xx公司xx水冶厂树脂解毒研究

陈桂兰

韶关市环保技术装备发展公司

xx公司xx水冶厂树脂解毒研究

陈桂兰

韶关市环保技术装备发展公司

自xx水冶厂吸附塔投入生产以来，塔内树脂受到浸出液中重金属、有机物等杂质的影响，树脂对铀金属的置换能力大大下降，为恢复其吸附能力,使其达到原有的水平，对树脂的解毒进行了深入探究。

树脂吸附；重金属中毒；有机物中毒

1 概述

中核韶关金宏公司xx水冶厂使用的是强碱性阴离子交换树脂，在合成其本体中，其接枝带有碱性交换基团。在离子交换经过一定时间后，树脂骨架的网状结构有可能被阻塞，这样离子交换的通道就变小了，树脂交换容量势必降低,同时网格内部的功能基团是离子交换的活性点，一旦活性点被覆盖，离子交换过程就无法进行；此外像Fe3+等附着力强的离子，一旦与高聚物骨架结合后，在一般的再生（解毒）条件下很难解离下来，通常把这些降低离子交换容量或者失去交换能力的现象称为离子交换树脂被污染或中毒。

树脂中毒对生产的影响大致可归纳为：①离子交换树脂性能的恶化，首先是使树脂操作容量下降，直接影响工厂的技术经济指标；②设备周转紧张，这是由于树脂中毒使树脂的交换容量下降和动力学性能变差的结果；③产品质量下降由于合格解吸液中铀浓度下降，铀与杂质的比例下降，结果影响最终产品的质量；④操作和设备复杂化，需要增加必要的工艺操作和专门设备，进行树脂的解毒。

2 研究方案

(1)现状调查:取部分树脂进行实验室实验，检测其饱和浓度，并分析其饱和度下降原因。

(2)解毒剂的选择：实验筛选出最佳解毒剂、解毒剂浓度与解毒时间等。

(3)工艺扩大实验：通过取样实验得出的结论，进行工业扩大实验，排除环境造成的影响。

(4)结论：得出最终结论。

3 树脂饱和容量现状调查

2014年12 月份，对xx厂的1＃—7＃吸附塔中的树脂进行了取样分析，测得其饱和容量，结果如下：

塔号饱和容量（mg铀/ml树脂）树脂颜色1＃2＃3＃4＃5＃6＃7＃55 50 56 58 60 42 50暗红暗红暗红暗红暗红暗红暗红

结论：新树脂的饱和容量为120～140（mg铀/ml树脂），呈淡黄色。通过上表可以看出水冶厂现用树脂置换金属的能力大大下降，树脂中毒严重，直接影响了正常的生产。

4 树脂交换容量降低原因分析

2014年11 月底，通过对水冶厂周边环境的观察和对吸附原液中矿物等杂质含量的实验分析，总结出了一些造成树脂中毒的主要因素：

(1)吸附原液中铁离子含量高：铁离子与浸出液中的大分子有机物结合，容易形成有机铁，它与水冶厂使用的强碱性阴离子树脂会进行交换反应，集结在交换集团位置，堵塞树脂交换孔道，以致交换容量下降，影响正常生产。

(2)二氧化硅中毒：离子交换法在硫酸浸出液中提取铀时，树脂吸附硅是一种常见的现象。强碱性阴离子交换树脂不吸附以离子状态存在于浸出液中的硅，硅在阴离子交换树脂上的吸附类似于水分子在树脂中的扩散，因在实际的吸附条件（高盐浓度，pH＝1.5～1.8）下，硅酸不会离解。树脂的硅中毒可以用碱溶液处理解毒，恢复树脂的吸附容量。

(3)有机物含量高：经过对水冶厂搅拌浸出岗位的现场调查，发现我厂1＃、2＃泥矿中漂浮有大量的树枝、树叶、小动物尸体等，由于我们地处亚热带，温度高，动植物尸体腐烂快，并产生腐殖酸、富维酸等带负电基团的线性分子进入浸出液中，其带有多个负电基团能和阴离子树脂带正电的多个固定基团发生电性复合作用，紧紧地吸附在交换位置，最终形成一种卷曲物质缠绕在树脂孔结构中，不但覆盖了树脂的官能基团，还阻塞了树脂的孔道，使树脂交换能力下降，严重会使离子交换不能进行。

(4)金属钼中毒：在筑堆浸出中，用硫酸喷淋时会将矿物中的钼溶解到浸出液，由于钼具有两性特征，浸出液中的钼阳离子MoO22＋像铀酰离子（UO22＋）一样形成络阴离子很容易被强碱性树脂吸附。目前我厂采用氯根淋洗饱和树脂，树脂钼中毒不仅降低铀的吸附容量和淋洗速度，而且还会影响产品质量。

5 树脂解毒实验室取样研究

树脂解毒实验室研究分为三步,其主要目的是筛选出最佳解毒剂、最佳解毒剂浓度与解毒最佳时间。

①解毒剂的选择：根据树脂的中毒原因和实际生产需要找出适合的具有解毒效果较好的解毒剂。

②解毒剂浓度选择：通过实验找到适合的解毒剂浓度，从中选出既能满足解毒需要，又能节省试剂的最优浓度。

③解毒时间控制：能过实验找到合适的反应时间，并从中选出最优的反应时间。具体步骤如下：

(1)取中毒的树脂样品50ml反复清洗至水澄清无树脂碎末及杂质。(2)将清洗后的树脂放入150ml的烧杯中，加入浓度为1.1mol/L NaOH溶液100ml并放在磁力搅拌器上搅拌。每隔一小时测一次溶液中的PH、E。分析得到NaOH溶液的最优浸泡时间。(3)将NaOH溶液解毒后的树脂，分别装入三个烧杯中，各50ml，然后分别加入质量浓度为0.3%、0.4%、0.5%的NaCLO溶液100ml。每隔一小时测一次PH、E。5个小时后，分别让三个烧杯中加入1mol/L HCL溶液，观察树脂颜色的变化。分析得到最优的NaCLO溶液浓度和最优的浸泡时间。

6 结论

通过试验筛选，确定复苏工艺为压缩空气擦洗去除杂质，反洗分离破碎树脂，以1.1mol/L的NaOH溶液浸泡2小时，0.5%Na⁃CLO溶液浸泡2小时，1.5mol/L的HCL溶液浸泡2小时，最后用1.2mol/L的硫酸溶液所树脂转型，每个步骤之间用清水把树脂洗成中性。

7 解毒效果证明

使用实验室取样研究后确定的解毒剂，对1#塔中的树脂进行了解毒操作，通过解毒前后的对比，1#吸附塔树脂的饱和交换容量比解毒前提高了45%，且树脂颜色从暗红色转化为淡黄色。实验对比结果如下:

解毒后树脂饱和容量82 79 80实验一实验二实验三解毒前树脂饱和容量56 53 55

8 工艺扩大实验

8.1 解毒剂的配制

目前树脂中毒可分为铁中毒、硅中毒、钼中毒、有机物中毒等，根据实验室实验所得出的结论，配制1.1mol/L的NaOH溶液与0.5%NaCLO溶液能够达到解毒效果。转型剂为1.2mol/L的硫酸溶液。

备注：在配制过程中，解毒液按每立方水投加45Kg的NaOH为标准，使其溶液中NaOH浓度约为1.1mol/L即可。转型剂投量约为每立方水20Kg。

8.2 解毒过程

Ⅰ：解毒剂浸泡：往闲置的空吸附塔中，加入1.1mol/L的NaOH溶液与0.5%NaCLO溶液，至解毒剂液面高于树脂，以保证树脂完全浸泡。完全浸泡2小时，在浸泡过程中通过鼓风机鼓风搅拌，使解毒剂与树脂充分混合，保证所需要解毒效果，待浸泡完毕后，浸泡废液排入高位槽。

Ⅱ：清洗：经过第Ⅰ步浸泡解毒后的树脂塔中会遗留部分解毒剂，因此需加入适量清水进行清洗反冲，至到把树脂洗成中性为止。

9 工艺实验成果与总结

通过为期两个月的解毒过程，树脂塔已全面投入生产状态，在之后的一个月中，树脂饱和容量提高了40%到50%,树脂吸附能力得到明显的增加，接塔时间延长，大大降低了吸附岗位员工的工作负荷。

10 展望与思考

此次xx水冶厂的树脂解毒工作取得了显著的效果,使树脂饱和容量有一定的提高,但是目前树脂饱和容量(约80 mg铀/ml树脂)与新树脂饱和容量(约120～140mg铀/ml树脂）相比较,xx水冶厂树脂解毒仍未进行完全,依然存在尚未解决的问题。通过查阅多方资料，我发现传统的NaOH与NaCLO溶液配制成的解毒液能够对树脂中的铁、硅、钼、有机物等中毒因素产生良好的解毒效果，但对我厂树脂可能存在的其他中毒因素效果不明显，比如微生物中毒、铜、钛、钍离子中毒等，故而现树脂饱和容量与新树脂差距较大，若能解决这些中毒因素，相信xx水冶厂的树脂饱和容量将会再提高。