我們知道，不同的物質(zhì)在一定的溫度條件下，在水中都有一定的溶解度。當(dāng)溶液的濃度超過(guò)飽和濃度時(shí)，就有結(jié)晶析出（即沉淀生成）。對(duì)于任何結(jié)晶過(guò)程來(lái)說(shuō)都包括兩個(gè)階段：即晶核的形成和晶粒的長(zhǎng)大。而晶核的形成與晶粒的長(zhǎng)大均與溶液的過(guò)飽和度有關(guān)。所謂過(guò)飽和度，就是過(guò)飽和溶液濃度與該條件下的飽和溶液濃度之比，即：

S＝C/c1 

式中，S－溶液的過(guò)飽和度；

C－過(guò)飽和溶液的濃度；

C＋－該條件下的飽和溶液濃度。

由于飽和樹(shù)脂可以采用不同的淋洗劑淋洗，因而得到的淋洗富液的性質(zhì)也不相同。在確定淋洗富液的處理方法時(shí)，可以根據(jù)淋洗富液的性質(zhì)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的具體條件，確定其處理方法。但使用最普遍的是加堿（如氫氧化鈉、氨、石灰或氧化鎂等）沉淀，鈾以重鈾酸鹽的形式沉淀出來(lái)（即得到黃餅）。

若溶液的過(guò)飽和度過(guò)大，則晶核形成的速度大于晶粒成長(zhǎng)的速度。因此，結(jié)晶過(guò)程應(yīng)將溶液控制在較低的過(guò)飽和度內(nèi)進(jìn)行。而溶液的過(guò)飽和度與溶液的濃度和溫度有關(guān)。若溶液的溫度不變，增加溶液中的沉淀劑濃度會(huì)使溶液的過(guò)飽和度升高；當(dāng)溶液濃度不變時(shí)，降低溶液的溫度也可使未飽和的溶液達(dá)到飽和或過(guò)飽和而析出沉淀。如圖1所示。圖中縱坐標(biāo)表示溶液的濃度，橫坐標(biāo)表示溶液的溫度，圖內(nèi)實(shí)線為飽和溶液線。當(dāng)溶液濃度處在不飽和濃度的區(qū)域內(nèi)時(shí)，無(wú)結(jié)晶形成（圖中實(shí)線以下部分）；溶液的濃度或過(guò)飽和度達(dá)到結(jié)晶能自動(dòng)析出的區(qū)域，該區(qū)稱為不穩(wěn)定區(qū)（圖中虛線以上部分）；當(dāng)溶液濃度處在這兩區(qū)之間，該區(qū)稱為介穩(wěn)區(qū)（圖中虛實(shí)線之間部分），這時(shí)雖然溶液濃度亦已超過(guò)飽和濃度，但結(jié)晶還不可能自動(dòng)析出。由圖中可以看出，當(dāng)不飽和溶液的濃度增加或維持濃度不變降低溶液溫度時(shí)，都可以增加溶液的過(guò)飽和度，而使其達(dá)到不穩(wěn)定區(qū)，產(chǎn)生結(jié)晶。一般認(rèn)為，介穩(wěn)區(qū)由于過(guò)飽和度小，主要決定晶粒的成長(zhǎng)；而不穩(wěn)區(qū)，過(guò)飽和度大，主要決定晶核的大量形成。因此，為了得到粒度大的結(jié)晶可將溶液控制在介穩(wěn)區(qū)而且具有較低的過(guò)飽和度，即靠近實(shí)線為宜。

二、淋洗富液的堿沉淀工藝

（一）氫氧化鈉沉淀鈾

氫氧化鈉沉淀鈾的反應(yīng)如下：

2UO22＋＋6NaOH   Na2U2O7↓＋4Na＋＋3H2O

沉淀的pH值通?？刂圃?.5～6.8。所用的氫氧化鈉通常配成30%濃度的溶液緩慢加入。也可以采用氨水或往淋洗富液中通氨氣沉淀鈾，還可以用氧化鎂沉淀鈾。

（二）碳酸銨沉淀鈾

碳酸銨沉淀反應(yīng)如下：

UO22＋＋3（NH4）2CO3   （NH4）4［UO2（CO3）3］↓＋2NH4＋

沉淀得到的三碳酸鈾酰銨是黃色結(jié)晶，室溫下三碳酸鈾酰銨在空氣中緩慢分解，溫度升高時(shí)分解速度加快，分解反應(yīng)為

（NH4）4［UO2（CO3）3］  UO3＋4NH3↑＋3CO2↑＋2H2O

加熱溫度通?？刂圃?5℃左右，分解釋放出的氨氣和二氧化碳可以回收循環(huán)使用。

三、淋洗富液的過(guò)氧化氫沉淀

過(guò)氧化氫沉淀鈾的反應(yīng)如下：

UO22＋＋H2O2＋xH2O   UO2?xH2O＋2H＋

沉淀的pH值通?？刂圃?.5～3.5。在酸性介質(zhì)中沉淀鈾，由于其他雜質(zhì)一般在此pH條件下不產(chǎn)生沉淀，因此，用過(guò)氧化氫沉淀鈾得到的產(chǎn)品質(zhì)量很高。

四、影響沉淀的因素

（一）pH值

控制沉淀過(guò)程的pH值十分重要，如果pH值過(guò)低，鈾的沉淀不完全。但是如果pH值過(guò)高，溶液中雜質(zhì)的沉淀增加，有的雜質(zhì)水解形成膠體，使產(chǎn)品的過(guò)濾性能變差，最終產(chǎn)品的質(zhì)量下降，含水率增加，而且堿的耗量也明顯增加。

（二）溫度

升高溫度，溶液的粘度降低，溶液離子的運(yùn)動(dòng)速度加快，有利于沉淀的進(jìn)行。更重要的是，由于沉淀過(guò)程形成的微細(xì)晶粒和粗晶粒的溶解度差異，適當(dāng)提高溶液溫度，使微細(xì)晶粒處于穩(wěn)定區(qū)，即未飽和區(qū)，加速微細(xì)晶粒的溶解，而對(duì)于粗晶粒則仍處于介穩(wěn)區(qū)，即處于過(guò)飽和狀態(tài)，溶解的細(xì)晶粒重新結(jié)晶到粗晶粒的表面，加快粗品粒的增長(zhǎng)速度。因此提高溫度對(duì)沉淀過(guò)程有利。

但是，沉淀的溫度并不是越高越好。例如用氨水沉淀或用過(guò)氧化氫沉淀時(shí)，由于溫度升高，氨水及過(guò)氧化氫極易分解，使沉淀劑的用量急驟增加。美國(guó)礦業(yè)局沙比（Shabbir）等人曾報(bào)道，用過(guò)氧化氫沉淀鈾，溫度在20～100℃范圍內(nèi)，溫度每增加10℃，過(guò)氧化氫的耗量增加2.2倍。

（三）攪拌

攪拌的作用在于使沉淀過(guò)程的溫度、沉淀劑濃度分布均勻。而且攪拌有利于細(xì)晶核的溶解及粗晶粒的增大。因此，適當(dāng)?shù)財(cái)嚢杩梢约涌斐恋磉^(guò)程的進(jìn)行。但必須注意，攪拌強(qiáng)度不能太大，否則，攪拌會(huì)將已經(jīng)形成的晶粒打碎，阻礙沉淀的進(jìn)行。

（四）沉淀劑的剩余濃度

通常沉淀過(guò)程并不是嚴(yán)格按化學(xué)式計(jì)量進(jìn)行的。由濃度積原理可知，沉淀劑剩余濃度的提高，有利于降低母液中的鈾濃度，提高鈾的回收率。因此，一般沉淀過(guò)程沉淀劑都是不同程度地過(guò)量加入。

（五）分步沉淀

如果淋洗富液含鐵過(guò)高，要得到較純的黃餅產(chǎn)品，考慮分步沉淀是必要的。首先緩慢加入石灰乳，調(diào)整溶液的pH到3.5左右，溶液中形成石膏沉淀，可以降低溶液中的硫酸根和鐵含量。將沉淀分離后再加堿調(diào)整溶液的pH到6.5左右沉淀鈾。這樣可以得到較純的產(chǎn)品。而且經(jīng)過(guò)第一步石膏沉淀除去硫酸根和鐵，有利于沉淀母液返回配制淋洗液。

（六）淋萃流程

如果用硫酸作淋洗劑，得到的淋洗富液由于酸度高而不宜用堿沉淀。一般是將硫酸淋洗的富液送到萃取工段去進(jìn)一步純化和富集鈾，這就是所謂淋萃流程（在北美稱之為Eluex，而在南非簡(jiǎn)稱為Bufflex）。含硫酸的萃余液可以返回作淋洗液，以降低淋洗的成本。而富集了鈾的反萃液可以用前面敘述的幾種方法處理。

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標(biāo)簽：樹(shù)脂

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文章名稱：《飽和樹(shù)脂淋洗富液的處理技術(shù)》

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