一种微泡浮游萃取剂及其用于回收含铀废水中铀的方法与流程

1.本发明涉及一种微泡浮游萃取剂，还涉及一种利用微泡浮游萃取剂通过絮凝气浮法回收酸性含铀废液中铀的方法，属于放射性废水处理领域。


背景技术：

2.核能是人类最具希望的未来能源。铀是高能量的核燃料，1千克铀可供利用的能量相当于燃烧2050吨优质煤。随着我国碳中和、碳达标目标的提出，核电事业进入快速发展时期，对铀资源的需求日益增强。常规铀矿浸出方法主要包括酸法浸出和减法浸出，其中酸法浸出具有适应性强、浸出率高等特点，被广泛采用。矿石采用酸法浸出后，铀进入浸出液中，采用萃取或者离子交换的方法从浸出液中富集分离铀后，得到了低浓度酸性放射性废液，需要进步处理，一般采用石灰中和的方法，但存在石灰用量大，需要固液分离、放射废渣量大等问题，研发一种更经济和环保的酸性放射性废液中铀的去除技术十分必要。


技术实现要素：

3.针对目前酸性放射性废液，特别是低浓度酸性含铀废水的处理存在的生产成本高、固液分离困难、放射性废渣量大等问题，本发明的第一个目的是在于提供一种微泡浮游萃取剂，其能够选择性、高效螯合溶液体系中的铀酰离子并转化成疏水性的铀络合物，从而可以通过常规的絮凝、微泡浮选实现铀的分离和回收。
4.本发明的第二个目的是在于提供一种回收含铀废水中铀的方法，该方法根据溶液中铀酰离子的赋存状态，通过使用特殊的微泡浮游萃取剂不但能够高选择性螯合溶液体系中的铀酰离子，而且能够将亲水性的铀酰离子转化成疏水性的铀络合物，从而通过絮凝和浮选，可以达到高效分离和回收放射性废液中铀的目的，特别是对于难处理的低浓度酸性含铀废水的处理效果较好，能够实现资源化利用，而且可以减少放射性废液排放，有利于环保。
5.为了实现上述技术目的，本发明提供了一种微泡浮游萃取剂，包含十三烷氧基丙胺和八羟基喹啉。
6.本发明的微泡浮游萃取剂主要成分为十三烷氧基丙胺和八羟基喹啉，两者能够通过协同配位螯合作用吸附铀酰离子，具有较高的螯合效率和选择性，且能够使得亲水性的铀酰离子转化成疏水性铀络合物。针对铀在酸性溶液中的存在形式多样性，如包含uo
22
、uo
2 so4、uo2(so4)
34-、uo2(so4)2(h2o)
2-等形式，优选将十三烷氧基丙胺和八羟基喹啉组合使用，能够保证以不同形式存在多种铀酰离子均进行螯合，提高铀的去除率。
7.作为一个优选的方案，所述微泡浮游萃取剂由十三烷氧基丙胺和八羟基喹啉按照摩尔比0.2～5:1组成。在优选的组成范围内，其具有更广的适用性，能将溶液中各种铀酰离子络合完全，进行表面疏水修饰。
8.本发明还提供了一种回收含铀废水中铀的方法，该方法是在酸性含铀废水中，先加入微泡浮游萃取剂进行螯合配位反应，再加入絮凝剂进行絮凝，再加入协萃剂并鼓入微
泡进行浮选，泡沫产品为铀螯合物。
9.作为一个优选的方案，所述酸性含铀废水中铀浓度为低于10mg/l，ph范围为1～4，且铀主要以uo2(so4)2(h2o)
2-形式存在，还包含f-、so
42-、ca
2
、al
3
中至少一种杂质离子，各种杂质离子浓度范围均在2mg/l～2100mg/l范围内。
10.作为一个优选的方案，所述微泡浮游萃取剂的加入量为含铀废水中铀摩尔量的2～6倍，其中，微泡浮游萃取剂的加入量以其包含的十三烷氧基丙胺和八羟基喹啉总摩尔量计量。十三烷氧基丙胺和八羟基喹啉均配制成质量分数为0.5～10％的乙醇溶液进行添加。微泡浮游萃取剂在优选的用量范围内，能够将铀酰离子充分转化成铀络合物，如果用量过低导致铀回收率过低，如果用量过高会导致螯合剂耗量增大。
11.作为一个优选的方案，所述絮凝剂为阳离子聚丙烯酰胺。优选的阳离子聚丙烯酰胺能够通过静电等作用将铀络合物团聚成大颗粒。
12.作为一个优选的方案，所述絮凝剂的加入量以每吨含铀废水中加入5～50g絮凝剂计量。通过引入适量的絮凝剂可以调控颗粒至适当大小，有利于后续的微泡浮选过程。絮凝剂优选为以0.01％～0.05％的水溶液形式加入。
13.作为一个优选的方案，所述协萃剂为煤油。优选的煤油对疏水的铀络合物的相容性好，能够将微泡携带的铀络合物高效捕获和富集。
14.作为一个优选的方案，所述协萃剂的加入量以每吨含铀废水中加入500～5000g协萃剂计量。
15.作为一个优选的方案，所述浮选的时间为3～20min。
16.本发明为了提高十三烷氧基丙胺和八羟基喹啉对铀酰离子的螯合作用效率，十三烷氧基丙胺和八羟基喹啉均采用醇溶剂进行充分溶解，再加入至含铀废水中。十三烷氧基丙胺优选为以质量分数为0.5％～5％乙醇溶液形式加入，八羟基喹啉优选为以质量分数为1％～10％的乙醇溶液形式加入。
17.本发明的回收低浓度含铀废水中铀的方法包括以下步骤：
18.(1)将酸性低浓度放射性溶液放入浮选槽中；
19.(2)在浮选槽中加入十三烷氧基丙胺质量分数为0.5％～5％乙醇溶液，以及加入八羟基喹啉质量分数为1％～10％的乙醇溶液，其中，十三烷氧基丙胺和八羟基喹啉的加入总量与铀酰离子的分子比为2～6:1，十三烷氧基丙胺和八羟基喹啉的分子比为0.2～5:1，在搅拌转子转速500～2000r/min的条件下，搅拌1～10min；
20.(3)在溶液中加入质量分数为0.01％～0.05％絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺，每吨溶液中加入的阳离子聚丙烯酰胺量为5～50g，在搅拌转子转速500～2000r/min的条件下，搅拌1～10min；
21.(4)在溶液中加入协浮剂煤油，每吨溶液中加入的煤油量为500～5000g，在搅拌转子转速500～2000r/min的条件下，搅拌1～10min；
22.(5)利用微泡发生器给浮选机充气，铀螯合物与气泡结合上浮，利用机械刮板将上浮物挂出，充气上浮时间为3～20min；
23.(6)浮选槽内剩余的溶液是除铀后的溶液。
24.相对现有技术，本发明技术方案带来的有益技术效果：
25.本发明技术方案通过使用由十三烷氧基丙胺和八羟基喹啉组成的特殊微泡浮游
萃取剂，不但能够高选择性螯合溶液体系中的铀酰离子，而且能够将亲水性的铀酰离子转化成疏水性的铀络合物，从而通过絮凝和浮选，可以达到高效分离和回收低浓度放射性废液中铀的目的，铀回收率达到99.23％，实现资源化利用，而且含铀废水中铀浓度降至0.03mg/l，可以减少放射性废液排放，有利于环保。
附图说明
26.图1为微泡浮游萃取剂用于回收含铀废水中铀的工艺流程图。
具体实施方式
27.以下具体实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制权利要求的保护范围。
28.实施例1
29.某酸性低浓度放射性溶液中铀浓度为3.9mg/l，f-浓度为340mg/l，so
42-浓度为1560mg/l，ca
2
浓度300mg/l，al
3
浓度90mg/l，铀主要以uo2(so4)2(h2o)
2-形式存在。
30.(1)取500ml溶液放入浮选槽中，在浮选槽内加入十三烷氧基丙胺质量分数为2％的乙醇溶液0.33ml，在搅拌转子转速800r/min的条件下，搅拌10min；
31.(2)在浮选槽内加入八羟基喹啉质量分数为2％的乙醇溶液0.25ml，在搅拌转子转速800r/min的条件下，搅拌8min；
32.(3)在浮选槽中加入质量分数为0.01％的絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺5ml，在搅拌转子转速800r/min的条件下，搅拌8min；
33.(4)在浮选槽中加煤油1g，在搅拌转子转速800r/min的条件下，搅拌8min；
34.(5)利用微泡发生器给浮选机充气，铀螯合物与气泡结合上浮，利用机械刮板将上浮物挂出，充气上浮时间为15min。
35.(6)浮选槽内剩余的溶液中铀的浓度经分析为0.12mg/l，铀的去除率为96.92％。
36.实施例2
37.某酸性低浓度放射性溶液中铀浓度为3.9mg/l，f-浓度为340mg/l，so
42-浓度为1560mg/l，ca
2
浓度300mg/l，al
3
浓度90mg/l，铀主要以uo2(so4)2(h2o)
2-形式存在。
38.(1)取三份500ml溶液分别编号为a、b、c，分别放入浮选槽中，在a、b、c三组试验浮选槽中分别加入十三烷氧基丙胺质量分数为1％的乙醇溶液1.32ml，0ml，2.64ml，在搅拌转子转速500r/min的条件下，搅拌10min；
39.(2)在a、b、c三组试验浮选槽中分别加入八羟基喹啉质量分数为0.5％的乙醇溶液2ml，4ml，0ml，在搅拌转子转速500r/min的条件下，搅拌10min；
40.(3)在a、b、c三组试验浮选槽中分别加入质量分数为0.02％的絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺4ml，在搅拌转子转速500r/min的条件下，搅拌10min；
41.(4)在a、b、c三组试验浮选槽中分别加入煤油1.5g，在搅拌转子转速500r/min的条件下，搅拌8min；
42.(5)利用微泡发生器给分别给a、b、c三组试验浮选槽充气，铀螯合物与气泡结合上浮，利用机械刮板将上浮物挂出，充气上浮时间为12min。
43.(6)a、b、c三组试验浮选槽内剩余的溶液中铀的浓度经分析为0.06mg/l、0.27mg/l、0.45mg/l，铀的去除率分别为98.46％、93.08％、88.46％。
44.实施例3
45.某酸性低浓度放射性溶液中铀浓度为3.9mg/l，f-浓度为340mg/l，so
42-浓度为1560mg/l，ca
2
浓度300mg/l，al
3
浓度90mg/l，铀主要以uo2(so4)2(h2o)
2-形式存在。
46.(1)取两份500ml溶液分别编号为a、b，分别放入浮选槽中，在a、b两组试验浮选槽内均加入十三烷氧基丙胺质量分数为5％的乙醇溶液0.22ml，在搅拌转子转速1500r/min的条件下，搅拌8min；
47.(2)在a、b两组试验浮选槽内均加入八羟基喹啉质量分数为5％的乙醇溶液0.13ml，在搅拌转子转速1500r/min的条件下，搅拌8min；
48.(3)在a、b两组试验浮选槽内均加入质量分数为0.02％的絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺5ml，在搅拌转子转速1500r/min的条件下，搅拌8min；
49.(4)在a、b两组试验浮选槽内分别加入中加煤油2g、0g，在搅拌转子转速1500r/min的条件下，搅拌8min；
50.(5)利用微泡发生器分别给a、b两组试验浮选槽充气，铀螯合物与气泡结合上浮，利用机械刮板将上浮物挂出，充气上浮时间为12min。
51.(6)a、b两组试验浮选槽内剩余的溶液中铀的浓度经分析分别为0.05mg/l、0.09mg/l，铀的去除率分别为98.72％、97.69％。
52.实施例4
53.某酸性低浓度放射性溶液中铀浓度为3.9mg/l，f-浓度为340mg/l，so
42-浓度为1560mg/l，ca
2
浓度300mg/l，al
3
浓度90mg/l，铀主要以uo2(so4)2(h2o)
2-形式存在。
54.(1)取500ml溶液放入浮选槽中，在浮选槽内加入十三烷氧基丙胺质量分数为3％的乙醇溶液0.35ml，在搅拌转子转速2000r/min的条件下，搅拌5min；
55.(2)在浮选槽内加入八羟基喹啉质量分数为2％的乙醇溶液0.30ml，在搅拌转子转速2000r/min的条件下，搅拌5min；
56.(3)在浮选槽中加入质量分数为0.03％的絮凝剂阳离子聚丙烯酰胺5ml，在搅拌转子转速2000r/min的条件下，搅拌5min；
57.(4)在溶液中加煤油4g，在搅拌转子转速2000r/min的条件下，搅拌5min；
58.(5)利用微泡发生器给浮选槽充气，铀螯合物与气泡结合上浮，利用机械刮板将上浮物挂出，充气上浮时间为5min。
59.(6)浮选槽内剩余的溶液中铀的浓度经分析为0.03mg/l，铀的去除率为99.23％。