專利名稱：多功能CO₂浸鈾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超臨界浸取和高壓碳酸根絡(luò)合多功能浸鈾研究裝置，主要應(yīng)用于砂巖鈾礦石等多孔介質(zhì)中金屬鈾的浸出。
背景技術(shù)：
超臨界萃取跡量金屬離子技術(shù)以其環(huán)保、安全、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)已廣泛應(yīng)用于食品、香料、環(huán)境等行業(yè)，能否用超臨界流體浸取多孔介質(zhì)中的金屬(特別是砂巖鈾礦)是值得研究的方向。
02、H202、Fe3+等氧化劑在一定條件下可以將U4+氧化為U6+，且在一定PH值下，U6+能和CO32-生成UO2 (CO3) 22—和UO2 (CO3)廣配合物，此配合物可溶于水等流體，從而可實(shí)現(xiàn)鈾的遷移。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述情況，特提出一種多功能CO2浸鈾裝置。
該多功能CO2浸鈾裝置包括CO2提供系統(tǒng)、攜帶劑提供系統(tǒng)、O2提供系統(tǒng)、混合浸取系統(tǒng)和分離凈化再循環(huán)系統(tǒng)，其中，鋼瓶I、凈化器2、制冷裝置3、高壓注射泵4和單向閥Ka 依次連接，構(gòu)成CO2提供系統(tǒng)，CO2提供系統(tǒng)連接到混合器5上；攜帶劑儲(chǔ)槽11、流量計(jì)9、攜帶劑泵10，攜帶劑泵10和單向閥Kb依次連接，構(gòu)成攜帶劑提供系統(tǒng)，攜帶劑提供系統(tǒng)連接到混合器5上；02鋼瓶8、制冷系統(tǒng)7、流量計(jì)12、高壓泵13、預(yù)熱線圈14和單向閥Kc依次連接，構(gòu)成O2提供系統(tǒng)，O2提供系統(tǒng)連接到浸取釜20 ;混合器5、流量計(jì)6、單向閥Kd和浸取釜20依次連接，構(gòu)成混合浸取系統(tǒng)，混合浸取系統(tǒng)接到分離釜19上；分離釜19、流量計(jì)18 和凈化器2依次連接，構(gòu)成分離凈化再循環(huán)系統(tǒng)；分離釜19還可與氣體流量計(jì)17連接，構(gòu)成不循環(huán)的路線。
其中，攜帶劑提供系統(tǒng)不僅可以提供水、乙醇、乙酸等攜帶劑，也可提供H202、Fe3+ 氧化劑和冠醚、3 - 二酮、二乙基二硫代氨基甲酸鹽螯合劑；02提供系統(tǒng)不僅可以提供氧化劑02，也可以用于提供N2、NH3，研究不同分壓或者不同PH值下CO2在攜帶劑中賦存狀態(tài)和金屬鈾的浸出，實(shí)現(xiàn)不同氧化劑作用效果的比較。
其中，浸取釜有內(nèi)腔和外腔構(gòu)成，內(nèi)腔用于裝砂巖鈾礦石礦樣，兩端用不銹鋼粉末燒結(jié)板封口，外腔為攜帶劑提供更大的空間，有利于浸取砂巖鈾礦礦樣反應(yīng)的進(jìn)行；浸取釜不僅可以用于超臨界狀態(tài)浸取金屬等物質(zhì)，也可以在浸取釜加入水，研究高壓狀態(tài)CO廣絡(luò)合金屬；混合器5、預(yù)熱線圈14和浸取釜20在同一個(gè)恒溫水浴鍋15中。
其中，CO2提供系統(tǒng)、攜帶劑提供系統(tǒng)和O2提供系統(tǒng)中，只有CO2提供系統(tǒng)為王系統(tǒng)，攜帶劑提供系統(tǒng)和O2提供系統(tǒng)是輔助系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要全部啟動(dòng)、全部不啟動(dòng)或者啟動(dòng)其中一個(gè)。
本裝置即可以在超臨界條件下操作，直接運(yùn)用超臨界CO2流體浸取砂巖鈾礦，也可以在非超臨界狀態(tài)，高壓水環(huán)境中用CO32-絡(luò)合鈾等金屬離子。
本裝置實(shí)現(xiàn)超臨界浸取實(shí)驗(yàn)CO2的循環(huán)利用。浸出釜是在高壓水環(huán)境中用CO廣絡(luò)合鈾離子時(shí)，分離釜可截取從浸取釜帶出的大部分水分，極少部分未截下的水分在回流循環(huán)過程中被凈化器中的濃硫酸吸收。


圖I為多功能CO2浸取裝置的工藝流程圖
圖2為多功能CO2浸取裝置主設(shè)備——浸取釜的剖面圖
圖3為多功能CO2浸取裝置主設(shè)備——分離釜的剖面圖具體實(shí)施方式
CO2從CO2鋼瓶I出來(lái)，經(jīng)凈化器2凈化，制冷裝置3冷凝液化，高壓注射泵4加壓為超臨界流體送至混合器5 ;攜帶劑從攜帶劑儲(chǔ)槽11流出，經(jīng)玻璃流量計(jì)9計(jì)量,攜帶劑泵 10提升，在混合器里與超臨界CO2流體混合；從混合器出來(lái)的超臨界流體經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)6計(jì)量進(jìn)入浸取釜20。O2從O2儲(chǔ)罐8流出經(jīng)制冷裝置7冷凝液化，流量計(jì)12計(jì)量、高壓注射泵 13加壓和預(yù)熱線圈14預(yù)熱后流入浸取釜，在浸取釜里與混有攜帶劑的超臨界流體相互作用，浸取砂巖鈾礦礦樣。從浸取釜出來(lái)的流體在分離釜恒溫裝置16里減壓降溫后，帶出的大部分?jǐn)y帶劑在分離釜底部聚集，上部的流體可經(jīng)氣體流量計(jì)17放空也可經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì) 18計(jì)量，凈化器凈化循環(huán)利用。
鋼瓶I中的CO2經(jīng)閥門K1進(jìn)入凈化器2凈化，凈化后的CO2經(jīng)閥門K2進(jìn)入制冷裝置3，在0°C左右將CO2液化。液化后的CO2經(jīng)閥門K3進(jìn)入高壓注射泵4，高壓注射泵將液態(tài)CO2加壓到40-50MPa，再經(jīng)單向閥Ka和閥門K5進(jìn)入混合器5。攜帶劑儲(chǔ)槽11中的攜帶劑經(jīng)玻璃流量計(jì)9計(jì)量，攜帶劑泵10提升，再經(jīng)過單向閥Kb和閥門K8送至混合器5與超臨界CO2混合，混合器達(dá)到一定壓強(qiáng)后打開閥門K6,帶有攜帶劑的超臨界流體通過單向閥Kd進(jìn)入浸取釜20。O2鋼瓶8中的氧化劑O2通過閥門K9進(jìn)入制冷裝置7冷凝液化，再由閥門Kltl 經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)12計(jì)量后送入高壓泵13加壓，加壓后的O2流體后通過閥門Kn、預(yù)熱線圈14 預(yù)熱、單向閥K。進(jìn)入浸取釜20，與超臨界流體CO2和攜帶劑共同作用浸取砂巖鈾礦石。
浸取釜、混合器和O2預(yù)熱線圈在同一個(gè)恒溫水浴鍋15中。浸取釜在做靜態(tài)實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于CO2高壓注射泵源源不斷輸入，使浸取釜壓強(qiáng)超過所設(shè)壓強(qiáng)時(shí)，浸取釜可自動(dòng)通過安全閥K14放氣，以保安全。浸取反應(yīng)完成后，大部分?jǐn)y帶劑留在浸取釜底部，可通過閥門K12 放出，也有一小部分?jǐn)y帶劑隨流體通過閥門K15,再經(jīng)減壓閥K16 (可以微調(diào)，穩(wěn)定浸取釜的壓強(qiáng))調(diào)節(jié)后由K17送入分離釜19進(jìn)行減壓降溫分離。分離器分離出來(lái)的物質(zhì)可通過閥門K18 放出，其余流體可由閥門K21流出，通過K22和氣體流量計(jì)17計(jì)量后放出，也可通過閥門K23 和轉(zhuǎn)自流量計(jì)18計(jì)量后再由K24送至凈化器凈化后循環(huán)利用。
經(jīng)磨碎的鈾礦石礦樣放在浸取釜內(nèi)腔中，放入浸取釜中；鋼瓶中的CO2-凈化-制冷液化-加壓-混合器，在混合器里與攜帶劑泵提升的攜帶劑混合進(jìn)入浸取釜；鋼瓶中的 O2-冷凝液化-加壓-浸取釜，在浸取釜與CO2和攜帶劑流體混合，共同作用下浸取鈾礦石。
權(quán)利要求
1.多功能CO2浸鈾裝置，包括CO2提供系統(tǒng)、攜帶劑提供系統(tǒng)、O2提供系統(tǒng)、混合浸取系統(tǒng)、分離凈化再循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于，鋼瓶(I)、凈化器(2)、制冷裝置(3)、高壓注射泵(4) 和單向閥Ka,依次連接，構(gòu)成CO2提供系統(tǒng)，CO2提供系統(tǒng)連接到混合器(5)上；攜帶劑儲(chǔ)槽(11)、流量計(jì)(9)、攜帶劑泵(10)和單向閥Kb依次連接，構(gòu)成攜帶劑提供系統(tǒng)，攜帶劑提供系統(tǒng)連接到混合器(5)上；O2鋼瓶(8)、制冷系統(tǒng)(7)、流量計(jì)(12)、高壓泵(13)、預(yù)熱線圈(14)和單向閥Kc依次連接，構(gòu)成O2提供系統(tǒng)，O2提供系統(tǒng)連接到浸取釜(20);混合器(5)、 流量計(jì)(6)、單向閥Kd和浸取釜(20)依次連接，構(gòu)成混合浸取系統(tǒng)，混合浸取系統(tǒng)接到分離釜(19)上；分離釜(19)、流量計(jì)(18)和凈化器(2)依次連接，構(gòu)成分離凈化再循環(huán)系統(tǒng)；分離釜(19)還可與氣體流量計(jì)(17)連接，構(gòu)成不循環(huán)的路線。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能CO2浸鈾裝置，其特征在于，攜帶劑提供系統(tǒng)不僅可以提供各種攜帶劑，也可以提供各種絡(luò)合劑、氧化劑，以及絡(luò)合金屬鈾離子的配位基；02提供系統(tǒng)不僅可以提供氧化劑O2，也可以用于提供隊(duì)、順3等，研究不同分壓或者不同PH值下CO2 在攜帶劑中賦存狀態(tài)和金屬鈾的浸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能CO2浸鈾裝置，其特征在于，浸取釜有內(nèi)腔和外腔構(gòu)成，內(nèi)腔用于裝砂巖鈾礦石礦樣，兩端用不銹鋼粉末燒結(jié)板封口，外腔是為攜帶劑提供更大的空間，有利于浸取砂巖鈾礦礦樣反應(yīng)的進(jìn)行；浸取釜不僅可以用于超臨界狀態(tài)浸取金屬等物質(zhì)，也可以在浸取釜加入水，研究高壓狀態(tài)CO32-絡(luò)合金屬；混合器、O2預(yù)熱線圈和浸取釜在同一個(gè)恒溫水浴鍋(15)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多功能CO2浸鈾裝置，其特征在于，CO2提供系統(tǒng)、攜帶劑提供系統(tǒng)和O2提供系統(tǒng)，三個(gè)系統(tǒng)中只有CO2提供系統(tǒng)為主系統(tǒng)，攜帶劑提供系統(tǒng)和O2提供系統(tǒng)是相對(duì)獨(dú)立的輔助系統(tǒng)，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要全部啟動(dòng)、不啟動(dòng)或者啟動(dòng)其中一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超臨界浸取和高壓碳酸根絡(luò)合多功能浸鈾試驗(yàn)裝置，包括CO2提供系統(tǒng)、攜帶劑提供系統(tǒng)、O2提供系統(tǒng)、混合浸取系統(tǒng)、分離凈化再循環(huán)系統(tǒng)。經(jīng)磨碎的鈾礦石礦樣放在浸取釜內(nèi)腔中，放入浸取釜中；鋼瓶中的CO2-凈化-制冷液化-加壓-混合器，在混合器里與攜帶劑泵提升的攜帶劑混合進(jìn)入浸取釜；鋼瓶中的O2-冷凝液化-加壓-浸取釜，在浸取釜與CO2和攜帶劑流體混合，共同作用下浸取鈾礦石。
文檔編號(hào)C22B3/04GK102534270SQ20111044547
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者劉江, 夏良樹, 屈慧瓊, 曾晟, 王偉光, 王艷龍, 謝二舉, 譚凱旋 申請(qǐng)人:南華大學(xué)