一种铀钒分离方法
【专利摘要】本发明公布了一种分离铀和钒的方法，用于从铀钒矿或其他铀钒共生(伴生)矿石含铀钒的酸性浸出液中分离回收铀金属和钒金属。采用N235萃取分离铀和P204萃取分离钒，在萃取铀后调整电位和pH值，能减少沉淀渣量和钒的损失，并降低钒萃原液中铀含量。提供的技术方法能够实现铀钒高效分离，铀反萃取液不含钒，钒反萃取液中铀浓度低于1mg/L，制备的铀钒产品能达到相关标准。
【专利说明】一种铀钒分离方法
【技术领域】
[0001]本发明属于湿法冶金领域，涉及一种铀钒分离方法，具体涉及一种从铀钒矿浸出液中分离铀和钒的技术方法。
【背景技术】
[0002]铀和钒的分离可用离子交换法、溶剂萃取法和选择性沉淀法来实现，在酸性浸出液中，钒通常以四价和五价的形式存在，用离子交换或溶剂萃取法分离时，铀和钒的选择性取决于钒的价态。由于四价钒不能形成阴离子络合物，所以它不能被阴离子交换树脂吸附，也不能被胺类萃取剂所萃取，然而烷基磷酸是阳离子型萃取剂，它可以同时萃取四价钒和六价铀。
[0003]在一定条件下，铀能取代被萃取的钒，通过控制pH值、水相和有机相相比及有机相中萃取剂的浓度就可以使铀和钒达到很好的分离。此外，也可以同时萃取铀和钒，然后再选择性分步反萃取来分离它们。酸性浸出液中的五价钒可以用离子交换法来分离，五价钒将取代树脂上的铀，使铀钒得以分离，此外采用特殊的淋洗方法也可从树脂中优先淋洗铀和钒，以便提高铀钒分离效果。胺类萃取对五价钒的萃取要比对铀的萃取困难一些，主要是萃取效率和分相条件较差，在PH接近2.0时进行萃取，能提高钒的萃取效率。
[0004]目前国外从酸性溶液中分离铀钒典型的分离方法包括两种:
[0005]一种是烷基磷酸 分步萃取铀和钒:
[0006]萃取铀和钒所用有机相均为二 -2乙基已基磷酸(D2EHPA)、磷酸三丁脂(TBP)和高闪点煤油的混合物，萃取铀时，D2EHPA和TBP的浓度均为4%。萃取钒时，D2EHPA浓度约7.5%, TBP浓度约3%。由于三价铁能被D2EHPA萃取，萃取铀前，先将其还原，调整电位约为-200mV，pH值低于1.7~1.8，萃取在四级逆流混合澄清槽中进行，负载有机相用稀硫酸洗涤除去钒，用12% Na2CO3反萃取铀，设备为带锥底的混合澄清槽，便于分离反萃取时沉淀出来的少量铁化合物，反萃取液含铀约30g/L，送铀沉淀系统。
[0007]这种分离铀钒的方法，在萃取铀后的含钒萃余水用氨调节pH到1.8~2.2，钒萃取使用五段混合澄清槽，萃余水相含钒约150mg/L，负载有机相用30%硫酸反萃取钒，得到100~120g/LV205的反萃取液，送钒沉淀系统。
[0008]另一种是先用三脂肪胺萃取铀、再用烷基磷酸萃取钒:
[0009]将溶液的pH用氢氧化钠或氨水调整至1.0~1.2，送至4级混合澄清器中提取铀，提铀有机相为5%三脂肪胺+92.5%煤油+2.5%异癸醇，铀负载有机相用Na2CO3反萃取，反萃取液送铀沉淀系统。
[0010]这种方法中，提铀后的水相进入电位调节槽，用铁粉将溶液的电位调整至_150mV以下，使大部分三价铁还原成二价铁，钒也还原成四价钒，还原的目的是减少铁被萃取以提高钒的回收率，然后用氨水将溶液PH调整至2.0，送入5级混合澄清槽提取钒，提铀有机相为6%二 -2-乙基已基磷酸+91%煤油+3%异癸醇，在前4级保持pH2.0。钒负载有机相送入反萃取槽，用15% H2SO4反萃取,含fL反萃取液送沉淀系统。[0011]在我国湖南、陕西等地已发现的铀资源中，一部分为铀钒矿，海外铀资源开发项目也有一部分为铀钒矿，另外，我国大量石煤钒矿中一部分也含有铀。现有技术常用到硫酸作浸出剂，得到酸性含铀钒的浸出液，要回收其中的铀和钒，必须对浸出液进行铀和钒的分离。而我国暂未开发过类似的铀钒矿资源，因此需要提供相应的铀钒分离技术方法，从而为我国的铀钒矿资源开发提供技术支持。
【发明内容】
[0012]为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种铀钒分离方法，通过N235萃取铀和P204萃取钒，该方法可以实现铀钒高效分离，铀和钒的萃取率高，铀反萃取液不含钒；钒反萃取液中铀浓度低于lmg/L。
[0013]酸性浸出液中铀呈六价，主要以硫酸铀酰络阴离子形式存在，浸出液中有Fe2+存在，则浸出液中的钒绝大部分为四价钒，以钒酰阳离子形式存在，本发明提供的铀钒分离方法是根据其在溶液中不同离子存在形式进行分离，采用三脂肪胺萃取分离铀、二 -2乙基已基磷酸萃取分离钒。
[0014]图1为本发明的铀钒分离工艺流程图，含铀、钒的酸性浸出液pH值低于1.6，作为萃原液，首先用萃取剂三脂肪胺(N235)萃取铀，无需调整电位和pH值，萃取铀得到的饱和有机相用酸化水进行洗漆，洗漆后的洗液与萃原液合并，洗漆后的饱和有机相用碳酸钠溶液反萃取，得到的合格液输入铀沉淀系统，贫有机相经酸化后返回铀萃取系统。萃取铀的萃余水用铁粉调整电位和PH值后得到钒萃原液，用二-2乙基已基磷酸(P204)进行钒萃取，萃取钒后的萃余水返回浸出或进行废水处理，萃取钒得到的饱和有机相用硫酸溶液进行反萃取，得到的合格液输入钒沉淀系统，贫有机相返回钒萃取系统。 [0015]本发明的技术方法是:
[0016]一种铀钒分离方法，该方法对pH值低于1.6的含铀钒酸性浸出液，通过三脂肪胺萃取分离铀，通过二 -2乙基已基磷酸萃取分离钒，包括以下步骤:
[0017]I)以三脂肪胺为萃取剂，直接对酸性浸出液萃取铀，得到铀饱和有机相和萃取铀后的萃余水；
[0018]2)对步骤I)得到的铀饱和有机相进行反萃取，得到的反萃取液为铀合格液；
[0019]3)对步骤I)萃取铀后的萃余水同时调整氧化还原电位和pH值，使调整后的氧化还原电位在_200mV以下，pH值为2.0~3.0，得到钒萃原液；
[0020]4)对步骤3)得到的钒萃原液进行萃取，萃取剂为二-2乙基已基磷酸，得到钒饱和有机相和萃取fL后的萃余水；
[0021]5)对步骤4)得到的钒饱和有机相进行反萃取，得到的反萃取液为钒合格液。
[0022]上述铀钒分离方法中，进一步地:
[0023]步骤I)萃取铀所用的萃取剂具体是由3%~5%的三脂肪胺、3%~15%的磷酸三丁脂和磺化煤油组成的混合有机相，萃取前用硫酸转型。萃取铀是在五级混合澄清槽中进行的，操作相比0/A为1.0~2.0,接触时间为2~5min ;得到萃取铀后的饱和有机相中铀容量为2.0g/L~4.0g/L，萃余水中铀含量低于5mg/L。
[0024]步骤2)中进行反萃取是用100g/L~120g/L的碳酸钠溶液作反萃取剂,在三级混合澄清槽中进行的，两相接触时间为2~5min，得到的反萃取液的铀浓度约20g/L~40g/L,不含钥；。
[0025]步骤3)萃取铀后的萃余水通过铁粉同时调整氧化还原电位和pH值；同时还可将残余的一部分铀除去，得到的钒萃原液中铀含量降至lmg/L以下，调整氧化还原电位和pH值时产生的沉淀经过滤得到的清液和钒萃原液合并用于萃取钒，得到的沉淀物返回浸出系统。
[0026]步骤4)萃取钒所用的萃取剂具体是由10%~20%的二-2乙基已基磷酸、5%~15%的磷酸三丁脂和磺化煤油组成的混合有机相。萃取钒是在5~10级混合澄清槽中进行的，操作相比0/A为1.0~2.0,接触时间为5~20min ;得到萃取钥;后的饱和有机相中钥；容量为5.0~7.5g/L，萃余水中钒含量低于10mg/L。
[0027]步骤5)中对fL饱和有机相进行反萃取是用120~200g/L硫酸溶液作反萃取剂，在五~十级混合澄清槽中进行的，接触时间为3~IOmin ;反萃取得到的钒合格液中，钒浓度50g/L~70g/L，铀含量小于lmg/L。
[0028]本发明的有益效果是:
[0029]本发明提供一种铀钒分离方法，以三脂肪胺为萃取剂，直接对酸性浸出液萃取铀；萃取铀后的萃余水同时调整氧化还原电位和PH值，得到钒萃原液。本发明在萃取铀后调整电位和PH值，能减少铀和钒的损失并降低铀的含量，有利于钒铀分离。该方法可以实现铀钒高效分离，铀、钒萃取率高，铀反萃取液不含钒，制备的“111”产品达到部颁一级品标准。钒反萃取液中铀浓度低于lmg/L，制备的五氧化二钒产品其杂质元素含量均可达到冶金98级五氧化二钒标准，放射性核素均低于有色金属产品放射性国家标准。本发明提供的技术方法可用于从铀钒矿或其他铀钒共生或伴生矿石含铀钒的酸性浸出液中分离回收铀金属和钒金属。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明技术方法的工艺流程框图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和具体实施例，进一步详细描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。
[0032]图1为本发明的铀钒分离工艺流程图，酸性浸出液为萃原液，首先用萃取剂三脂肪胺(N235)萃取铀，无需调整电位和pH值，萃取铀得到的饱和有机相用酸化水进行洗涤，洗涤后的洗液与萃原液合并，洗涤后的饱和有机相用碳酸钠溶液反萃取，得到的合格液输入铀沉淀系统，贫有机相经酸化后返回铀萃取系统。萃取铀的萃余水用铁粉调整电位和PH值后得到钒萃原液，用二-2乙基已基磷酸(P204)进行钒萃取，萃取钒后的萃余水返回浸出或进行废水处理，萃取钒得到的饱和有机相用硫酸溶液进行反萃取，得到的合格液输入钒沉淀系统，贫有机相返回fL萃取系统。
[0033]实 施例一、二和三均使用如图1所示的铀钒分离工艺流程来对含铀、钒的酸性浸出液进行铀钒分离，分别得到铀合格液和钒合格液。
[0034](一 )实施例一
[0035]萃原液的pH为1.05，其中，铀含量P (U)为537mg/L，钒含量P (V)为4.20g/L,总铁含量P ( Σ Fe)为29.8g/L，二价铁含量P (Fe2+)为28.3g/L ;用于萃取铀的有机相为5% N235+8% TBP+87%磺化煤油；萃取铀的操作条件是:相比:0/A = 1.5，流比A/Ο = 7，接触时间3min。
[0036] 萃取铀后得到的铀饱和有机相中，铀含量P (U)为约3.7g/L ;萃取铀后的铀萃余水中，铀含量P (U)〈5mg/L。
[0037]对萃取铀后得到的铀饱和有机相进行铀反萃取,铀反萃取剂为150g/L的碳酸钠溶液；反萃取铀操作条件为:相比0/A = 1.5,流比0/A = 10,接触时间为3min。反萃取铀后得到的铀反萃取液中，铀含量P⑶为约36g/L，钒含量P (V)约为Omg/L。
[0038]对萃取铀后的铀萃余液进行调整是用铁粉，用量为14kg/m3，Eh = _180mV，pH =2.8，得到钒萃原液。用于萃取钒的有机相为14% P204+5% TBP+81%磺化煤油；萃取钒的操作条件为相比0/A = 1.5,流比A/0 = 1.5,接触时间为lOmin。萃取钥;后得到的钥;饱和有机相中，钒含量P (V)约为6.lg/L ;萃取钒后的钒萃余水中，钒含量P (V)〈50mg/L。
[0039]对萃取钒后得到的钒饱和有机相进行钒反萃取，钒反萃取剂为15%的硫酸溶液；反萃取铀操作条件为相比Ο/A = 1.5,流比Ο/A = 8,接触时间为5min ;反萃取fL后得到的fL反萃取液中，钒含量P (V)约为48g/L，铀含量P (U)约为0.8mg/L，铁含量P (Fe)为4.3g/L0
[0040]( 二)实施例二
[0041]萃原液的pH为1.25，其中，铀含量P (U)为490mg/L，钒含量P (V)为3.25g/L，总铁含量P ( Σ Fe)为11.2g/L，二价铁含量P (Fe2+)为10.8g/L ;用于萃取铀的有机相为5% N235+5% TBP+90%磺化煤油；萃取铀的操作条件是:相比Ο/A = 1.5，流比A/Ο = 8，接触时间为5min。
[0042]萃取铀后得到的铀饱和有机相中，铀含量P⑶为约3.9g/L ;萃取铀后的铀萃余水中，铀含量P (U)〈5mg/L。
[0043]对萃取铀后得到的铀饱和有机相进行铀反萃取,铀反萃取剂为100g/L的碳酸钠溶液；反萃取铀操作条件为:相比0/A = 1.5,流比0/A = 10,接触时间为2min。反萃取铀后得到的铀反萃取液中，铀含量P⑶为约39g/L，钒含量P (V)约为Omg/L。
[0044]对萃取铀后的铀萃余液进行调整是用铁粉，用量为5.6kg/m3，Eh = _165mV，pH =2.6，得到钒萃原液。用于萃取钒的有机相为15% P204+5% TBP+80%磺化煤油；萃取钒的操作条件为相比0/A = 1.5,流比A/0 = 2.0,接触时间为12min。萃取钥;后得到的钥;饱和有机相中，钒含量P (V)约为6.4g/L;萃取钒后的钒萃余水中，钒含量P (V)〈20mg/L。
[0045]对萃取钒后得到的钒饱和有机相进行钒反萃取，钒反萃取剂为15%的硫酸溶液；反萃取铀操作条件为相比0/A = 1.5,流比0/A = 9,接触时间为8min ;反萃取fL后得到的钒钒反萃取液中，钒含量P (V)约为57g/L，铀含量P (U)约为0.7mg/L，铁含量P (Fe)为
1.9g/L。
[0046](三)实施例三
[0047]萃原液的pH为1.45，其中，铀含量P (U)为750mg/L，钒含量P (V)为5.10g/L，总铁含量P ( Σ Fe)为4.2g/L，二价铁含量P (Fe2+)为3.6g/L ;用于萃取铀的有机相为4.5%N235+5% TBP+90.5%磺化煤油；萃取铀的操作条件是:相比0/A = 1.5，流比A/0 = 5，接触时间为3min。[0048]萃取铀后得到的铀饱和有机相中，铀含量P (U)为约3.8g/L ;萃取铀后的铀萃余水中，铀含量P (U)为<3mg/L。
[0049]对萃取铀后得到的铀饱和有机相进行铀反萃取，铀反萃取剂为120g/L的碳酸钠溶液；反萃取铀操作条件为:相比0/A = 1.5,流比0/A = 10,接触时间为3min。反萃取铀后得到的铀反萃取液中，铀含量P⑶为约39g/L，钒含量P (V)约为Omg/L。
[0050]对萃取铀后的铀萃余液进行调整是用铁粉,用量为1.9kg/m3, Eh = _140mV, pH =
2.5，得到钒萃原液。用于萃取钒的有机相为17% P204+8% TBP+75%磺化煤油；萃取钒的操作条件为相比0/A = 1.5,流比A/0 = 1.5,接触时间为lOmin。萃取钥;后得到的钥;饱和有机相中，钥;含量P (V)约为7.5g/L ;萃取fL后的fL萃余水中，银含量P (V)为约8mg/L。
[0051]对萃取钒后得到的钒饱和有 机相进行钒反萃取，钒反萃取剂为15%的硫酸溶液；反萃取铀操作条件为相比Ο/A = 1.5,流比Ο/A = 8,接触时间为5min ;反萃取fL后得到的fL反萃取液中，钒含量P (V)约为60g/L，铀含量P (U)约为0.6mg/L，铁含量P (Fe)为0.8g/L0
【权利要求】
1.一种铀钒分离方法，所述方法对PH值低于1.6的含铀钒酸性浸出液，通过三脂肪胺萃取分离铀，通过二-2乙基已基磷酸萃取分离钒，包括以下步骤: 1)用三脂肪胺作萃取剂，直接对酸性浸出液萃取铀，得到铀饱和有机相和萃取铀后的萃余水； 2)对步骤I)得到的铀饱和有机相进行反萃取，得到的反萃取液为铀合格液； 3)对步骤I)萃取铀后的萃余水同时调整氧化还原电位和pH值，使调整后的氧化还原电位在_200mV以下，pH值为2.0~3.0，得到钒萃原液； 4)对步骤 3)得到的钒萃原液进行萃取，萃取剂为二-2乙基已基磷酸，得到钒饱和有机相和萃取银后的萃余水； 5)对步骤4)得到的钒饱和有机相进行反萃取，得到的反萃取液为钒合格液。
2.如权利要求1所述的铀钒分离方法，其特征在于，步骤I)萃取铀所用的有机相具体是由3%~5%的三脂肪胺、3%~15%的磷酸三丁脂和磺化煤油组成的混合有机相，萃取前用硫酸转型。
3.如权利要求1所述的铀钒分离方法，其特征在于，步骤I)萃取铀是在五级混合澄清槽中进行的，操作相比Ο/A为1.0~2.0，接触时间为2~5min。
4.如权利要求1所述的铀钒分离方法，其特征在于，步骤2)中进行反萃取是用100g/L~120g/L的碳酸钠溶液作反萃取剂，在三级混合澄清槽中进行的，两相接触时间为2~5min。
5.如权利要求1所述的铀钒分离方法，其特征在于，步骤3)萃取铀后的萃余水通过铁粉同时调整氧化还原电位和pH值。
6.如权利要求1所述的铀钒分离方法，其特征在于，步骤4)萃取钒所用的有机相具体是由10%~20%的二-2乙基已基磷酸、5%~15%的磷酸三丁脂和磺化煤油组成的混合有机相。
7.如权利要求1所述的铀钒分离方法，其特征在于，步骤4)萃取钒是在五~十级混合澄清槽中进行的，操作相比Ο/A为1.0~2.0,接触时间为5~20min。
8.如权利要求1所述的铀钒分离方法，其特征在于，步骤5)中对钒饱和有机相进行反萃取是用120~200g/L硫酸溶液作反萃取剂，在五~十级混合澄清槽中进行的，接触时间为 3 ~IOmin0
【文档编号】C22B60/02GK103981364SQ201410220536
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】向秋林, 贾秀敏, 张剑勇, 黄永, 陈天宝, 刘忠臣, 刘会武, 李培佑, 韩青涛, 刘智 申请人:中广核铀业发展有限公司, 核工业北京化工冶金研究院, 中国广核集团有限公司