一种全浆循环增粒沉淀铀产品的工艺及设备

技术领域

本发明涉及铀沉淀工艺及沉淀设备领域，特别是淋洗铀合格液的全浆循环增粒沉淀铀产品的工艺及多功能铀沉淀设备。

背景技术

沉淀是铀矿山生产铀产品的最后一道工序，任一种沉淀都是液-固相转变的过程，也都是沉淀晶体颗粒产生、晶核形成和长大的过程。只有满足合适的沉淀条件，才能获得性能好的沉淀物相。过去几十年里，沉淀铀产品采用的是常规沉淀法，常规沉淀法是直接向淋洗铀合格液加入10％NaOH溶液至pH＝8.0对铀进行沉淀，使母液铀浓度≤10mg/L，即达到规定要求。

但该方法所得的沉淀铀产品颗粒细、浓稠、粘性大，其沉降性能、洗涤性能、过滤性能差。沉淀1吨铀产品，打板框压滤要40h以上，水洗涤5h左右，吹风15h左右，共计耗电量800度左右。常规沉淀法的铀产品成本费高达15840元/t铀，成本高昂。

铀产品压滤完成后，接着进行卸料装桶。因为所得的铀产品为浓稠糊状，含水率50％-60％，产品难成饼，导致卸料需用铲除法，其工效低，且清理不干净。卸完后滤布要拆卸下来，在水池刷洗后才能复用，常用滤布大小为800×1500mm，每台压滤机的滤布有50～80块，工作量大。卸料对压滤机、料斗、产品桶、工具、操作台、场地、甚至操作人员，都会造成不同程度的铀污染，需用高压水冲洗处理，导致工作条件和卫生环境差。

常规法沉淀得到铀产品的含水率为50％～60％，SO

随着行业发展，对矿山铀产品质量要求，越来越高。根据最新颁发的铀产品标准和目前生产存在问题，亟需开展新的铀沉淀工艺与设备研究，提高升级产品质量和特性、简化工艺，方便操作，改善沉淀压滤的卫生环保、降低成本，减少能耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种全浆循环增粒沉淀铀产品设备。

本发明还提供了一种全浆循环增粒沉淀铀产品的工艺，解决了常规沉淀法铀产品含水率高、SO

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种全浆循环增粒沉淀铀产品设备，包括淋洗铀合格液槽、沉淀槽、母液槽、浆体槽、螺杆泵、压滤机、料斗、产品桶，所述淋洗铀合格液槽、所述沉淀槽的母液排放口、所述母液槽依次连通，所述沉淀槽的浆体排放口、所述浆体槽、所述螺杆泵、所述压滤机、所述料斗、所述产品桶依次连通，所述沉淀槽内部设有搅拌器和可调节高度的母液排放管。

优选地，所述可调节高度的母液排放管，一端竖直安置于所述沉淀槽上部，而另一端穿出所述的母液排放口，通过控制母液排放管另一端的长度，来调节所述的母液排放管位于所述沉淀槽中的竖直高度。

优选地，所述沉淀槽包括直筒体和锥形底，所述浆体排放口设于所述锥形底下部处，所述母液排放口设于所述直筒体下部处，所述母液排放口设于所述直筒体的侧壁。

本发明还公开了一种全浆循环增粒沉淀铀产品的工艺，包括以下步骤：

S1、混匀稀释一级沉淀：淋洗铀合格液与沉淀槽中的浆体搅拌混匀稀释至pH为4.5；

S2、固体氢氧化钠二级沉淀：在搅拌状态下，加入固体氢氧化钠调节混匀浆体的pH至7.5，静置澄清，上层为清液，下层为底浆；

S3、循环沉淀：放出上层清液，保留底浆，重复S1、S2，进行循环沉淀，当底浆中铀含量大于预定量时，放出80％-90％底浆，保留10％-20％底浆，再重复S1、S2，进行循环沉淀。

优选地，S1、S2中加入的淋洗铀合格液的量可根据实际生产要求量进行调节，5-20m

优选地，循环沉淀的次数为20-30次。

优选地，S3中的预定量为1板框量或2板框量。

优选地，S1、S2中的搅拌速度均为15-50r/min。

优选地，淋洗铀合格液于高位通过淋洗铀合格液槽计量放进沉淀槽中，通过搅拌器搅拌与浆体混匀稀释一级沉淀，然后加固体氢氧化钠二级沉淀，静置澄清后，通过可调节高度的母液排放管将上清液排放到母液槽，保留底浆，再加入淋洗铀合格液与沉淀槽中的浆体混匀稀释一级沉淀，然后再加固体氢氧化钠二级沉淀，如此循环沉淀，直至浆体量大于压滤机容积量时，把浆体放入浆体槽中，用螺杆泵打进压滤机中板框压滤打满15min，然后吹风15min，卸产品，通过料斗装入产品桶中。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明提供的全浆循环增粒沉淀铀产品的工艺及设备，处理量大、结构简单、效果好，它集浓密、储浆、混匀、稀释、全浆循环、两级沉淀、澄清、清浆分离等功能于一体。全浆循环增粒沉淀工艺所得的铀产品品位比原来提高了5％，颗粒大、产品粒度平均≥100μm、比重≥2、过滤性能好、过滤强度≥200kg湿饼/(m

附图说明

图1为全浆循环增粒沉淀铀产品的工艺设备配置图。

图2为1次沉淀和循环12次沉降性能比较图。

具体实施方式

如图1所示，提供的全浆循环增粒沉淀铀产品的工艺设备包括淋洗铀合格液槽1、沉淀槽2、母液槽5、浆体槽6、螺杆泵7、压滤机10、料斗9、产品桶8，所述沉淀槽内部设有搅拌器3和可调节高度的母液排放管4。具体操作步骤如下：

淋洗铀合格液于高位通过淋洗铀合格液槽1计量放进沉淀槽2中，通过搅拌器3搅拌与浆体混匀稀释一级沉淀S1，然后在搅拌状态下，加入固体氢氧化钠进行二级沉淀S2，静置澄清后，通过可调节高度的母液排放管4将上清液排放到母液槽5，保留底浆，再加入淋洗铀合格液与沉淀槽中的浆体混匀稀释进行一级沉淀，接着加入固体氢氧化钠进行二级沉淀，如此进行循环沉淀S3，直至浆体量大于压滤机10容积量时，把浆体放入浆体槽6中，用螺杆泵7打进压滤机10中板框压滤打满约15min，然后吹风约15min，卸产品，通过料斗9装入产品桶8中。

主体设备为沉淀槽2，结构简单、处理量大、效果好。它集浓密、储浆、混匀、稀释、全浆循环、两级沉淀、澄清、清浆分离等功能于一体。该沉淀槽为径直筒体、锥底。在锥底和径直筒体下部处设有底浆和母液排放口及阀门及搅拌器。沉淀槽容积根据生产量定，现还没有商品化规格尺寸。几个生产厂用直径DN 1500～3000mm、高3000mm，搅拌电机12kW左右，转速15-50r/min，可调速。浆体池DN 1800×1800mm。输送浓浆泵用螺杆泵5kW、流量5m

实施例

(1)原料：淋洗铀合格液，它是铀矿山生产铀产品过程中间产品液。铀矿山生产铀产品的过程，首先浸出铀矿石，从而得到铀浓度低，杂质多的浸出液，然后用离子交换树脂选择性地吸附铀，再用淋洗剂把树脂上铀洗下来(称淋洗)，而获得铀淋洗液通称淋洗铀合格液。此淋洗合格液铀浓度高，杂质少，可直接去加碱沉淀生产铀产品。因为淋洗方式和淋洗剂种类不同，各矿山的淋洗铀合格液性质和组分不尽相同，但可以归纳为酸性和碱性两种淋洗合格液。这两种溶液主要组分见表1，从表1可见，这两种淋洗铀合格液组分和浓度差别大，也都是沉淀铀产品原液，而生产的铀产品都要达到颁发的EJ/T803-9的标准，标准见表2。

表1淋洗铀合格液(单位：g/L)

表2重铀盐技术标准

注：凡生产过程使用氯盐的重铀酸盐，氯的指标可以放宽到≤5％。

(2)实施例：本实施例中的淋洗铀合格液采用表1中的酸性淋洗铀合格液，每次取原液400mL于烧杯中全浆循环增粒沉淀得到初步参数之后，在南方某铀矿沉淀槽DN 1800×2000mm，用压缩空气搅拌，每次用淋洗铀合格液5m

混匀稀释一级沉淀(S1)。由淋洗铀合格液槽1打开阀门直流计量进沉淀槽2，到规定量停止。启动搅拌器3，在搅拌状态下，加入片状工业氢氧化钠至pH7.5，持续搅拌15min，停止搅拌。静置数小时澄清后，先移下可调节高度的母液排放管4管口到下清液层处，打开母液阀门。上清液称母液自流到母液槽5，供淋洗剂用。母液自流完成后，关闭母液阀门，同时把母液排放管4管口上移到原始位置。沉淀槽中留下了底浆，又打开淋洗铀合格液槽1阀门，淋洗铀合格液自流进沉淀槽，同时打开搅拌器3，淋洗铀合格液与沉淀槽中的浆体搅拌混匀稀释至pH为4.5左右，混匀稀释一级沉淀完成。

固体氢氧化钠二级沉淀(S2)：在搅拌状态下，加入固体氢氧化钠调节混匀浆体的pH值到7.5，持续搅拌10-15min后，静置澄清，二级沉淀完成。

循环沉淀(S3)：按S1、S2的沉淀方法，排放清液，保留底浆，进淋洗铀合格液、搅拌、混匀稀释、一级沉淀。加片状工业氢氧化钠中和至pH 7.5，持续15min，停止搅拌，静置澄清、二级沉淀。如此循环下去直到沉淀底部浆体中铀含量大于1板框量(称规定量)时，打开沉淀槽底部阀门，浆体直流到浆体槽6，直到规定量时，关闭阀门。放浆体80％-90％后，沉淀槽中保留10％-20％浆体。按照上述方法继续循环沉淀，直至浆体又达到规定量时，又放出浆体。如此进行循环沉淀和放出浆体。

分别取第12次循环沉淀的浆液和第1次沉淀的浆液进行沉降，在不同的沉降时间内的沉降高度如表3、图2所示。12次循环沉淀的浆液经过80min沉降后，沉降高度为5.8cm，而1次沉淀的浆液经过80min沉降后，沉降高度为26.7cm，高度是12次循环沉淀的浆液的5倍，未经循环沉降的底浆中含有大量的水分和其它物质。由表4可看到不同循环次数下，铀产品的品位、含水分、含SO

全浆循环增粒沉淀工艺的主要原理是，从第二次沉淀起，每次沉淀，沉淀槽中都有底浆，底浆在优化沉淀效果的起到了非常重要作用，因为①沉淀过程始终有浆体存在，即沉淀晶种、晶粒存在，有利于沉淀生成和长大；②创出了沉淀前后液相中铀浓度的比值R(C1/C2＝R)，对沉淀工艺而言，R值小，单位体积溶液内生产的晶核数目就少，沉淀晶粒的粒径就越大。③淋洗铀合格液与浆体的混匀液pH 4.5左右进行第一级沉淀，此步沉淀效果约30％，其值是合适的。

一级沉淀之后，紧接着加入片状的氢氧化钠至pH 7.5的二级沉淀，沉淀铀完全，母液中U≤5mg/L。此处加入片状的氢氧化钠，是改变历史做法，过去一直用10％氢氧化钠溶液，此次用固体氢氧化钠，利用氢氧化钠的溶解热，这不仅利于加快沉淀反应速度和沉降速度，也可降低产品的含水率，减少废水的产生。

试验和生产、产品沉淀都是在一个沉淀槽中完成的，使用以来，颇为成功。全浆循环增粒沉淀工艺所得的铀产品品位比原来提高了5％，颗粒大、产品粒度平均≥100μm、比重≥2、过滤性能好、过滤强度≥200kg湿饼/(m

表3 1次沉淀和12次循环沉淀的沉降测试结果

注：数据栏中的“/”表示没有测量。

表4循环次数对产品质量和性能影响

注：数据栏中的“/”表示没有测量。

利用本发明的提供的全浆循环增粒沉淀铀产品的工艺及设备，每生产1吨铀的产品，可以减少让人员、减少废水、减少分析、减化工原料、减能耗、减运输、减投资、减铀损失，这些费用减少8000元以上。

表5为常规沉淀法和全浆循环增粒沉淀法铀产品的费用对比情况(以1吨铀的产品为单位的费用)。包括沉淀产品压滤用电、产品取样分析、废水、铀损失、产品上交运输、人员工资、回收淋洗剂的NaCl的费用情况等。

表5常规沉淀法和全浆循环增粒沉淀法的铀产品的费用对比情况