一種鈾礦勘查中地電化學吸附材料的制備方法
【專利摘要】本發明屬于鈾礦資源勘查領域，具體提供一種鈾礦勘查中地電化學吸附材料的制備方法，包括通過浸泡硝酸溶液去除聚氨酯泡沫塑料中的鈾元素本底含量以及負載具有提升吸附效率的有機萃取劑等步驟。通過本發明的制備方法獲得的去本底聚氨酯泡沫塑料有效降低了其鈾元素本底含量，消減了聚氨酯泡沫塑料本底含量對分析測試結果的影響，進而使分析測試結果更為準確。同時，還將去本底聚氨酯泡沫塑料負載上了合適的有機萃取劑，提高了地電化學提取過程中去本底聚氨酯泡沫塑料的吸附能力，加大對活動態鈾元素的提取效率。
【專利說明】
一種鈾礦勘查中地電化學吸附材料的制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于鈾礦資源勘查領域，具體涉及一種鈾礦勘查中地電化學吸附材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]在地球自然電場的作用下，元素能夠以離子形式從地下深部迀移到地表并在地表土壤中富集。例如鈾元素在土壤中通常以鈾酰絡陽離子(UO22+)以及UO2(CO3)34+、uo2(oh)3—、(UO2)2CO3(OH)3-等陰離子形式存在。這些鈾離子大多數是在漫長的地質時期內，在各種地質營力的作用下由地下深部礦體運移到近地表土壤的。因此地表土壤中鈾元素的活動態離子含量情況對深部鈾礦勘查具有重要的意義。
[0003]活動態鈾離子呈弱結合相被地表土壤中水溶性鹽類、粘土礦物、有機物和鐵錳氧化物所捕獲。如果這部分活動態鈾離子在地表土壤中形成疊加含量的異常，則就會帶來該土壤區域深部鈾礦化的信息。因此對這一部分活動態鈾元素的高效快速準確提取對鈾礦的尋找具有十分重要的意義。
[0004]地電提取技術是對地表土壤活動態鈾元素提取的一種重要方法。由于地表土壤中活動態鈾元素含量甚微，地電提取時需要對活動態鈾元素進行富集。而富集活動態鈾元素最常用的吸附材料即為聚氨酯泡沫塑料。聚氨酯泡沫塑料是金屬離子尤其是鈾離子的富集介質和室內分析測試的重要材料，它具有攜帶方便、處理簡單、成本低、化學性能穩定、適應性強等優點。聚氨酯泡沫塑料富集金屬離子的地電提取技術，對于隱伏礦體上方異常襯度、清晰度異常和礦體的對應位置，較常規化探方法有很大的提高。但聚氨酯泡塑中也含有一定的鈾元素的本底含量，這部分本底含量會對鈾的分析測試結果造成一定的影響，甚至會“掩蓋”有用的異常信息，降低異常襯度。同時由于實際應用中自然景觀的不同，對于鈾元素的提取的絕對含量、提取效率存在差異。因此在應用地電化學方法開展鈾礦勘查之前，必須采取有效的方法將聚氨酯泡塑中鈾等相關元素的本底含量降低到合理的水平。同時，現有的聚氨酯泡塑未經特殊處理，還存在對鈾元素的提取效率低的技術問題。
【發明內容】
[0005]為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種能夠消除聚氨酯泡沫塑料中鈾元素本底含量對最終檢測分析結果影響的鈾礦勘查中地電化學吸附材料的制備方法，通過本發明方法獲得的去本底聚氨酯泡沫塑料對鈾元素的吸附能力大幅提升、進而著提升對鈾元素的提取效率。
[0006]本發明所采用的技術方案為:
[0007]本發明提供一種鈾礦勘查中地電化學吸附材料的制備方法，包括以下步驟:
[0008]I )、取聚氨酯泡沫塑料置于硝酸水溶液中浸泡，得到浸泡后的聚氨酯泡沫塑料；
[0009]2)、使用去離子水洗滌I)中所得浸泡后的聚氨酯泡沫塑料，然后置于通風處蔭干即得去本底聚氨酯泡沫塑料。
[0010]通過以上方法步驟，本發明最終有效降低聚氨酯泡沫塑料中的鈾元素本底含量，消除鈾元素本底含量對于分析測試結果的影響。在具體的鈾元素地電提取分析檢測過程中，最終能夠突出顯示去本底聚氨酯泡沫塑料所吸附的鈾元素含量，壓低背景，提高最終檢測結果的準確性。
[0011 ]優選改進，所述硝酸水溶液中硝酸的體積分數為15 %?25%，所述硝酸水溶液由高純硝酸和去離子水配置而成；步驟I)中浸泡時間為24h?48h。適當的浸泡溶液濃度配合適當的浸泡時間，能夠提高聚氨酯泡沫塑料中鈾元素本底含量的去除效率和去除效果。本發明優選下的硝酸水溶液濃度和浸泡時間下能夠獲得較好的鈾元素本底含量的去除效率和去除效果。
[0012]優選改進，所述聚氨酯泡沫塑料的長為15cm?20cm、寬為1cm?15cm、厚為0.8 cm?I cm ο
[0013]優選改進，使用去離子水洗滌浸泡后的聚氨酯泡沫塑料3?5遍，洗滌后扭擰脫水，扭擰脫水后再置于通風處蔭干。長時間的通風干燥會使聚氨酯泡沫塑料的再污染風險大大增加，而扭擰操作能夠瀝去大部分水分，便于盡快蔭干以縮短蔭干時間。
[0014]為了使聚氨酯泡沫塑料能夠完全有效的浸泡于硝酸水溶液內部，優選改進，步驟I)中所述聚氨酯泡沫塑料的體積不大于浸泡用硝酸水溶液的體積的1/2。以聚氨酯泡沫塑料完全浸沒于硝酸水溶液液面以下為佳。
[0015]為了提升本發明獲得的去本底聚氨酯泡沫塑料的吸附效率，優選改進，還包括以下步驟:3)、將去本底聚氨酯泡沫塑料置于有機混合溶液中浸泡，浸泡后扭擰脫水，扭擰脫水后置于通風處蔭干即得;所述有機混合溶液為有機萃取劑與無水乙醇的混合溶液。通過在聚氨酯泡沫塑料上負載有機萃取劑，能夠進一步提升去本底聚氨酯泡沫塑料對鈾元素的吸附能力，進而提升吸附率。
[0016]為了進一步提升本發明的去本底聚氨酯泡沫塑料對鈾元素的吸附能力，優選改進，所述有機混合溶液中有機萃取劑的體積分數為1 %?20 %，所述有機萃取劑為TRPO、N235或P204;步驟3)中浸泡時間為5min?lOmin。為了使去本底聚氨酯泡沫塑料能夠與有機混合溶液完全接觸浸泡，步驟3)中所述去本底聚氨酯泡沫塑料的體積不大于浸泡用有機混合溶液的體積的2/3，尤以去本底聚氨酯泡沫塑料完全浸沒至有機混合溶液的液面以下為佳。
[0017]在配合本發明的其他技術特征步驟手段的前提下，經本發明發明人測試，所述有機萃取劑優選為TRPO，能夠取得尤其好的吸附效果，吸附率可達98.4%,大大超出負載其他萃取劑的情況。
[0018]為了使本發明的術語闡述更為清楚，現作以下進一步說明。TRPO即萃取劑三烷基氧化磷。N235即萃取劑三辛、癸烷基叔胺，也寫作三(辛-癸)烷基叔胺，CAS號68814-95-9。P204即二(2-乙基己基)磷酸酯，又稱雙(2-乙基己基)磷酸酯、磷酸二異辛酯、磷酸二辛酯，CAS 登錄號:298-07-7。
[0019]基于以上論述，本發明的有益效果為:通過本發明的制備方法可以獲得一種用于鈾元素地電提取的去本底聚氨酯泡沫塑料。該去本底聚氨酯泡沫塑料有效降低了其鈾元素本底含量，消減了聚氨酯泡沫塑料本底含量對分析測試結果的影響，能夠突出顯示其吸附的鈾元素含量，壓低背景，進而使分析測試結果更為準確。同時，本發明的制備方法還將去本底聚氨酯泡沫塑料負載上了合適的有機萃取劑，提高了地電化學提取過程中去本底聚氨酯泡沫塑料的吸附能力，加大對活動態鈾元素的提取效率，增強異常襯度，突出對深部隱伏鈾礦的指示作用。本發明的進一步研究證實，配合本發明其他技術條件下，有機萃取劑優選為TRPO時，得到的去本底聚氨酯泡沫塑料能夠取得尤其好的吸附效果。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明實施例中去本底聚氨酯泡沫塑料的制作以及分析檢測的工藝流程示意圖；
[0021]圖2是本發明試驗例2中不同有機萃取劑的吸附效率對比圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步闡釋。
[0023]本發明的實施例中:三烷基氧化膦TRPO采購自上海萊雅仕化工有限公司，無色液體、25 °C下比重0.88g/cm3、閃燃點182 °C、沸點310 °C、溶解度I Omg/L。N235采購自鄭州勤實科技有限公司，淺黃色透明液體，比重(20 °C ) 0.811g/cm3，折光率(20 °C ) 1.449，沸點365-36714204采購自梯希愛(上海)化成工業發展有限公司，無色透明粘稠液體。凝固點-60°C，相對密度0.973(25/25°C)，折光率 1.4420(25°C)，沸點209°C(1.33kPa)。
[0024]實施例1:
[0025]本實施例提供一種鈾礦勘查中地電化學吸附材料的制備方法，步驟如下:
[0026]I )、取聚氨酯泡沫塑料，將其裁剪成長為15cm、寬為10cm、厚為0.8cm的聚氨酯泡沫塑料。
[0027]2)、取I)所得聚氨酯泡沫塑料置于硝酸水溶液中浸泡48h，得到浸泡后的聚氨酯泡沫塑料;所述硝酸水溶液中硝酸的體積分數為15%，所述硝酸水溶液由高純硝酸和去離子水配置而成;所述聚氨酯泡沫塑料的體積為浸泡用硝酸水溶液的體積的1/2。
[0028]3)、使用去離子水洗滌2)中所得浸泡后的聚氨酯泡沫塑料3遍，然后扭擰脫水，然后置于通風處蔭干即得去本底聚氨酯泡沫塑料。
[0029]實施例2:
[0030]本實施例提供一種鈾礦勘查中地電化學吸附材料的制備方法，步驟如下:
[0031]I )、取聚氨酯泡沫塑料，將其裁剪成長為20cm、寬為15cm、厚為Icm的聚氨酯泡沫塑料。
[0032]2)、取I)所得聚氨酯泡沫塑料置于硝酸水溶液中浸泡24h，得到浸泡后的聚氨酯泡沫塑料，浸泡過程中聚氨酯泡沫塑料完全沒入硝酸水溶液液面以下;所述硝酸水溶液中硝酸的體積分數為25%，所述硝酸水溶液由高純硝酸和去離子水配置而成;所述聚氨酯泡沫塑料的體積為浸泡用硝酸水溶液的體積的1/3。
[0033]3)、使用去離子水洗滌2)中所得浸泡后的聚氨酯泡沫塑料5遍，然后扭擰脫水，然后置于通風處蔭干即得去本底聚氨酯泡沫塑料。
[0034]實施例3:
[0035]本實施例提供一種鈾礦勘查中地電化學吸附材料的制備方法，步驟如下:
[0036]I )、取聚氨酯泡沫塑料，將其裁剪成長為18cm、寬為13cm、厚為0.9cm的聚氨酯泡沫塑料。
[0037]2)、取I)所得聚氨酯泡沫塑料置于硝酸水溶液中浸泡36h，得到浸泡后的聚氨酯泡沫塑料，浸泡過程中聚氨酯泡沫塑料完全沒入硝酸水溶液液面以下;所述硝酸水溶液中硝酸的體積分數為20%，所述硝酸水溶液由高純硝酸和去離子水配置而成;所述聚氨酯泡沫塑料的體積為浸泡用硝酸水溶液的體積的I /4。
[0038]3)、使用去離子水洗滌2)中所得浸泡后的聚氨酯泡沫塑料4遍，然后扭擰脫水，然后置于通風處蔭干即得去本底聚氨酯泡沫塑料。
[0039]實施例4
[0040]本實施例提供一種鈾礦勘查中地電化學吸附材料的制備方法，步驟如下:
[0041]I )、取聚氨酯泡沫塑料，將其裁剪成長為15cm、寬為10cm、厚為0.8cm的聚氨酯泡沫塑料。
[0042]2)、取I)所得聚氨酯泡沫塑料置于硝酸水溶液中浸泡48h，得到浸泡后的聚氨酯泡沫塑料;所述硝酸水溶液中硝酸的體積分數為15%，所述硝酸水溶液由高純硝酸和去離子水配置而成;所述聚氨酯泡沫塑料的體積為浸泡用硝酸水溶液的體積的1/2。
[0043]3)、使用去離子水洗滌2)中所得浸泡后的聚氨酯泡沫塑料3遍，然后扭擰脫水，然后置于通風處蔭干即得去本底聚氨酯泡沫塑料。
[0044]4)、將3)所得去本底聚氨酯泡沫塑料置于有機混合溶液中浸泡lOmin，浸泡后扭擰脫水，扭擰脫水后置于通風處蔭干即得;所述有機混合溶液為有機萃取劑與無水乙醇的混合溶液。所述有機混合溶液中有機萃取劑的體積分數為10%，所述有機萃取劑為N235;所述去本底聚氨酯泡沫塑料的體積為浸泡用有機混合溶液的體積的1/2。
[0045]實施例5
[0046]本實施例提供一種鈾礦勘查中地電化學吸附材料的制備方法，步驟如下:
[0047]I )、取聚氨酯泡沫塑料，將其裁剪成長為20cm、寬為15cm、厚為Icm的聚氨酯泡沫塑料。
[0048]2)、取I)所得聚氨酯泡沫塑料置于硝酸水溶液中浸泡24h，得到浸泡后的聚氨酯泡沫塑料，浸泡過程中聚氨酯泡沫塑料完全沒入硝酸水溶液液面以下;所述硝酸水溶液中硝酸的體積分數為25%，所述硝酸水溶液由高純硝酸和去離子水配置而成;所述聚氨酯泡沫塑料的體積為浸泡用硝酸水溶液的體積的1/3。
[0049]3)、使用去離子水洗滌2)中所得浸泡后的聚氨酯泡沫塑料5遍，然后扭擰脫水，然后置于通風處蔭干即得去本底聚氨酯泡沫塑料。
[0050]4)、將3)所得去本底聚氨酯泡沫塑料置于有機混合溶液中浸泡5min，浸泡后扭擰脫水，扭擰脫水后置于通風處蔭干即得;所述有機混合溶液為有機萃取劑與無水乙醇的混合溶液。所述有機混合溶液中有機萃取劑的體積分數為20 %，所述有機萃取劑為P204;所述去本底聚氨酯泡沫塑料的體積為浸泡用有機混合溶液的體積的I /4。
[0051 ] 實施例6:
[0052]本實施例提供一種鈾礦勘查中地電化學吸附材料的制備方法，步驟如下:
[0053]I)、取聚氨酯泡沫塑料，將其裁剪成長為18cm、寬為13cm、厚為0.9cm的聚氨酯泡沫塑料。
[0054]2)、取I)所得聚氨酯泡沫塑料置于硝酸水溶液中浸泡36h，得到浸泡后的聚氨酯泡沫塑料，浸泡過程中聚氨酯泡沫塑料完全沒入硝酸水溶液液面以下;所述硝酸水溶液中硝酸的體積分數為20%，所述硝酸水溶液由高純硝酸和去離子水配置而成;所述聚氨酯泡沫塑料的體積為浸泡用硝酸水溶液的體積的I /4。
[0055]3)、使用去離子水洗滌2)中所得浸泡后的聚氨酯泡沫塑料4遍，然后扭擰脫水，然后置于通風處蔭干即得去本底聚氨酯泡沫塑料。
[0056]4)、將3)所得去本底聚氨酯泡沫塑料置于有機混合溶液中浸泡8min，浸泡過程中去本底聚氨酯泡沫塑料完全沒入有機混合溶液液面以下，浸泡后扭擰脫水，扭擰脫水后置于通風處蔭干即得;所述有機混合溶液為有機萃取劑與無水乙醇的混合溶液。所述有機混合溶液中有機萃取劑的體積分數為10%。在本實施例6的三個并列實例a、實例b、實例c中，所述有機萃取劑分別依次為了1^0、吧35、？204;所述去本底聚氨酯泡沫塑料的體積為浸泡用有機混合溶液的體積的1/3。
[0057]通過以上制備方法，本實施例6獲得三種有效降低了其鈾元素本底含量的去本底聚氨酯泡沫塑料。并且獲得的去本底聚氨酯泡沫塑料有較高的鈾元素吸附效率。
[0058]試驗例1:
[0059]本試驗例I是對實施例3所得去本底聚氨酯泡沫塑料的本底鈾元素含量去除效果測試試驗。
[0060]取實施例3所得去本底聚氨酯泡沫塑料以及實施例3步驟方法處理前的聚氨酯泡沫塑料，選用相同行業標準及方法送實驗室分析其中鈾元素的含量。
[0061]分析測試結果顯示:實施例3步驟方法處理前的聚氨酯泡沫塑料中鈾元素平均含量為27.85 X 10—9g/g ；實施例3所得去本底聚氨酯泡沫塑料中鈾元素平均含量為5.08 X 10一9g/g。相比處理前的聚氨酯泡沫塑料，實施例3所得去本底聚氨酯泡沫塑料中鈾元素含量降低了81.76%，且遠低于聚氨酯泡沫塑料在地電化學測量過程吸附的鈾元素含量(100 X 10一9g/g水平)。
[0062]試驗例2:
[0063]本試驗例是對前述實施例3、實施例6中的實例a、實施例6中的實例b和實施例6中的實例c分別獲得的去本底聚氨酯泡沫塑料的鈾元素吸附效率測試試驗。
[0064]吸附效率測試試驗步驟為:
[0065]I)、分別取四種待測去本底聚氨酯泡沫塑料置于盛有已知初始濃度鈾標準溶液的試管中；
[0066]2)、將I)中試管置于振蕩器中充分搖勻震蕩，并保持震蕩，在震蕩的第ο min、10min、20min和30min分別依次取試管中溶液，并對所取溶液中的鈾元素濃度進行分析檢測，然后折算出相應時間每種待測去本底聚氨酯泡沫塑料對鈾標準溶液的吸附率，吸附效率對比結果如圖2所示。
[0067]分析圖2可知，經過30min的勻速振蕩后，負載有P204的實例c所得的去本底聚氨酯泡沫塑料對鈾元素的吸附率為31 %。無負載有機萃取劑的實施例3所得去本底聚氨酯泡沫塑料對于鈾元素的吸附率為32.1 %。負載有N235的實例b所得去本底聚氨酯泡沫塑料對鈾元素的吸附率為40.9%。負載有TRPO的實例a所得去本底聚氨酯泡沫塑料對于鈾元素的吸附率則達到了98.4%。相比較之下，有機萃取劑TRPO為本發明的去本底聚氨酯泡沫塑料關于鈾元素地電提取的理想負載劑。
[0068]本發明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發明的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其細節上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種鈾礦勘查中地電化學吸附材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)、取聚氨酯泡沫塑料置于硝酸水溶液中浸泡，得到浸泡后的聚氨酯泡沫塑料； 2)、使用去離子水洗滌I)中所得浸泡后的聚氨酯泡沫塑料，然后置于通風處蔭干即得去本底聚氨酯泡沫塑料。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述硝酸水溶液中硝酸的體積分數為15 %?25 %，所述硝酸水溶液由高純硝酸和去離子水配置而成;步驟I)中浸泡時間為24h?48h03.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述聚氨酯泡沫塑料的長為15cm?20cm、寬為1cm?15cm、厚為0.8cm?I cm。4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:使用去離子水洗滌浸泡后的聚氨酯泡沫塑料3?5遍，洗滌后扭擰脫水，扭擰脫水后再置于通風處蔭干。5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟I)中所述聚氨酯泡沫塑料的體積不大于浸泡用硝酸水溶液的體積的1/2。6.根據權利要求1?5任一所述的制備方法，其特征在于，還包括以下步驟: 3)、將去本底聚氨酯泡沫塑料置于有機混合溶液中浸泡，浸泡后扭擰脫水，扭擰脫水后置于通風處蔭干即得;所述有機混合溶液為有機萃取劑與無水乙醇的混合溶液。7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述有機混合溶液中有機萃取劑的體積分數為10%?20%，所述有機萃取劑為TRPO、N235或P204;步驟3)中浸泡時間為5min?1min;步驟3)中所述去本底聚氨酯泡沫塑料的體積不大于浸泡用有機混合溶液的體積的2/3。8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述有機萃取劑為TRPO。
【文檔編號】G01N1/40GK106076281SQ201610390983
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月3日 公開號201610390983.3, CN 106076281 A, CN 106076281A, CN 201610390983, CN-A-106076281, CN106076281 A, CN106076281A, CN201610390983, CN201610390983.3
【發明人】劉洪軍, 柯丹, 吳國東, 王勇
【申請人】核工業北京地質研究院