我们知道，不同的物质在一定的温度条件下，在水中都有一定的溶解度。当溶液的浓度超过饱和浓度时，就有结晶析出（即沉淀生成）。对于任何结晶过程来说都包括两个阶段：即晶核的形成和晶粒的长大。而晶核的形成与晶粒的长大均与溶液的过饱和度有关。所谓过饱和度，就是过饱和溶液浓度与该条件下的饱和溶液浓度之比，即：

S＝C/c1 

式中，S－溶液的过饱和度；

C－过饱和溶液的浓度；

C＋－该条件下的饱和溶液浓度。

由于饱和树脂可以采用不同的淋洗剂淋洗，因而得到的淋洗富液的性质也不相同。在确定淋洗富液的处理方法时，可以根据淋洗富液的性质，结合现场的具体条件，确定其处理方法。但使用最普遍的是加碱（如氢氧化钠、氨、石灰或氧化镁等）沉淀，铀以重铀酸盐的形式沉淀出来（即得到黄饼）。

若溶液的过饱和度过大，则晶核形成的速度大于晶粒成长的速度。因此，结晶过程应将溶液控制在较低的过饱和度内进行。而溶液的过饱和度与溶液的浓度和温度有关。若溶液的温度不变，增加溶液中的沉淀剂浓度会使溶液的过饱和度升高；当溶液浓度不变时，降低溶液的温度也可使未饱和的溶液达到饱和或过饱和而析出沉淀。如图1所示。图中纵坐标表示溶液的浓度，横坐标表示溶液的温度，图内实线为饱和溶液线。当溶液浓度处在不饱和浓度的区域内时，无结晶形成（图中实线以下部分）；溶液的浓度或过饱和度达到结晶能自动析出的区域，该区称为不稳定区（图中虚线以上部分）；当溶液浓度处在这两区之间，该区称为介稳区（图中虚实线之间部分），这时虽然溶液浓度亦已超过饱和浓度，但结晶还不可能自动析出。由图中可以看出，当不饱和溶液的浓度增加或维持浓度不变降低溶液温度时，都可以增加溶液的过饱和度，而使其达到不稳定区，产生结晶。一般认为，介稳区由于过饱和度小，主要决定晶粒的成长；而不稳区，过饱和度大，主要决定晶核的大量形成。因此，为了得到粒度大的结晶可将溶液控制在介稳区而且具有较低的过饱和度，即靠近实线为宜。

二、淋洗富液的碱沉淀工艺

（一）氢氧化钠沉淀铀

氢氧化钠沉淀铀的反应如下：

2UO22＋＋6NaOH   Na2U2O7↓＋4Na＋＋3H2O

沉淀的pH值通常控制在6.5～6.8。所用的氢氧化钠通常配成30%浓度的溶液缓慢加入。也可以采用氨水或往淋洗富液中通氨气沉淀铀，还可以用氧化镁沉淀铀。

（二）碳酸铵沉淀铀

碳酸铵沉淀反应如下：

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

沉淀得到的三碳酸铀酰铵是黄色结晶，室温下三碳酸铀酰铵在空气中缓慢分解，温度升高时分解速度加快，分解反应为

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

加热温度通常控制在95℃左右，分解释放出的氨气和二氧化碳可以回收循环使用。

三、淋洗富液的过氧化氢沉淀

过氧化氢沉淀铀的反应如下：

UO22＋＋H2O2＋xH2O   UO2?xH2O＋2H＋

沉淀的pH值通常控制在1.5～3.5。在酸性介质中沉淀铀，由于其他杂质一般在此pH条件下不产生沉淀，因此，用过氧化氢沉淀铀得到的产品质量很高。

四、影响沉淀的因素

（一）pH值

控制沉淀过程的pH值十分重要，如果pH值过低，铀的沉淀不完全。但是如果pH值过高，溶液中杂质的沉淀增加，有的杂质水解形成胶体，使产品的过滤性能变差，最终产品的质量下降，含水率增加，而且碱的耗量也明显增加。

（二）温度

升高温度，溶液的粘度降低，溶液离子的运动速度加快，有利于沉淀的进行。更重要的是，由于沉淀过程形成的微细晶粒和粗晶粒的溶解度差异，适当提高溶液温度，使微细晶粒处于稳定区，即未饱和区，加速微细晶粒的溶解，而对于粗晶粒则仍处于介稳区，即处于过饱和状态，溶解的细晶粒重新结晶到粗晶粒的表面，加快粗品粒的增长速度。因此提高温度对沉淀过程有利。

但是，沉淀的温度并不是越高越好。例如用氨水沉淀或用过氧化氢沉淀时，由于温度升高，氨水及过氧化氢极易分解，使沉淀剂的用量急骤增加。美国矿业局沙比（Shabbir）等人曾报道，用过氧化氢沉淀铀，温度在20～100℃范围内，温度每增加10℃，过氧化氢的耗量增加2.2倍。

（三）搅拌

搅拌的作用在于使沉淀过程的温度、沉淀剂浓度分布均匀。而且搅拌有利于细晶核的溶解及粗晶粒的增大。因此，适当地搅拌可以加快沉淀过程的进行。但必须注意，搅拌强度不能太大，否则，搅拌会将已经形成的晶粒打碎，阻碍沉淀的进行。

（四）沉淀剂的剩余浓度

通常沉淀过程并不是严格按化学式计量进行的。由浓度积原理可知，沉淀剂剩余浓度的提高，有利于降低母液中的铀浓度，提高铀的回收率。因此，一般沉淀过程沉淀剂都是不同程度地过量加入。

（五）分步沉淀

如果淋洗富液含铁过高，要得到较纯的黄饼产品，考虑分步沉淀是必要的。首先缓慢加入石灰乳，调整溶液的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铁含量。将沉淀分离后再加碱调整溶液的pH到6.5左右沉淀铀。这样可以得到较纯的产品。而且经过第一步石膏沉淀除去硫酸根和铁，有利于沉淀母液返回配制淋洗液。

（六）淋萃流程

如果用硫酸作淋洗剂，得到的淋洗富液由于酸度高而不宜用碱沉淀。一般是将硫酸淋洗的富液送到萃取工段去进一步纯化和富集铀，这就是所谓淋萃流程（在北美称之为Eluex，而在南非简称为Bufflex）。含硫酸的萃余液可以返回作淋洗液，以降低淋洗的成本。而富集了铀的反萃液可以用前面叙述的几种方法处理。

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文章名称：《饱和树脂淋洗富液的处理技术》

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