某铀矿尾矿库废水处理工艺研究 4页

第3O卷第2期铀矿冶Vo1．30NO．22011年5月URANIUMMININGANDMETALIURGYMay2011某铀矿尾矿库废水处理工艺研究邓锦勋，孟健，程威，李红，李建华(核工业北京化T冶金研究院，北京lOl149)摘要：分析某铀矿尾矿库废水组成和主要污染子，通过试验研究，确定了处理该尾矿库废水的工艺流程，即石灰乳中和一锰砂吸附废水处理工艺。经处理，废水中铀、镭、锰、氟、pH值均达到排放标准。关键词：铀矿；尾矿库；废水处理中图分类号：TI941．1文献标志码：A文章编号：1000—8063(2011)02010004铀矿采冶过程中通常会产生一定量低浓度低库产生外排水，流量约为4O～100m。／h，其中含放射性废水，其中所含的铀、钍、镭等放射性元素有一定量的污染核素。对超标污染物进行治理，和其他重金属离子如锰、汞、镉等会对人体和其他保证尾矿库外排水合格排放，对该铀矿周边生态生物产生危害，对此国家制定了相应的排放标准，环境的保护具有重要意义。严格控制此类废水排放。目前治理此类废水的主l废水性质分析及处理工艺设想要技术方法有沉淀法、离子交换法、蒸发浓缩法、吸附法、膜法、微生物法等。试验用尾矿库废水样来自该尾矿库的总排口。某铀矿自投产以来，先后采用酸法搅拌浸出总排口处的水样能反应整个尾矿坝废水的综合情和酸法堆浸工艺来处理铀矿石，生产天然铀矿石况，具有代表性，从此处着手便于废水的取样、处理浓缩物。搅拌浸出的尾渣和堆浸尾渣均存放在该及排放。因此主要以总排口的废水作为处理研究尾矿库内，目前尾矿总量已超过百万t。该尾矿对象。其主要组分见表】。表1总排口水样主要组分质量浓度mg／L①单位为Bq／I。该尾矿库外排水的受纳水体属于地表水Ⅳ剩余酸以及尾矿中低价硫被自然氧化、雨水浸泡后类，污水综合排放执行GB8978—1996《污水综合生成的硫酸；铀则来自于洗涤尾渣残留及矿石未浸排放标准》二级标准。根据EJ993-2008《铀矿出残留；锰离子来自于浸出铀时使用的氧化剂软锰冶辐射防护规定》，一类污染物铀排放质量浓度限矿，也有矿石及尾渣中的锰经酸浸泡析出。该矿水值为0．3mg／L，镭排放活度浓度限值为1．1冶厂采用酸法堆浸的方法提铀，矿石尾渣中含有未Bq／L~根据GB8978—1996《污水综合排放标洗净及末浸出的铀，也有未洗净的浸出剂硫酸的残准》，二类污染物锰的排放标准为2．Omg／f，pH留。此外该尾矿库所处地域降水充沛，气候炎热潮值的排放标准为6～9，氟化物排放标准为1O湿，微生物多样，具有很好的自然氧化条件，也是造mg／I。从分析结果来看，该尾矿库外排水的主要成废水中pH值超标的可能原因。该尾矿库废水污染因子为铀、锰、镭、氟化物和pH值。呈酸性，组分中无强氧化性物质，废水中的锰以低尾矿库废水中的酸主要来自酸法浸出渣中的价态的二价锰离子形式存在，可以认为总锰质量浓收稿日期：2O100l一27作者简介：邓锦勋(1979)，男，湖南长沙人，硕士，工程师，主要从事铀矿水冶及废水治理研究T作。n●第2期邓锦勋，等：某铀矿尾矿库废水处理工艺研究101度就是二价锰离子质量浓度。度为2．0Bq／L。在选择废水处理工艺时，考虑到二价锰离子3试验结果及讨论在酸性条件下比较稳定，难以处理，通常需要将水样调节至中性或者碱性后才能有效去除；铀及氟3．1调节pH值及铀、氟化物的去除化物可以在调节pH值的同时沉淀去除。在调节通过加入适量的CaO，在调节pH值的同时pH值的过程中，二价锰离子能被氧化形成沉淀，可以沉淀去除低含量的铀。针对总排口水样，絮凝载带作用也能促进锰离子的去除，另外，加入CaO加入的量与pH值及残留铀质量浓度关系见适量的氧化剂如高锰酸钾，可以氧化沉淀部分二表2。价锰离子，增强锰的去除效果。锰砂对中性、碱性溶液中的二价锰离子离子具有氧化吸附效果，其表2CaO加入量与pH值关系及残留铀质量浓度作用机理主要有二氧化锰催化氧化和生物氧化2种假设理论]。不管哪种理论，溶液中的二价锰离子都被氧化生成二氧化锰，理论上锰砂可以不断更新，同时生成的细粒级胶体态二氧化锰本身具有很强的吸附能力，能吸附水样中的其他污染物，具有辅助去污效果。用锰砂氧化吸附的方法，可以对调节pH值后的废水残留锰离子进行处理。对于水样中超标的镭，由于在加碱过程中生从表2可以看出，每L废水只需加0．12g成的沉淀及氧化吸附过程中使用的锰砂都对其有CaO，水样的pH值就能达标排放，同时铀被沉淀较好的吸附去除作用j，故不另加钡盐沉淀法除去除，剩余铀质量浓度低于排放限值。随着CaO镭步骤。综上考虑，拟采用以下的废水处理方法：加入量的增加，残余铀质量浓度依然达标，而二价投加CaO调节pH值沉淀一投加氧化剂氧化一锰离子的残留量逐渐减少。为了保证pH值和残锰砂氧化吸附。余铀的达标排放，同时尽量减少残余二价锰离子含量，便于后续除锰步骤进行，选择pH值调节终2试验试剂及装置点为8．6，此时CaO的加入量约为每L废水0．20试验所用主要试剂及规格如下：氧化钙g。分析结果表明，此时水样中的氟化物残留质量(Ca0)，分析纯，汕头市西陇化工厂有限公司；高浓度约为10mg／L，达到合格排放要求。而残留锰酸钾(KMnO)，分析纯，北京化工厂。镭活度浓度降至约2．0Bq／L，略高于排放限值。沉淀试验及投加氧化剂试验根据废水使用量3．2锰及镭的去除在相应尺寸的烧杯中进行。二价锰离子在酸性环境下比较稳定，不容易锰砂氧化吸附试验在有机玻璃柱中进行，有被氧化，但在中性或者碱性环境下，二价锰离子易机玻璃柱内径为25mm，高度约为350him。锰被氧化，生成二氧化锰沉淀。除了直接投放氧化砂床层所用锰砂样品由某商务公司提供，由1～剂外，国内有研究用锰砂对溶液中二价锰离子进2、2～4、4～8mm3种粒径组成，柱中锰砂滤料的行氧化吸附]，实际应用中特别是对中低浓度二填装层自上而下依次为：粒径为1～2mm的锰砂价锰离子的去除已经见诸报道。此外，二价锰离高度为103mm，质量约为81．5g；粒径为2～4子被氧化形成水合二氧化锰胶体对镭也有一定的mm的锰砂高度为96mm，质量约为80．0g；粒径去除效果，故在采用锰砂氧化吸附除锰的同时，也为4～8mm的锰砂高度为116mm，质量约为考察了对镭的去除效果。86．7g。锰砂总质量约为248．2g，床层总高度为3．2．1氧化剂除锰315mm，总体积约为155mL。吸附水样为总排选用适量高锰酸钾作为氧化剂，氧化迅速，反口水样加CaO调节pH值至8．6后过滤所得上应后不易引入新的污染物，试验结果见表3。清液，该上清液中的铀和氟化物含量均低于排放标准，二价锰离子质量浓度为15mg／L，镭活度浓nn第2期邓锦勋，等：某铀矿尾矿库废水处理工艺研究1O3酸钾去除二价锰离子之后镭活度浓度可降至约具有一定的杀菌消毒作用，对生态环境有潜在影1．0Bq／L，表明在反应产物的共沉淀作用下水样响，不建议单独使用此方法除锰。锰砂价格低廉，中的部分镭被去除。通过锰砂床层的吸附处理，除锰效果稳定，床层易于更换，操作简便，宜作为吸附尾液的镭活度浓度也降至93．3mBq／L，说除锰工艺的首选，视实际情况辅之以氧化剂除锰，明水样中的镭通过锰砂床层吸附后被部分去除。能够保证最终的处理效果。从前期室内试验来2种情形下的尾液镭活度浓度均可达到小于1．1看，锰砂床层未出现水泡膨胀，渗滤性恶化的情Bq／L的排放限值。况，除锰效果比较稳定，后期应考察长期吸附后通透性是否下降等现象，在规模化生产中也应该留4结论和建议意相关问题，在选择设备时也应考虑相应的操作该铀矿尾矿库废水的主要污染物为铀、镭、二需要。锰砂价格低廉，考虑到操作方便以及再生价锰、氟化物和pH值。p(U)约为1．54mg／L，镭成本，可以直接更换新锰砂替代再生操作。排放活度浓度为5．07Bq／L，p(Mn)约为26参考文献：mg／L，氟化物质量浓度为22．6mg／L，pH值为4．5O。试验结果表明，使用加CaO沉淀的方法，[1]郝火凡，张翠玲．锰砂与活性炭处理含锰废水的对将pH调节至8．6时，J0(U)降低至小于0．05比试验研究[J]．兰州交通大学学报，2008，27(1)：4648．mg／L，pH值、氟化物和铀均能达标排放。沉淀E2]杨宏，纪娟，钟洁，等．生物除锰技术研究进展与应能同时去除废水中的部分二价锰离子，上清液通用[j]．环境科学与技术，2008，31(8)：3842．过锰砂床层氧化吸附或者添加适量高锰酸钾氧化[3]魏广芝，徐乐昌．低浓度含铀废水的处理技术及其沉淀后能够实现二价锰离子达标排放。处理后的研究进展[J]．铀矿冶，2007，26(2)：90—95．废水达到国家相关排放标准，即镭活度浓度≤1．1[4]朱福宁，蒋浩．浅谈地下水除铁锰技术及应用[J]．黑Bq／I，p(U)≤0．3mg／L，p(Mn)≤2．0rag／L，龙江环境通报，2007，31(1)：91．p(F)≤10rag／L，pH为6～9。锰砂层结构稳定，[5]徐竞成，范海青，黄翔峰，等．生物除铁除锰在钢铁使用过程中未见明显膨胀崩碎，未见堵塞。废水回用处理中的应用[J]．T业水处理，2007，27考虑到高锰酸钾用量很少，投加难以精确控(11)：3134．制，投加量不准也会导致废水中锰含量增加，且其WastewatertreatmenttechniqueforauraniumtailingspondDENGJinxun，MENGJian，CHENGWei，LIHong，LIJian—hua(BeijingResearchInstituteofChemicalEngineeringandMetallurgy，CNNC，Beijing101149China)Abstract：Compositionsofwastewaterfromauraniumtailingspondandmainpollutionfactorswereanalyzed．Amethodoftreatingthewastewaterwasdeterminedthroughexperiments，thatis，neutra—lizationwithmilkof1ime—adsorptionwithmanganesesandmethod．andthewastewaterwastreatedbythemethod．ContentsofU，RaandMn，andpHvalueinthetreatedwastewatermeetthenationaldis—chargestandard．Keywords：uraniummine；tailingspond；wastewatertreatment