xx公司xx水冶廠樹脂解毒研究

陳桂蘭

韶關市環保技術裝備發展公司

xx公司xx水冶廠樹脂解毒研究

陳桂蘭

韶關市環保技術裝備發展公司

自xx水冶廠吸附塔投入生產以來，塔內樹脂受到浸出液中重金屬、有機物等雜質的影響，樹脂對鈾金屬的置換能力大大下降，為恢復其吸附能力,使其達到原有的水平，對樹脂的解毒進行了深入探究。

樹脂吸附；重金屬中毒；有機物中毒

1 概述

中核韶關金宏公司xx水冶廠使用的是強堿性陰離子交換樹脂，在合成其本體中，其接枝帶有堿性交換基團。在離子交換經過一定時間后，樹脂骨架的網狀結構有可能被阻塞，這樣離子交換的通道就變小了，樹脂交換容量勢必降低,同時網格內部的功能基團是離子交換的活性點，一旦活性點被覆蓋，離子交換過程就無法進行；此外像Fe3+等附著力強的離子，一旦與高聚物骨架結合后，在一般的再生（解毒）條件下很難解離下來，通常把這些降低離子交換容量或者失去交換能力的現象稱為離子交換樹脂被污染或中毒。

樹脂中毒對生產的影響大致可歸納為：①離子交換樹脂性能的惡化，首先是使樹脂操作容量下降，直接影響工廠的技術經濟指標；②設備周轉緊張，這是由于樹脂中毒使樹脂的交換容量下降和動力學性能變差的結果；③產品質量下降由于合格解吸液中鈾濃度下降，鈾與雜質的比例下降，結果影響最終產品的質量；④操作和設備復雜化，需要增加必要的工藝操作和專門設備，進行樹脂的解毒。

2 研究方案

(1)現狀調查:取部分樹脂進行實驗室實驗，檢測其飽和濃度，并分析其飽和度下降原因。

(2)解毒劑的選擇：實驗篩選出最佳解毒劑、解毒劑濃度與解毒時間等。

(3)工藝擴大實驗：通過取樣實驗得出的結論，進行工業擴大實驗，排除環境造成的影響。

(4)結論：得出最終結論。

3 樹脂飽和容量現狀調查

2014年12 月份，對xx廠的1＃—7＃吸附塔中的樹脂進行了取樣分析，測得其飽和容量，結果如下：

塔號飽和容量（mg鈾/ml樹脂）樹脂顏色1＃2＃3＃4＃5＃6＃7＃55 50 56 58 60 42 50暗紅暗紅暗紅暗紅暗紅暗紅暗紅

結論：新樹脂的飽和容量為120～140（mg鈾/ml樹脂），呈淡黃色。通過上表可以看出水冶廠現用樹脂置換金屬的能力大大下降，樹脂中毒嚴重，直接影響了正常的生產。

4 樹脂交換容量降低原因分析

2014年11 月底，通過對水冶廠周邊環境的觀察和對吸附原液中礦物等雜質含量的實驗分析，總結出了一些造成樹脂中毒的主要因素：

(1)吸附原液中鐵離子含量高：鐵離子與浸出液中的大分子有機物結合，容易形成有機鐵，它與水冶廠使用的強堿性陰離子樹脂會進行交換反應，集結在交換集團位置，堵塞樹脂交換孔道，以致交換容量下降，影響正常生產。

(2)二氧化硅中毒：離子交換法在硫酸浸出液中提取鈾時，樹脂吸附硅是一種常見的現象。強堿性陰離子交換樹脂不吸附以離子狀態存在于浸出液中的硅，硅在陰離子交換樹脂上的吸附類似于水分子在樹脂中的擴散，因在實際的吸附條件（高鹽濃度，pH＝1.5～1.8）下，硅酸不會離解。樹脂的硅中毒可以用堿溶液處理解毒，恢復樹脂的吸附容量。

(3)有機物含量高：經過對水冶廠攪拌浸出崗位的現場調查，發現我廠1＃、2＃泥礦中漂浮有大量的樹枝、樹葉、小動物尸體等，由于我們地處亞熱帶，溫度高，動植物尸體腐爛快，并產生腐殖酸、富維酸等帶負電基團的線性分子進入浸出液中，其帶有多個負電基團能和陰離子樹脂帶正電的多個固定基團發生電性復合作用，緊緊地吸附在交換位置，最終形成一種卷曲物質纏繞在樹脂孔結構中，不但覆蓋了樹脂的官能基團，還阻塞了樹脂的孔道，使樹脂交換能力下降，嚴重會使離子交換不能進行。

(4)金屬鉬中毒：在筑堆浸出中，用硫酸噴淋時會將礦物中的鉬溶解到浸出液，由于鉬具有兩性特征，浸出液中的鉬陽離子MoO22＋像鈾酰離子（UO22＋）一樣形成絡陰離子很容易被強堿性樹脂吸附。目前我廠采用氯根淋洗飽和樹脂，樹脂鉬中毒不僅降低鈾的吸附容量和淋洗速度，而且還會影響產品質量。

5 樹脂解毒實驗室取樣研究

樹脂解毒實驗室研究分為三步,其主要目的是篩選出最佳解毒劑、最佳解毒劑濃度與解毒最佳時間。

①解毒劑的選擇：根據樹脂的中毒原因和實際生產需要找出適合的具有解毒效果較好的解毒劑。

②解毒劑濃度選擇：通過實驗找到適合的解毒劑濃度，從中選出既能滿足解毒需要，又能節省試劑的最優濃度。

③解毒時間控制：能過實驗找到合適的反應時間，并從中選出最優的反應時間。具體步驟如下：

(1)取中毒的樹脂樣品50ml反復清洗至水澄清無樹脂碎末及雜質。(2)將清洗后的樹脂放入150ml的燒杯中，加入濃度為1.1mol/L NaOH溶液100ml并放在磁力攪拌器上攪拌。每隔一小時測一次溶液中的PH、E。分析得到NaOH溶液的最優浸泡時間。(3)將NaOH溶液解毒后的樹脂，分別裝入三個燒杯中，各50ml，然后分別加入質量濃度為0.3%、0.4%、0.5%的NaCLO溶液100ml。每隔一小時測一次PH、E。5個小時后，分別讓三個燒杯中加入1mol/L HCL溶液，觀察樹脂顏色的變化。分析得到最優的NaCLO溶液濃度和最優的浸泡時間。

6 結論

通過試驗篩選，確定復蘇工藝為壓縮空氣擦洗去除雜質，反洗分離破碎樹脂，以1.1mol/L的NaOH溶液浸泡2小時，0.5%Na?CLO溶液浸泡2小時，1.5mol/L的HCL溶液浸泡2小時，最后用1.2mol/L的硫酸溶液所樹脂轉型，每個步驟之間用清水把樹脂洗成中性。

7 解毒效果證明

使用實驗室取樣研究后確定的解毒劑，對1#塔中的樹脂進行了解毒操作，通過解毒前后的對比，1#吸附塔樹脂的飽和交換容量比解毒前提高了45%，且樹脂顏色從暗紅色轉化為淡黃色。實驗對比結果如下:

解毒后樹脂飽和容量82 79 80實驗一實驗二實驗三解毒前樹脂飽和容量56 53 55

8 工藝擴大實驗

8.1 解毒劑的配制

目前樹脂中毒可分為鐵中毒、硅中毒、鉬中毒、有機物中毒等，根據實驗室實驗所得出的結論，配制1.1mol/L的NaOH溶液與0.5%NaCLO溶液能夠達到解毒效果。轉型劑為1.2mol/L的硫酸溶液。

備注：在配制過程中，解毒液按每立方水投加45Kg的NaOH為標準，使其溶液中NaOH濃度約為1.1mol/L即可。轉型劑投量約為每立方水20Kg。

8.2 解毒過程

Ⅰ：解毒劑浸泡：往閑置的空吸附塔中，加入1.1mol/L的NaOH溶液與0.5%NaCLO溶液，至解毒劑液面高于樹脂，以保證樹脂完全浸泡。完全浸泡2小時，在浸泡過程中通過鼓風機鼓風攪拌，使解毒劑與樹脂充分混合，保證所需要解毒效果，待浸泡完畢后，浸泡廢液排入高位槽。

Ⅱ：清洗：經過第Ⅰ步浸泡解毒后的樹脂塔中會遺留部分解毒劑，因此需加入適量清水進行清洗反沖，至到把樹脂洗成中性為止。

9 工藝實驗成果與總結

通過為期兩個月的解毒過程，樹脂塔已全面投入生產狀態，在之后的一個月中，樹脂飽和容量提高了40%到50%,樹脂吸附能力得到明顯的增加，接塔時間延長，大大降低了吸附崗位員工的工作負荷。

10 展望與思考

此次xx水冶廠的樹脂解毒工作取得了顯著的效果,使樹脂飽和容量有一定的提高,但是目前樹脂飽和容量(約80 mg鈾/ml樹脂)與新樹脂飽和容量(約120～140mg鈾/ml樹脂）相比較,xx水冶廠樹脂解毒仍未進行完全,依然存在尚未解決的問題。通過查閱多方資料，我發現傳統的NaOH與NaCLO溶液配制成的解毒液能夠對樹脂中的鐵、硅、鉬、有機物等中毒因素產生良好的解毒效果，但對我廠樹脂可能存在的其他中毒因素效果不明顯，比如微生物中毒、銅、鈦、釷離子中毒等，故而現樹脂飽和容量與新樹脂差距較大，若能解決這些中毒因素，相信xx水冶廠的樹脂飽和容量將會再提高。