堿性含鈾廢水處理技術(shù)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(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；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(xiàn)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(zhuǎn)型，造成廢水中Cl-濃度較高。廢水中CO32-和Cl-共存，現(xiàn)有廢水處理系統(tǒng)除鈾效果差，難以實現(xiàn)達標排放。經(jīng)過試驗研究，提出了石灰堿化中和—氯化鋇除鐳—污渣循環(huán)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。  

1.jpg  

1.2試驗方法  

取廢水0.5L，加入質(zhì)量分數(shù)50%的石灰乳調(diào)節(jié)pH至12以上，漿體過濾，分析濾液中U和CO32-質(zhì)量濃度;然后向濾液加入攪拌2h，再添加氯化鋇繼續(xù)攪拌0.5h，沉降澄清后測定上清液的U質(zhì)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(wěn)定，使得鈾難以被吸附載帶除去。因此，應(yīng)先消除CO32-的配合作用，用Ca(OH)2將CO32-和HCO3-定量轉(zhuǎn)變?yōu)镺H-，并生成CaCO3沉淀而除去，主要反應(yīng)為  

相比硫酸鐵價格低廉，選其作為中和劑，F(xiàn)e2+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(yīng)為  

加入氯化鋇與廢水中SO42-反應(yīng)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(yīng)為  

3、試驗結(jié)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(zhì)量濃度，試驗結(jié)果見表2。  

5.jpg  

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(xù)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(zhì)量濃度，試驗結(jié)果見表3。  

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2.0g/L時，鈾質(zhì)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，F(xiàn)eSO4·7H2O質(zhì)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(jié)果見表4?？梢钥闯?，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(zhì)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，F(xiàn)eSO4·7H2O質(zhì)量濃度2.0g/L，氯化鋇質(zhì)量濃度60mg/L，試驗結(jié)果見表5。  

8.jpg  

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0.05mg/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(huán)減容試驗  

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%。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(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。  

9.jpg  

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5.7g/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。  

堿性含鈾廢水處理技術(shù)

1)采用石灰堿化—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0.05mg/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(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。