第29卷 第4期2010年11月铀 矿 冶
URANIU M M IN ING A ND M ETA LLURGY Vo l 29 No 4No v 2010
收稿日期:2010 02 26
作者简介:张建国(1960 ),男,陕西富平县人,硕士,研究员级高级工程师,从事铀水冶工艺研究。
某铀矿山酸性工艺废水处理研究
张建国1,王 亮1,薛永社2,王海塔3,赵潮娅1
(1.核工业北京化工冶金研究院,北京101149; 2.中国核工业集团公司蓝天铀业有限公司,西安710500; 3.中国核工业集团公司金安铀业有限公司,江西乐安344301)
摘要:介绍某铀矿山酸性工艺废水处理研究结果。采用石灰乳中和 加除氟试剂和氯化钡 污渣循环工艺有效地去除酸性铀工艺废水中的放射性核素铀、钍、镭和有害元素氟、锰等,使处理后的铀工艺废水达到了排放标准。该方法操作简便,节约试剂,污渣含水分少,沉降速度快。关键词:铀矿山;工艺废水处理;沉淀;污渣循环
中图分类号:T L 941.1 文献标志码:A 文章编号:1000 8063(2010)04 0210 04
在铀矿开采及水冶生产过程中,产生大量废水。这些工艺废水不仅含有放射性核素铀、钍、镭等,而且含有大量的诸如汞、镉、铬、砷、铜、锌、锰、氟等非放射性元素,以及硫酸根离子。它们的组成与矿石特性、开采方法及处理工艺有关。这些元素和离子即使浓度很低,对环境的影响也不容忽视。
由于环境意识的不断增强和政府管理立法的要求,在铀工艺废水排放到环境之前,必须要有经济而可行的方法进行处理,以达到环保的要求。氯化钡沉淀法处理酸性铀工艺废水的研究报道很多,应用也很广泛,是一种处理铀工艺废水经典、有效的方法
[1 2]
。这种方法的基本原理是利用废
水中存在的硫酸根离子,加入氯化钡后生成BaSO 4沉淀,然后与镭发生同晶置换作用生成共沉淀物Ba (Ra)SO 4。再通过加入石灰乳调pH ,使溶液中的铀、钍等天然放射性核素降低到排放标准。在用石灰乳调节pH 的同时,锰、镁等阳离子形成絮状沉淀物,对Ba(Ra)SO 4沉淀起絮凝载带作用,从而加速其沉降。该方法操作方便,除镭效果好。缺点是所形成的沉渣水分高,不易压缩,且沉淀物沉降速度较慢,需要较大的沉降槽。因此,对该方法的改进研究有加入絮凝剂的方法[3],流化床处理技术[4],及氯化钡沉淀 污渣循环处理工艺[5]等,目的是改善沉淀物的沉降性能和减少沉渣产量。
某铀矿山铀生产工艺废水中,杂质元素多,放射性核素铀、镭及其他元素氟和锰的含量很高,处理难度大,这对废水处理和环境保护提出了很高要求。经过试验研究,提出了该矿山生产工艺废水的处理方案和工艺流程。
1
试验废水组成与试验方法
1.1
废水来源及组成
废水来源于某铀矿山酸性工业生产废水,其
各组分的分析结果见表1。
表1
废水中各组分的质量浓度
mg/L
U T h As F M n
SO 2-4
Ca 2+Al 3+S iO 2COD 5.8
1.7
1.0
340
418.01560
300
90
80
102
注:废水中Ra 活度浓度为31Bq/L,pH 为1.54。
1.2
试验方法
取废水1L,用10%(质量分数)石灰乳调节
pH 到8,加入钡盐搅拌约20m in,再加入石灰乳调节pH 至10.5左右,继续搅拌10min,沉淀澄清1h 后,测上清液中放射性核素和其他有害元素残余含量。1.3
分析方法
铀测定:1)常量铀用毛细管滴定法;2)微量铀用萃淋树脂分离,2 (5溴代 吡啶偶氮) 5 二乙氨基苯酚光度法。
镭测定:氡射气法。
氟测定:氟离子选择电极法。
钍测定:TBP萃淋树脂分离,偶氮胂光度法。2试验结果及讨论
2.1pH对除去各种有害元素的影响
用石灰乳中和废水至不同pH值,沉淀澄清后,测上清液中有害元素的残余质量浓度和镭的活度浓度,试验结果见表2。
表2pH对除去有害元素和放射性核素的影响
pH
B/(mg!L-1)
U Th F As M n
C(Ra)/
(Bq!L-1)
2.63 4.9100.3256<0.01112.030
5.250.9300.02200<0.0187.523
6.050.5100.01150<0.0165.119
7.640.3670.0250.0<0.0150.510
8.600.3270.0141.7<0.0141.38.0
8.930.314<0.0135.0<0.0133.59.0
9.020.293<0.0130.5<0.0128.07.0
9.840.119<0.0130.5<0.0110.68.0
10.010.059<0.0128.5<0.018.057.0
10.400.039<0.0123.0<0.01<28.0
11.030.050<0.0115.5<0.01<28.0
11.830.053<0.0113.0<0.01<210.0
从表2看出,中和终点pH对除去废水中放射性核素和非放射性元素影响很大。当中和至pH为7~8时,已除去废水组成中大部分的放射性核素和非放射性元素。由于原废水中钍和砷元素的质量浓度较低,pH到8左右,钍和砷的质量浓度已达到地面水的排放标准。而废水的pH达到10.5左右时, (U)、 (M n)才能达到排放标准。尽管在中和过程中,已除去废水中大部分的镭和氟,但即便中和到pH11,废水中镭活度浓度和氟质量浓度仍然未达到排放标准,因此,该过程还需要加入除镭、氟专用试剂。
2.2氯化钡用量对除镭的影响
石灰乳中和废水使pH到8左右,此时加入不同量的钡盐,搅拌30min,再调节pH到10.5左右,搅拌20min,澄清1h后测量上清液中残余有害元素铀、氟的质量浓度,及镭的活度浓度,试验结果见表3。
表3钡盐用量对除镭的影响
每L废水BaCl2
加入量/mg
B/(mg!L-1)
U F
C(Ra)/
(Bq!L-1)
5.00.05715.5 1.0
8.00.03915.00.8
10.00.02815.00.8
13.00.02714.60.3
15.00.04413.70.4
20.00.02713.70.1
表3表明,氯化钡除镭非常有效,在本试验条件下,氯化钡用量为每L废水8m g时,就能将镭活度浓度降低到工业排放标准。考虑到废水中其他有害元素的去除要求,在下述的所有试验中,氯化钡用量均为每L废水10m g。试验同时表明,用石灰乳中和 氯化钡沉淀除镭过程中,铀质量浓度也达到了排放标准,但氟质量浓度仍然高于排放标准。
2.3 (SO2-4)对氯化钡除镭的影响
由于氯化钡除镭的机理是镭与硫酸钡生成共沉淀物Ba(Ra)SO4,因此,废水中硫酸根剩余质量浓度对除镭非常重要。 (SO2-4)对氯化钡除镭的影响见表4。
表4 (SO2-4)对氯化钡除镭的影响 (S O2-4)/
(mg!L-1)
25050075010001250
C(Ra)/
(Bq!L-1)0.160.080.170.050.17
由表4可见,当 (SO2-4)超过250mg/L时,处理后废水中镭就能达到排放标准。
2.4搅拌时间对钡盐除镭的影响
其他试验条件同前,只是再加入钡盐后,搅拌不同时间,测定反应时间的影响,试验结果见表5。
表5搅拌时间对除镭的影响
搅拌时间/min510152030 C(Ra)/
(Bq!L-1)
0.130.210.260.250.11
211
第4期张建国,等:某铀矿山酸性工艺废水处理研究
