地浸浸出液中的铀通常用离子交换法回收：树脂选择性吸附硫酸铀酰、碳酸铀酰等络合阴离子，可从极低浓度浸出液中近乎等量提铀，既处理清液又处理矿浆，试剂消耗少。低浓度溶液提金属在经济上有优势，故该法除处理地浸、堆浸浸出液外，还用于铀矿坑水、海水提铀及流程中含铀废水。
组成与结构：人工合成的有机高分子聚合物，由交联高分子骨架与可解离活性基团（固定官能团 + 可移动反离子）组成；骨架为三度空间网状结构，网眼允许游离离子进出，同电荷离子与活性基团交换而被选择性吸附。
交换容量：衡量树脂优劣的重要指标，单位为毫克当量/cm³ 湿树脂、克当量/L 湿树脂、kg/m³湿树脂。
类型 含义理论（总）交换容量 单位量树脂可交换基团总数，即理论最大值；按 g计为质量、按 mL 计为体积理论交换容量工作交换容量 一定工作条件下的交换吸附能力，分穿透、饱和、再生三种穿透交换容量 流出液达规定穿透浓度时的容量；与加入量、pH、接触时间及穿透浓度（铀取入柱浓度 1/10）有关饱和交换容量 流出液浓度与流入液相等时的容量，属动力学意义的工作交换容量再生交换容量 用量相同时不同再生剂解吸测得的容量；一般不追求完全再生，故小于新树脂饱和交换容量接触时间 = 床体积 × 空隙率 / 流速。例：100 mL 树脂、空隙率 40%、流速 20 mL/min，接触时间 2 min。
分类：按机理分阳、阴离子交换树脂；按骨架材料分苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系、环氧系、乙烯吡啶系、脲醛系、氯乙烯系；按结构分凝胶型、大孔型、载体型；按官能团分强酸、弱酸、强碱、弱碱、螯合、两性、氧化还原性。
强碱性阴树脂（201×7、202）含季铵基 —NR₃OH，呈强碱性，各 pH 均可工作，用 NaOH 再生；弱碱性阴树脂（301）含伯、仲、叔胺基，呈弱碱性，仅 pH 3~9 可用，以 Na₂CO₃、NH₄OH再生。凝胶型干态无毛细孔，润胀后链节间形成显微孔，湿树脂孔径 2~4 nm，只适合吸附 0.3~0.6nm 小离子；大孔型为多孔海绵骨架加永久微孔，表面积与活性中心多，交换速度约为凝胶型的 10倍，耐溶胀、不易碎、耐氧化磨损、抗污染、易再生。
对树脂的要求：在水及含水溶液中稳定难溶；交换基团数量足够；内部空间使反离子可无阻碍扩散；不溶于无机酸碱盐及有机溶剂；机械强度与寿命足够，耐热耐辐照。
主要特性
交换基本过程：膜扩散（外液离子穿过液膜到表面）→内扩散（至交换位置）→交换反应（结合官能团、释放反离子）→内扩散→膜扩散（进入外液）。按电中性原则，交换上树脂的离子摩尔数与释放的反离子摩尔数相等，反应严格按定量关系进行。
预处理：新树脂含溶剂、未反应物、低分子聚合物及铁铅铜等杂质。先热水浸洗（阳树脂70~80℃、阴树脂 50~60℃），先每 15 min 换水、4~5 次后每 30 min 一次共 7~8 次，至水不带褐色、泡沫很少。阳树脂再按：1N 盐酸流过（强酸阳树脂 2~3 倍、弱酸 3~5 倍体积，流速 1.5 倍床层体积/h）→水洗至 pH≈5、3 倍体积 5% NaCl 同流速→1N NaOH→水洗至 pH≈9→1N 盐酸或硫酸转 H⁺ 型（3~5 倍体积）→去离子水洗至 pH>6 投用；阴树脂按碱→酸→碱次序，强碱对强酸、弱碱对弱酸。
硫酸浸出时铀主要为 UO₂(SO₄)₃⁴⁻，碱浸时为 UO₂(CO₃)₃⁴⁻，均为络合阴离子，故一般用带季胺官能团的强碱性阴离子交换树脂回收。硫酸溶液中多数杂质难以形成阴离子，树脂对铀选择性高，既得高铀容量又使铀纯化，应用广泛；碱法浸出液杂质少可直接沉淀，只有铀浓度很低或矿浆固液分离困难时才用离子交换。
常用树脂：中国 201×7、D408、D263；前苏联 AM、АМЛ、АВ-П、ВЛ-1А；美国 Dowex21-K、Amberlite IRA-400、IRA-900、Amberlyst-27；珠状，直径 0.3~0.9 mm，密度 600~750kg/m³。
吸附分两步：①2R₄NX + SO₄²⁻ = (R₄N)₂SO₄ + 2X⁻（树脂反离子与 SO₄²⁻ 交换）；②(n−1)(R₄N)₂SO₄ + UO₂SO₄ = (R₄N)₂ₙ₋₂UO₂(SO₄)ₙ（UO₂SO₄ 中性分子与树脂上 SO₄²⁻ 结合成硫酸铀酰配阴离子被吸附）。
干扰离子与对策：
提高溶液 pH 有利提高树脂铀容量。按料液固体含量分清液吸附与矿浆吸附（RIP）；离子交换可处理固体含量达 50% 的高浓度矿浆，这是其优于溶剂萃取之处。为减少树脂磨损，矿石颗粒应为 −200 目，吸附前需泥—砂分离除粗砂。我国除兴城铀矿用清液吸附外，上饶、衡阳、抚州、赣州、仁化等铀矿均用矿浆吸附，RIP 树脂损耗按处理矿石量（t）计。矿浆吸附的两个特殊问题：
矿浆输送——过粗颗粒易沉积堵塞并加剧设备与树脂磨损；矿浆浓度——浓度高对工艺有利，但粘度增大影响扩散传质，如流化床连续逆流吸附受树脂真密度限制，只能处理固体含量不超过 10%的矿浆。
碳酸盐溶液中铀(Ⅵ)主要以 [UO₂(CO₃)₃]⁴⁻、[UO₂(CO₃)₂]²⁻ 存在（以前者为主），对强碱性阴树脂亲合力很强：2R₄NX + UO₂(CO₃)₂²⁻ = (R₄N)₂UO₂(CO₃)₂ + 2X⁻；4R₄NX + UO₂(CO₃)₃⁴⁻ =(R₄N)₄UO₂(CO₃)₃ + 4X⁻。
溶液中 [UO₂(CO₃)₂²⁻]/[UO₂(CO₃)₃⁴⁻] 浓度比直接影响铀容量：CO₃²⁻ 浓度高时 HCO₃⁻ 增多，既减少碳酸铀酰配阴离子生成，又与铀配阴离子竞争吸附，故降低 CO₃²⁻ 浓度有利提高容量。铀容量随 pH 升高而增加，pH 由 10.0 降到 9.0 时容量减少 50%~80%，适宜吸附 pH 约 10.5；HCO₃⁻ 的影响可加 NaOH 或石灰乳提高 pH 消除。其他条件不变时铀浓度升高，容量也增加。
干扰离子：Cl⁻ 干扰强烈，2 g/L 使 Amberlite IRA-400 铀容量下降 20%；NO₃⁻ 干扰强烈，1.05g/L 使容量下降 70%，大于 0.5 g/L 即抑制吸附、使穿透体积数与容量明显下降；PO₄³⁻ 使铀在溶液相或树脂相沉淀；SO₄²⁻ 总量增加使容量降低（HSO₄⁻ 竞争交换位置）。
淋洗是吸附的逆过程，用淋洗剂把铀从树脂上交换下来。
反应：(R₄N)₄[UO₂(SO₄)₃] + 4Cl⁻ = 4(R₄N)Cl + UO₂(SO₄)₃⁴⁻；(R₄N)₄[UO₂(CO₃)₃] + 4NO₃⁻ =4(R₄N)NO₃ + UO₂(CO₃)₃⁴⁻。
淋洗曲线以淋洗液铀浓度为纵坐标、淋洗液体积（树脂床体积倍数）为横坐标。大部分铀集中在前一半淋洗液中，后一半含铀很少，故合格液只取一部分，低浓度淋洗液再循环增浓。A 段通入淋洗液置换树脂空隙积水，硝酸根同时置换硫酸根、硫酸氢根和部分铁，铀浓度很低；B 段通入一次贫液，出现铀浓度高峰，为合格液；C 段通入二次贫液，此时大部分铀已洗下，可得到浓度较高的一次贫液供 B 段用；D 段用新淋洗剂洗残留铀，得二次贫液供 C 段用；E 段用清水洗脱残留淋洗剂，淋出液作循环淋洗液或配新淋洗剂。
树脂中毒：某些离子或分子被树脂不可逆吸附、常规解吸无法洗下而逐渐积累，明显影响树脂交换性能的现象，造成中毒的物质称毒物。化学中毒是交换基团被亲合力很强的离子牢固占据（如钴中毒、钼中毒）；物理中毒是二氧化硅等吸附于表面或沉积于孔道，虽不占交换基团，但妨碍铀酰络离子扩散。
防治：①控制浸出条件——两段硫酸浸出、浓酸熟化浸出、预先混矿；②控制吸附条件——提高吸附液酸度、用酸化水冲洗树脂、使用还原剂。常见处理：硅中毒定期用 NaOH 溶液处理生成可溶硅酸钠；钼中毒用碱性溶液或 20%~50% 硫酸处理；钒中毒在吸附前把五价钒还原为四价；
钛、锆中毒用酸处理。
淋洗合格液需加沉淀剂沉淀得铀浓缩物，地浸中以碱中和法与过氧化氢沉淀法应用较广。要求：沉淀效率高、铀沉淀完全；沉淀剂价廉易得；母液尽量返回利用以节约试剂；条件适宜以获得易沉降、过滤、洗涤的沉淀。
酸性溶液沉淀铀：加碱（氨水、NaOH、石灰或氧化镁）中和，pH 升至 2.3 左右铀酰离子开始水解沉淀，pH>6.5 时铀以重铀酸盐形式全部沉淀。过氧化氢法对铀选择性高，条件适当时可得晶状易处理产品，但 H₂O₂ 必须过量。影响因素：①pH——影响沉淀效率与产品质量的主因，缓慢加中和剂，最终 pH 一般控制在 7 左右；也可分级沉淀，先用石灰中和至 pH 3~3.5 沉淀大部分铁和硫酸根，过滤除渣后再加碱提至 pH 7 沉铀。②温度 50~65℃。③时间 2 h 以上。④搅拌兼顾均匀混合与不破坏沉淀颗粒。⑤原液铀浓度高、杂质少有利。⑥沉淀剂各有优缺点。
碱性溶液沉淀铀：①碱分解法——含过剩 Na₂CO₃、NaHCO₃ 的溶液中六价铀以易溶三碳酸铀酰钠 Na₄UO₂(CO₃)₃ 存在，加 NaOH 使 pH>12 时分解生成重铀酸钠沉淀；仅适用于 ρU>2.5 g/L 且Na₂CO₃、NaHCO₃ 浓度不高、钒浓度低的溶液。钒强烈抑制沉淀，含 2~3 g/L V₂O₅ 时铀沉淀不下来，需预先除钒或改用其他方法；温度过低沉淀较完全但颗粒小难过滤、影响纯度，过高影响沉淀效率，通常 70~90℃。②酸分解法——仅用于铀浓度较高的碱性溶液：硫酸酸化至 pH 3~4 使碳酸钠、碳酸氢钠、三碳酸铀酰钠分解，煮沸赶走 CO₂，再用氨水、NaOH 或氧化镁中和至 pH 6.5~7沉淀出重铀酸盐。一般流程：酸化至 pH≈3，70~80℃煮沸 1~2 h，中和至 pH≈7，80℃搅拌 2 h。
过滤：目的是分离悬浮液中的固体颗粒，原理是用多孔介质让液体通过而截留固体；常用介质为帆布、斜纹布、毛织呢绒、合成纤维布；设备为板框压滤机、圆筒真空过滤机。
固定床：相互接触的树脂颗粒之间及床层与器壁之间理论上无相对位置移动的离子交换过程。
设备结构简单、操作方便、树脂磨损少，适宜处理澄清料液。吸附塔设吸附原液、前塔吸附液、新鲜与贫淋洗剂入口及尾液、冲洗水、合格液等出口，塔内沿流向分饱和区、交换区、原型区。吸附一般采用三塔或四塔一组，即三塔或两塔串联吸附、一塔淋洗的循环流程。
工序：①吸附——料液制备包括酸浸出液澄清与酸度调整（pH 1.8~2.2），季铵型活性基团与硫酸铀酰交换，提取完全程度以吸附效率 η 吸 表示，生产上约 98%。②水洗——淋洗前除去床层残存吸附液并部分除去孔道中电解质与非电解质杂质。③淋洗——把吸附的铀洗下，常用酸性氯化物溶液、酸性硝酸盐溶液、稀硝酸与稀硫酸，需经经济技术权衡选定。④反冲洗——高压水自塔底通入，清除夹带淤泥杂物并松动树脂。
树脂与吸附液同时处于连续逆流运动状态，依靠单塔完成吸附。塔分吸附段与洗涤段，中间设"缩颈"分隔；吸附液沿轴向由下而上流动，树脂由塔顶引入靠重力由上而下流动，二者连续逆流接触；尾液由塔顶溢流口排出，饱和树脂经缩颈进入洗涤段，水洗后由塔底排出。塔体包括筛板、布液装置、缩颈、布水装置。
优点：①对固体含量要求严格，1~2% 的 200 目固体不影响操作；②树脂投入量比同能力固定床少约二分之一；③有效容积系数达 90%（固定床为 50%）；④合格液浓度高；⑤淋洗剂用量少。
吸附在单塔中进行，树脂床高 6~8 m，吸附时树脂相对固定，溶液自下而上流动；每隔数小时排放一次饱和树脂并补加等量贫树脂。线速度可达 50 m·h⁻¹ 以上，很适合流量大、铀浓度低的浸出液（地浸或低品位矿石堆浸）。配置系统含树脂计量槽、吸附塔与离子交换塔、脱水筛、合格液储槽、压滤机、产品槽、浓浆泵、沉淀槽、转型液槽、淋洗剂配制与储存槽、离心泵、提升器等，并与 NH₄NO₃、H₂SO₄ 配制及吸附尾液外排相连。
金属离子从水相转移到有机相的过程称有机溶剂萃取，简称萃取。原理是有机相与水相接触混合后，金属离子因物理化学特性在两相中分配不同，由水相转入有机相。
优点：选择性好、产品纯度高、回收率高、费用低、试剂消耗少、操作简便、易于连续化自动化、生产能力大。缺点：萃取剂有损失，有机溶剂具挥发性、易燃性与毒性。
主要萃取剂为有机磷类与烷基胺类，应用最广的是磷酸三丁酯（TBP）。原则流程：料液（萃原液）加萃取剂萃取，得萃余液（尾液、废液）与饱和有机相；饱和有机相经洗涤剂洗涤后反萃取，反萃液加沉淀剂沉淀得铀产品；贫有机相经再生剂再生后返回萃取段，洗涤液、再生液分别返回相应工序。
除须具备一定萃取能力与选择性外，还要求：①溶解度——水溶性低；②比重与粘度——与水相比重差越大越易分相；③稳定性与安全性——化学稳定性（耐酸、耐碱、抗氧化）与热稳定性高，毒性、腐蚀性小，闪点与沸点高（不易燃烧、不易挥发），凝固点低。
说明：课件 7.3 之后以图片（设备图与原则流程图）呈现，提取文本无稀释剂、萃取设备（混合澄清槽、脉冲柱等）的文字内容，故本笔记未展开。
由 萧泊的大肥鱼 打杂 · 资料来自课程讲义
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