СПОСОБ ОЧИСТКИ ШАХТНЫХ И ДРЕНАЖНЫХ ВОД ОТ УРАНА

Изобретение относится к технологиям очистки сточных вод от ионов металлов и может найти применение в различных отраслях промышленности.
Способ включает сбор дренажных вод из-под хвостохранилища и из шахты, обработку их активированными бентонитовыми глинами сорбцию. В процессе сорбции для удаления урана из шахтных и дренажных вод применялась скорлупа грецкого ореха в качестве сорбента.
Таким образом, путем сорбции урана из урансодержащих вод скорлупой грецкого ореха, после их умягчения можно достичь высокой степени очищения данных вод.

Изобретение относится к технологиям очистки сточных вод от ионов металлов и может найти применение в различных отраслях промышленности.
Известен способ очистки сточных вод от ионов меди и цинка при их содержании соответственно 25 и 40 мг/л [пат.RU №2359920, МПК С02F 1/62, 1/24, опубл.27.06.2009 г.]. Способ включает обработку воды фотореагентом и последующую флотацию с образованием флотослоя в виде пены. В качестве флотореагента используют полиэтиленгликольтерефталат, рас-творенный в этиленгликоле в соотношении 1:2 – 1:4. Флотореагент подают в сточную воду в количестве 0,3 – 0,5 л/м3, а флотацию ведут в две стадии при рН 2-3 и 7-8 соответственно, с последовательным выделением на первой стадии ионов цинка, а на второй – ионов меди.
Недостатки способа заключаются в том, что он предназначен для очистки воды, содержащей только ионы меди и цинка, а переработка флотопены значительно затруднена из-за ее физических и механических свойств.
Прототипом предлагаемого изобретения является способ очистки кислых сточных вод от ионов тяжелых металлов, включающий двухстадийную обработку воды реагентами [RU 2108301, МПК С02F 1/62, опубл. 10.04.1998 г.] с образованием на каждой стадии продуктов об-работки в виде частиц трудно- или нерастворимых соединений металлов, выделение продуктов осаждением на первой стадии и флотированием их на второй стадии. При этом на первой стадии сточные воды обрабатывают известковым молоком до рН 4.8-5.4, полученную суспензию частиц соединений металлов дополнительно обрабатывают карбонатом натрия до рН 6.0-6.5 с последующим выделением осадка, а на второй стадии рН осветленных стоков с остаточным содержанием примесей доводят путем добавления карбоната натрия до уровня рН 7.5-8.0, после этого суспензию вновь образованных частиц кондиционируют флотореагентом с последующим выделением осадка флотацией с получением флотослоя в виде пены. В качестве флотореагента используют натриевые соли синтетических жирных кислот с длиной углеводородного ради-кала выше С21. В дисперсии эти вещества при флотировании захватывают частицы соединений металлов, то есть действуют как собиратели частиц.
Недостатками способа являются проведение его в периодическом режиме, большая дли-тельность осветления воды и уплотнения осадка после первой стадии обработки, значительные затруднения при обезвоживании осадка и пере-работки флотопены. Эти недостатки усугубляются с повышением концентрации загрязнителей в сточной воде.
Новыми положительными результатами при использовании предлагаемого изобретения являются умягчение урансодержащих шахтных и дренажных вод и сорбция с использованием скорлупы грецкого ореха.
Одним из надежных способов повышения сорбционных свойств является обработка бентонитовых глин минеральными кислотами. При кислотной активации наблюдается существенное изменение состава и свойств глин, происходящее, очевидно, за счет преобразования структур глинистых минералов. Вследствие частично-го разрушения минерала, приводящего к увеличению радиуса пор до 40-70 Å и числа активных центров на поверхности сорбента, повышается его сорбционная емкость.
Практика кислотной активации показывает, что с бентонитовыми глинами наиболее активно реагирует соляная кислота. В этом отношении азотная кислота является слабым «стимулятором», а серная – средней между ними. С учетом этого, активация испытуемых глин проводилась нами 5% соляной кислотой в течение 45 часов, в результате чего наблюдалось резкое увеличение сорбционных свойств глин с одновременным ростом их адсорбционной емкости.
Способ включает в себя следующие основные стадии:
- подачу измельченных руд и кислоты в реактор с мешалкой;
- кислотную активацию и разделение полученной пульпы фильтрованием или отставанием.
При кислотной активации бентонитовых глин частично оксид алюминия и оксид железа переходят в раствор. Оптимальные условия активации таковы:
- температура до 30оС;
- продолжительность процесса – 45 часов;
- концентрация кислоты – 5%.
После активации пульпу направляют на сгущение и фильтрование. Раствор представляет собой смесь солей железа и алюминия, его можно использовать в качестве смешанного коагулянта.
Осадок промывают водой, после чего наблюдается существенное изменение состава и свойств глин, происходящее, очевидно, за счет преобразования структурных глинистых минералов и числа активных центров на поверхности осадка, в результате чего повышается его сорбционная емкость. Его можно использовать как сорбент для умягчения сточных и дренажных вод.
Объектами исследования являлись дренажные воды г. Истиклола и шахтные воды место-рождения Киик-Талас содержанием урана 0.0225 г/л и рН=7.77. Результаты физико-химических анализов этих вод представлены в табл.1
Таблица 1
Результаты физико-химических анализов вод

№ п\п Наименование показателей Исходная вода, мг/л Обработанная вода, мг/л
с исходным бентонитом с активированным бентонитом
Шахтные воды месторождения Киик-Тал
1 Сульфаты 700 467 80
2 Хлориды 160 102 16
3 Нитраты 58 38 6
Дренажные воды г. Истиклола
4 Сульфаты 9200 5915 996
5 Хлориды 170 112 16
6 Карбонаты 1800 1170 170


Как видно из табл.1, применение исходных бентонитовых глин уменьшает жесткость воды незначительно. Это объясняется свойствами исходной бентонитовой глины, характеризующейся преимущественно монтмориллонитовым составом и меньшей адсорбционной емкостью. Поэтому исходные бентонитовые глины являются слабыми сорбентами.
Использование активированных бентонитовых глин резко уменьшает жесткость воды по сравнению с исходной примерно в 8-10 раз, что является результатом резкого увеличения сорбционной емкости активированных бентонитов. При обработке воды активированным бентонитом с увеличением расхода бентонита от 2 до 15 мг степень умягчения воды возрастает соответствен-но от 31,5 до 90,4%. Дальнейшее увеличение рас-хода бентонита практически не влияет на результат. Установленно, что оптимальными условиями осуществления процесса умягчения вод соляно-кислотными активированными бентонитами являются: - для дренажных вод г. Истиклола расход бентонита – 15 мг на объем воды – 50 мл. При этом степень умягчения возрастает до 90,4%. При дальнейшем увеличении расходов воды степень умягчения их постепенно уменьшается, что, по-видимому, связано с тем, что число активных центров на поверхности сорбентов полностью заполняется ионами кальция и магния. После умягчения урансодержащие воды с целью очистки от урана подвергались сорбции с использованием в качестве сорбента скорлупы грецкого ореха. Содержание урана на входе и на выходе контролировалось химическим анализом. Увеличение концентрации урана на выходе колонки показывает насыщенность сорбента металлом. Максимальное насыщение сорбента ураном достигается при объеме 4000 мл урансодержащих вод, пропущенных через 20 г скорлупы ореха.
Далее насыщенный сорбент подвергали об-жигу при 600оС в течение 1 часа. В процессе об-жига масса золы скорлупы размером 2 мм составила 0,33 г с содержанием урана в ней 14,5% и 0,11 г с содержанием урана 9,59%, соответственно для скорлупы размером 4 мм. Таким образом, показана возможность использования скорлупы грецкого ореха в качество сорбента для очистки урансодержащих вод от урана.
После установления оптимальных параметров разработана принципиальная технологическая схема очистки урансодержащих шахтных и дренажных вод от урана, которая представлена на рис.1. .
Разработанная принципиальная технологическая схема состоит из следующих основных стадий: репульпации, сгущения, фильтрации, сорбции, выщелачивания, осаждения, сушки. Та-ким образом, путем сорбции урана из урансодержащих вод скорлупой грецкого ореха, после их умягчения можно достичь высокой степени очищения данных вод.
СПОСОБ ОЧИСТКИ ШАХТНЫХ И ДРЕНАЖНЫХ ВОД ОТ УРА-НА
Рис 1.

1 Патент РФ., RU №2359920, МПК С02F 1/62, 1/24, опубл.27.06.2009 г.].
2. Патент РФ., RU №2108301, МПК С02F 1/62, опубл.10.04.1998 г.].