高浓度硫酸体系中铀与铁的HDEHP萃取分离

研究了采用HDEHP萃取—碳酸钠三相分离反萃取技术从高浓度硫酸体系中分离铀与铁,考察了铁萃取量、铁沉淀物粒度控制方法,铁沉淀物的收集及排放方法,并对试验所得沉淀物进行了表征,同时进行了萃取与反萃取台架验证试验。结果表明:采用HDEHP萃取—碳酸钠三相分离反萃取技术可以从高浓度硫酸体系中分离铀与铁;铁萃取率为1.05%,反萃取液中铀质量浓度为32.61/L、铁质量浓度为0.279g/L,反萃取后贫有机相中铀质量浓度为0.01g/L;反萃取过程中,三相分离效果较好,所得沉淀物为非晶态铁(氢)氧化物,沉降过滤性能良好。     

(Ce-Zr)mA1-mO2复合氧化物的制备及其表征

以碳酸铵为沉淀剂,采用共沉淀法制备铈锆、铈锆镧、铈锆镨复合氧化物,通过X射线衍射(XRD)、BET法和程序升温还原(TPR)等手段对复合氧化物进行了表征,研究了高温焙烧条件下不同铈锆摩尔比和掺杂镧镨对复合氧化物的结构和性能的影响,并初步分析了掺杂La和Pr的作用机理.结果表明, Ce0.76Zr0.24O2在高温焙烧后仍然保持着立方相的固溶体结构,衍射峰没有发生分裂,有着比较好的高温热稳定性;掺杂La和Pr以后均能在一定程度上提高氧化物的热稳定性.     

碳酸钠焙烧分解高品位混合稀土精矿工艺研究

对白云鄂博65%混合稀土精矿在Na_2CO_3焙烧体系中的分解行为及焙烧产物选择性浸出行为进行研究,考察焙烧温度、焙烧时间、碳酸钠加入量和碳酸钠粒度对高品位混合稀土精矿焙烧分解过程中矿物烧失率、独居石分解率、固氟率、对铈与非铈稀土浸出率的影响,并利用TG-DSC、化学分析、SEM等对试验样品进行分析表征。结果表明:在焙烧温度660℃、焙烧时间1.5h、碳酸钠加入量24%、碳酸钠粒度60～90μm的条件下矿物烧失率为17.94%、独居石分解率为95.62%;当其它焙烧条件不变,焙烧时间延长为2h时,固氟率可以达到87.91%,与此同时当碳酸钠加入量增大到28%时,铈优浸率、非铈稀土浸出率也都达到了最优,分别为9.14%和90.55%。     

用盐酸从独居石“碱饼”中溶解铀、钍及稀土

研究了用盐酸溶液从独居石精矿碱分解产物"碱饼"中溶解铀、钍及稀土,考察了盐酸用量、溶解温度、液固体积质量比、溶解时间等因素对铀、钍及稀土溶解率的影响。试验结果表明:在盐酸用量135%、余酸浓度0.3mol/L、液固体积质量比2∶1、溶解温度20℃、溶解时间5h条件下,"碱饼"中铀、钍及稀土的溶解率分别为91.88%,93.49%,93.64%;"碱饼"中磷的含量对盐酸溶解铀、钍和稀土有重要影响。     

熔盐电解制备钛锆合金及其反应过程研究

采用熔盐电解法由ZrO_2与TiO_2混合氧化物(Ti, Zr原子比为1∶ 1)一步制备出了TiZr合金, 并探讨了反应机制. 温度为900 ℃, CaCl_2熔盐中以烧结的ZrO_2与TiO_2混合氧化物为阴极,石墨棒为阳极, 3.1 V恒电压电解, 制备出了钛锆合金. 结果表明, 所得产物的组分与投料比例一致, 钛、锆为无限互溶的固溶体, 电解反应是由外向内进行的. 其合金化历程为: 部分ZrO_2先生成CaZrO_3, 然后继续脱氧还原为锆的低价氧化物直至还原为金属锆, 一旦有金属锆生成, TiO_2在金属锆上直接电解还原形成钛的低价氧化物, 直至生成金属钛后与锆形成固溶体; 其余ZrO_2, TiO_2先形成CaZr_mTi_nO_x, 然后直接脱氧还原为TiZr.     

二元比例X射线荧光光谱法测定铀锆体系中铀和锆

二元比例法可依据两元素谱线的强度比与两元素浓度比的对数关系实现元素的定量分析。实验将二元比例法与X射线荧光光谱法(XRF)相结合,用于定量分析铀锆体系中铀和锆含量,不论吸收-增强效应是否严重,校准曲线都保持线性关系。对仪器的工作参数进行优化,选择铀的Lα线以及锆的Kα线作为分析线。对铀、锆标准溶液系列,先测量各工作点的X射线荧光计数率,然后分别求取浓度比和信号比的对数,再绘制二元比例校准曲线,得校准曲线的相关系数(R²)为0.999 7。对同一铀锆体系样品进行精密度考察,结果的相对标准偏差(RSD)分别为0.035%(铀)和0.048%(锆)。对6批铀锆体系样品采用实验方法进行分析,同时分别采用滴定法对铀含量、直接X射线荧光光谱法对锆含量进行比对分析,结果基本一致;对自配铀、锆二元体系样品溶液进行分析,测定值与参考值的相对误差均小于3.00%。实验方法满足铀锆体系工艺中铀和锆含量的测试要求。     

均匀设计-X射线荧光光谱分析铀锆合金中铀和锆的方法探讨

铀锆合金燃料是第4代先进核能系统主要燃料形式,合金成分及含量是燃料性能的关键参数之一,及时、准确地测定铀锆合金中铀(U)、锆(Zr)含量至关重要。常规测量常量水平的铀、锆含量的方法,存在分析过程繁琐或受铀锆元素间基体效应干扰明显等问题。实验通过均匀设计试验方案设置试验点的布置方式,采用均匀设计方案,利用4因素9水平的均匀设计表(U_9~*(9~4))设置试验点,以满足不同铀、锆元素含量的铀锆合金燃料研制需求,建立了X射线荧光光谱(XRF)测定铀锆合金中铀和锆含量的方法。通过实验建立铀、锆信号强度(I)与元素浓度(C)的多元回归模型分别为C_(Zr)=-0.032+0.008 I_(Zr)+2.395×10~(-5)I_(Zr)·I_U,C_U=-0.408+0.03 I_U+1.003×10~(-5)I_(Zr)~2,锆、铀含量分别与锆、铀信号基本呈线性关系。对标准溶液中锆含量分析结果的相对偏差可控制在2.0%内,铀含量分析结果的相对偏差可控制在1.0%内;利用实验方法计算获得的6组铀锆合金中铀锆含量与二元比例方法较为吻合。     

铀钼矿硫酸焙烧过程动力学与熟料浸出研究

对于难处理铀钼矿而言,硫酸焙烧法可有效活化铀、钼组分并实现高效提取。焙烧过程正交试验结果表明,焙烧温度和焙烧时间对铀、钼浸出率均有较大影响,而酸矿质量比对铀浸出率影响更显著,硫酸浓度对钼浸出率影响更大。TG/DTG分析表明,整个焙烧过程可分为3个阶段：27.4～66.7、66.7～141.1、141.1～267.3 ℃;对应的Kissinger微分法反应活化能分别为17.592、16.878、38.660 kJ/mol。硫酸焙烧熟料浸出优化工艺参数为：浸出温度80 ℃、浸出时间3 h、液固体积质量比5 mL/g。     

Na2CO3-NaCl混合焙烧法分解废SCR脱硝催化剂的研究

采用Na₂CO₃-NaCl混合焙烧法分解废SCR脱硝催化剂, 研究了焙烧及水浸过程对钨提取率的影响因素。结果表明: 碳酸钠与氯化钠的配比对提钨影响显著。当氯化钠摩尔分数小于0.5时, 焙烧渣的钨浸出率优于纯碳酸钠焙烧所得结果, 氯化钠摩尔分数在0.5~0.8之间时钨浸出率与纯碳酸钠焙烧所得结果相当, 而进一步增加氯化钠配比则使提钨效果变差; 焙烧过程发生了矿相重构, 废催化剂原有锐钛矿XRD衍射峰减弱或消失, 并出现较弱的钛酸钠衍射峰; 水浸过程钨的浸出速度快, 受温度的影响较小, 但受液固比的影响较大。在分解药剂与原料中钛的摩尔配比n(NaCl): n(Na₂CO₃): n(Ti)= 0.5:1.1:1, 750 ℃焙烧2 h, 液固质量比为8, 35 ℃浸出1 h的条件下, 钨浸出率达99.1%。因此, 在适当药剂比例下, 采用Na₂CO₃-NaCl混合焙烧法处理废SCR脱硝催化剂, 不仅能降低药剂成本, 而且能增加钨的提取率。      

下进料型混合澄清器在铀溶剂萃取中的应用

设计了有机相下进料型混合澄清器并应用于铀的溶剂萃取过程中。试验结果表明:与传统的有机相上进料型混合澄清器相比,在同等转速、相比、边长比及混合室加装挡板和顶板情况下,下进料型混合澄清器结构简单,用于从P204/TBP/TRPO-H2O体系中萃取铀,铀萃取率更高,澄清效果更好。     

聚合物B位前驱体法制备锆钛酸铅纳米复相陶瓷微观结构

采用前驱体法合成了钙钛矿型B位离子氧化物固溶体,以此作为B位先驱体与碳酸铅通过固相反应在740℃合成A位缺铅的亚稳态钙钛矿型锆钛酸铅(PZT)固溶体.烧结过程中纳米级四方和单斜ZrO₂纳米粒子从固溶体中析出.借助X射线衍射仪、扫描电镜和透射电镜对物相、组成和微观结构进行了分析.随ZrO₂的加入量增加,断口从沿晶穿晶混合断裂变为穿晶断裂.研究表明,采用聚合物B位前驱体法成功制备出内晶型锆钛酸铅纳米复相陶瓷.     

硬质合金磨削废料中钨的回收利用研究

采用氧化焙烧-常压(高压)碱浸和苏打焙烧-常压水浸工艺,对硬质合金磨削废料中WC的焙烧浸出工艺进行了研究。XRD分析氧化焙砂,发现生成了难以分解破坏其结构的Fe(Al,Cu,Ti,Co)O.xSiO.2yWO3的多组分复杂固溶体物相,即使采用高温高压碱浸工艺,钨的浸出率也只有33%左右。苏打焙烧,增加碳酸钠量,提高焙烧温度,均可提高WO3浸出率(最高可达99.35%),降低其渣中含量(最低可至0.2%)。XRD分析可知,苏打焙烧可以抑制Fe(Al,Cu,Ti,Co)O.xSiO.2yWO3固溶体结构的形成。     

用溶剂萃取法分离和回收锆英石中铀的工艺研究

研究了在3～5NH_2SO_4介质中萃取分离铀、锆的工艺条件,发现P291+TRPO协萃体系对铀具有高的选择性,单级分离系数βu/zr可达10~3。在研究铀,锆分离工艺条件的基础上,进行了串级实验和小型混合澄清槽的连续流动试验,并建立了从锆英石中分离和回收铀的相应工艺流程     

镨改性铈锆氧化物固溶体的制备与表征

采用溶胶-凝胶法制备了不同比例的Pr掺杂铈锆氧化物固溶体Ce0.6Zr0.4-xPrxO2-y(x=0.05, 0.10, 0.15).X射线衍射证实形成的固溶体为萤石型立方相结构;BET比表面积分析表明,随着Pr的掺杂量由x=0.05递增到x=0.15,在650℃焙烧的样品其比表面积由66.5m2·g-1增加到79.9m2·g-1,而未掺杂样品Ce0.6Zr0.4O2的比表面积为65.1 m2·g-1;粒度分布及透射电镜分析发现,制备的固溶体在水相中存在着团聚现象.应用在含有Pt, Rh和Pd的三效催化剂的制备.催化活性测试表明,在铈锆氧化物储氧材料中掺杂少量Pr,可降低三效催化剂对CO、C3H6和NO的起燃温度.不论是在富燃区还是在贫燃区,所有掺杂Pr的三效催化剂对各气体的催化转化率均高于未掺杂Pr的三效催化剂.     

回转窑不同温度场钒渣物相演变规律探讨

通过对实验室模拟现场回转窑的6组不同温度点下焙烧渣样品进行钒尖晶石形貌变化、物相含量变化、钒元素的赋存规律及不同温度点下物相转变机理的研究。钒尖晶石形貌变化结果表明,整个焙烧过程中钒尖晶石形貌变化经历了致密光滑块状-氧化铁的镶边结构-钒尖晶石完全直接为隐晶质物质-小颗粒物质重新组合并且长大5个过程;矿物自动解理分析仪(MLA)物相含量分析数据显示焙烧过程中石灰石、铁橄榄石、钒尖晶石和白云石在逐渐减少,普通辉石相是逐渐增加,而氧化铁固溶体、部分氧化钒尖晶石、钒酸钙固溶体和铁板钛矿固溶体的变化趋势是先增加后减少;钒元素的赋存形式规律为绝大多数钒元素赋存于氧化物中,占到总量的85%左右,其次赋存于硅酸盐中,占到钒总含量的14%左右,还有极少部分分布于碳酸盐等矿物中;整个焙烧过程物相变化机理主要分为铁元素向外扩散-氧元素向内扩散-氧化物的化合过程-化合物雏形晶体的长大4个反应过程。     

混磨工艺对钒渣钠化焙烧效果的影响研究

采用一种全方位球磨机对钒渣和碳酸钠进行强化研磨、混合,分析了混磨后的混合料粒度分布、粉末形貌和混匀度,并与粉体直接搅拌混合得到的混合料进行了对比,研究了不同碱配比的混合料在搅拌混合和强化混磨两种工艺下的焙烧转浸率差异,考察了混磨时间和焙烧温度对混合料焙烧转浸率的影响。结果表明:在相同的碱配比下,混磨工艺能显著提高混合料的焙烧转浸率,碱配比为22%时,混磨后的混合料焙烧转浸率可达92.67%,而搅拌混合在碱配比26%时焙烧转浸率仅92.34%;在相同的焙烧转浸率要求下,混磨可以降低碳酸钠用量;混磨时间在20 min以后,混合料的焙烧转浸率变化不大;适宜的高温焙烧温度为770～790℃。混磨工艺对于提升钒渣钠浸提钒转化率、降低钠盐用量具有一定的实用性。     

从铀钼合金燃料中选择性分离铀、钼试验研究

研究了以硝酸溶液为沉淀剂,从U-10%Mo合金中选择性沉淀分离铀和钼,考察了硝酸浓度、硝酸过量系数对铀、钼分离的影响。试验结果表明:在n(HNO3)/n(Mo)一定条件下,硝酸浓度对铀溶解率影响较小;随n(HNO3)/n(Mo)增大,铀溶解率增大至95.2%,钼沉淀率先降低后升高,铀钼分离系数(β)先减小后增大;[HNO3]≥12 mol/L时,n(HNO3)/n(Mo)≥94有利于铀钼分离,且工艺上容易实现。     

铀钼共生矿加压碱法浸出试验

针对某低品位铀钼伴生矿复杂矿性的特点,开展了加压碱法浸出试验,分析了难处理铀钼伴生矿加压碱法浸出的主要反应原理及反应机理,查明了浸出的主要难点是硫化物包裹体中钼的有效浸出以及胶硫钼矿的有效破解溶解和氧化。试验结果表明,在矿石粒度-0.147 mm、总压0.7 MPa(氧分压0.5 MPa)、碱总用量16%(碳酸氢钠4%、碳酸钠12%)、反应温度110℃、浸出液固比1.5、反应时间3 h的条件下,尾渣中铀和钼的品位分别降至0.009%和0.125%以下,浸出率分别达到89.77%、84.62%以上。解决了包裹型难处理硫化钼的高效分解的难题,实现了铀、钼金属的高效回收,为该类型矿石处理提供了技术路线选择的依据。     

铀、钼分离工艺中铀和钼的测定(Ⅰ).铀的测定

介绍了铀、钼分离工艺中钼铀矿、浸出渣、淋浸液、离子交换树脂和产品中铀的快速测定方法。矿石和浸出渣样品用混合铵盐熔解 ,树脂样品经高温灼烧灰化 ,以磷酸溶解。在 60 %磷酸介质中 ,用硫酸亚铁铵将铀( )还原成铀 ( )。在 40 %磷酸和铵盐存在下 ,用亚硝酸钠氧化过量的亚铁 ,并立即用尿素破坏过剩的亚硝酸钠 ,以消除钼的干扰。用二苯胺磺酸钠和苯基邻氨基苯甲酸作指示剂 ,以钒酸铵容量法快速测定铀。对钼含量较高的样品 ,在测定铀之前 ,可在硝酸介质中将钼以钼酸形式析出 ,使铀与大量钼分离 ,然后 ,在 3 0 %～ 40 %磷酸溶液中用亚铁还原 -溴水氧化 -钒酸铵容量法快速测定铀。铀产品 (化学浓缩物 )中的铀 ,可借助适量的盐酸溶解试样 ,然后直接用钒酸铵容量法滴定。本法操作简单、快速 ,适用于从铀、钼共生矿中提取铀的工艺过程中各种样品体系中铀的测定。大量实际样品的例行分析结果表明 ,所得结果准确可靠 ,方法精密度优于± 1 0 % ,标准加入回收率为 98%～ 1 0 5 %     

同位素稀释质谱法测定铀铌合金中铀含量

根据同位素稀释质谱法原理,推导了铀铌合金中铀含量的计算公式。研究了铀铌合金的分解方法,优化了取样量和稀释剂用量,探讨了质谱谱线干扰和合金元素干扰对测量结果的影响。加入硝酸和氢氟酸定量溶解铀铌合金,再定量加入铀同位素稀释剂,直接制备成混合试样溶液,应用质谱法测定混合溶液、铀铌合金试样的铀同位素比,最后计算出铀铌合金中铀含量。确定的方法无需定量分离铀。为了对分析结果的准确性进行验证,应用XRF法、ICP-AES法和元素分析法测量铀铌合金中铌含量和杂质元素总量,反推得到相应的铀含量,其结果同实验方法的结果是一致的。对铀铌合金样品进行分析,测定结果的相对标准不确定度为0.2%（6次测定）,扩展不确定度为0.5%（95%置信水平）。