乳状液膜技术回收处理白云鄂博稀土矿中钍的研究

论文摘要

位于中国内蒙古包头市的白云鄂博矿床的钍资源特点是储量大（钍总储量为105万吨，如果全部用于核能源，其储量可满足我国核能源需求5000～10000年），品位低（ThO20.2～0.38％），高危害（废水、废渣的放射性污染）。但白云鄂博矿床的钍从开采到目前为止仅带来了放射性污染而未曾加以任何回收利用，白白地浪费了钍资源。乳状液膜技术的特点是有着极大的富集比，适合于低浓度含量的物质的提取回收。本研究根据乳状液膜技术的特点和白云鄂博矿床中放射性元素钍的特性，将采用成本低、效率高及选择性好的新型技术——乳状液膜技术用于回收处理白云鄂博矿床中的钍元素，并应用于内蒙古包钢稀土高科技股份有限公司的放射性钍的富集回收和提取分离的工作中，即起到了综合开发和合理利用钍资源的目的，也达到了保护钍资源和保护环境的目的。本论文的研究是将放射性污染废物——钍作为二次资源加以开发利用，该工作可有效治理放射性废物（废渣、废水），合理回收高价值的有用元素，使其变废为宝，同时减少放射性危害，降低核辐射污染，净化周围环境，维持生态平衡，这项工作即利国又利民，可见，这不仅具有可观的经济效益，而且具有极好的社会效益。本论文基于乳状液膜方法，分别进行了从不同浓度的配制含钍Th4+溶液中提取回收钍的实验研究，以及从不同实际含钍溶液（或废水）中提取回收钍Th4+的试验研究，实际含钍溶液的试验研究包括从稀土浸出液中提取钍的研究、从稀土铁钍渣中回收钍的研究及含钍工业废水的处理等试验研究。在研究中，本文将分别对乳状液膜提取钍Th4+的传输过程（建立模型）、乳状液膜的稳定性（理论应用）、乳状液的破乳（基本原理和设计制作）等进行了探讨和实验，为乳状液膜技术应用于钍的提取回收研究打下了基础。以上的实验（试验）及研究工作表明，乳状液膜方法在处理提取分离回收放射性元素钍的过程中显示出了其卓越无比的特性，效果极佳，获得的提取回收率均大于98％。特别是N1923—N205—磺化煤油—HNO3组成的乳状液膜体系，不论是从配制的不同浓度的含钍溶液还是从实际的不同采点的含钍溶液中都显现了其良好的效果，综合实验表明，Th4+的回收率均在99％以上，从稀土浸出液（含ThO20.287g／l）中回收钍的试验

论文目录

独创性声明

关于论文使用授权的说明

中文摘要

英文摘要

第1章引言

1.1 概述

1.2 白云鄂博矿钍资源

1.2.1 储量及特征

1.2.2 钍的走向及分布规律

1.3 白云鄂博矿钍的危害及防护

1.3.1 钍的危害

1.3.2 钍的防护

1.4 白云鄂博矿钍的提取回收工艺

1.5 钍的应用

1.5.1 钍在核能工业中的应用

1.5.2 钍在其它方面中的应用

1.6 乳状液膜技术概念

1.7 乳状液膜的基本理论研究

1.7.1 乳状液膜分离过程传输过程

1.7.2 乳状液膜分离过程动力学

1.7.3 乳状液膜分离过程传质数学模型

1.7.4 乳状液膜的稳定性研究

1.7.4.1 乳状液膜分离过程的溶胀

1.7.4.2 表面活性剂与载体的研究

1.7.5 乳状液破乳的研究

1.7.6 乳状液膜设备的研究

1.8 乳状液膜技术在金属离子提取中的应用

1.9 本文研究的目的意义

1.10 本文研究的内容

第2章实验材料和方法

2.1 实验药剂与化学试剂

2.1.1 制膜试剂

2.1.2 其它试剂

2.1.3 试剂和溶液的制备

2.2 实验仪器

2.3 钍的分析方法

2.3.1 TBP-二甲苯萃取、偶氮胂Ⅲ光度法

2.3.2 伯胺萃取偶氮胂Ⅲ光度法

2.3.3 PMBP萃取偶氮胂Ⅲ光度法

2.3.4 偶氮胂Ⅲ光度法

2.4 实验参数计算

2.5 乳状液膜的制备及实验

2.5.1 乳状液膜的制备

2.5.2 乳状液膜回收钍的实验

2.5.3 乳状液膜的破乳

第3章从配制含钍溶液中回收钍的实验研究

3.1 制膜实验

3.1.1 流动载体的实验

3.1.1.1 特点

3.1.1.2 实验

3.1.1.3 协同效应

3.1.2 表面活性剂的实验

3.1.3 膜溶剂的实验

3.1.4 增膜剂的实验

3.2 内水相实验

3.2.1 解析剂种类的实验

3.2.2 解析剂浓度的实验

3.3 制乳实验

3.3.1 油内比实验

3.3.2 制乳转速的实验

3.3.3 制乳时间的实验

3.4 外水相实验

3.4.1 pH的实验

3.4.2 含钍浓度的实验

3.4.3 含其它离子的实验

3.5 提取实验

3.5.1 水乳比实验

3.5.2 搅拌速度的实验

3.5.3 时间的实验

3.5.4 温度的实验

3.6 综合实验

507-Span80-磺化煤油-HCl体系的实验'>3.6.1 P₅₀₇-Span80-磺化煤油-HCl体系的实验

507-N205-磺化煤油-HCl体系的实验'>3.6.2 P₅₀₇-N205-磺化煤油-HCl体系的实验

1923-兰113A-磺化煤油-HNO₃体系的实验'>3.6.3 N₁₉₂₃-兰113A-磺化煤油-HNO₃体系的实验

1923-N205-磺化煤油-HNO₃体系的实验'>3.6.4 N₁₉₂₃-N205-磺化煤油-HNO₃体系的实验

1923-Span80-磺化煤油-HNO₃体系的实验'>3.6.5 N₁₉₂₃-Span80-磺化煤油-HNO₃体系的实验

204+TBP-N205-四氯化碳-HNO₃体系的实验'>3.6.6 P₂₀₄+TBP-N205-四氯化碳-HNO₃体系的实验

3.7 本章小结

第4章从实际含钍溶液中提取回收钍的试验研究

4.1 试验试液

4.1.1 稀土浸出液

4.1.2 稀土铁钍渣酸浸液

4.1.3 含钍工业废水液

507-Span80-磺化煤油-HCl乳状液膜体系从实际含钍溶液中提取回收钍的试验'>4.2 P₅₀₇-Span80-磺化煤油-HCl乳状液膜体系从实际含钍溶液中提取回收钍的试验

4.2.1 从稀土浸出液中回收钍的试验

4.2.1.1 条件试验

4.2.1.2 综合试验

4.2.2 从稀土浸出液萃钍萃稀土后的工业废水中回收钍的试验

4.2.2.1 条件试验

4.2.2.2 综合试验

507-N205-磺化煤油-HCl乳状液膜体系从实际含钍溶液中提取回收钍的试验'>4.3 P₅₀₇-N205-磺化煤油-HCl乳状液膜体系从实际含钍溶液中提取回收钍的试验

4.3.1 从铁钍渣中回收钍的试验

4.3.1.1 条件试验

4.3.1.2 综合试验

4.3.2 从稀土选矿厂的工业废水中回收钍的试验

4.3.2.1 条件试验

4.3.2.2 综合试验

1923-兰113A-磺化煤油-HNO₃乳状液膜体系从实际含钍溶液中提取回收钍的试验'>4.4 N₁₉₂₃-兰113A-磺化煤油-HNO₃乳状液膜体系从实际含钍溶液中提取回收钍的试验

4.4.1 从铁钍渣中回收钍的试验

4.4.1.1 条件试验

4.4.1.2 综合试验

4.4.2 从稀土冶炼厂的含钍工业废水中回收钍的试验

4.4.2.1 条件试验

4.4.2.2 综合试验

1923-N205-磺化煤油-HNO₃乳状液膜体系从实际含钍溶液中提取回收钍的试验'>4.5 N₁₉₂₃-N205-磺化煤油-HNO₃乳状液膜体系从实际含钍溶液中提取回收钍的试验

4.5.1 从稀土浸出液中回收钍的试验

4.5.1.1 条件试验

4.5.1.2 综合试验

4.5.2 从铁钍渣中回收钍的试验

4.5.2.1 条件试验

4.5.2.2 综合试验

4.5.3 从含钍工业废水液中回收钍的试验

4.5.3.1 条件试验

4.5.3.2 综合试验

1923-Span80-磺化煤油-HNO₃乳状液膜体系从实际含钍溶液中提取回收钍的试验'>4.6 N₁₉₂₃-Span80-磺化煤油-HNO₃乳状液膜体系从实际含钍溶液中提取回收钍的试验

4.6.1 从稀土浸出液中回收钍的试验

4.6.1.1 条件试验

4.6.1.2 综合试验

4.6.2 从稀土选矿厂的工业废水中回收钍的试验

4.6.2.1 条件试验

4.6.2.2 综合试验

204+TBP-N205-四氯化碳-HNO₃乳状液膜体系从实际含钍溶液中提取回收钍的试验'>4.7 P₂₀₄+TBP-N205-四氯化碳-HNO₃乳状液膜体系从实际含钍溶液中提取回收钍的试验

4.7.1 从稀土浸出液萃钍萃稀土后的工业废水中回收钍的试验

4.7.1.1 条件试验

4.7.1.2 综合试验

4.7.2 从稀土冶炼厂的含钍工业废水中回收钍的试验

4.7.2.1 条件试验

4.7.2.2 综合试验

4.8 硝酸钍的制备

4.9 本章小结

第5章乳状液膜回收钍的机理探索

4+的流动载体的传输模型研究'>5.1 回收Th⁴⁺的流动载体的传输模型研究

4+的流动载体'>5.1.1 回收Th⁴⁺的流动载体

5.1.1.1 性能

5.1.1.2 机理

5.1.2 乳状液膜回收钍的传输热力学

5.1.3 流动载体回收钍的传输过程模型

5.1.3.1 传输模型

5.1.3.2 传输方程

5.1.4 模型实验验证研究

5.1.4.1 不同流动载体实验

5.1.4.2 不同表面活性剂实验

4+的乳状液膜的稳定性研究'>5.2 回收Th⁴⁺的乳状液膜的稳定性研究

5.2.1 实验选定的表面活性剂

5.2.1.1 作用

5.2.1.2 性质

5.2.2 DLVO理论与回收钍的乳状液膜的稳定性机理

5.2.2.1 范德华力

5.2.2.2 静电排斥力

5.2.2.3 位能与稳定

5.2.3 乳状液膜的溶胀实验研究

5.2.3.1 溶胀机理

5.2.3.2 实验研究

5.2.4 乳状液膜的破损实验研究

5.2.4.1 破损机理

5.2.4.2 实验研究

4+的乳状液的静电破乳研究'>5.3 回收Th⁴⁺的乳状液的静电破乳研究

5.3.1 静电破乳器的设计

5.3.2 静电破乳机理

5.3.3 静电破乳实验研究

5.3.3.1 静电破乳的影响因素

5.3.3.2 静电破乳后有机油相的利用

5.4 本章小结

第6章结论

参考文献

致谢

附录

乳状液膜技术回收处理白云鄂博稀土矿中钍的研究

论文摘要

论文目录

相关论文文献

猜你喜欢