溶剂萃取方法
【技术领域】
[0001] 公开了用于从含有氯的溶液中萃取目标金属的溶剂萃取方法。所述方法可用于从 酸性盐浸提母液，特别是含有高的铁和硫酸根水平的酸性盐浸提母液中萃取铀。
【背景技术】
[0002] 近年来，矿业部门已经受到越来越大的压力以最小化水消耗。许多采矿作业都处 于水稀缺的偏远、干旱地区。因此，水保护可以是关键的以确保矿井的可行操作并且通常在 工艺操作中需要使用地下水和/或再循环水。其他矿井可位于海岸附近，其中可将海水用 作生产用水。因此，生产用水通常固有地含有溶解的盐，其可从矿井与矿井之间变化并且甚 至可随单个采矿操作的过程而变化。在一些地区，生产用水可以是高盐的，例如超过IOOg/ L 0
[0003] 具有高或可变盐度的生产用水在下游操作，特别是在通过溶剂萃取或离子交换萃 取目标金属期间可能是有问题的。这可能是由于缺少对目标金属相对于氯离子和其他溶解 的杂质（例如三价铁离子）的选择性。不期望受限于理论，与其硫酸盐对应物相比，金属氯 化物络合物的有效分离可能是更有问题的。在溶剂萃取的情况下，氯化物和其他杂质可作 为元素离子或作为氯化物络合物与目标金属一起加载于有机相中，需要后续将其移除。在 极端的情况下，氯化物和其他杂质可阻止或延缓铀加载。此外，如果浸提母液的盐度随浸提 操作的过程而变化，那么萃取方法的细节可能也需要根据反应变化。
[0004] 因此，需要从含有氯的生产用水中回收铀的方法，其克服或者至少缓解了现有技 术的一个或多个缺点。还需要从含有氯的生产用水回收铀的有效方法，所述生产用水还含 有高的铁和硫酸根水平。
[0005] 进一步需要这样的方法，可将所述方法容易地修改/使适应以适合在设备之间或 在特殊设备中的生产用水的化学组成随时间的变化。实例是设备中的生产用水的盐度由于 工艺流/水再循环而随着操作过程增加，所述工艺流/水再循环增加了地下水的盐度或者 包含可替代的更具盐分水源（例如海水或井水）。
[0006]
【背景技术】的上述引用并不构成该技术形成本领域普通技术人员公知常识的部分 的承认。上述引用也不旨在限制本文所公开的方法的应用。
【发明内容】
[0007] 在第一方面中，公开了从含有铀、氯、铁和硫酸根的酸性溶液中萃取铀的方法，其 包括以下步骤：
[0008] a.使所述溶液与含有三烷基膦氧化物的有机相接触以形成加载铀的有机相；
[0009] b.洗涤所述加载铀的有机相以移除任何杂质并形成经洗涤的有机相；
[0010] C.用硫酸盐溶液反萃取所述经洗涤的有机相以产生铀反萃取水溶液；以及
[0011] d.从所述铀反萃取水溶液中沉淀铀产物。
[0012] 含有铀、氯、铁和硫酸根的酸性溶液可以是浸提母液（PLS)，例如由含有铀的矿或 矿浓缩物的酸浸提所形成的浸提母液。其可以替代地或另外地为含提质（upgraded)铀的 溶液，例如来自先前的离子交换过程（例如，Eluex过程）的洗出液或来自之前的溶剂萃取 过程的反萃取溶液。
[0013] 已经发现膦氧化物，例如三烷基膦氧化物（TAPO)是铀的良好萃取剂。然而，其对 铀的选择性可以很低，导致大量的杂质，例如氯、铁和/或锆也与铀一起萃取出来。包含的 洗涤步骤能够减少或移除共萃取的杂质，从而最小化在反萃取的水溶液中的杂质。
[0014] TAPO可以是三辛基膦氧化物。在一个实施方案中，TAPO可以是三癸基膦氧化物。 在另一个实施方案中，TAPO可以是三丁基膦氧化物。
[0015] 在一个实施方案中，萃取剂可以是两种或更多种膦氧化物的共混物。这样的萃取 剂的实例是使用商品名CYAIVEX ail 923的试剂，其包含若干三烷基膦氧化物，主要包括 正己基和辛基基团。
[0016] 有机相可还包括经取代的胺或其盐（以下总称为经取代的胺（盐））。经取代的胺 (盐）可以是叔胺或季胺盐。合适的叔胺的实例是市售为Alamine K336的三（C8-C10) 胺。季胺盐的实例是市售为Alaquaf 336的三（C8-C18)氯化铵。
[0017] 在含有铀、氯、铁和硫酸根的酸性溶液中氯的浓度可以为至多100g/l或更高。然 而，在大多数实施方案中，氯的浓度为至少5gpl。
[0018] 在含有铀、氯、铁和硫酸根的酸性溶液中铁的浓度可以为至多50g/l或更高。然 而，在大多数实施方案中，铁浓度是至少lg/Ι，例如至少5g/l。铁可以部分或全部地作为铁 (III)存在。与使用优选萃取铁（III)的有机相-例如DEHPA(二（2-乙基己基）磷酸）的 之前的萃取方法相反，在萃取之前，不需要改变铁化学组成（例如，通过将三价铁还原为二 价铁）。
[0019] 以下讨论集中在有机相中作为膦氧化物的一种或更多种TAPO的使用。
[0020] TAPO与经取代的胺（盐）的相对量可根据浸提母液的物理化学性质而变化。特别 地，TAPO与经取代的胺（盐）的比率可根据浸提母液中的杂质水平，特别是浸提母液的盐 度而变化。在低氯浓度下，例如低于约l〇g/L，优选地低于约5g/L，通过使用不具有或具有 相对少量的TAPO的溶剂有利于铀的萃取。随着氯水平增加，TAPO与经取代的胺（盐）的 比率也优选地增加。在大于5g/l的氯浓度下，在溶剂中经取代的胺（盐）与TAPO的摩尔 比率可为至少90 : 10,优选地为至少70 : 30。在大于约10,优选地大于15g/L，更优选地 大于20g/L的氯浓度下，通过使用具有至少为50 : 50的比率的溶剂有利于铀的萃取。在 一些实施方案中，溶剂可不具有或具有相对少量的经取代的胺（盐），例如，溶剂具有至少 30 : 70,例如至少10 : 90的经取代的胺（盐）与TAPO的比率。在一些实施方案中，氯浓 度超过20g/l时，溶剂可包含100% TAPO(即，溶剂可不含经取代的胺（盐））。
[0021] 为了从加载的有机相中移除杂质，使用合适的水溶液进行洗涤。洗涤溶液可以是 基于硫酸根的溶液，例如基于硫酸的水溶液。洗涤溶液可以还包含溶剂萃取过程的一定量 的目标金属，在这种情况下为铀，以帮助洗涤过程。酸浓度可为0,1M至I. OM不等。在一些 实施方案中，酸浓度为至少0.5M。洗涤步骤优选地导致基本上移除氯。其还可导致基本上 移除溶解的离子物质，例如三价铁和其他离子。为了帮助洗涤过程，可需要调节洗涤溶液的 pH〇
[0022] 然后，为了产生铀反萃取水溶液，使用酸性硫酸盐溶液反萃取经洗涤的有机相。硫 酸盐溶液可以是经浓缩的硫酸盐溶液。硫酸根的浓度可大于1M。硫酸根的浓度可为至多 4M。为了得到浓缩的硫酸盐溶液，可通过溶解高度可溶的硫酸盐来形成反萃取溶液。在一 个实施方案中，反萃取溶液是硫酸铵溶液。在另一个实施方案中，反萃取溶液是硫酸钠溶 液。已经发现作为洗涤溶液，硫酸铵溶液比硫酸钠溶液更有效，由于其更高的溶解度以及因 此从其溶解而形成的更高浓度的硫酸盐。硫酸铵的浓度可为至多饱和（例如，至多3. 7M)。 在一个实施方案中，硫酸按的浓度可以为至少2M，例如至少3M。反萃取溶液的pH可以小于 5。可将pH控制为2至5。
[0023] 反萃取步骤之后可跟随清洗步骤。清洗步骤可包括用酸性清洗溶液处理铀反萃取 水溶液。酸性清洗溶液可包含硫酸溶液。硫酸溶液的浓度可为〇. IM至1.0M。在一些实施 方案中，酸浓度为至少〇. 5M。
[0024] 处理（任选经清洗的）铀反萃取水溶液以使铀产物从其沉淀出来。根据所采用的 反萃取溶液，铀产物可以是重铀酸盐，例如重铀酸铵（ADU)或重铀酸钠（SDU)。使用常规方 法来产生沉淀，例如，通过添加铵来增加反萃取水溶液的pH从而产生重铀酸铵沉淀。还可 使用过氧化氢来进行从硫酸盐溶液的沉淀。
[0025] 所述方法可在中等温度范围内进行。例如，所述方法可在至多50°C的温度下进行。 在一个实施方案中，所述方法可在10°c至50°C的温度范围内进行。接触和洗涤步骤可在环 境温度下进行。反萃取步骤的温度可在稍微升高的温度下进行，例如在至少30°C下。在一 个实施方案中，所述温度可为至多40°C。
[0026] 在中等温度下的操作减少了能量消耗并避免了对专用高温设备的需求。
[0027] 所述方法可在大气压下进行，由此避免对高压设备的需求。
[0028] 在一个实施方案中，所述方法是连续的。所述方法可以逆流操作进行。在逆流操 作的一个实施方案中，在多个溶剂萃取阶段，用含有三烷基膦氧化物的有机相处理从铀矿 浓缩物的酸浸提形成的浸提母液。PLS从浸提循环进入第一萃取阶段并连续通过萃取阶段。 在萃取之后，将贫溶液作为萃余液再循环到浸提循环。经反萃取的有机相进入最后的萃取 阶段并以逆流经过萃取阶段流入PLS并作为加载的有机相从第一萃取阶段离开。
[0029] 然后，加载的有机相进入第一洗涤阶段并连续通过洗涤阶段从而作为经洗涤的有 机相离开最后的