[发明专利]一种从湿法磷酸中回收铀的方法

说明书

本发明属于非常规铀资源铀提取技术领域，具体涉及一种从湿法磷酸中回收铀的方法。包括以下步骤：(1)湿法磷酸进行预处理，用萃取剂萃取回收经过上述预处理后的湿法磷酸中的铀，得到负载有机相；(2)负载有机相先用质量浓度为10％的硫酸溶液洗涤，除去夹带的磷酸和胶状物杂质；再以反萃取剂反萃取，得到反萃液和贫有机相；(3)将反萃液作为吸附原液，用离子交换树脂吸附其中的铀；(4)步骤(3)中得到的负载树脂用NaCl+Na₂CO₃溶液淋洗，得到淋洗合格液；(5)步骤(4)得到的淋洗合格液加酸酸化，使溶液中的碳酸根分解成为CO₂而逸出，得到酸化液；(6)步骤(5)得到的的酸化液在搅拌条件下加碱沉淀；(7)过滤脱水，得到铀浓缩物。

技术领域

本发明属于非常规铀资源铀提取技术领域，具体涉及一种从湿法磷酸中回收铀的方法。

背景技术

在美国佛罗里达、非洲摩洛哥以及我国云贵湘等地区大量磷矿资源中，含有一定量的铀。我国磷矿资源丰富，磷酸产量居世界第一位，已查明资源储量居世界第二位，其中约25％的磷矿为含铀磷矿，铀含量一般在0.003％～0.03％。磷矿的主要用途是制造用于农业生产的磷肥。磷矿中的磷灰石在加热条件下与硫酸反应生成湿法磷酸，再进一步加工得到磷肥。用含铀磷矿制取湿法磷酸过程中，其中的铀也溶解转入磷酸中，浓度从十几ppm到一百多ppm。从磷酸中回收铀的方法有溶剂萃取、选择性沉淀、树脂离子交换和液膜萃取法等，但真正获得工业应用的是溶剂萃取法，选择性沉淀法只是在铀工业的早期(1950年代前)在美国应用过，树脂离子交换法和液膜萃取法进行过试验，没有工业应用。

从湿法磷酸中回收铀应用最广泛的溶剂萃取法是由美国橡树岭国家实验室(OakRidge National Lab.)研究开发的还原反萃取双循环萃取工艺，因此也称为ORNL法。该工艺用D₂EHPA-TOPO(二-2-乙基己基磷酸-三辛基氧膦)作萃取剂，通过两段萃取和反萃取，制备核纯的铀浓缩物产品-黄饼。另一种萃取工艺是用OPPA(辛基焦磷酸)作萃取剂，但OPPA化学稳定性差，乳化严重，夹带损失大，试剂消耗高，基本上被D₂EHPA-TOPO双循环萃取工艺所取代。

还原反萃取双循环萃取工艺中，P₂O₅含量大约为30％的初级湿法磷酸经冷却、过滤、澄清等预处理后，加入氧化剂(NaClO₃、HNO₃或H₂O₂)将其中的四价铀全部氧化为六价铀(UO₂²⁺)，作为第一段萃取的料酸。第一段萃取中，用萃取剂D₂EHPA-TOPO(煤油为稀释剂)将铀从磷酸溶液中萃取转入有机相中，萃余磷酸一部分去进一步加工生产磷肥，一部分返回用铁粉还原，使其中的Fe³⁺全部还原成Fe²⁺，还原后的磷酸作为反萃取剂反萃第一段萃取的负载有机相，使有机相中的六价铀还原成四价铀，从而与萃取剂失去亲和力而从有机相转入液相，这就是还原反萃取。反萃液则是含铀更高的磷酸，该反萃取液再用氧化剂将其中的铀全部氧化为六价铀，然后作为料液再次用D₂EHPA-TOPO萃取其中的铀，这就是第二段萃取。第二段萃取的负载有机相用碳酸钠或碳酸铵溶液反萃取，获得铀含量更高和纯度更高的反萃液，酸化除CO₂后用碱沉淀出铀浓缩物产品—黄饼。

双循环萃取工艺对于从湿法磷酸中回收铀很有效，解决了单段萃取时由于负载有机相浓度低和纯化程度低而不能得到较高浓度反萃液和核纯铀浓缩物产品的问题。但该工艺需要两段萃取，因此不可避免的增加了萃取剂的消耗，还增加了还原和氧化步骤，流程长，试剂消耗高，生产成本高。因为要铁屑还原而带进了杂质铁，在过程中易引起氢氧化铁沉淀和铁对铀产品的沾污，也会影响磷肥产品的质量。