CN111547877A - 一种硝酸体系含铀废水的除铀方法 - Google Patents

一种硝酸体系含铀废水的除铀方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及湿法冶金技术领域，具体公开了一种硝酸体系含铀废水的除铀方法，包括以下步骤：步骤一：配制特定混合试剂；步骤二：混合；步骤三：中和沉淀；步骤四：固液分离。本发明方法除铀效率高，工艺流程简单，实用性强，且不产生其他工艺废物，对水体无二次污染。

Description

一种硝酸体系含铀废水的除铀方法
技术领域
本发明属于湿法冶金技术领域，具体涉及一种硝酸体系含铀废水的除铀方法。
背景技术
随着我国核能的快速发展，我国的核燃料循环设施规模也在不断扩大，其废水产生量也在逐渐增加，加大了企业废水处理的压力。通常而言，核燃料循环过程中产生的废水对环境污染问题主要是铀引起的。在国家颁布的相应废水排放标准中规定，外排废水铀浓度要小于0.05mg/L。如何经济而稳定地对废水进行处理，避免废水中的铀对生态环境和人类健康造成影响，一直是企业面临的难题。
现阶段已报道的铀去除方法主要有化学沉淀法、蒸发浓缩法、吸附法、离子交换法、膜处理法、电解还原法等。化学沉淀法可分为絮凝沉淀法和化学沉淀法，但目前已有的絮凝沉淀法或化学沉淀法处理硝酸体系废水时，不能使废水中铀浓度达到或稳定达到外排标准，需要与硅胶吸附法等相结合，形成组合除铀工艺，如专利CN106847357B、CN108257706A所述；其他方法也存在处理流程较长或成本高的问题，部分方法甚至不能达到废水外排的要求，通常也需要进行工艺组合，如专利CN106636690B、CN103193289B、CN109607849A等所述。
在以八氧化三铀、重铀酸钠或重铀酸铵等为原料的铀纯化转化生产线的生产过程中，势必产生硝酸体系含铀废水。而现有的废水除铀方法，均仅对特定的体系有效，针对硝酸体系的除铀方法仍有新的发展空间，因此形成操作简便、处理效果稳定、除铀效率高、满足铀浓度排放标准要求的硝酸体系含铀废水处理方法具有现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硝酸体系含铀废水的除铀方法，使得处理后的铀浓度可以稳定达标。
本发明的技术方案如下：
一种硝酸体系含铀废水的除铀方法，包括以下步骤：
步骤一：配制特定混合试剂
所述特定混合试剂的原料为铁、镁、铝的氧化物或碳酸盐或硝酸盐，将各固体原料混匀，即配制出包括元素铁、镁、铝的特定混合试剂；
步骤二：混合
将特定混合试剂与硝酸体系含铀废水进行混合，得到混合溶液；
步骤三：中和沉淀
在混合溶液中加入中和沉淀试剂至终点pH值在6～9之间，然后进行中和沉淀反应，得到中和沉淀浆体；
步骤四：固液分离
对中和沉淀浆体进行过滤，得到铀浓度小于0.05mg/L、pH值为6～9的沉淀母液。
步骤一中，原料的使用量满足配制出的特定混合试剂中铁、镁、铝三者的质量比例关系为(4～30):(2～8):(1～5)。
步骤二中，控制特定混合试剂的加入量，使得含铀废水与特定混合试剂的液固比为6～60L/kg。
步骤二中，混合采用机械搅拌，混合温度为10～80℃，混合时间为0.5～2h。
步骤三中，所述的中和沉淀试剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钙溶液中的一种。
步骤三中，氨水为工业氨水，含氨25～28％，氢氧化钠为工业固体产品，氢氧化钙溶液固含量为15～25％；
步骤三中，中和沉淀反应的反应时间为0.5～4h，反应温度为10～90℃。
步骤四中，过滤采用板框压滤方式。
步骤一中，通过搅拌机将各固体原料混匀。
在所述的硝酸体系含铀废水中，硝酸浓度为0.2～4mol/L，铀浓度为0.05～300mg/L，金属杂质元素质量浓度为0.5～30g/L。
本发明的显著效果在于：
(1)本发明方法除铀效率高，一步沉淀即可将废水中的铀浓度稳定降低到0.05mg/L以下；
(2)本发明方法工艺流程简单，实用性强，原有硝酸体系含铀废水一般均需要中和沉淀和固液分离过程，本发明方法只需在中和沉淀之前加入特定混合试剂即可；
(3)采用本发明方法不产生其他工艺废物，特定混合试剂使用的材料均为无机材料，对水体无二次污染，经济、环保。
附图说明
图1为方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示的一种硝酸体系含铀废水的除铀方法，在所述的硝酸体系含铀废水中，硝酸浓度为0.2～4mol/L，铀浓度为0.05～300mg/L，金属杂质元素质量浓度为0.5～30g/L；方法包括以下步骤：
步骤一：配制特定混合试剂
所述特定混合试剂的原料为铁、镁、铝的氧化物或碳酸盐或硝酸盐，将各固体原料通过搅拌机混匀，即配制出包括元素铁、镁、铝的特定混合试剂；
其中，原料的使用量满足配制出的特定混合试剂中铁、镁、铝三者的质量比例关系为(4～30):(2～8):(1～5)；
步骤二：混合
采用机械搅拌，将特定混合试剂与硝酸体系含铀废水进行混合，混合温度为10～80℃，混合时间为0.5～2h，得到混合溶液；
控制特定混合试剂的加入量，使得含铀废水与特定混合试剂的液固比为6～60L/kg；
步骤三：中和沉淀
在混合溶液中加入中和沉淀试剂至终点pH值在6～9之间，然后进行中和沉淀反应，反应时间为0.5～4h，反应温度为10～90℃，得到中和沉淀浆体；
所述的中和沉淀试剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钙溶液中的一种，其中氨水为工业氨水，含氨25～28％，氢氧化钠为工业固体产品，氢氧化钙溶液固含量为15～25％；
步骤四：固液分离
对中和沉淀浆体进行板框压滤，得到铀浓度小于0.05mg/L、pH值为6～9的沉淀母液。
实例一
某含铀废水中，铀浓度为3mg/L，硝酸浓度为1.5mol/L，杂质浓度为8g/L。采用本发明方法进行除铀，包括以下步骤：
首先制备特定混合试剂，将三氧化二铁、氧化镁、三氧化二铝的试剂进行混合，三者的比例关系为22:5:4；
其次在含铀废水中加入特定混合试剂进行混合，加入量按液固比为32:1(L/kg)进行，混合反应1h，混合温度55℃；
然后在混合后的废水中加入中和沉淀试剂氨水，氨水浓度为20％，控制终点pH值为7.3，反应温度为44℃，反应时间为2h；
最后对沉淀浆体进行板框压滤，沉淀母液中铀浓度为0.027mg/L。
实例二
某含铀废水中，铀浓度为0.2mg/L，硝酸浓度为0.5mol/L，杂质浓度为3g/L。采用本发明方法进行除铀，包括以下步骤：
首先制备特定混合试剂，将硝酸铁、硝酸镁、硝酸铝的试剂进行混合，三者的比例关系为17:12:8。
其次在含铀废水中加入特定混合试剂进行混合，加入量按液固比为27:1(L/kg)进行，混合反应1h，混合温度25℃；
然后在混合后的废水中加入中和沉淀试剂氢氧化钙溶液，浓度为18％，控制终点pH值为7.5，反应温度为35℃，反应时间为4h；
最后对沉淀浆体进行板框压滤，沉淀母液中铀浓度为0.028mg/L。
实例三
某含铀废水中，铀浓度为200mg/L，硝酸浓度为2.5mol/L，杂质浓度为25g/L。采用本发明方法进行除铀，包括以下步骤：
首先制备特定混合试剂，将碳酸铁、碳酸镁、碳酸铝的试剂进行混合，三者的比例关系为42:42:17；
其次在含铀废水中加入特定混合试剂进行混合，加入量按液固比为10:1(L/kg)进行，混合反应1.5h，混合温度35℃；
然后在混合后的废水中加入中和沉淀试剂氨水，氨水浓度为20％，控制终点pH值为8.3，反应温度为65℃，反应时间为2.5h；
最后对沉淀浆体进行板框压滤，沉淀母液中铀浓度为0.031mg/L。
实例四
某含铀废水中，铀浓度为12mg/L，硝酸浓度为3.5mol/L，杂质浓度为10g/L。采用本发明方法进行除铀，包括以下步骤：
首先制备特定混合试剂，将硝酸铁、碳酸镁、氧化铝的试剂进行混合，三者的比例关系为43:24:4；
其次在含铀废水中加入特定混合试剂进行混合，加入量按液固比为15:1(L/kg)进行，混合反应2h，混合温度45℃；
然后在混合后的废水中加入中和沉淀试剂氢氧化钠固体，控制终点pH值为7.6，反应温度为57℃，反应时间为3h；
最后对沉淀浆体进行板框压滤，沉淀母液中铀浓度为0.024mg/L。
实例五
某含铀废水中，铀浓度为0.8mg/L，硝酸浓度为1.0mol/L，杂质浓度为5g/L。采用本发明方法进行除铀，包括以下步骤：
首先制备特定混合试剂，将氧化铁、碳酸镁、氧化铝的试剂进行混合，三者的比例关系为7:12:2；
其次在含铀废水中加入特定混合试剂进行混合，加入量按液固比为24:1(L/kg)进行，混合反应2.5h，混合温度40℃；
然后在混合后的废水中加入中和沉淀试剂氢氧化钠固体，控制终点pH值为7.5，反应温度为45℃，反应时间为3h；
最后对沉淀浆体进行板框压滤，沉淀母液中铀浓度为0.019mg/L。
实例六
某含铀废水中，铀浓度为50mg/L，硝酸浓度为2.0mol/L，杂质浓度为15g/L。采用本发明方法进行除铀，包括以下步骤：
首先制备特定混合试剂，将碳酸铁、氧化镁、氧化铝的试剂进行混合，三者的比例关系为37:10:7；
其次在含铀废水中加入特定混合试剂进行混合，加入量按液固比为20:1(L/kg)进行，混合反应2h，混合温度35℃；
然后在混合后的废水中加入中和沉淀试剂氨水，氨水浓度为25％，控制终点pH值为7.9，反应温度为70℃，反应时间为2h；
最后对沉淀浆体进行板框压滤，沉淀母液中铀浓度为0.023mg/L。

Claims (10)

1.一种硝酸体系含铀废水的除铀方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：配制特定混合试剂
所述特定混合试剂的原料为铁、镁、铝的氧化物或碳酸盐或硝酸盐，将各固体原料混匀，即配制出包括元素铁、镁、铝的特定混合试剂；
步骤二：混合
将特定混合试剂与硝酸体系含铀废水进行混合，得到混合溶液；
步骤三：中和沉淀
在混合溶液中加入中和沉淀试剂至终点pH值在6～9之间，然后进行中和沉淀反应，得到中和沉淀浆体；
步骤四：固液分离
对中和沉淀浆体进行过滤，得到铀浓度小于0.05mg/L、pH值为6～9的沉淀母液。
2.如权利要求1所述的一种硝酸体系含铀废水的除铀方法，其特征在于：步骤一中，原料的使用量满足配制出的特定混合试剂中铁、镁、铝三者的质量比例关系为(4～30):(2～8):(1～5)。
3.如权利要求2所述的一种硝酸体系含铀废水的除铀方法，其特征在于：步骤二中，控制特定混合试剂的加入量，使得含铀废水与特定混合试剂的液固比为6～60L/kg。
4.如权利要求3所述的一种硝酸体系含铀废水的除铀方法，其特征在于：步骤二中，混合采用机械搅拌，混合温度为10～80℃，混合时间为0.5～2h。
5.如权利要求4所述的一种硝酸体系含铀废水的除铀方法，其特征在于：步骤三中，所述的中和沉淀试剂为氨水、氢氧化钠、氢氧化钙溶液中的一种。
6.如权利要求5所述的一种硝酸体系含铀废水的除铀方法，其特征在于：步骤三中，氨水为工业氨水，含氨25～28％，氢氧化钠为工业固体产品，氢氧化钙溶液固含量为15～25％。
7.如权利要求6所述的一种硝酸体系含铀废水的除铀方法，其特征在于：步骤三中，中和沉淀反应的反应时间为0.5～4h，反应温度为10～90℃。
8.如权利要求7所述的一种硝酸体系含铀废水的除铀方法，其特征在于：步骤四中，过滤采用板框压滤方式。
9.如权利要求2所述的一种硝酸体系含铀废水的除铀方法，其特征在于：步骤一中，通过搅拌机将各固体原料混匀。
10.如权利要求1～9任一项所述的一种硝酸体系含铀废水的除铀方法，其特征在于：在所述的硝酸体系含铀废水中，硝酸浓度为0.2～4mol/L，铀浓度为0.05～300mg/L，金属杂质元素质量浓度为0.5～30g/L。
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