堿性含鈾廢水處理技術

堿性含鈾廢水處理技術鈾礦冶廢水主要來自礦石開采和鈾礦加工兩部分，包括礦坑水、吸附尾液、樹脂洗水、沉淀母液等。根據浸出介質的差異，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；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。  

某鈾礦山采用堿法浸出工藝，現有工藝廢水主要由礦井水、吸附尾液、沉淀母液和樹脂洗水四部分組成。廢水采用軟錳礦除鐳—三氯化鐵絮凝沉淀除鈾工藝處理。由于負載樹脂采用堿性氯化鈉溶液淋洗工藝，貧樹脂不轉型，造成廢水中Cl-濃度較高。廢水中CO32-和Cl-共存，現有廢水處理系統除鈾效果差，難以實現達標排放。經過試驗研究，提出了石灰堿化中和—氯化鋇除鐳—污渣循環處理堿性廢水的工藝流程。  

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。  

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1.2試驗方法  

取廢水0.5L，加入質量分數50%的石灰乳調節pH至12以上，漿體過濾，分析濾液中U和CO32-質量濃度;然后向濾液加入攪拌2h，再添加氯化鋇繼續攪拌0.5h，沉降澄清后測定上清液的U質量濃度和Ra活度濃度。  

1.3分析方法  

用釩酸銨滴定法測定常量鈾；2-(5溴代-吡啶偶氮)-5-二乙胺基分光光度法測定微量鈾；用氡射氣法測定鐳；用EDTA標準溶液滴定法測定鈣；用標準鹽酸溶液滴定法測定CO32-。  

2試驗原理  

堿性廢水的主要污染物為鈾和鐳，CO32-與UO22+配合能力強(k=2×1018)，生成的UO2(CO3)34-比較穩定，使得鈾難以被吸附載帶除去。因此，應先消除CO32-的配合作用，用Ca(OH)2將CO32-和HCO3-定量轉變為OH-，并生成CaCO3沉淀而除去，主要反應為  

相比硫酸鐵價格低廉，選其作為中和劑，Fe2+在空氣作用下氧化水解生成Fe(OH)3沉淀，并緩慢釋放出酸而中和多余的OH-，使廢水達到外排pH標準;生成的Fe(OH)3沉淀帶正電，對鈾酰配合離子有較好的吸附作用，達到深度除鈾目的。另外，的加入補充了除鐳工序所需的SO42-。主要反應為  

加入氯化鋇與廢水中SO42-反應生成BaSO4沉淀，由于Ra2+與Ba2+離子半徑相近，在生成BaSO4沉淀過程中，Ra2+進入晶格形成Ba(Ra)SO4共沉淀。主要反應為  

3、試驗結果與討論  

3.1石灰用量對除CO32-的影響  

加入不同用量石灰去除廢水的CO32-，測定濾液U、CO32-和Ca2+質量濃度，試驗結果見表2。  

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從表2看出：石灰去除CO32-的同時，生成CaCO3沉淀將大部分鈾載帶下來，減輕了后續工序深度除鈾的負擔。以將ρ(CO32-)降至20mg/L以下為最小劑量，確定Ca(OH)2的最小用量為1.1倍化學計量。  

3..2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和鈾質量濃度，試驗結果見表3。  

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

3.3氯化鋇用量對除鐳效果的影響  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，當其質量濃度達到60mg/L時，廢水鐳活度濃度可降至0.65Bq/L。因此，利用石灰堿化—中和—氯化鋇除鐳工藝處理廢水，氯化鋇質量濃度用量為60mg/L，處理后廢水可達標排放。  

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，FeSO4·7H2O質量濃度2.0g/L，氯化鋇質量濃度60mg/L，試驗結果見表5。  

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

3.5污渣循環減容試驗  

中和產生的污渣體積較大，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、毛細水和內部水4部分組成，其中空隙水約占70%。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、氯化鋇進行攪拌，然后靜置約22h，測量漿體體積，傾出上清液，完成一個循環。下一循環補加石灰堿化濾液至前一個循環得到的漿體中，重復上述操作過程，試驗結果見表6。  

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

堿性含鈾廢水處理技術

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

2)依次采用了石灰、氯化鋇三種沉淀劑，其中石灰堿化除去大部分鈾，而兼有中和、深度除鈾、補充除鐳所需SO42-和抑制沉淀物返溶4種功能，使堿性含鈾廢水處理效果達到最佳。  

3)漿體循環操作可改善污渣過濾與沉降性能，提高工藝設備處理能力。