CN102477489A - 利用超声波的铀离子交换吸附方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种在搅拌混合铀离子，硫酸及离子交换树脂的浆体的同时通过施加超声波而提高铀离子的离子交换吸附速度的利用超声波的铀离子交换吸附方法。根据本发明的利用超声波的铀离子交换吸附方法的特征在于，包括将混合铀离子、硫酸及离子交换树脂的浆体投入到反应槽内的步骤；及在搅拌投入到上述反应槽内的浆体的同时施加超声波而在上述离子交换树脂上离子交换吸附铀离子的步骤。

Description

利用超声波的铀离子交换吸附方法
技术领域
本发明涉及一种铀离子交换吸附方法，尤其涉及一种在搅拌混合铀离子，硫酸及离子交换树脂的浆体的同时通过施加超声波而提高铀离子的离子交换吸附速度的利用超声波的铀离子交换吸附方法。
背景技术
一般地，利用离子交换树脂吸附从含有铀的矿物通过浸出反应抽取铀而进行精炼的工序中，主要采用立柱方式。
在这种立柱方式下，以将浸出铀的浸出溶液以垂直的方向投入到反应槽内的方式进行，为此需要在分离浸出溶液后进行残留在浸出溶液内的残沙的固体/液体分离步骤。
最近，针对作为回避立柱方式的本质上的弊端的一个环节，开发出一种从原料物质浸出铀而形成浓厚的浆体，然后使用离子交换树脂不是从清澈浓厚的浸出溶液而是从浆体直接吸附铀的树脂矿浆法(resin-in-pulp)方式。
但是，在这种树脂矿浆法方式下通过搅拌将投入到反应槽内的包括铀浸出溶液及离子交换树脂的浆体混合妥当，从而实现铀离子交换吸附，但是该过程进行地非常缓慢，大约需要数十-数百小时，由此存在铀离子交换吸附时间变得很长而吸附率降低的弊端。
发明内容
本发明的一个目的在于，提供一种利用超声波的铀离子交换吸附方法，通过搅拌混合铀离子、硫酸及离子交换树脂的浆体而在上述离子交换树脂上离子交换吸附铀离子，并通过在上述离子交换吸附时施加超声波而使铀离子交换吸附速度高速化。
本发明的另一目的在于，提供一种利用超声波的铀离子交换吸附方法，通过在将混合铀离子、硫酸及离子交换树脂的浆体投入到反应槽内之后进行搅拌的同时施加超声波而在上述离子交换树脂上离子交换吸附铀离子使铀的离子交换吸附速度高速化。
为了实现上述一个目的的根据本发明实施例的利用超声波的铀离子交换吸附方法的特征在于，搅拌混合铀离子、硫酸及离子交换树脂的浆体而在上述离子交换树脂上离子交换吸附铀离子，并在上述离子交换吸附过程中施加超声波。
上述离子交换树脂可以在包括强碱性负离子交换树脂或弱碱性负离子交换树脂的多孔质的合成树脂中选择。
优选地，上述离子交换树脂添加3～8g/L。
优选地，上述离子交换吸附过程在20～40℃的温度下进行。
优选地，上述离子交换吸附过程中pH控制成2～6。
利用硫酸控制上述pH。
上述混合以200～450rpm搅拌。
上述超声波施加过程中施加10～90W的输出电压。
为了实现上述另一目的的根据本发明实施例的根据施加超声波的高效的铀浸出方法的特征在于，包括将混合铀离子、硫酸及离子交换树脂的浆体投入到反应槽内的步骤；及在搅拌投入到上述反应槽内的浆体的同时施加超声波而在上述离子交换树脂上离子交换吸附铀离子的步骤。
上述离子交换树脂在包括强碱性负离子交换树脂或弱碱性负离子交换树脂的多孔质的合成树脂中选择。
优选地，上述离子交换树脂添加3～8g/L。
优选地，上述离子交换吸附过程在20～40℃的温度下进行。
优选地，上述离子交换吸附过程中pH控制成2～6。
利用硫酸控制上述pH。
上述混合以200～450rpm搅拌。
优选地，在施加上述超声波的过程中施加10～90W的输出电压。
上述超声波施加通过将发生超声波的超声波装置的端部组件装入装有反应槽的外廓槽内而施加。
本发明的优点在于，搅拌混合铀离子、硫酸及离子交换树脂的浆体而将铀离子离子交换吸附在上述离子交换树脂上，并在上述离子交换吸附过程中持续地施加超声波而以根据空腔化(cavitation)的混合效果及有效冲突频率的增加效果实现铀离子的离子交换吸附速度的高速化。
附图说明
图1是概略地表示根据本发明实施例的利用超声波的铀离子交换吸附方法的工序顺序图；
图2是概略地表示根据本发明实施例的利用超声波的铀离子交换吸附方法的工序模式图；
图3是表示对实施例1、2及比较例1的根据浸出时间的铀残留量及吸附率的图表。
具体实施方式
参照附图及详细叙述的实施例就可以明确本发明的优点及特征，及其实现的方法。但是，本发明不会被下面公开的实施例而限定而是以多种不同的方式实现，本实施例仅仅使本发明的公开完整，并对本发明所属领域的完全技术人员告知发明的范畴而提供，本发明仅以权利要求的范畴而被定义。在整个说明书中相同的附图标记代表相同的构成要素。
下面参照附图详细说明根据本发明的优选实施例的利用超声波的铀离子交换吸附方法如下。
图1是概略地表示根据本发明实施例的利用超声波的铀离子交换吸附方法的工序顺序图，图2是概略地表示根据本发明实施例的利用超声波的铀离子交换吸附方法的工序模式图。
参照图1及图2，根据本发明实施例的利用超声波的铀离子交换吸附方法包括浆体投入步骤(S110)及离子交换吸附步骤(S120)。
浆体投入步骤
在浆体投入步骤(S110)中将混合铀离子、硫酸及离子交换树脂140的浆体120投入到反应槽100内。
上述离子交换树脂140可以在包括强碱性负离子交换树脂或弱碱性负离子交换树脂的多孔质的合成树脂中选择，这种多孔质的合成树脂例如可以利用LanxessMP600。
这种离子交换树脂140可定义为，在细微的三维结构的高分子气体中结合离子交换器的，一种交换及精炼融化在极性或者非极性溶液中的离子性杂物的高分子物质，是离子交换树脂140中所具有的可动离子与溶液中的其它离子相互置换的合成树脂。
在本实施例中，优选地，上述离子交换树脂140添加3～8g/L。如果离子交换树脂140添加不到3g/L时，由于其添加量微少而导致离子交换吸附效果不充分，相反如果离子交换树脂140添加超过8g/L时，存在由于过度的添加量而导致生产费用上升的问题。
离子交换吸附步骤
在离子交换吸附步骤(S120)中搅拌投入到反应槽100内的浆体120的同时施加超声波而在离子交换树脂140上离子交换吸附铀离子。
优选地，上述浆体120的pH控制成2～6。此时，上述浆体120的pH通过硫酸的添加量来调节。
上述离子交换吸附最好在20～40℃下进行，优选地，上述混合以200～350rpm搅拌。如此，通过搅拌机130的旋转运动以不会从反应槽100溢出的程度的速度将供给到反应槽100内的浆体120搅拌一定时间。
这种反应槽100最好以装入外廓槽200的内部的方式***配置，如此构成是为了事前防止后述的施加超声波时投入到反应槽100内的离子交换树脂140直接照射到超声波而遭到破坏。
并且，优选地，上述离子交换吸附反应时间为进行0.1～3小时。此时，在本发明的情况下，离子交换吸附反应之所以缩短到三小时以内是得益于根据施加超声波的空腔化(cavitation)效果。
对此进行具体说明，根据本发明实施例的铀离子交换吸附方法的情况下，在搅拌投入到反应槽100内的浆体120的同时施加超声波而在离子交换树脂140上离子交换吸附铀离子。
此时，优选地，超声波施加10～100W的输出电压。如果施加的超声波的输出电压不到10W时，根据施加超声波的空腔化(cavitation)效果微弱而导致离子交换吸附反应不顺利，相反如果施加的超声波的输出电压超过100W时，由于过度施加超声波而发生树脂遭到破坏的现象。
如此，在上述离子交换吸附反应过程中，对浆体120持续地施加超声波时，具有通过空腔化的混合效果及有效冲突频率的增加效果加快离子交换吸附速度而使铀离子的离子交换吸附效果最大化，从而缩短离子交换吸附反应时间的优点。
特别是，优选地，在上述离子交换吸附反应过程中，通过将超声波装置150的端部组件装入围绕反应槽100的外廓槽200内施加超声波。此时，将超声波装置150的端部组件直接装入反应槽100内而照射超声波时，可能会发生离子交换树脂140破坏的问题，因此在施加超声波时应当将超声波装置150的端部组件装入外廓槽200内之后照射超声波。
由此，根据本发明实施例的利用超声波的铀离子交换吸附方法中，搅拌混合铀离子、硫酸及离子交换树脂的浆体而在上述离子交换树脂上离子交换吸附铀离子，并在上述离子交换吸附过程中持续地施加超声波而具有通过空腔化(cavitation)的混合效果及有效冲突频率的增加效果使铀离子的离子交换吸附速度高速化的优点。
实施例1
妥当地添加混合铀离子106ppm、离子交换树脂3.6g/L及硫酸而制造浆体，此时，利用LanxessMP600作为离子交换树脂。然后，在以250rpm搅拌上述浆体的同时持续地施加超声波而进行一个小时的离子交换吸附反应。此时，在进行离子交换吸附反应期间离子交换吸附反应温度维持为25℃，并添加硫酸使浆体的pH维持在4.0，超声波的施加输出电压为41W。总的离子交换吸附反应进行一个小时，每十分钟采取样本以ICP进行分析而获取铀残留量及吸附率。
实施例2
妥当地添加混合铀离子106ppm、离子交换树脂6g/L及硫酸而制造浆体，此时，利用LanxessMP600作为离子交换树脂。然后，在以250rpm搅拌上述浆体的同时持续地施加超声波而进行一个小时的离子交换吸附反应。此时，在进行离子交换吸附反应期间离子交换吸附反应温度维持为25℃，并添加硫酸使浆体的pH维持在4.0，超声波的施加输出电压为80W。总的离子交换吸附反应进行一个小时，每十分钟采取样本以ICP进行分析而获取铀残留量及吸附率。
比较例1
妥当地添加混合铀离子106ppm、离子交换树脂3.6g/L及硫酸而制造浆体，此时，利用LanxessMP600作为离子交换树脂。然后，在没有施加超声波的情况下以250rpm搅拌上述浆体而进行1个小时的吸附反应。此时，在进行离子交换吸附反应期间离子交换吸附反应温度维持为25℃，并添加硫酸使浆体的pH维持在4.0且没有照射超声波。总的离子交换吸附反应进行一个小时，每十分钟采取样本以ICP进行分析而获取铀残留量及吸附率。
图3是表示对实施例1、2及比较例1的根据浸出时间的铀残留量及吸附率的图表。
如图3所示，实施例1、2与比较例1进行比较，可以确认随着吸附时间的增长，铀残留量都减少。特别是，比起实施例1，离子交换树脂的添加量更多且超声波的输出电压更高的实施例2的情况下，铀残留量进一步显著减少。
另外，可以确认，在实施例1、2的情况下，比起比较例1，随着吸附时间的增长，铀吸附率全面上升。此时，比起实施例1，离子交换树脂的添加量更多且超声波的输出电压更高的实施例2的情况下，随着吸附时间的增长，铀吸附率进一步显著上升。
此时，在实施例1、2中铀残留量减少可以理解为起因于根据超声波的空腔化效果促进了离子交换吸附反应。
根据上述实验结果，在施加超声波时比起没有施加超声波的情形，其铀离子交换吸附速度加快而铀吸附量增加。并且，离子交换树脂的添加量越多，超声波的输出电压越高，则铀离子交换吸附速度越高。
以上以本发明实施例为中心进行说明，但可以在本发明所属技术领域的技术人员的水准下进行多种改变及变形。如果这种改变及变形没有超出本发明所提供的技术思想的范畴则认为属于本发明。由此，本发明的保护范围应当根据权利要求进行判断。

Claims (17)

1.一种铀离子交换吸附方法，其特征在于，搅拌混合铀离子、硫酸及离子交换树脂的浆体而在所述离子交换树脂上离子交换吸附铀离子，并在所述离子交换吸附过程中施加超声波。
2.根据权利要求1所述的铀离子交换吸附方法，其特征在于，所述离子交换树脂在包括强碱性负离子交换树脂或弱碱性负离子交换树脂的多孔质的合成树脂中选择。
3.根据权利要求1所述的铀离子交换吸附方法，其特征在于，所述离子交换树脂添加3～8g/L。
4.根据权利要求1所述的铀离子交换吸附方法，其特征在于，所述离子交换吸附过程在20～40℃的温度下进行。
5.根据权利要求1所述的铀离子交换吸附方法，其特征在于，所述离子交换吸附过程中pH控制成2～6。
6.根据权利要求5所述的铀离子交换吸附方法，其特征在于，利用硫酸控制所述pH。
7.根据权利要求1所述的铀离子交换吸附方法，其特征在于，所述混合以200～450rpm搅拌。
8.根据权利要求1所述的铀离子交换吸附方法，其特征在于，所述超声波施加过程中施加10～90W的输出电压。
9.一种铀离子交换吸附方法，其特征在于，包括将混合铀离子、硫酸及离子交换树脂的浆体投入到反应槽内的步骤；及在搅拌投入到所述反应槽内的浆体的同时施加超声波而在所述离子交换树脂上离子交换吸附铀离子的步骤。
10.根据权利要求9所述的铀离子交换吸附方法，其特征在于，所述离子交换树脂在包括强碱性负离子交换树脂或弱碱性负离子交换树脂的多孔质的合成树脂中选择。
11.根据权利要求9所述的铀离子交换吸附方法，其特征在于，所述离子交换树脂添加3～8g/L。
12.根据权利要求9所述的铀离子交换吸附方法，其特征在于，所述离子交换吸附过程在20～40℃的温度下进行。
13.根据权利要求9所述的铀离子交换吸附方法，其特征在于，所述离子交换吸附过程中pH控制成2～6。
14.根据权利要求13所述的铀离子交换吸附方法，其特征在于，利用硫酸控制所述pH。
15.根据权利要求9所述的铀离子交换吸附方法，其特征在于，所述混合以200～450rpm搅拌。
16.根据权利要求9所述的铀离子交换吸附方法，其特征在于，在施加所述超声波的过程中施加10～90W的输出电压。
17.根据权利要求9所述的铀离子交换吸附方法，其特征在于，所述超声波施加通过将发生超声波的超声波装置的端部组件装入装有反应槽的外廓槽内而施加。
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