CN108144947A - 一种钍的回收装置与方法 - Google Patents
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Abstract
一种钍的回收装置，包括破碎机、筛选机、酸浸池、调节池、吸附池、溶解池和萃取池。酸浸池包括酸浸搅拌区和酸浸分离区，酸浸搅拌区底部设有酸液进口，酸液进口连接酸液添加计量***。在酸浸搅拌区上部设置有稀土废渣添加计量***；调节池设置有碱液添加计量***和调节池搅拌器。吸附池包括吸附混合区和吸附沉淀区，吸附混合区设有吸附剂添加计量***和吸附池搅拌器。溶解池设有溶解液添加***、加热器、溶解池搅拌器和溶解池出口。萃取池包括萃取搅拌区和萃取分离区，萃取搅拌区底部设有萃取池进口，萃取搅拌区中下部设有萃取液添加计量***，萃取分离区的中上部设有上轻液出口，萃取分离区的下部设有下重液出口。
Description
技术领域
本发明涉及固体废物处理技术领域，具体涉及一种钍的回收装置与方法。
背景技术
近年来，随着稀土产品需求量的日益增加，稀土开采、冶炼行业得到了迅猛地发展，但是，与之而来的大量稀土废渣的处理问题不容忽视。由于稀土矿物中常常伴生有天然放射性元素钍，所以在稀土提取的工艺过程中，矿物的结构遭到破坏，部分天然放射性元素就会转移到稀土废渣中，成为放射性污染物，对人体健康产生直接危害。由此可见，稀土废渣对环境安全存在较大的隐患，迫切需要寻求一种适当的处置方法对其进行后处理。
稀土废渣主要采用如下方法来对其进行处理：(1)包装、堆积，如果稀土废渣的放射性强度较低，则可用包装箱包好，堆放保存于修筑在偏僻山区旷野的专用仓库里，从而确保其不污染环境，达到国家规定的安全与卫生要求。(2)化学处理后进行回收利用，对于可处理的放射性废渣，如果钍的含量较高，可以用酸进行浸出后，再从浸出液中回收钍，从而可以生产硝酸钍等稀土产品，增加额外经济收入，并且降低钍的危害。
现如今，我国低放射性废渣处置现状整体堪忧。部分企业对废渣管理不够重视，缺乏有效的监管手段和措施，废渣转移及处理未到环保部门办理任何手续：同时，一些企业废渣暂存库容量已满足不了实际存贮需要，存在较大的环境安全隐患。从长远来看，仅仅依靠低放射性废渣处置场来存放稀土废渣是不够的，主要的问题包括：处理途径单一，容量有限；存放费用高，企业难以接受，低放射性废渣处置场监护期长，维护管理工作量大。因此，如何通过化学处理实现稀土废渣的减量化和无害化，回收钍等资源具有十分重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决上述稀土废渣处理和从稀土废渣中回收利用钍资源的问题，本发明提供一种钍的回收装置与方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钍的回收装置，包括破碎机、筛选机、酸浸池、调节池、吸附池、溶解池和萃取池。
所述的破碎机对稀土废渣进行破碎处理。
所述的筛选机对破碎后的稀土废渣进行筛选处理。
所述的酸浸池包括酸浸搅拌区和酸浸分离区，酸浸搅拌区底部设有酸液进口，酸液进口连接酸液添加计量***；在酸浸搅拌区上部设置有稀土废渣添加计量***；在酸浸搅拌区中部设置有酸浸池搅拌器；所述酸浸分离区内设有折板，该折板与酸浸池的内壁形成混合物流道，酸浸分离区的出口处设有酸浸池三相分离器，酸浸分离区的出口上部设有酸浸池溢流堰，酸浸池溢流堰连接调节池进水管；酸浸分离区底部设计成锥形结构，在锥形结构底部设置有酸浸池排放阀。
所述的调节池包括调节池进水管和调节池池出水管，调节池出水管与吸附池进水管连接，调节池中部设置有碱液添加计量***，调节池的中下部设置有调节池搅拌器。
所述的吸附池包括吸附混合区和吸附沉淀区，吸附混合区底部设有吸附池进水管，吸附混合区中上部设有吸附剂添加计量***，在吸附混合区中部设置有吸附池搅拌器；吸附沉淀区内设有挡板，该挡板与吸附池的内壁形成作为流道，吸附沉淀区的出口处设有吸附池三相分离器，吸附沉淀区的出口上部设有吸附池溢流堰，吸附沉淀区底部设计成锥形结构，在吸附沉淀区底部设置有吸附池排放阀。
吸附剂添加计量***添加的吸附剂的制作过程为：
①将甲醛溶液倒入反应釜中，利用搅拌器进行搅拌；
②往反应釜中加入碱液，进行搅拌，调节混合液的pH至7.5～8.0；
③往反应釜中加入尿素，进行搅拌；
④对反应釜进行升温，当温度达到35～40℃和60～65℃时，分别保温10～15min，之后升温至90～95℃，持续反应60～70min；
⑤调节混合液的pH至4.O～4.5，使其在水浴温度为90～95℃的条件下继续反应60～70min；
⑥调节混合液的pH为6.0～6.5，加入尿素，进行搅拌；
⑦对反应釜进行降温至80～85℃，保温30min，冷却至室温、出料，制成吸附剂。
所述的溶解池设有溶解液添加***、加热器、溶解池搅拌器和溶解池出口，溶解池出口与萃取池进口连通。
所述的萃取池包括萃取搅拌区和萃取分离区，萃取搅拌区底部设有萃取池进口，萃取搅拌区中下部设有萃取液添加计量***，在萃取搅拌区中部设置有萃取池搅拌器；萃取搅拌区和萃取分离区之间设有萃取隔离板，萃取隔离板中部设有水流通道，萃取分离区的中上部设有上轻液出口，萃取分离区的下部设有下重液出口。
采用上述钍的回收装置进行钍回收处理的方法，具有如下步骤：
①破碎机对稀土废渣破碎处理，破碎后的稀土废渣过60～100目的筛，收集通过60～100目筛的稀土废渣。
②酸液通过酸液进口进入酸浸搅拌区，稀土废渣添加计量***添加稀土废渣，酸浸池搅拌器对固液混合体进行搅拌。然后固液混合体进入酸浸分离区，酸浸池三相分离器实现固液分离；沉淀物在重力的作用下下沉到酸浸分离区的下部，通过底部的酸浸池排放阀排出；液体通过酸浸池溢流堰进入调节池进水管。
③液体通过调节池进水管进入调节池，碱液添加计量***添加氢氧化钠溶液，调节液体的pH值，调节池搅拌器对液体进行搅拌混合。
④调节后的液体通过吸附池进水管进入吸附池，与来自吸附剂添加计量***的吸附剂混合，利用吸附池搅拌器进行搅拌；吸附反应后的混合物进入吸附沉淀区，吸附池三相分离器实现固液分离；吸附剂在重力的作用下下沉到吸附沉淀区的下部，通过底部的吸附池排放阀排出；液体通过吸附池溢流堰流出、进一步处理。
⑤吸附池排放阀排出的吸附剂进入溶解池，溶解液添加***添加溶解液，加热器进行加热，溶解池搅拌器进行搅拌，吸附剂溶解到溶解液中，然后混合液通过溶解池出口进入萃取池。
⑥来自溶解池的混合液进入萃取池的萃取搅拌区，与萃取液混合，萃取池搅拌器进行搅拌，然后混合物进入萃取分离区，比重小的液体通过上轻液出口流出、进一步处理，比重大的液体通过下重液出口流出、进一步处理。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例酸浸池的结构示意图。
图1中：1.酸浸池，1-1.酸浸搅拌区，1-2.酸浸分离区，1-3.酸液进口，1-4.酸液添加计量***，1-5.稀土废渣添加计量***，1-6.酸浸池搅拌器，1-7.酸浸池三相分离器，1-8.酸浸池溢流堰，1-9.酸浸池排放阀。
图2是本发明实施例调节池的结构示意图。
图2中：2.调节池，2-1.调节池进水管，2-2.调节池出水管，2-3.碱液添加计量***，2-4.调节池搅拌器。
图3是本发明实施例吸附池的结构示意图。
图3中：3.吸附池，3-1.吸附混合区，3-2.吸附沉淀区，3-3.吸附池进水管，3-4.吸附剂添加计量***，3-5.吸附池搅拌器，3-6.挡板，3-7.吸附池三相分离器，3-8.吸附池溢流堰，3-9.吸附池排放阀。
图4是本发明实施例溶解池的结构示意图。
图4中：4.溶解池，4-1.溶解液添加***，4-2.加热器，4-3.溶解池搅拌器，4-4.溶解池出口。
图5是本发明实施例萃取池的结构示意图。
图5中：5.萃取池，5-1.萃取搅拌区，5-2.萃取分离区，5-3.萃取池进口，5-4.萃取液添加计量***，5-5.萃取池搅拌器，5-6.上轻液出口，5-7.下重液出口。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种钍的回收装置，包括破碎机、筛选机、酸浸池1、调节池2、吸附池3、溶解池4和萃取池5。
所述的破碎机对稀土废渣进行破碎处理。
所述的筛选机对破碎后的稀土废渣进行筛选处理。
所述的酸浸池1包括酸浸搅拌区1-1和酸浸分离区1-2，酸浸搅拌区1-1底部设有酸液进口1-3，酸液进口连接酸液添加计量***1-4；在酸浸搅拌区上部设置有稀土废渣添加计量***1-5；在酸浸搅拌区中部设置有酸浸池搅拌器1-6；酸浸分离区内设有折板，该折板与酸浸池的内壁形成混合物流道，酸浸分离区的出口处设有酸浸池三相分离器1-7，酸浸分离区的出口上部设有酸浸池溢流堰1-8，酸浸池溢流堰1-8连接调节池进水管；酸浸分离区底部设计成锥形结构，在锥形结构底部设置有酸浸池排放阀1-9。
酸液添加计量***1-4添加的酸液为4.0mol/L的硝酸。
所述的调节池2包括调节池进水管2-1和调节池池出水管2-2，调节池出水管2-2与吸附池进水管连接，调节池中部设置有碱液添加计量***2-3，调节池的中下部设置有调节池搅拌器2-4。
所述的吸附池3包括吸附混合区3-1和吸附沉淀区3-2，吸附混合区底部设有吸附池进水管3-3，吸附混合区中上部设有吸附剂添加计量***3-4，在吸附混合区中部设置有吸附池搅拌器3-5；吸附沉淀区内设有挡板3-6，该挡板与吸附池的内壁形成作为流道，吸附沉淀区的出口处设有吸附池三相分离器3-7，吸附沉淀区的出口上部设有吸附池溢流堰3-8，吸附沉淀区底部设计成锥形结构，在吸附沉淀区底部设置有吸附池排放阀3-9。
吸附剂添加计量***3-4添加的吸附剂的制作过程为：
①将甲醛溶液倒入反应釜中，利用搅拌器进行搅拌；
②往反应釜中加入碱液，进行搅拌，调节混合液的pH值为8.0；
③往反应釜中加入尿素，进行搅拌；
④对反应釜进行升温，当温度达到40℃和60℃时，分别保温10min，之后升温至90℃，持续反应70min；
⑤调节混合液的pH至4.5，使其在水浴温度为90℃的条件下继续反应70min；
⑥调节混合液的pH为6.0，加入尿素，进行搅拌；
⑦对反应釜进行降温至85℃，保温30min，冷却至室温、出料，制成吸附剂。
所述的溶解池4设有溶解液添加***4-1、加热器4-2、溶解池搅拌器4-3和溶解池出口4-4，溶解池出口4-4与萃取池进口连通。
所述的萃取池5包括萃取搅拌区5-1和萃取分离区5-2，萃取搅拌区底部设有萃取池进口5-3，萃取搅拌区中下部设有萃取液添加计量***5-4，在萃取搅拌区中部设置有萃取池搅拌器5-5；萃取搅拌区和萃取分离区之间设有萃取隔离板，萃取隔离板中部设有水流通道，萃取分离区的中上部设有上轻液出口5-6，萃取分离区的下部设有下重液出口5-7。
采用上述钍的回收装置进行钍回收的方法，具有如下步骤：
①破碎机对稀土废渣破碎处理，破碎后的稀土废渣过80目的筛，收集通过80目筛的稀土废渣。
②4.0mol/L的硝酸通过酸液进口1-3进入酸浸搅拌区1-1，稀土废渣添加计量***1-5添加稀土废渣，酸浸池搅拌器1-6对固液混合体进行搅拌。然后固液混合体进入酸浸分离区1-2，酸浸池三相分离器1-7实现固液分离；沉淀物在重力的作用下下沉到酸浸分离区的下部，通过底部的酸浸池排放阀1-9排出；液体通过酸浸池溢流堰1-8进入调节池进水管。
③液体通过调节池进水管2-1进入调节池2，碱液添加计量***2-3添加氢氧化钠溶液，调节液体的pH值为4.5，调节池搅拌器2-4对液体进行搅拌混合。
④调节后的液体通过吸附池进水管3-3进入吸附池3，与来自吸附剂添加计量***3-4的吸附剂混合，利用吸附池搅拌器3-5进行搅拌；然后混合物进入吸附沉淀区3-2，吸附池三相分离器3-7实现固液分离；吸附剂在重力的作用下下沉到吸附沉淀区的下部，通过底部的吸附池排放阀3-9排出；液体通过吸附池溢流堰3-8流出、进一步处理后回用。
⑤吸附池排放阀排出的吸附剂进入溶解池4，溶解液添加***4-1添加去离子水和硝酸钠溶液，加热器4-2进行加热使溶解池4的温度保持在60度，溶解池搅拌器4-3进行搅拌，吸附剂溶解到溶解液中，然后混合液通过溶解池出口4-4进入萃取池5。
⑥来自溶解池的混合液进入萃取池的萃取搅拌区5-1，与磷酸三丁酯和苯的混合液混合，萃取池搅拌器5-5进行搅拌，然后混合物进入萃取分离区5-2，比重小的液体通过上轻液出口5-6流出、进一步处理；比重大的液体通过下重液出口5-7流出、进一步处理。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (2)
1.一种钍的回收装置，其特征在于：包括破碎机、筛选机、酸浸池(1)、调节池(2)、吸附池(3)、溶解池(4)和萃取池(5)；
所述的破碎机对稀土废渣进行破碎处理；
所述的筛选机对破碎后的稀土废渣进行筛选处理；
所述的酸浸池(1)包括酸浸搅拌区(1-1)和酸浸分离区(1-2)，酸浸搅拌区(1-1)底部设有酸液进口(1-3)，酸液进口连接酸液添加计量***(1-4)；在酸浸搅拌区上部设置有稀土废渣添加计量***(1-5)；在酸浸搅拌区中部设置有酸浸池搅拌器(1-6)；酸浸分离区内设有折板，该折板与酸浸池的内壁形成混合物流道，酸浸分离区的出口处设有酸浸池三相分离器(1-7)，酸浸分离区的出口上部设有酸浸池溢流堰(1-8)，酸浸池溢流堰(1-8)连接调节池进水管；酸浸分离区底部设计成锥形结构，在锥形结构底部设置有酸浸池排放阀(1-9)；
所述的调节池(2)包括调节池进水管(2-1)和调节池池出水管(2-2)，调节池出水管(2-2)与吸附池进水管连接，调节池中部设置有碱液添加计量***(2-3)，调节池的中下部设置有调节池搅拌器(2-4)；
所述的吸附池(3)包括吸附混合区(3-1)和吸附沉淀区(3-2)，吸附混合区底部设有吸附池进水管(3-3)，吸附混合区中上部设有吸附剂添加计量***(3-4)，在吸附混合区中部设置有吸附池搅拌器(3-5)；吸附沉淀区内设有挡板(3-6)，该挡板与吸附池的内壁形成作为流道，吸附沉淀区的出口处设有吸附池三相分离器(3-7)，吸附沉淀区的出口上部设有吸附池溢流堰(3-8)，吸附沉淀区底部设计成锥形结构，在吸附沉淀区底部设置有吸附池排放阀(3-9)；
吸附剂添加计量***(3-4)添加的吸附剂的制作过程为：
①将甲醛溶液倒入反应釜中，利用搅拌器进行搅拌；
②往反应釜中加入碱液，进行搅拌，调节混合液的pH值为7.5～8.0；
③往反应釜中加入尿素，进行搅拌；
④对反应釜进行升温，当温度达到35～40℃和60～65℃时，分别保温10～15min，之后升温至90～95℃，持续反应60～70min；
⑤调节反应釜中的混合液的pH至4.O～4.5，使其在水浴温度为90～95℃的条件下继续反应60～70min；
⑥调节混合液的pH为6.0～6.5，加入尿素，进行搅拌；
⑦对反应釜进行降温至80～85℃，保温30min，冷却至室温、出料，制成吸附剂；
所述的溶解池(4)设有溶解液添加***(4-1)、加热器(4-2)、溶解池搅拌器(4-3)和溶解池出口(4-4)，溶解池出口(4-4)与萃取池进口连通；
所述的萃取池(5)包括萃取搅拌区(5-1)和萃取分离区(5-2)，萃取搅拌区底部设有萃取池进口(5-3)，萃取搅拌区中下部设有萃取液添加计量***(5-4)，在萃取搅拌区中部设置有萃取池搅拌器(5-5)；萃取搅拌区和萃取分离区之间设有萃取隔离板，萃取隔离板中部设有水流通道，萃取分离区的中上部设有上轻液出口(5-6)，萃取分离区的下部设有下重液出口(5-7)。
2.采用如权利要求1所述的一种钍的回收装置进行钍回收的方法，其特征在于：具有如下步骤；
①破碎机对稀土废渣破碎处理，破碎后的稀土废渣过60～100目的筛，收集通过60～100目筛的稀土废渣；
②酸液通过酸液进口(1-3)进入酸浸搅拌区(1-1)，稀土废渣添加计量***(1-5)添加稀土废渣，酸浸池搅拌器(1-6)对固液混合体进行搅拌；然后固液混合体进入酸浸分离区(1-2)，酸浸池三相分离器(1-7)实现固液分离；沉淀物在重力的作用下下沉到酸浸分离区的下部，通过底部的酸浸池排放阀(1-9)排出；液体通过酸浸池溢流堰(1-8)进入调节池进水管；
③液体通过调节池进水管(2-1)进入调节池(2)，碱液添加计量***(2-3)添加氢氧化钠溶液，调节液体的pH值，调节池搅拌器(2-4)对液体进行搅拌混合；
④调节后的液体通过吸附池进水管(3-3)进入吸附池(3)，与来自吸附剂添加计量***(3-4)的吸附剂混合，利用吸附池搅拌器(3-5)进行搅拌；然后混合物进入吸附沉淀区(3-2)，吸附池三相分离器(3-7)实现固液分离；吸附剂在重力的作用下下沉到吸附沉淀区的下部，通过底部的吸附池排放阀(3-9)排出；液体通过吸附池溢流堰(3-8)流出、进一步处理；
⑤吸附池排放阀排出的吸附剂进入溶解池(4)，溶解液添加***(4-1)添加溶解液，加热器(4-2)进行加热，溶解池搅拌器(4-3)进行搅拌，吸附剂溶解到溶解液中，然后混合液通过溶解池出口(4-4)进入萃取池(5)；
⑥来自溶解池的混合液进入萃取池的萃取搅拌区(5-1)，与萃取液混合，萃取池搅拌器(5-5)进行搅拌，然后混合物进入萃取分离区(5-2)，比重小的液体通过上轻液出口(5-6)流出、进一步处理；比重大的液体通过下重液出口(5-7)流出、进一步处理。
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