CN110563248A - 基于植物吸附提铀工艺的铀矿尾矿库综合治理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于植物吸附提铀工艺的铀矿尾矿库综合治理方法，尾矿库建设时，在其底部和周边铺设防渗膜以防止尾矿库污染邻近水体，同时在中间设置一挡墙，将其划分为1号和2号两个尾矿库子库，在两个尾矿库中分别构筑排水井和排水管，形成井管式排水系统。本发明该方法统筹考虑尾矿库中的尾矿砂和尾矿库废水对环境的影响，在尾矿堆积的过程中，通过设置两个尾矿库和两个尾矿库废水净化池，并种植铀富集植物来实现对尾矿砂和尾矿库废水进行分批次处理，相比传统方法，其铀资源回收率可提高n‑1倍(n为尾矿库分批种植铀富集植物的次数，为大于等于2的整数)，可获得更好的铀矿尾矿库综合治理效果。

Description

基于植物吸附提铀工艺的铀矿尾矿库综合治理方法
技术领域
本发明涉及铀矿尾矿库的综合治理技术领域，尤其涉及一种基于植物吸附提铀工艺的铀矿尾矿库综合治理方法。
背景技术
近年来，随着我国核工业的迅速发展，一方面，市场对铀及相关产品需求量急剧上升，而我国当前的铀资源储量和产量难以满足这一需求；另一方面，我国铀资源在长期大规模的开采和冶炼过程中形成了大量的铀尾矿库，由于尾矿库中含量大量的发射性核素，严重破坏了矿区周围的生态环境。如何做到“既要开发金山银山，又要守护绿水青山”，是实现我国铀资源产业可持续发展的核心。目前，已知的采用植物富集作用治理尾矿库的发明，要么是单独治理尾矿库，要么是单独处理尾矿库废水，且尾矿库治理一般是在尾矿库堆满或者退役后才进行，这些发明对尾矿库底部尾矿砂中的铀资源回收有限，综合治理效果不佳。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种基于植物吸附提铀工艺的铀矿尾矿库综合治理方法，能够克服现有尾矿库治理方法中仅处理尾矿砂，或者仅处理尾矿废水，又或者在尾矿库退役后再整体进行治理，所造成的尾矿库治理效果不佳问题。
根据本发明实施例的一种基于植物吸附提铀工艺的铀矿尾矿库综合治理方法，具体方法步骤如下：
S1、尾矿库建设：建设尾矿库并在尾矿库中间设置一挡墙，并将其分为1号库和2号库，在1号库和2号库中分别构筑井管式排水系统，该系统由排水井、排水管以及排水管上连接的阀门组成；
S2、尾矿废水净化池建设：设置两座容积相同的尾矿库废水净化池，分别为1号净化池和2号净化池，所述1号净化池和2号净化池均与S1中所述井管式排水系统相连通；
S3、1号库尾矿砂净化：打开1号库尾矿砂管道阀门，尾矿砂经排砂管排入1号库，并在1号库尾矿砂上种植陆生铀富集植物，若单次尾矿砂堆积厚度达到陆生铀富集植物生长周期内所能吸附铀的厚度，关闭1号库管道阀门；若单次尾矿砂堆积厚度没有达到陆生铀富集植物生长周期内所能吸附铀的厚度，则继续排砂；
S4、2号库尾矿砂净化：在所述步骤S3关闭1号库管道阀门的同时，打开2号库尾矿砂排道阀门，尾矿砂排入2号库，若1号库铀富集植物种植达到铀富集饱和状态且收割植物完毕后，2号尾矿库的单次尾矿砂堆积厚度正好达到植物生长周期内所能吸附铀的厚度，关闭2号库管道阀门，打开1号库管道阀门，重复步骤S3至尾矿库退役；
S5、1号净化池废水净化：关闭2号净化池排水管阀门，打开1号净化池排水管阀门收集由井管式排水系统排出的尾矿库废水，并在1号净化池内种植水生铀富集植物，若净化池排满，关闭1号净化池排水管的管道阀门；若未排满，则继续排水；
S6、2号净化池废水净化：在所述步骤S5关闭1号净化池排水管阀门的同时，打开2号净化池排水管阀门收集尾矿库废水，并种植水生铀富集植物；同时采集1号净化池中水生铀富集植物，并将1号净化池中的清水排出，池底淤泥混入尾矿砂由排砂管排入尾矿库；重复步骤S5，直至尾矿库治理工作结束；
S7、铀富集植物的处理：将通过尾矿库和净化池收集的铀富集植物送至植物灰化提铀车间，植物灰化、铀提取，产生的残渣输送至尾矿库，重复上述步骤直至尾矿库治理工作结束。
优选的，所述S1中所述尾矿库周边及其底部均铺设有防渗膜。
优选的，所述S3与所述S5同时进行。
优选的，所述S3与所述S4中陆生铀富集植物为水莎草、博落回中的一种或两种的组合。
优选的，所述S4中陆生铀富集植物生长周期内所能吸附铀的厚度满足的关系式为：
式中Tw1——1号或2号尾矿库陆生铀富集植物种植所需时间，h；
Tw2——1号或2号尾矿库陆生铀富集植物达到铀富集饱和状态所需时间，h；
Tw3——1号或2号尾矿库陆生铀富集植物收割所需时间，h；
Sw——1号或2号尾矿库面积，m2；
Dw——陆生铀富集植物吸附铀的最佳尾矿砂厚度，m；
Qw——尾矿砂的排放流量，m3/h。
优选的，所述S4中尾矿初期坝堆满后，再利用粗粒尾矿本身逐级向上加高坝体形成堆积坝，直至堆积坝堆满，尾矿库堆满后，在尾矿库滩面上还覆盖有一层粘土，所述粘土的平均厚度为100cm。
优选的，所述S5和所述S6中的水生铀富集植物为满江红、野生水葫芦中的一种或两种的组合。
优选的，所述S5或所述S6净化池排满时间满足的关系式为：
式中Ts1——1号或2号净化池水生铀富集植物投放所需时间，h；
Ts2——1号或2号净化池水生铀富集植物达到铀富集饱和状态所需时间
(视不同植物而定)，h；
Ts3——1号或2号净化池水生铀富集植物采集所需时间，h；
Ts4——1号或2号净化池排水和清淤所需时间，h；
Ss——1号或2号净化池面积，m2；
Ds——水生铀富集植物吸附铀的最佳深度(视不同植物而定)，m；
Qs——尾矿库排水流量，m3/h。
优选的，所述步骤6中净化池中排出的清水中铀浓度低于0.05mg/L。
本发明创造的有益效果是：
1.该方法统筹考虑尾矿库中的尾矿砂和尾矿库废水对环境的影响，在尾矿堆积的过程中，通过设置两个尾矿库和两个尾矿库废水净化池，并种植铀富集植物来实现对尾矿砂和尾矿库废水进行分批次处理，相比传统方法，其铀资源回收率可提高n-1倍(n为尾矿库分批种植铀富集植物的次数，为大于等于2的整数)，可获得更好的铀矿尾矿库综合治理效果；
2.该方法的尾矿库废水经吸附、沉淀处理后供选冶车间循环利用，而净化池池底淤泥和植物灰化残渣又可作为尾矿库肥料使用，整个生产系统可实现近零排放，不会对矿区环境造成二次污染；
3.该方法适用性强，针对不同铀浓度废水和不同区域气候特点，可选用不同的陆生和水生铀富集植物以获得最佳的尾矿库治理效果。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提出的一种基于植物吸附提铀工艺的铀矿尾矿库综合治理方法的流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例
尾矿库建设时，在其底部和周边铺设防渗膜以防止尾矿库污染邻近水体，同时在中间设置一挡墙，将其划分为1号和2号两个尾矿库子库，在两个尾矿库中分别构筑排水井和排水管，形成井管式排水系统，铀矿选冶车间产生的尾矿砂经管道输送至尾矿库内；
在尾矿砂排入尾矿库过程中，尾矿库低洼处不断积水，尾矿库废水通过井管式排水系统和水泵设施等排至净化池。本方法需同时设置两座容积相同的尾矿库废水净化池，分别为1号净化池和2号净化池；
生产初期，打开1号库尾矿砂排泄管道阀门，尾矿砂经排砂管排入1号库，在1号库尾矿砂上种植陆生铀富集植物，如水莎草、博落回等，当单次尾矿砂堆积厚度达到陆生铀富集植物生长周期内所能吸附铀的最佳厚度时，关闭1号库管道阀门，同时打开2号尾矿库尾矿砂排泄管道阀门，尾矿砂排入2号库，优化各工艺流程和参数，使得1号尾矿库铀富集植物种植达到铀富集饱和状态，并收割植物完毕后，2号尾矿库的单次尾矿砂堆积厚度正好达到植物生长周期内所能吸附铀的最佳厚度，即满足式(1)成立
式中Tw1——1号或2号尾矿库陆生铀富集植物种植所需时间，h；
Tw2——1号或2号尾矿库陆生铀富集植物达到铀富集饱和状态所需时间
(视不同植物而定)，h；
Tw3——1号或2号尾矿库陆生铀富集植物收割所需时间，h；
Sw——1号或2号尾矿库面积，m2；
Dw——陆生铀富集植物吸附铀的最佳尾矿砂厚度(视不同植物而定)，m；
Qw——尾矿砂的排放流量(不含水)，m3/h；
此时，关闭2号尾矿库排砂管道阀门，打开1号尾矿库排砂管道阀门，重复上述方法，尾矿初期坝堆满后，再利用粗粒尾矿本身逐级向上加高坝体形成堆积坝，直至堆积坝堆满，尾矿库堆满后，在尾矿库滩面上覆盖一层平均厚度为100cm的粘土，将滩面氡析出率降低至国家规定限值0.74Bq/m2·s。
生产初期，关闭2号净化池排水管阀门，打开1号净化池排水管阀门收集由井管式排水系统排出的尾矿库废水，并在1号池内种植水生铀富集植物，如满江红、野生水葫芦等，利用水生植物去除水中的铀，同时废水中的悬浮固体沉淀至水池底部，优化各工艺流程和参数，使得净化池排满的时间内，1号净化池正好完成水生植物投放、铀富集达到饱和状态、水生植物采集、排水和池底淤泥清除等工作，即满足式(2)成立
式中Ts1——1号或2号净化池水生铀富集植物投放所需时间，h；
Ts2——1号或2号净化池水生铀富集植物达到铀富集饱和状态所需时间
(视不同植物而定)，h；
Ts3——1号或2号净化池水生铀富集植物采集所需时间，h；
Ts4——1号或2号净化池排水和清淤所需时间，h；
Ss——1号或2号净化池面积，m2；
Ds——水生铀富集植物吸附铀的最佳深度(视不同植物而定)，m；
Qs——尾矿库排水流量，m3/h；
此时，关闭1号净化池排水管阀门，打开2号净化池排水管阀门收集尾矿库废水，并种植水生铀富集植物；同时采集1号净化池中水生铀富集植物，并将1号净化池中的清水排出供铀矿选冶厂使用，池底淤泥混入尾矿砂一同由排砂管排入尾矿库；重复上述方法，直至尾矿库治理工作结束。
自尾矿库和净化池收集的铀富集植物被送至植物灰化提铀车间，经植物灰化、铀提取等工艺获得铀及相关产品，产生的残渣被运至尾矿库作为种植陆生铀富集植物的肥料。
重复上述方法，直至尾矿库退役，且尾矿库废水中的铀浓度低于《铀矿冶辐射防护和环境保护规定(GB23727-2009)》限值0.05mg/L，达到直接排放标准，则铀矿尾矿库综合治理工作结束。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于植物吸附提铀工艺的铀矿尾矿库综合治理方法，其特征在于：具体方法步骤如下：
S1、尾矿库建设：建设尾矿库并在尾矿库中间设置一挡墙，并将其分为1号库和2号库，在1号库和2号库中分别构筑井管式排水系统，该系统由排水井、排水管以及排水管上连接的阀门组成；
S2、尾矿废水净化池建设：设置两座容积相同的尾矿库废水净化池，分别为1号净化池和2号净化池，所述1号净化池和2号净化池均与S1中所述井管式排水系统相连通；
S3、1号库尾矿砂净化：打开1号库尾矿砂管道阀门，尾矿砂经排砂管排入1号库，并在1号库尾矿砂上种植陆生铀富集植物，若单次尾矿砂堆积厚度达到陆生铀富集植物生长周期内所能吸附铀的厚度，关闭1号库管道阀门；若单次尾矿砂堆积厚度没有达到陆生铀富集植物生长周期内所能吸附铀的厚度，则继续排砂；
S4、2号库尾矿砂净化：在所述步骤S3关闭1号库管道阀门的同时，打开2号库尾矿砂管道阀门，尾矿砂排入2号库，若1号库铀富集植物种植达到铀富集饱和状态且收割植物完毕后，2号尾矿库的单次尾矿砂堆积厚度正好达到植物生长周期内所能吸附铀的厚度，关闭2号库管道阀门，打开1号库管道阀门，重复步骤S3至尾矿库退役；
S5、1号净化池废水净化：关闭2号净化池排水管阀门，打开1号净化池排水管阀门收集由井管式排水系统排出的尾矿库废水，并在1号净化池内种植水生铀富集植物，若净化池排满，关闭1号净化池排水管的排水管阀门；若未排满，则继续排水；
S6、2号净化池废水净化：在所述步骤S5关闭1号净化池排水管阀门的同时，打开2号净化池排水管阀门收集尾矿库废水，并种植水生铀富集植物；同时采集1号净化池中水生铀富集植物，并将1号净化池中的清水排出，池底淤泥混入尾矿砂由排砂管排入尾矿库；重复步骤S5，直至尾矿库治理工作结束；
S7、铀富集植物的处理：将通过尾矿库和净化池收集的铀富集植物送至植物灰化提铀车间，植物灰化、铀提取，产生的残渣输送至尾矿库，重复上述步骤直至尾矿库治理工作结束。
2.根据权利要求1所述的基于植物吸附提铀工艺的铀矿尾矿库综合治理方法，其特征在于：所述S1中所述尾矿库周边及其底部均铺设有防渗膜。
3.根据权利要求1所述的基于植物吸附提铀工艺的铀矿尾矿库综合治理方法，其特征在于：所述S3与所述S5同时进行。
4.根据权利要求1所述的基于植物吸附提铀工艺的铀矿尾矿库综合治理方法，其特征在于：所述S3与所述S4中陆生铀富集植物为水莎草、博落回中的一种或两种的组合。
5.根据权利要求1所述的基于植物吸附提铀工艺的铀矿尾矿库综合治理方法，其特征在于：所述S4中陆生铀富集植物生长周期内所能吸附铀的厚度满足的关系式为：
式中Tw1——1号或2号尾矿库陆生铀富集植物种植所需时间，h；
Tw2——1号或2号尾矿库陆生铀富集植物达到铀富集饱和状态所需时间，h；
Tw3——1号或2号尾矿库陆生铀富集植物收割所需时间，h；
Sw——1号或2号尾矿库面积，m2；
Dw——陆生铀富集植物吸附铀的最佳尾矿砂厚度，m；
Qw——尾矿砂的排放流量，m3/h。
6.根据权利要求1所述的基于植物吸附提铀工艺的铀矿尾矿库综合治理方法，其特征在于：所述S4中尾矿初期坝堆满后，再利用粗粒尾矿本身逐级向上加高坝体形成堆积坝，直至堆积坝堆满，尾矿库堆满后，在尾矿库滩面上还覆盖有一层粘土，所述粘土的平均厚度为100cm。
7.根据权利要求1所述的基于植物吸附提铀工艺的铀矿尾矿库综合治理方法，其特征在于：所述S5和所述S6中的水生铀富集植物为满江红、野生水葫芦中的一种或两种的组合。
8.根据权利要求1所述的基于植物吸附提铀工艺的铀矿尾矿库综合治理方法，其特征在于：所述S5或所述S6净化池排满时间满足的关系式为：
式中Ts1——1号或2号净化池水生铀富集植物投放所需时间，h；
Ts2——1号或2号净化池水生铀富集植物达到铀富集饱和状态所需时间
(视不同植物而定)，h；
Ts3——1号或2号净化池水生铀富集植物采集所需时间，h；
Ts4——1号或2号净化池排水和清淤所需时间，h；
Ss——1号或2号净化池面积，m2；
Ds——水生铀富集植物吸附铀的最佳深度(视不同植物而定)，m；
Qs——尾矿库排水流量，m3/h。
9.根据权利要求1所述的基于植物吸附提铀工艺的铀矿尾矿库综合治理方法，其特征在于：所述步骤6中净化池中排出的清水中铀浓度低于0.05mg/L。
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