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        堿性含鈾廢水處理試驗研究

        2019-05-14 06:12:44劉忠臣向秋林劉會武秦德恩鄧舜勤張寶恩
        鈾礦冶 2019年2期
        關(guān)鍵詞:氯化鋇硫酸亞鐵活度

        劉忠臣,向秋林,劉會武,秦德恩,鄧舜勤,張寶恩

        (1.核工業(yè)北京化工冶金研究院,北京 101149;2.西安中核藍天鈾業(yè)有限公司,陜西 西安 710500)

        鈾礦冶廢水主要來自礦石開采和鈾礦加工兩部分[1-2],包括礦坑水、吸附尾液、樹脂洗水、沉淀母液等。根據(jù)浸出介質(zhì)的差異,可分為酸性和堿性廢水,酸性廢水除含有鈾、釷、鐳等放射性核素外,還含有汞、鎘、砷、鉛、銅、鋅、錳等非放射性核素[3];堿性廢水由于碳酸鹽選擇性溶解作用,鐵、鋁、鈦等幾乎不被溶解,浸出液僅含有少量的鉬酸鹽、硅酸鹽、釩酸鹽、磷酸鹽和碳酸鹽配合物。放射性核素釷在堿浸過程中也是不溶的,而鐳則溶解1.5%~3.0%。因此對于堿法浸出的鈾礦山來說,廢水的主要污染物為放射性核素鈾和鐳。

        1試驗部分

        1.1 廢水來源及組成

        試驗廢水為某鈾礦山礦井水、吸附尾液、沉淀母液、負載樹脂洗水的混合廢水,其主要成分見表1。

        1.2 試驗方法

        表1 廢水來源、組成及試驗廢水主要成分

        1.3 分析方法

        2試驗原理

        (1)

        (2)

        (3)

        (4)

        (5)

        (6)

        3試驗結(jié)果與討論

        3.1 石灰用量對除的影響

        表2 石灰用量對除的影響

        注:Ca(OH)2用量為化學計量倍數(shù),下同。

        3.2 硫酸亞鐵用量對除鈾的影響

        石灰用量為化學計量的1.1倍,加入不同用量的FeSO4·7H2O進行中和試驗,測定上清液pH和鈾質(zhì)量濃度,試驗結(jié)果見表3。

        表3 FeSO4·7H2O用量對除鈾及調(diào)節(jié)pH的影響

        試驗結(jié)果表明:隨FeSO4·7H2O用量增加鈾濃度逐漸降低,當其用量達到2.0 g/L時,鈾質(zhì)量濃度低于0.05 mg/L,達到了廢水排放標準。綜合考慮外排廢水pH要求,F(xiàn)eSO4·7H2O質(zhì)量濃度需大于5.0 g/L。

        3.3 氯化鋇用量對除鐳效果的影響

        硫酸亞鐵中和廢水使pH降至8左右,然后加入不同量的氯化鋇進行攪拌,分析濾液鐳活度濃度,試驗結(jié)果見表4。可以看出,隨鋇鹽用量的增加廢水鐳活度濃度逐漸降低,當其質(zhì)量濃度達到60 mg/L時,廢水鐳活度濃度可降至0.65 Bq/L。因此,利用石灰堿化—硫酸亞鐵中和—氯化鋇除鐳工藝處理廢水,氯化鋇質(zhì)量濃度用量為60 mg/L,處理后廢水可達標排放。

        表4 氯化鋇用量對除鐳效果的影響

        3.4 廢水處理驗證試驗

        對廢水處理效果進行綜合驗證試驗,試驗條件:Ca(OH)2用量為化學計量1.1倍,F(xiàn)eSO4·7H2O質(zhì)量濃度2.0 g/L,氯化鋇質(zhì)量濃度60 mg/L,試驗結(jié)果見表5。

        表5 廢水處理驗證試驗結(jié)果

        廢水處理平行試驗結(jié)果表明,處理后廢水鈾質(zhì)量濃度都低于0.05 mg/L,鐳平均活度濃度為0.48 Bq/L,均低于廢水排放標準。

        3.5 污渣循環(huán)減容試驗

        硫酸亞鐵中和產(chǎn)生的污渣體積較大,主要原因為污渣含水率太高。污渣含水由空隙水、表面吸附水、毛細水和內(nèi)部水4部分組成,其中空隙水約占70%[10]。顯然,要使污渣減容主要是脫除空隙水。向石灰堿化得到的濾液中依次加入硫酸亞鐵、氯化鋇進行攪拌,然后靜置約22 h,測量漿體體積,傾出上清液,完成一個循環(huán)。下一循環(huán)補加石灰堿化濾液至前一個循環(huán)得到的漿體中,重復上述操作過程,試驗結(jié)果見表6。

        表6 污渣改性和減容試驗結(jié)果

        表6結(jié)果表明,采用污渣循環(huán)的方法,污渣之間的空隙水不斷地脫除,使?jié){體體積明顯減少,且污渣沉降速度加快,有利于過濾操作和實現(xiàn)槽式排放,7個循環(huán)后得到的污渣產(chǎn)量為5.7 g/L。循環(huán)后廢水pH下降,可考慮減少FeSO4·7H2O用量,節(jié)約廢水處理成本。

        4結(jié)論

        1)采用石灰堿化—硫酸亞鐵中和深度除鈾—氯化鋇除鐳—污渣循環(huán)減容工藝可使廢水中鈾質(zhì)量濃度降至0.05 mg/L以下,鐳活度濃度降至1.0 Bq/L以下,處理后的廢水可達標排放。

        3)漿體循環(huán)操作可改善污渣過濾與沉降性能,提高工藝設(shè)備處理能力。

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