铀水冶工艺-6.1-铀沉淀的基本原理.pptx

第7章 铀的沉淀;7.1 概述;沉淀过程的要求： (1)沉淀效率高，即铀沉淀完全，母液中铀的含量应达到废弃标准； (2)沉淀剂价廉易得； (3)母液尽可能返回利用，以节约化学试剂； (4)选择适宜的沉淀条件，以获得物理性能好，即易于沉降、过滤和洗涤的沉淀物。 ;7.2 沉淀法的基本原理;7.2.1沉淀过程的理论;当向溶液中加入沉淀剂后，由于化学反应，被沉淀物质的离子浓度乘积超过其溶度积，该被沉淀物在溶液中的浓度达到过饱和的程度，溶液处于热力学亚稳状态，继之迅速产生晶核。单位体积内晶核生成的数目和溶液的过饱和度成正比，这种关系可表示为： N= 式中： N —单位体积溶液内生成的晶核数目； K —比例常数； C1—开始结晶前，被沉淀物质在溶液中的实际浓度； C2—在该沉淀条件下，被沉淀物质的溶解度。;比值 可以理解为过饱和度。显然，溶液的过饱和度愈大，产生的晶核愈多；晶核的数目愈多，则在一定沉淀系统中所得沉淀物的单个颗粒愈小。 反之，为了获得粗粒的晶体(这通常是工艺上所要求的)，则必须减少晶核的数目，即须降低溶液的过饱和度，这可以通过降低C1值或提高C2值来实现。 降低C1的途径：稀释溶液，抑制沉淀剂的离解度或向溶液加入能和被沉淀物的一种离子形成络合物的物质。 ; 当被沉淀物的溶解度随温度升高而升高时，为了提高C2，经常用的较有效的方法是提高溶液的温度；降低溶液的pH值通常也会导致沉淀物的溶解度提高。 此外，向溶液加入过量的沉淀剂及其它电解质(包括溶液中的杂质)，将会导致溶液中离子间吸引力增加，从而相应减小被沉淀离子的活度系数，即减小了它们和固体颗粒的碰撞次数，由于这种“盐效应”也会使沉淀物的溶解度C2增加。 但是，无论是降低pH值、提高温度或是利用沉淀剂及其它电解质的“盐效应”虽能收到提高C2、增大沉淀晶核粒度的效果，然而，尚存在着相互矛盾的因素，即由于C2的增加，沉淀进行得不完全，造成有用成分损失的现象也是不可忽视的。;晶体成长是沉淀结晶过程的最后阶段。晶体长大的机理有各种理论，在这里仅就扩散理论略加介绍。根据扩散理论，晶体界面的线性生长速度可用下述方程表示。 （7-11） 式中：l —结晶大小的线性尺寸；τ—时间；Kt和A—与温度、被沉淀结晶物质和溶液特性有关的二个常数； —主体溶液中被沉淀物质的浓度； —晶体界面处溶液中被沉淀的浓度。 ;由式（7-11）可以看出， 的比值增高， 则 增大，即主体溶液和晶体界面处被沉淀物质的浓度差大，结晶成长速度就快，或者说， 大而 小将有利于结晶成长的扩散过程。但是，并非 愈大， 愈小就愈好。这可以结合前面所讨论的沉淀过程中晶核形成的理论加以分析。显然，沉淀过程中晶核生成的数目将制约着晶体成长的过程，晶核数目愈多，晶体长大所受的限制愈大。进一步说，晶体成长时被沉淀物质的浓度比 的数值将以晶核形成时 比值为上限，即 将以 C1 为上限，而 将以C2为下限。;若它们各自超过或接近其上、下限，则不仅不会提高晶体成长的速度，相反，会降低其成长速度甚至停止成长。具体说来，假如 超过C1 值，使 之比值大于C1/ C2时，溶液的过饱和度将会过大，晶核大量生成，晶相表面积剧增，故晶体难于长大；其次，若 接近或等于 C2时，晶体将与界面处溶液处于平衡，晶体的生长趋于停止，为了破坏这种晶体和溶液间处于平衡的状况，加强被沉淀物质从主体溶液向界面处的扩散，提高C2的数值是必须的，而加热和搅拌则是经常采用的有效措施。总之，为了提高晶体成长的速度，要求溶液中被沉淀物质有足够高的浓度，但它又为晶核数目所制约而不能过高，这就是说，溶液要有合适的过饱和度，同时，由于适当的加热和搅拌可以加强扩散，所以对晶体成长往往是有利的。; 除扩散的因素外，表面吸附现象也会影响晶体成长速度，被沉淀物质粒子间附着力愈大，愈有利于晶体表面的吸附，从而有利于晶体的长大。 但是，杂质粒子易被晶体表面吸附而妨碍晶体长大，尤以溶液中有机杂质的存在会明显减低晶体成长的速度。 此外，在沉淀铀的过程中