專利名稱：利用超聲波的鈾離子交換吸附方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈾離子交換吸附方法，尤其涉及一種在攪拌混合鈾離子，硫酸及離子交換樹脂的漿體的同時(shí)通過施加超聲波而提高鈾離子的離子交換吸附速度的利用超聲波的鈾離子交換吸附方法。
背景技術(shù)：
一般地，利用離子交換樹脂吸附從含有鈾的礦物通過浸出反應(yīng)抽取鈾而進(jìn)行精煉的工序中，主要采用立柱方式。在這種立柱方式下，以將浸出鈾的浸出溶液以垂直的方向投入到反應(yīng)槽內(nèi)的方式進(jìn)行，為此需要在分離浸出溶液后進(jìn)行殘留在浸出溶液內(nèi)的殘沙的固體/液體分離步驟。最近，針對(duì)作為回避立柱方式的本質(zhì)上的弊端的一個(gè)環(huán)節(jié)，開發(fā)出一種從原料物質(zhì)浸出鈾而形成濃厚的漿體，然后使用離子交換樹脂不是從清澈濃厚的浸出溶液而是從漿體直接吸附鈾的樹脂礦漿法(resin-in-pulp)方式。但是，在這種樹脂礦漿法方式下通過攪拌將投入到反應(yīng)槽內(nèi)的包括鈾浸出溶液及離子交換樹脂的漿體混合妥當(dāng)，從而實(shí)現(xiàn)鈾離子交換吸附，但是該過程進(jìn)行地非常緩慢，大約需要數(shù)十-數(shù)百小時(shí)，由此存在鈾離子交換吸附時(shí)間變得很長而吸附率降低的弊端。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于，提供一種利用超聲波的鈾離子交換吸附方法，通過攪拌混合鈾離子、硫酸及離子交換樹脂的漿體而在上述離子交換樹脂上離子交換吸附鈾離子， 并通過在上述離子交換吸附時(shí)施加超聲波而使鈾離子交換吸附速度高速化。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種利用超聲波的鈾離子交換吸附方法，通過在將混合鈾離子、硫酸及離子交換樹脂的漿體投入到反應(yīng)槽內(nèi)之后進(jìn)行攪拌的同時(shí)施加超聲波而在上述離子交換樹脂上離子交換吸附鈾離子使鈾的離子交換吸附速度高速化。為了實(shí)現(xiàn)上述一個(gè)目的的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用超聲波的鈾離子交換吸附方法的特征在于，攪拌混合鈾離子、硫酸及離子交換樹脂的漿體而在上述離子交換樹脂上離子交換吸附鈾離子，并在上述離子交換吸附過程中施加超聲波。上述離子交換樹脂可以在包括強(qiáng)堿性負(fù)離子交換樹脂或弱堿性負(fù)離子交換樹脂的多孔質(zhì)的合成樹脂中選擇。優(yōu)選地，上述離子交換樹脂添加3 8g/L。優(yōu)選地，上述離子交換吸附過程在20 40°C的溫度下進(jìn)行。優(yōu)選地，上述離子交換吸附過程中pH控制成2 6。利用硫酸控制上述pH。上述混合以200 450rpm攪拌。上述超聲波施加過程中施加10 90W的輸出電壓。為了實(shí)現(xiàn)上述另一目的的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的根據(jù)施加超聲波的高效的鈾浸出方法的特征在于，包括將混合鈾離子、硫酸及離子交換樹脂的漿體投入到反應(yīng)槽內(nèi)的步驟； 及在攪拌投入到上述反應(yīng)槽內(nèi)的漿體的同時(shí)施加超聲波而在上述離子交換樹脂上離子交換吸附鈾離子的步驟。上述離子交換樹脂在包括強(qiáng)堿性負(fù)離子交換樹脂或弱堿性負(fù)離子交換樹脂的多孔質(zhì)的合成樹脂中選擇。優(yōu)選地，上述離子交換樹脂添加3 8g/L。優(yōu)選地，上述離子交換吸附過程在20 40°C的溫度下進(jìn)行。優(yōu)選地，上述離子交換吸附過程中pH控制成2 6。
利用硫酸控制上述pH。上述混合以200 450rpm攪拌。優(yōu)選地，在施加上述超聲波的過程中施加10 90W的輸出電壓。上述超聲波施加通過將發(fā)生超聲波的超聲波裝置的端部組件裝入裝有反應(yīng)槽的外廓槽內(nèi)而施加。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，攪拌混合鈾離子、硫酸及離子交換樹脂的漿體而將鈾離子離子交換吸附在上述離子交換樹脂上，并在上述離子交換吸附過程中持續(xù)地施加超聲波而以根據(jù)空腔化(cavitation)的混合效果及有效沖突頻率的增加效果實(shí)現(xiàn)鈾離子的離子交換吸附速度的高速化。


圖1是概略地表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用超聲波的鈾離子交換吸附方法的工序順序圖；圖2是概略地表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用超聲波的鈾離子交換吸附方法的工序模式圖；圖3是表示對(duì)實(shí)施例1、2及比較例1的根據(jù)浸出時(shí)間的鈾殘留量及吸附率的圖表。
具體實(shí)施例方式參照附圖及詳細(xì)敘述的實(shí)施例就可以明確本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及特征，及其實(shí)現(xiàn)的方法。但是，本發(fā)明不會(huì)被下面公開的實(shí)施例而限定而是以多種不同的方式實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施例僅僅使本發(fā)明的公開完整，并對(duì)本發(fā)明所屬領(lǐng)域的完全技術(shù)人員告知發(fā)明的范疇而提供，本發(fā)明僅以權(quán)利要求的范疇而被定義。在整個(gè)說明書中相同的附圖標(biāo)記代表相同的構(gòu)成要素。
下面參照附圖詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的利用超聲波的鈾離子交換吸附方法如下。圖1是概略地表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用超聲波的鈾離子交換吸附方法的工序順序圖，圖2是概略地表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用超聲波的鈾離子交換吸附方法的工序模式圖。參照?qǐng)D1及圖2，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用超聲波的鈾離子交換吸附方法包括漿體投入步驟(SllO)及離子交換吸附步驟(S120)。
漿體投入步驟在漿體投入步驟(SllO)中將混合鈾離子、硫酸及離子交換樹脂140的漿體120投入到反應(yīng)槽100內(nèi)。上述離子交換樹脂140可以在包括強(qiáng)堿性負(fù)離子交換樹脂或弱堿性負(fù)離子交換樹脂的多孔質(zhì)的合成樹脂中選擇，這種多孔質(zhì)的合成樹脂例如可以利用LanxessMPeOO。這種離子交換樹脂140可定義為，在細(xì)微的三維結(jié)構(gòu)的高分子氣體中結(jié)合離子交換器的，一種交換及精煉融化在極性或者非極性溶液中的離子性雜物的高分子物質(zhì)，是離子交換樹脂140中所具有的可動(dòng)離子與溶液中的其它離子相互置換的合成樹脂。在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，上述離子交換樹脂140添加3 8g/L。如果離子交換樹脂140添加不到3g/L時(shí)，由于其添加量微少而導(dǎo)致離子交換吸附效果不充分，相反如果離子交換樹脂140添加超過8g/L時(shí)，存在由于過度的添加量而導(dǎo)致生產(chǎn)費(fèi)用上升的問題。離子交換吸附步驟在離子交換吸附步驟(S120)中攪拌投入到反應(yīng)槽100內(nèi)的漿體120的同時(shí)施加超聲波而在離子交換樹脂140上離子交換吸附鈾離子。優(yōu)選地，上述漿體120的pH控制成2 6。此時(shí)，上述漿體120的pH通過硫酸的
添加量來調(diào)節(jié)。上述離子交換吸附最好在20 40°C下進(jìn)行，優(yōu)選地，上述混合以200 350rpm攪拌。如此，通過攪拌機(jī)130的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以不會(huì)從反應(yīng)槽100溢出的程度的速度將供給到反應(yīng)槽100內(nèi)的漿體120攪拌一定時(shí)間。這種反應(yīng)槽100最好以裝入外廓槽200的內(nèi)部的方式插入配置，如此構(gòu)成是為了事前防止后述的施加超聲波時(shí)投入到反應(yīng)槽100內(nèi)的離子交換樹脂140直接照射到超聲波而遭到破壞。并且，優(yōu)選地，上述離子交換吸附反應(yīng)時(shí)間為進(jìn)行0. 1 3小時(shí)。此時(shí)，在本發(fā)明的情況下，離子交換吸附反應(yīng)之所以縮短到三小時(shí)以內(nèi)是得益于根據(jù)施加超聲波的空腔化 (cavitation)效果。對(duì)此進(jìn)行具體說明，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的鈾離子交換吸附方法的情況下，在攪拌投入到反應(yīng)槽100內(nèi)的漿體120的同時(shí)施加超聲波而在離子交換樹脂140上離子交換吸附鈾離子。此時(shí)，優(yōu)選地，超聲波施加10 100W的輸出電壓。如果施加的超聲波的輸出電壓不到IOW時(shí)，根據(jù)施加超聲波的空腔化(cavitation)效果微弱而導(dǎo)致離子交換吸附反應(yīng)不順利，相反如果施加的超聲波的輸出電壓超過100W時(shí)，由于過度施加超聲波而發(fā)生樹脂遭到破壞的現(xiàn)象。如此，在上述離子交換吸附反應(yīng)過程中，對(duì)漿體120持續(xù)地施加超聲波時(shí)，具有通過空腔化的混合效果及有效沖突頻率的增加效果加快離子交換吸附速度而使鈾離子的離子交換吸附效果最大化，從而縮短離子交換吸附反應(yīng)時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。特別是，優(yōu)選地，在上述離子交換吸附反應(yīng)過程中，通過將超聲波裝置150的端部組件裝入圍繞反應(yīng)槽100的外廓槽200內(nèi)施加超聲波。此時(shí)，將超聲波裝置150的端部組件直接裝入反應(yīng)槽100內(nèi)而照射超聲波時(shí)，可能會(huì)發(fā)生離子交換樹脂140破壞的問題，因此在施加超聲波時(shí)應(yīng)當(dāng)將超聲波裝置150的端部組件裝入外廓槽200內(nèi)之后照射超聲波。
由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用超聲波的鈾離子交換吸附方法中，攪拌混合鈾離子、硫酸及離子交換樹脂的漿體而在上述離子交換樹脂上離子交換吸附鈾離子，并在上述離子交換吸附過程中持續(xù)地施加超聲波而具有通過空腔化(cavitation)的混合效果及有效沖突頻率的增加效果使鈾離子的離子交換吸附速度高速化的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例1妥當(dāng)?shù)靥砑踊旌镶欕x子106ppm、離子交換樹脂3. 6g/L及硫酸而制造漿體，此時(shí)， 利用LanxessMPeOO作為離子交換樹脂。然后，在以250rpm攪拌上述漿體的同時(shí)持續(xù)地施加超聲波而進(jìn)行一個(gè)小時(shí)的離子交換吸附反應(yīng)。此時(shí)，在進(jìn)行離子交換吸附反應(yīng)期間離子交換吸附反應(yīng)溫度維持為25°C，并添加硫酸使?jié){體的pH維持在4.0，超聲波的施加輸出電壓為41W?？偟碾x子交換吸附反應(yīng)進(jìn)行一個(gè)小時(shí)，每十分鐘采取樣本以ICP進(jìn)行分析而獲取鈾殘留量及吸附率。實(shí)施例2妥當(dāng)?shù)靥砑踊旌镶欕x子106ppm、離子交換樹脂6g/L及硫酸而制造漿體，此時(shí)，利用LanxessMPeOO作為離子交換樹脂。然后，在以250rpm攪拌上述漿體的同時(shí)持續(xù)地施加超聲波而進(jìn)行一個(gè)小時(shí)的離子交換吸附反應(yīng)。此時(shí)，在進(jìn)行離子交換吸附反應(yīng)期間離子交換吸附反應(yīng)溫度維持為25°C，并添加硫酸使?jié){體的pH維持在4. 0，超聲波的施加輸出電壓為80W?？偟碾x子交換吸附反應(yīng)進(jìn)行一個(gè)小時(shí)，每十分鐘采取樣本以ICP進(jìn)行分析而獲取鈾殘留量及吸附率。比較例1妥當(dāng)?shù)靥砑踊旌镶欕x子106ppm、離子交換樹脂3. 6g/L及硫酸而制造漿體，此時(shí)， 利用LanxessMPeOO作為離子交換樹脂。然后，在沒有施加超聲波的情況下以250rpm攪拌上述漿體而進(jìn)行1個(gè)小時(shí)的吸附反應(yīng)。此時(shí)，在進(jìn)行離子交換吸附反應(yīng)期間離子交換吸附反應(yīng)溫度維持為25°C，并添加硫酸使?jié){體的pH維持在4. 0且沒有照射超聲波。總的離子交換吸附反應(yīng)進(jìn)行一個(gè)小時(shí)，每十分鐘采取樣本以ICP進(jìn)行分析而獲取鈾殘留量及吸附率。圖3是表示對(duì)實(shí)施例1、2及比較例1的根據(jù)浸出時(shí)間的鈾殘留量及吸附率的圖表。如圖3所示，實(shí)施例1、2與比較例1進(jìn)行比較，可以確認(rèn)隨著吸附時(shí)間的增長，鈾殘留量都減少。特別是，比起實(shí)施例1，離子交換樹脂的添加量更多且超聲波的輸出電壓更高的實(shí)施例2的情況下，鈾殘留量進(jìn)一步顯著減少。另外，可以確認(rèn)，在實(shí)施例1、2的情況下，比起比較例1，隨著吸附時(shí)間的增長，鈾吸附率全面上升。此時(shí)，比起實(shí)施例1，離子交換樹脂的添加量更多且超聲波的輸出電壓更高的實(shí)施例2的情況下，隨著吸附時(shí)間的增長，鈾吸附率進(jìn)一步顯著上升。此時(shí)，在實(shí)施例1、2中鈾殘留量減少可以理解為起因于根據(jù)超聲波的空腔化效果促進(jìn)了離子交換吸附反應(yīng)。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在施加超聲波時(shí)比起沒有施加超聲波的情形，其鈾離子交換吸附速度加快而鈾吸附量增加。并且，離子交換樹脂的添加量越多，超聲波的輸出電壓越高，則鈾離子交換吸附速度越高。以上以本發(fā)明實(shí)施例為中心進(jìn)行說明，但可以在本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員的水準(zhǔn)下進(jìn)行多種改變及變形。如果這種改變及變形沒有超出本發(fā)明所提供的技術(shù)思想的范疇則認(rèn)為屬于本發(fā)明。由此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)根據(jù)權(quán)利要求進(jìn)行判斷。
權(quán)利要求
1.一種鈾離子交換吸附方法，其特征在于，攪拌混合鈾離子、硫酸及離子交換樹脂的漿體而在所述離子交換樹脂上離子交換吸附鈾離子，并在所述離子交換吸附過程中施加超聲波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈾離子交換吸附方法，其特征在于，所述離子交換樹脂在包括強(qiáng)堿性負(fù)離子交換樹脂或弱堿性負(fù)離子交換樹脂的多孔質(zhì)的合成樹脂中選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈾離子交換吸附方法，其特征在于，所述離子交換樹脂添加 3 妝/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈾離子交換吸附方法，其特征在于，所述離子交換吸附過程在20 40°C的溫度下進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈾離子交換吸附方法，其特征在于，所述離子交換吸附過程中PH控制成2 6。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈾離子交換吸附方法，其特征在于，利用硫酸控制所述pH。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈾離子交換吸附方法，其特征在于，所述混合以200 450rpm 攪拌。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈾離子交換吸附方法，其特征在于，所述超聲波施加過程中施加10 90W的輸出電壓。
9.一種鈾離子交換吸附方法，其特征在于，包括將混合鈾離子、硫酸及離子交換樹脂的漿體投入到反應(yīng)槽內(nèi)的步驟；及在攪拌投入到所述反應(yīng)槽內(nèi)的漿體的同時(shí)施加超聲波而在所述離子交換樹脂上離子交換吸附鈾離子的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈾離子交換吸附方法，其特征在于，所述離子交換樹脂在包括強(qiáng)堿性負(fù)離子交換樹脂或弱堿性負(fù)離子交換樹脂的多孔質(zhì)的合成樹脂中選擇。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈾離子交換吸附方法，其特征在于，所述離子交換樹脂添加 3 妝/L。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈾離子交換吸附方法，其特征在于，所述離子交換吸附過程在20 40°C的溫度下進(jìn)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈾離子交換吸附方法，其特征在于，所述離子交換吸附過程中PH控制成2 6。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的鈾離子交換吸附方法，其特征在于，利用硫酸控制所述pH。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈾離子交換吸附方法，其特征在于，所述混合以200 450rpm 攪拌。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈾離子交換吸附方法，其特征在于，在施加所述超聲波的過程中施加10 90W的輸出電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈾離子交換吸附方法，其特征在于，所述超聲波施加通過將發(fā)生超聲波的超聲波裝置的端部組件裝入裝有反應(yīng)槽的外廓槽內(nèi)而施加。
全文摘要
本發(fā)明公開一種在攪拌混合鈾離子，硫酸及離子交換樹脂的漿體的同時(shí)通過施加超聲波而提高鈾離子的離子交換吸附速度的利用超聲波的鈾離子交換吸附方法。根據(jù)本發(fā)明的利用超聲波的鈾離子交換吸附方法的特征在于，包括將混合鈾離子、硫酸及離子交換樹脂的漿體投入到反應(yīng)槽內(nèi)的步驟；及在攪拌投入到上述反應(yīng)槽內(nèi)的漿體的同時(shí)施加超聲波而在上述離子交換樹脂上離子交換吸附鈾離子的步驟。
文檔編號(hào)C22B60/02GK102477489SQ20111010795
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月26日
發(fā)明者尹虎成, 鄭景友, 金哲主 申請(qǐng)人:韓國地質(zhì)資源研究院