CN114291925B - 一种强碱性富硅含铀溶液的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种强碱性富硅含铀溶液的处理方法,包括如下步骤:分析强碱性富硅含铀溶液的组分，确定在碱性条件下能与沉淀剂反应生成沉淀物的杂质组分的含量；通过化学反应方程式计算沉淀剂的理论加入量；确定沉淀剂的实际加入量；启动搅拌，向存储有碱性富硅含铀溶液的储罐内均匀加入沉淀剂，杂质组分与沉淀剂反应生成沉淀物；对反应物进行固液分离，液相可用于配制树脂除硅剂，固相进行酸洗处理；对酸洗后的浆体进行过滤，固相进行无害化处理，液相中的铀进行回收处理。本发明提供的强碱性富硅含铀溶液的处理方法,在减少废水外排的同时实现碱液的回收利用。
Description
技术领域
本发明涉及富硅废水处理技术领域，特别是涉及一种强碱性富硅含铀溶液的处理方法。
背景技术
酸法地浸采铀工艺中采用离子交换工艺进行铀的提取，其吸附原液中含有硅酸，在离子交换过程中，溶液中的硅酸不断在树脂中积累，导致树脂离子交换性能下降。为保证树脂的离子交换性能，一般需要使用氢氧化钠对树脂进行处理，以去除树脂中的硅酸，恢复树脂的离子交换性能。
使用氢氧化钠对树脂进行处理的过程中会产生部分强碱性富含硅酸钠和铀的溶液。此部分溶液较难处理，直接排放占用蒸发池空间，返回利用又会导致树脂除硅不彻底，影响树脂除硅效果。
发明内容
基于此，有必要针对酸法地浸采铀过程中强碱性富硅含铀溶液难处理的问题,提供一种强碱性富硅含铀溶液的处理方法,该方法通过向强碱性富硅含铀溶液中加入水溶性含钙药剂，将碱性条件下可溶的硅酸钠转化为难溶性物质硅酸钙，从而将其从溶液中分离出来，分离后的溶液可返回配制解毒剂，在减少废水外排的同时实现碱液的回收利用。
为了实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种强碱性富硅含铀溶液的处理方法,包括如下步骤:
1、分析强碱性富硅含铀溶液的组分，确定在碱性条件下能与沉淀剂反应生成沉淀物的杂质组分的含量；
2、根据步骤1确定的在碱性条件下能与沉淀剂反应生成沉淀物的杂质组分的含量，通过化学反应方程式计算沉淀剂的理论加入量；
3、根据步骤2计算的沉淀剂的理论加入量，确定沉淀剂的实际加入量；
4、启动搅拌，向存储有碱性富硅含铀溶液的储罐内，按步骤3计算的量均匀加入沉淀剂，杂质组分与沉淀剂反应生成沉淀物；
5、对经步骤4处理后的强碱性富硅含铀溶液进行固液分离，固液分离后的液相可用于配制树脂除硅剂，固液分离后的固相进行酸洗处理；
6、对经步骤5酸洗后的浆体进行过滤，过滤后的固相进行无害化处理，过滤后的液相中的铀进行回收处理。
进一步地，步骤1中，所述杂质组分包括硅酸根、硫酸根和碳酸根。
进一步地，步骤1中，还包括分析强碱性富硅含铀溶液中的铀。
进一步地，步骤2中，所述沉淀剂为水溶性含钙物质。
进一步地，所述水溶性含钙物质为氧化钙、氯化钙或硝酸钙。
进一步地，步骤2中，根据如下化学方程式计算沉淀剂的理论加入量：
Ca2++SiO3 2-＝CaSiO3↓
Ca2++SO4 2-＝CaSO4↓
Ca2++CO3 2-＝CaCO3↓。
进一步地，步骤3中，所述沉淀剂的实际加入量为理论加入量的1.05-1.10倍。
进一步地，步骤4中，启动搅拌桨，向装有强碱性富硅含铀溶液的容器中连续加入沉淀剂，沉淀剂加入完成后，自然静置，杂质组分与沉淀剂反应生成沉淀物。
进一步地，步骤4中，搅拌时间为2小时，自然静置时间为4小时。
进一步地，步骤5中，通过板框压滤机或浓密机对经步骤4处理后的强碱性富硅含铀溶液进行固液分离。
进一步地，步骤5中，将固液分离后的固相投入反应釜内，加入固相体积的0.5倍的清水，搅拌均匀，然后在不断搅拌的情况下加入工业硫酸，直至溶液中的硫酸浓度达到10g/L，继续搅拌1小时。
进一步地，步骤6中，所述固相为滤渣，所述液相为滤液和滤渣洗涤液。
进一步地，步骤6中，对固相进行无害化处理包括如下步骤：将滤渣经水洗后堆放处理。
进一步地，步骤6中，对液相中的铀进行回收处理包括如下步骤：将滤液和滤渣洗涤液合并返回生产系统回收其中的铀。
进一步地，步骤6中，使用可水洗的板框压滤机对酸洗后的浆体进行过滤。
本发明的有益技术效果：
本发明的强碱性富硅含铀溶液的处理方法，一方面强碱性富硅含铀溶液中的硅酸根离子、硫酸根离子、碳酸根离子的去除率在90％以上，溶液中铀去除率在70％以上，残渣中铀含量在0.001％以下；另一方面氧化钙与杂质反应产生沉淀的同时生成了氢氧化钠，补足了树脂除硅过程中氢氧化钠的消耗，实现了溶液的循环利用。
附图说明
图1为本发明的强碱性富硅含铀溶液的处理方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细地描述。
实施例1
参见图1,本发明提供一种强碱性富硅含铀溶液的处理方法,包括如下步骤:
1、树脂除硅废液组分分析:分析强碱性富硅含铀溶液的组分，确定在碱性条件下能与沉淀剂反应生成沉淀物的杂质组分的含量以及铀的含量。
2、确定沉淀剂加入量:根据步骤1确定的在碱性条件下能与沉淀剂反应生成沉淀物的杂质组分的含量，通过化学反应方程式计算沉淀剂的理论加入量；根据计算的沉淀剂的理论加入量，确定沉淀剂的实际加入量，
3、杂质沉淀:将沉淀剂加入强碱性富硅含铀溶液中，杂质组分与沉淀剂反应生成沉淀物；
4、固液分离:对经步骤3处理后的强碱性富硅含铀溶液进行固液分离，固液分离后的液相用于配制树脂除硅剂；
5、固相酸洗：对经步骤4固液分离的固相进行酸洗处理；
6、对酸洗后的浆体进行固液分离:使用可水洗的板框压滤机对酸洗后的浆体进行过滤对经步骤5酸洗后的浆体进行过滤，过滤后的固相进行无害化处理，过滤后的液相中的铀进行回收处理。
步骤1中，所述杂质组分包括硅酸根、硫酸根和碳酸根。
步骤2中，所述沉淀剂为氧化钙、氯化钙和硝酸钙等水溶性含钙物质。操作过程中可根据步骤5中溶液配制需要选择含钙物质的种类。
步骤2中，根据如下化学方程式计算沉淀剂的理论加入量：
Ca2++SiO3 2-＝CaSiO3↓
Ca2++SO4 2-＝CaSO4↓
Ca2++CO3 2-＝CaCO3↓。
步骤2中，所述沉淀剂的实际加入量为理论加入量的1.05-1.10倍。通过试验发现，沉淀剂实际加入量为理论用量的0倍、0.10倍、0.20倍、0.30倍、0.40倍、0.50倍、0.55倍、0.60倍、0.65倍、0.70倍、0.75倍、0.80倍、0.85倍、0.90倍、0.95倍、1.00倍、1.05倍、1.10倍、1.15倍、1.20倍、1.25倍、1.30倍、1.35倍、1.40倍、1.45倍、1.50倍时，随着沉淀剂的实际加入量的增加，杂质的沉淀率也随之增加，但当沉淀剂加入量超过理论加入量的1.05倍时，沉淀剂的加入对杂质沉淀率提升较少，优选沉淀剂的实际加入量为理论加入量的1.05～1.10倍。
步骤3中，启动搅拌桨，向装有强碱性富硅含铀溶液的容器中连续加入沉淀剂，搅拌时间为2小时。通过对加入沉淀剂后不同搅拌时间对比，加入沉淀剂后搅拌0.5h、1h、1.5h、2.0h、2.5h、3.0h、3.5h、4.0h，随着搅拌时间的增加，杂质沉淀率也增加，当搅拌时间超过2h后，继续搅拌杂质沉淀率增加＜5％，优选为2h。
沉淀剂加入完成后，自然静置4小时，杂质组分与沉淀剂反应生成沉淀物。停止搅拌后，对自然静置时间对沉淀物沉降率的影响进行对比，发现，自然静置时间为0.5h、1h、1.5h、2.0h、2.5h、3.0h、3.5h、4.0h、4.5h、5.0h、5.5h、6.0h、6.5h、7.0h、7.5h、8.0h时，随着自然静置时间增加，沉淀物沉降率也增加，但当自然静置时间超过4h时，其增加率＜5％，优选自然静置时间为4h。
步骤4中，通过板框压滤机和/或浓密机对经步骤3处理后的强碱性富硅含铀溶液进行固液分离。设备的选择应当根据处理规模、设备价格、场地面积、用工成本等指标综合考虑，选择经济适用的设备。
步骤5中，将固液分离后的固相投入反应釜内，加入固相体积的0.5倍的清水，搅拌均匀，然后在不断搅拌的情况下加入工业硫酸，直至溶液中的硫酸浓度达到10g/L，继续搅拌1小时。
加入0.25倍、0.5倍、0.75倍、1.00倍固相体积的清水发现，加入0.5倍固相体积清水时，混合后固相在轻微搅拌条件下可以顺畅流动，与溶液接触充分，为减少用水量，优选为0.5倍体积的清水。
对酸洗后溶液中硫酸浓度对铀溶解效果的影响进行试验，在酸洗后溶液中硫酸浓度为1g/L、2g/L、3g/L、3g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L、10g/L、11g/L、12g/L、13g/L、14g/L、15g/L时，随着溶液中硫酸浓度增加，其残渣中铀浓度也越低，但当溶液中硫酸浓度超过9g/L时，其残渣中铀含量仅有0.0009％，当溶液中硫酸浓度达到15g/L时，残渣中的铀含量仍然有0.0007％，溶液中硫酸浓度越高会导致后续铀提取难度增加，优选酸洗后溶液中硫酸浓度为10g/L。
当溶液中硫酸浓度达到10g/L后，持续搅拌0.5h、1.0h、1.5h、2.0h，发现搅拌1h后溶液中的铀浓度不再增加，优选搅拌时间为1.0h。
步骤6中，所述固相为滤渣，所述液相为滤液和滤渣洗涤液。
步骤6中，对固相进行无害化处理包括如下步骤：将滤渣经水洗后堆放处理。
步骤6中，对液相中的铀进行回收处理包括如下步骤：将滤液和滤渣洗涤液合并返回铀提取系统回收其中的铀。
将上述强碱性富硅含铀溶液的处理方法用于内蒙古某地浸采铀矿山强碱性富硅溶液处理中，其强碱性富硅溶液中氢氧根离子浓度为40～80g/L，硅酸根离子浓度为20～100g/L，硫酸根离子浓度为60～100g/L，碳酸根离子浓度为20～40g/L，铀浓度为0.5～2g/L,通过使用氧化钙进行杂质沉淀和铀回收的，一方面溶液中的硅酸根离子、硫酸根离子、碳酸根离子的去除率在90％以上，残渣中铀含量在0.001％以下；另一方面氧化钙与杂质反应产生沉淀的同时生成了氢氧化钠，补足了树脂除硅过程中氢氧化钠的消耗，实现了溶液的循环利用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种强碱性富硅含铀溶液的处理方法,其特征在于，包括如下步骤:
（1）、分析强碱性富硅含铀溶液的组分，确定在碱性条件下能与沉淀剂反应生成沉淀物的杂质组分的含量；
（2）、根据步骤（1）确定的在碱性条件下能与沉淀剂反应生成沉淀物的杂质组分的含量，通过化学反应方程式计算沉淀剂的理论加入量；
（3）、根据步骤（2）计算的沉淀剂的理论加入量，确定沉淀剂的实际加入量；
（4）、启动搅拌，向存储有碱性富硅含铀溶液的储罐内，按步骤（3）计算的量均匀加入沉淀剂，杂质组分与沉淀剂反应生成沉淀物；
（5）、对经步骤（4）处理后的强碱性富硅含铀溶液进行固液分离，固液分离后的液相可用于配制树脂除硅剂，固液分离后的固相进行酸洗处理；
（6）、对经步骤（5）酸洗后的浆体进行过滤，过滤后的固相进行无害化处理，过滤后的液相中的铀进行回收处理；
步骤（1）中，所述杂质组分包括硅酸根、硫酸根和碳酸根；
步骤（2）中，所述沉淀剂为水溶性含钙物质。
2.根据权利要求1所述的强碱性富硅含铀溶液的处理方法,其特征在于，所述水溶性含钙物质为氧化钙、氯化钙或硝酸钙。
3.根据权利要求1所述的强碱性富硅含铀溶液的处理方法,其特征在于，步骤（2）中，根据如下化学方程式计算沉淀剂的理论加入量：
Ca2++SiO3 2-=CaSiO3↓
Ca2++SO4 2-=CaSO4↓
Ca2++CO3 2-=CaCO3↓。
4.根据权利要求1所述的强碱性富硅含铀溶液的处理方法,其特征在于，步骤（3）中，所述沉淀剂的实际加入量为理论加入量的1.05-1.10倍。
5.根据权利要求1所述的强碱性富硅含铀溶液的处理方法,其特征在于，步骤（4）中，启动搅拌桨搅拌2小时，向装有强碱性富硅含铀溶液的容器中连续加入沉淀剂，沉淀剂加入完成后，自然静置4小时，杂质组分与沉淀剂反应生成沉淀物。
6.根据权利要求1所述的强碱性富硅含铀溶液的处理方法,其特征在于，步骤（5）中，通过板框压滤机或浓密机对经步骤（4）处理后的强碱性富硅含铀溶液进行固液分离；将固液分离后的固相投入反应釜内，加入固相体积的0.5倍的清水，搅拌均匀，然后在不断搅拌的情况下加入工业硫酸，直至溶液中的硫酸浓度达到10g/L，继续搅拌1小时。
7.根据权利要求1所述的强碱性富硅含铀溶液的处理方法,其特征在于，步骤（6）中，所述固相为滤渣，所述液相为滤液和滤渣洗涤液。
8.根据权利要求1所述的强碱性富硅含铀溶液的处理方法,其特征在于，步骤（6）中，使用可水洗的板框压滤机对酸洗后的浆体进行过滤；对固相进行无害化处理包括如下步骤：将滤渣经水洗后堆放处理；对液相中的铀进行回收处理包括如下步骤：将滤液和滤渣洗涤液合并返回生产系统回收其中的铀。
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