СПОСОБ ОЧИСТКИ УРАНСОДЕРЖАЩИХ ВОД

Изобретение относится к технологиям очистки урансодержащих вод от ионов урана.
Цель изобретения является очистка урансодержащих вод от радионуклидов, в частности от урана. Поставленная цель достигается подбором оптимального параметром сорбента шишек сосны. Определены сорбционной емкости шишки сосны, и оно равно 6.5 кг/т. Время насыщения 50 суток. Содержание урана в золе после обжига составило 10.6%.Разработанной технологии позволяет очищать 35000 м3 воды в год и тем самым предотвращают загрязнение водного бассейна данной местности радионуклидами. Таким образом, показана возможность использования наряду с промышленными сорбентами местных природных материалов – шишек сосны в качестве сорбентов для очистки урансодержащих вод от урана

Изобретение относится к технологиям очистки урансодержащих вод от ионов урана.
Известен способ очистки сточных вод от урана и ионов тяжелых металлов, включающий двухстадийную обработку воды реагентами [1], с выделением 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, а на второй стадии рН осветленных стоков с остаточным содержанием примесей доводят путем добавления карбоната натрия до уровня рН 7.5-8.0. В качестве флотореагента используют натриевые соли синтетических жирных кислот с длиной углеводородного радикала выше С21. В дисперсии эти вещества при флотировании захватывают как собиратели частиц.
Недостатками способа являются проведение его в периодическом режиме, большая длительность осветления воды и уплотнения осадка после первой стадии обработки, значительные затруднения при обезвоживании осадка и переработки флотопены. Эти недостатки усугубляются с повышением концентрации загрязнителей в сточной воде.
Прототипом предлагаемого изобретения является способ очистки шахтных и дренажных вод от урана [2], включающий сбор урансодержащих вод и, постадийную обработку воды (умягчение урансодержащих вод с бентонитовыми глинами и сорбция урана с использованием скорлупы грецкого ореха.
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 увеличением расхода бентонита от 2 до 15 мг степень умягчения воды возрастает соответственно от 31.5 до 90.4%.
После умягчения урансодержащие воды подвергались сорбции с использованием скорлупы грецкого ореха. Далее насыщенный сорбент подвергали обжигу при 600оС в течение 1 часа и получали концентрат в среднем 10 % урана.
Недостатки способа заключаются в том, что он обладают малое сорбционная ёмкость 3,2 кг/т.
Цель изобретения – очистка урансодержащих вод от радионуклидов, в частности от урана. Поставленная цель достигается подбором оптимального параметром сорбента (шишек сосны).
Способ очистки шахтных вод от урана основан сорбционной свойства шишки сосны. Использование шишек сосны в качестве сорбента позволит решить экологическую задачу по утилизации отходов, а также расширить сырьевую базу производства сорбентов. При этом применяли сорбционные колонны (Фиг. 1).
Учитывая важность решаемых задач, для исследования сорбционных свойств шишек сосны взяты шахтные воды с рН, равном 7.5 и содержанием урана 23 мг/л. Лабораторные исследования проводились при комнатной температуре в динамическом режиме.
При загрузке колонны, сорбент должен быть загружен минимум до половины цилиндрической части колонны, чтобы в колонне сорбент находился в состоянии подпорки. Поэтому колонки загружены на 50% шишки сосны в количестве 100 кг по равным частям в каждой колонке. Объем сорбционный колонки – 0,35 м3. Шишки сосны используется целиком в не измельченном виде.
Подача шахтной воды в колонну должна обеспечивать непрерывный процесс сорбции в данном периоде. Поэтому подача шахтной воды по производительности и напору протекает без изменений. Для сорбента время контакта с раствором составляет не менее 5 мин, поэтому для высоты 1250 мм скорость составляет не более 0,3 м/час.
Максимальное извлечение урана достигается при 50 сутках выдержки сорбента в растворе. В изученном рН среды степень извлечения урана достигает 92.17% (табл.1).

Таблица 1
Результаты анализов проб воды
№ п/п Наименование определений Содержание, мг/л
до сорбции после сорбции
1 Общая жёсткость 16.8* мг-экв/л 13.3 мг-экв/л
2 Щёлочность 2.70 -
3 Мутность 0.40 -
4 Цветность град. 5.00 -
5 рН 7.80 7.10
6 Хлориды 131.13 120.50
7 Сульфаты 780.00* 742.30
8 Кальций 228.00 206.00
9 Магний 66.00 36.00




продолжение таблицы 1

10 Нитриты Следы 1.82
11 Нитраты 8.13 58.30
12 Аммиак Следы 3.00
13 Железо 0.81* 0.280
14 Сухой остаток 1717.00 1580.00
15 Цинк не обнар. -
16 Медь 0.0012 -
17 Фтор 2.20* -
18 Фосфаты 0.41 -
19 Уран 23,00* 1.80
20 Марганец 0.0012 -
* Превышения санитарно допустимой нормы.


На входе и выходе содержание урана контролировалось химическим анализом. При насыщении сорбент в колонне подача воды прекращается, после чего производят его разгрузку из колоны. Сорбционный ёмкость сорбента составляет - 6,5 кг/т.
Далее сорбент, насыщенный ураном, обжигают на специальной обжиговой печи в течение 1 часа при 600оС. При обжиге объем урансодержащей золы уменьшается в 20-26 раз с содержанием в ней урана 10.6%. Химический состав продукта обжига определяли с использованием спектрометра «SPECTROSCANMAKS-GF2E» (табл.2).

Таблица 2
Результаты рентгеноспектрального анализа
Наименования проб Определяемый элемент, %
Sr Pb Fe Mn Rb Th U
исходный продукт 0,42 0,60 6,69 0,396 0,03 0,0014 0,001
продукт после обжига 0,62 0,74 1,68 не обн. 0,19 0,007 10,60


Рентгеноспектральный анализ исходного продукта и продукта обжига показал, что сорбенты, кроме урана, насыщаются элементами: Sr, Са, Mg, Pb, Rb, Th из состава шахтных вод. Поэтому, в процессе сорбции урана за счет насыщении при-родного сорбента кальцием и магнием из шахтных вод, общая жёсткость воды уменьшается (см.табл.1).
Урансодержащие огарки выщелачивают серной кислотой с добавлением окислителей (азотной кислоты и трехвалентного железа). После выщелачивания массу фильтруют, получая фильтрат сульфата урана. Далее уран из раствора осаждают аммиачной водой, получают желтый кек урана. Выход продукта 89-91%. Составы полученного уранового химического концентрата содержание металла – 83,91%.
Разработанной технологии позволяет очищать 35000 м3 воды в год и тем самым предотвращают загрязнение водного бассейна данной местности радионуклидами. При этом необходимо1460 кг сорбент в год.
Таким образом, показана возможность использования наряду с промышленными сорбентами местных природных материалов – шишек сосны в качестве сорбентов для очистки урансодержащих вод от урана.

1. 1.Патент РФ RU 2108301, МПК С02 F 1/62, опубл.10.04.1998 г.
2.Малый патент Республики Таджикистан TJ 678 МПК С 02 F 1/28, опубл.02.07.2014 г., Бюл.104, 2015. - 6с.