与所述雾化装置，将所述待处理的铀浸出液输送至所述雾化装置；放电电极，与高压脉冲电源电连接，包括放电正电极和放电负电极，且所述放电正电极和放电负电极相对设置；当所述雾化装置喷出雾滴时，所述风源系统工作，同时所述高压脉冲电源输出高压脉冲至所述放电正电极和放电负电极，使所述雾滴在所述反应室内进行化学反应，将待处理的铀浸出液中的亚铁离子氧化成铁离子。本发明专利技术可以提高铀的浸出率，进而提高铀的浸出速度。

Equipment and method of strengthening uranium leaching by gas-liquid pulse spark discharge

【技术实现步骤摘要】
气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置及方法
本专利技术涉及铀矿开采中强化提出铀的
，具体是一种气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置及方法。
技术介绍
随着人们对生活要求的提高，人均用电量的增加，同时因为环保因素，必须面对节能减排的压力，迫使人们不断增加建设核电站发电机机组数量来满足需求，这就要求不断提高铀的产量及铀生产的技术水平。目前，我国天然铀的方式生产有地浸采铀和地表堆浸采铀，地浸采铀过程是通过从地表钻进至含矿层的钻孔将按一定比例配制好的浸出剂(硫酸+氧化剂或二氧化碳+氧气)注入到矿层，注入的浸出剂与矿石中的有用成分接触，发生化学反应，生成的可溶性化合物在扩散和对流作用下离开化学反应区，进入沿矿层渗透迁移的溶液液流中。溶液经过矿层从另外的钻孔提升至地表，抽出的浸出液输送至水冶车间经过离子交换吸附、淋洗、沉淀或溶剂萃取等处理工艺，最后得到合格产品。地表堆浸采铀是将爆破得到的铀矿石破碎至最佳粒度，然后堆筑成矿堆，向矿堆喷淋溶浸剂(一般为硫酸+氧化剂)，有选择地浸出矿石中的铀金属，得到的浸出液输送至水冶车间经过离子交换吸附、淋洗、沉淀或溶剂萃取等处理工艺，最后得到合格产品。过程如图1所示。然而随着铀矿资源的日益枯竭，从低品位铀矿石或砂砾中提取铀，更需要提高铀的浸出效率，以最小的成本提高铀浸出率对未来核能开发至关重要。铀资源在矿物中以两种形态存在，一是铀IV(四价铀)，二是铀VI(六价铀)。然而硫酸水溶液溶解四价铀能力较差，仅浸出了可溶性较好的六价铀。通常使用在浸出酸液中进一步添加氧化剂的方法将四价铀氧化成六价铀。用于这一目的的常规氧化剂包括二氧化锰、氧气、过氧化氢、二氧化硫和含铁硝酸盐溶液等化学氧化方法。然而化学氧化方法存在以下缺点：要将化学品输送到偏远矿区，需要安全的化学品储存设备，如果强氧化剂在矿区就地生产，氧化剂的生产需要高温和加压氧去氧化这些工艺流程，这必将增加生产的成本，不利于环保。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置及方法，提高铀的浸出率。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，包括：储液罐，存储有待处理的铀浸出液；反应室，与风源系统连通；雾化装置，设置于所述反应室上方，且雾化出口与所述反应室连通；输送系统，用于连通所述反应室与所述雾化装置，将所述待处理的铀浸出液输送至所述雾化装置，以及输出处理完后的铀浸出液；放电电极，与高压脉冲电源电连接，包括放电正电极和放电负电极，且所述放电正电极和放电负电极相对设置；当所述雾化装置喷出雾滴时，所述风源系统工作，同时所述高压脉冲电源输出高压脉冲至所述放电正电极和放电负电极，使所述雾滴在所述反应室内进行化学反应，将待处理的铀浸出液中的亚铁离子氧化成铁离子。所述反应室底部与所述储液罐顶面固定连接，且所述反应室与所述储液罐连通；优选地，所述反应室底部设置多个微孔。所述输送系统包括进液口与所述储液罐连通的动力泵；所述动力泵出液口通过三通阀与所述雾化装置进液口连通，所述三通阀的其中一个输出端口为处理完后的铀浸出液的输出口。所述高压脉冲电源与控制系统电连接；优选地，所述控制系统与臭氧监测装置电连接；所述臭氧监测装置进气口与所述反应室连通，所述臭氧监测装置排气口位于所述反应室外。所述反应室外壁为金属材质，所述反应室内部为耐酸材质；所述反应室外壁与脉冲微波发生装置连接；优选地，所述脉冲微波发生装置包括高压脉冲直流电源；所述高压脉冲直流单元与磁控管电连接；所述磁控管与波导管连接；所述波导管与所述反应室外壁连接。使用脉冲微波发生装置可以使铀的总回收率提高1～1.5％。所述放电正电极和放电负电极之间的距离为1～5厘米；优选地，所述放电正电极表面积小于所述放电负电极表面积。所述雾化装置的出口与金属套管连通，所述金属套管伸入所述反应室内；所述金属套管下方设置有金属圆环；所述金属套管、金属圆环分别与直流电源的正极、负极电连接；优选地，所述金属圆环与金属件固定连接，所述金属件一端穿过所述反应室，并与反应室外壁接触；优选地，所述金属圆环所在位置的反应室内径与所述金属圆环直径之差为1～5厘米；优选地，所述金属套管、金属圆环之间的垂直距离为10～15厘米。优选地，所述直流电压的大小为5～8千伏。所述反应室包括相互连接的上部圆柱体和下部圆柱体，所述上部圆柱体内径小于所述下部圆柱体内径。相应的，本专利技术还提供了一种利用上述装置强化铀浸出的方法，该方法包括：将待处理的铀浸出液送入雾化装置内，高压脉冲电源输出高压脉冲至放电电极，同时风源系统向反应室内输入空气，反应室内发生火花放电，将所述雾化装置喷出的雾滴中的亚铁例子氧化成铁离子，当所述储液罐内溶液氧化还原电位比处理前的氧化还原电位高出100毫伏时，高压脉冲电源、风源系统、雾化装置停止工作(此时可以输出所述储液罐内处理后的铀浸出液)。上述过程中，所述高压脉冲电源工作时，检测所述反应室内的臭氧含量是否低于预设值，若不低于，则调整所述放电正电极和放电负电极之间的距离或调整放电电压，使得所述反应室内的臭氧含量低于预设值。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果为：1、本专利技术不改变传统铀浸出方法和工艺，只是在传统工艺过程中增加了一个强化过程，在空气和雾滴中进行火花放电对铀浸出液进行处理，提高了铀的浸出率。与常规铀浸出工艺相比，最终铀的总回收率可以提高4～6％。2、在模拟铀堆浸的试验中，电火花处理使相同浸出率的浸出时间缩短约为原来的二分之一到三分之二，可以提高产量，同时浸出率的提高进一步减少了尾矿库存在对环保的压力，降低了环保成本，将最大限度降低对生态的影响。3、本专利技术减少了铀浸出生产过程中对化学氧化剂的依赖程度，减少了原地浸出时氧化剂生产、运输和环保的要求及压力。4、采用本专利技术方案最大的成本是电能需求，相对现有技术，大大减小了成本，既环保又高效，实用性强。附图说明图1为铀资源开采浸出流程示意图；图2为本专利技术在铀资源开采浸出流程中的示意图；图3为本专利技术气液相火花放电强化处理铀浸出液的装置；图4为本专利技术火花放电处理铀浸出液化学动力学过程图；图5为本专利技术雾化装置示意图；图6为本专利技术实施例1效果图；图7为本专利技术实施例2效果图；其中，1为储液罐；2为气液相反应室；3为雾化装置；4为放电正电极；5为放电负电极；6为高压脉冲电源；7为进气鼓风泵；8为臭氧监测装置；9为排气口；10为浸出液循环动力泵；11为三通阀门；12浸出液输出口；13为控制系统；14为磁控管高压脉冲直流电源；15为磁控管；16为波导管；17为雾化增强装置的负电极；18为直流高压电源；19为金属套管；20为螺丝；21为进液口。具体实施方式本专利技术相对图1的铀浸出流程，无需增加化学氧化剂，增加一个“气液相火花放电处理”装置，流程图如图2所示。利用高压脉冲气液相放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，其特征在于，包括：/n储液罐，存储有待处理的铀浸出液；/n反应室，与风源系统连通；/n雾化装置，设置于所述反应室上方，且雾化出口与所述反应室连通；/n输送系统，用于连通所述反应室与所述雾化装置，将所述待处理的铀浸出液输送至所述雾化装置；/n放电电极，设置于所述反应室内，与高压脉冲电源电连接，包括放电正电极和放电负电极，且所述放电正电极和放电负电极相对设置；/n当所述雾化装置喷出雾滴时，所述风源系统工作，同时所述高压脉冲电源输出高压脉冲至所述放电正电极和放电负电极，使所述雾滴在所述反应室内进行火花放电并产生化学反应，将待处理的铀浸出液中的亚铁离子氧化成铁离子。/n

【技术特征摘要】
1.一种气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，其特征在于，包括：
储液罐，存储有待处理的铀浸出液；
反应室，与风源系统连通；
雾化装置，设置于所述反应室上方，且雾化出口与所述反应室连通；
输送系统，用于连通所述反应室与所述雾化装置，将所述待处理的铀浸出液输送至所述雾化装置；
放电电极，设置于所述反应室内，与高压脉冲电源电连接，包括放电正电极和放电负电极，且所述放电正电极和放电负电极相对设置；
当所述雾化装置喷出雾滴时，所述风源系统工作，同时所述高压脉冲电源输出高压脉冲至所述放电正电极和放电负电极，使所述雾滴在所述反应室内进行火花放电并产生化学反应，将待处理的铀浸出液中的亚铁离子氧化成铁离子。


2.根据权利要求1所述的气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，其特征在于，所述反应室底部与所述储液罐顶面固定连接，且所述反应室与所述储液罐连通；优选地，所述反应室底部设置多个微孔。


3.根据权利要求1所述的气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，其特征在于，所述输送系统包括进液口与所述储液罐连通的动力泵；所述动力泵出液口通过三通阀与所述雾化装置进液口连通，所述三通阀的其中一个输出端口为处理完后的铀浸出液的输出口。


4.根据权利要求1所述的气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，其特征在于，所述高压脉冲电源与控制系统电连接；优选地，所述控制系统与臭氧监测装置电连接；所述臭氧监测装置进气口与所述反应室连通，所述臭氧监测装置排气口位于所述反应室外。


5.根据权利要求1所述的气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，其特征在于，所述反应室外壁为金属材质，所述反应室内部为耐酸材质；所述反应室外壁与脉冲微波发生装置连接；优选地，所述脉冲微波发生装置包括高压脉冲直流电源；所述高压脉冲直流单元与磁控管电连接；所述磁控管与波导管连接；所述波导管与所述反应室外壁连接。


6.根据权利要求1所述的气液相脉冲火花放电强化铀浸出装置，其特征在于，所述放电正电极和放电负电极之间的距离为1～5厘米；优选地，所述放电正电极表面积小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文光，李广悦，饶益花，李峰，董招辉，石安康，戴四元，丁德馨，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43