我們知道，不同的物質在一定的溫度條件下，在水中都有一定的溶解度。當溶液的濃度超過飽和濃度時，就有結晶析出（即沉淀生成）。對于任何結晶過程來說都包括兩個階段：即晶核的形成和晶粒的長大。而晶核的形成與晶粒的長大均與溶液的過飽和度有關。所謂過飽和度，就是過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－溶液的過飽和度；

C－過飽和溶液的濃度；

C＋－該條件下的飽和溶液濃度。

由于飽和樹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也不相同。在確定淋洗富液的處理方法時，可以根據淋洗富液的性質，結合現(xiàn)場的具體條件，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（即得到黃餅）。

若溶液的過飽和度過大，則晶核形成的速度大于晶粒成長的速度。因此，結晶過程應將溶液控制在較低的過飽和度內進行。而溶液的過飽和度與溶液的濃度和溫度有關。若溶液的溫度不變，增加溶液中的沉淀劑濃度會使溶液的過飽和度升高；當溶液濃度不變時，降低溶液的溫度也可使未飽和的溶液達到飽和或過飽和而析出沉淀。如圖1所示。圖中縱坐標表示溶液的濃度，橫坐標表示溶液的溫度，圖內實線為飽和溶液線。當溶液濃度處在不飽和濃度的區(qū)域內時，無結晶形成（圖中實線以下部分）；溶液的濃度或過飽和度達到結晶能自動析出的區(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)（圖中虛實線之間部分），這時雖然溶液濃度亦已超過飽和濃度，但結晶還不可能自動析出。由圖中可以看出，當不飽和溶液的濃度增加或維持濃度不變降低溶液溫度時，都可以增加溶液的過飽和度，而使其達到不穩(wěn)定區(qū)，產生結晶。一般認為，介穩(wěn)區(qū)由于過飽和度小，主要決定晶粒的成長；而不穩(wěn)區(qū)，過飽和度大，主要決定晶核的大量形成。因此，為了得到粒度大的結晶可將溶液控制在介穩(wěn)區(qū)而且具有較低的過飽和度，即靠近實線為宜。

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如下：

2UO22＋＋6NaOH   Na2U2O7↓＋4Na＋＋3H2O

沉淀的pH值通常控制在6.5～6.8。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晶，室溫下三碳酸鈾酰銨在空氣中緩慢分解，溫度升高時分解速度加快，分解反應為

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

加熱溫度通常控制在95℃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、淋洗富液的過氧化氫沉淀

過氧化氫沉淀鈾的反應如下：

UO22＋＋H2O2＋xH2O   UO2?xH2O＋2H＋

沉淀的pH值通?？刂圃?.5～3.5。在酸性介質中沉淀鈾，由于其他雜質一般在此pH條件下不產生沉淀，因此，用過氧化氫沉淀鈾得到的產品質量很高。

四、影響沉淀的因素

（一）pH值

控制沉淀過程的pH值十分重要，如果pH值過低，鈾的沉淀不完全。但是如果pH值過高，溶液中雜質的沉淀增加，有的雜質水解形成膠體，使產品的過濾性能變差，最終產品的質量下降，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，溶液離子的運動速度加快，有利于沉淀的進行。更重要的是，由于沉淀過程形成的微細晶粒和粗晶粒的溶解度差異，適當提高溶液溫度，使微細晶粒處于穩(wěn)定區(qū)，即未飽和區(qū)，加速微細晶粒的溶解，而對于粗晶粒則仍處于介穩(wěn)區(qū)，即處于過飽和狀態(tài)，溶解的細晶粒重新結晶到粗晶粒的表面，加快粗品粒的增長速度。因此提高溫度對沉淀過程有利。

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

（三）攪拌

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

（四）沉淀劑的剩余濃度

通常沉淀過程并不是嚴格按化學式計量進行的。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，一般沉淀過程沉淀劑都是不同程度地過量加入。

（五）分步沉淀

如果淋洗富液含鐵過高，要得到較純的黃餅產品，考慮分步沉淀是必要的。首先緩慢加入石灰乳，調整溶液的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整溶液的pH到6.5左右沉淀鈾。這樣可以得到較純的產品。而且經過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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標簽：樹脂

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文章名稱：《飽和樹脂淋洗富液的處理技術》

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