FR2562311A1 - Procede de decontamination en uranium et en radium de solutions uraniferes carbonatees et/ou bicarbonatees par addition d'un sel d'aluminium - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION A POUR OBJET UN PROJET DE DECONTAMINATION ET D'AJUSTEMENT DU PH DE SOLUTIONS URANIFERES POUR LES RENDRE COMPATIBLES AVEC L'ENVIRONNEMENT NATUREL DANS LEQUEL ELLES SONT SUSCEPTIBLES D'ETRE REJETEES. CE PROCEDE EST CARACTERISE EN CE QUE LES SOLUTIONS A TRAITER AYANT UNE CONCENTRATION EN IONS CARBONATE SUPERIEURE A ENVIRON 100MGL OU EN IONS BICARBONATE SUPERIEURE A ENVIRON 300MGL OU BIEN EN IONS CARBONATE ET BICARBONATE SUPERIEURE A ENVIRON 300MGL ET CONTENANT ENVIRON 1 A ENVIRON 100MGL D'URANIUM SONT ADDITIONNEES: -DANS UNE PREMIERE ETAPE, D'HYDROXYDE DE CALCIUM JUSQU'A PH12; -DANS UNE DEUXIEME ETAPE, D'UN ACIDE POUR AMENER LE PH A LA VALEUR D'ENVIRON 4; -DANS UNE TROISIEME ETAPE, D'UN SEL D'ALUMINIUM, TEL QUE L'ALUMINATE DE SODIUM EN QUANTITE SUFFISANTE POUR QU'IL Y AIT PRECIPITATION, COAGULATION ET ADSORPTION DE L'URANIUM ENCORE PRESENT DANS LA SOLUTION, DANS DES CONDITIONS TELLES QUE LA TENEUR FINALE OBTENUE DE L'URANIUM SOIT EGALE OU INFERIEURE A ENVIRON 1,8MGL ET QUE LE PH FINAL DES SOLUTIONS SOIT D'ENVIRON 5,5 A ENVIRON 8,5.
Description
PROCEDE DE TRAITEMENT DE SOLUTIONS URANIFERES
CARBONATEES ET/OU BICARBONATEES
PAR ADDITION D'UN SEL D'ALUMINIUM
L'invention a pour objet un procédé de traitement de solutions contenant des ions carbonate et/ou bicarbonate, contaminées par de 1 uranium.
CARBONATEES ET/OU BICARBONATEES
PAR ADDITION D'UN SEL D'ALUMINIUM
L'invention a pour objet un procédé de traitement de solutions contenant des ions carbonate et/ou bicarbonate, contaminées par de 1 uranium.
D'un point de vue plus général, l'invention vise à fournir un procédé de traitement de solutions uraniféres carbonatées et/ou bicarbonatées, contenant éventuellement du radium, lequel procédé comprend l'ajustement du pH final et la décontamination en uranium et en radium à des valeurs telles que les solutions, après traitement, puissent être rejetées sans nuire à l'environnement naturel.
L'extraction des minerais d'uranium à partir de mines à ciel ouvert ou de mines souterraines nécessite de traiter les eaux d'exhaure. dont les débits peuvent atteindre jusqu'à plusieurs centaines de metres cube.
Ces eaux d exhaure contiennent differents éléments, notamment de l'uranium et éventuellement du radium, à des concentrations susceptibles d'être nuisibles à 1' envi- ronnement naturel lorsqu'elles y sont rejetées. Par ailleurs, ces eaux présentent enéralement un pH également nuisible à l'environnement naturel.
I1 en est de même des effluents liquides résultant du traitement acide ou alcalin de minerais d'ura- ni um.
Afin de ne pas nuire à l'environnement naturel.
notamment au réseau hydrogéologique dans lequel les eaux d exhaure et les effluents liquides sont rejetés, la concentration de ces eaux et effluents respectivement en uranium et en radium doit être aussi faible que possible. Ceci explique la raison pour laquelle on a fixé des normes très strictes concernant le pH et les teneurs maximales en uranium et en radium pour le rejet des solutions constituées par les eaux d exhaure et les effluents liquides. Il faut en effet que le pH final de-ces solutions soit compris entre 5,5 et 8.5. que la teneur en radium corresponde à une activité égale ou inférieure à 10 pCi/l et celle de l'uranium soit egale ou inférieure à 1,8 mg/l.
On sait eliminer le radium par un traitement au chlorure de baryum, qui en présence d'ions sulfate, provoque la- précipitation du radium sous forme de sulfate de radium,
Quant à l'élimination de l'uranium, dans les procédes mis en oeuvre à ce jour. on utilise des resines ou autres adsorbants (par exemple l'oxyde de titane), qui nécessitent des installations importantes et presentent souvent des risques de colmatage.
Quant à l'élimination de l'uranium, dans les procédes mis en oeuvre à ce jour. on utilise des resines ou autres adsorbants (par exemple l'oxyde de titane), qui nécessitent des installations importantes et presentent souvent des risques de colmatage.
Le problème non encore resolu à ce jour est la mise au point d'un procédé de traitement d'eaux d'exhaure ou d'effluents contenant des teneurs en uranium à la fois trop faibles pour justifier l'implantation d'une unité de résine onéreuse, et trop élevées pour permettre le rejet de ces eaux et effluents dans la nature.
Les difficultés liées à l'élimination de l'ura- nium sont corrélées à plusieurs paramètres et notamment au fait que, dans les solutions uranifères, l'uranium se trouve sous diverses formes physiques, à savoir solides, solubles et colloldales.
Les particules solides d'uranium font généralement l'objet d'une élimination par décantation ou filtration.
En ce qui concerne les particules solubles, leur existence s'explique le plus souvent par la formation d'acide sulfurique, ce qui conduit à des eaux acides permettant la lixiviation de l'uranium ou bien par la présence d'ions carbonate et/ou bicarbonate qui conduit sent à des eaux alcalines, permettant la lixiviation de l'uranium.
Quant aux particules colloïdales, elles correspondent à un état intermédiaire entre l'uranium solide et soluble et elles ont généralement une taille de 10-1 à 10 microns et nue peuvent pas hêtre éliminées par simple décantation ou filtration.
C'est notamment la coexistence, dans une meme solution, de l'uranium soluble et colloidal, qui rend difficile la mise au point d'un procédé efficace d'élimination de l'uranium.
Un autre paramètre qui intervient dans l'élimination de l'uranium, est la présence de nombreux autres ions ainsi que la valeur respective de leur concentration. Parmi ces ions, on peut citer les ions calcium, sodium, magnésium, sulfate, carbonate, bicarbonate, chlorure, potassium, nitrate, ferrique, aluminium.
L'un des buts de l'invention est de fournir un procédé d'élimination d'uranium à partir de solutions uranifères carbonatées et/ou bicarbonatées, que 1' ura- nium soit sous forme soluble et/ou sous forme colloi- dale.
Un autre but de l'invention est de fournir un procédé d'élimination de l'uranium à partir de solutions uranifères carbonatées et/ou bicarbonatées, applicable mime à des solutions fortement chargées en ions.
Un autre but de l'invention est de fournir un procédé d'élimination d'uranium, à partir de solutions uraniféres carbonatées et/ou bicarbonatées, quelle que soit la nature des espèces ioniques en solution.
Un autre but de l'invention est de fournir un procédé d'élimination de l'uranium et du radium, à partir de solutions uranifères carbonatées et/ou bicarbo nattées, à l'issue duquel les teneurs en uranium et en radium et la valeur du pH des solutions finales obtenues soient compatibles avec l'environnement naturel.
Un autre but de l'invention est de fournir un procédé d'élimination de l'uraniumet du radium à partir de solutions uraniféres carbonatées et/ou bicarbonatées, à l'issue duquel les teneurs en uranium et en radium ainsi que la valeur du pH des solutions finales obtenues, soient conformes aux normes legislatives en vigueur.
Le procédé de traitement selon l'invention d'ajustement du pH et de décontamination de solutions uraniféres carbonatées et/ou bicarbonatées est caractérisé en ce que les solutions à traiter ayant une concentration en ions carbonate supérieure à environ 100 mg/l, ou bien une concentration en ions bicarbonate superieure à environ 300 mg/l ou bien une concentration totale en ions carbonate et bicarbonate supérieure à environ 300 mg/l et contenant environ 1 à environ 100 mg/l d'uranium,
- sont additionnées, dans une première étape, d'hydroxyde de calcium jusqu'à environ pH 12, en quantité suffisante pour faire précipiter les ions carbonate, les ions bicarbonate et de l'uranium
- puis, dans une seconde étape, sont additionnées d'un acide pour amener le pH à la valeur d'environ -4; ;
- puis, dans une troisième étape, sont additionnées d'un sel d'aluminium, de préférence soluble dans les solutions, et qui, après hydrolyse dans les solutions, conduit à la formation d'Al(OH) 3 et est susceptible d'entrainer une augmentation du pH, l'addition de ce sel d'aluminium étant effectuée en quantité suffisante pour qu'il y ait précipitation, coagulation et adsorption de l'uranium encore présent dans les solutions, tel qu'il y ait élimination d'au moins environ 95 y, de l'uranium initialement présent et que la teneur finale obtenue soit égale ou inférieure à environ 1,8 mg/l et que le pH final des solutions soit d'environ 5,5 à environ 8,5.
- sont additionnées, dans une première étape, d'hydroxyde de calcium jusqu'à environ pH 12, en quantité suffisante pour faire précipiter les ions carbonate, les ions bicarbonate et de l'uranium
- puis, dans une seconde étape, sont additionnées d'un acide pour amener le pH à la valeur d'environ -4; ;
- puis, dans une troisième étape, sont additionnées d'un sel d'aluminium, de préférence soluble dans les solutions, et qui, après hydrolyse dans les solutions, conduit à la formation d'Al(OH) 3 et est susceptible d'entrainer une augmentation du pH, l'addition de ce sel d'aluminium étant effectuée en quantité suffisante pour qu'il y ait précipitation, coagulation et adsorption de l'uranium encore présent dans les solutions, tel qu'il y ait élimination d'au moins environ 95 y, de l'uranium initialement présent et que la teneur finale obtenue soit égale ou inférieure à environ 1,8 mg/l et que le pH final des solutions soit d'environ 5,5 à environ 8,5.
Les solutions uraniféres carbonatées ou bicarbonatées traitées selon le procédé de l'invention, sont soit des eaux d exhaure, soit proviennent du traitement de lixiviation basique de minerais d'uranium.
Dans les solutions de l'invention, la teneur des ions carbonate est généralement comprise d' environ 10 à environ 1 000 mg/l, et celle des ions bicarbonate est généralement comprise d'environ 10 à environ 2 000 mg/l.
Le pH des solutions carbonatées et/ou bicarbonatées traitées selon le procédé de l'invention est généralement compris d'environ 7 à environ 10, notamment d'environ 7,5 à environ 0,5.
L'uranium présent dans les solutions uraniféres carbonatées et/ou bicarbonatées traitées par le procédé selon l'invention, est sous forme soluble et/ou sous forme colloïdale.
Dans les solutions carbonatées et/ou bicarbona tées traitées selon le procédé de l'invention, forme solubilisée et la forme colloïdale de l'uranium coexistent généralement dans des proportions respectives qui dépendent du pH et de la nature des ions en solution.
Pour fixer les idées, on peut considérer que dans la gamme de pH d'environ 7,5 à environ 9, l'uranium est en grande partie solubilisé, notamment à l'état de UO2(CO3)3 , mais qu'il existe aussi sous la forme colloidale.
Par contre, on peut considérer que dans la gamme de pH d'environ 6 à environ 7,5, a fortiori d'environ 7 environ 7,5, l'uranium est essentiellement sous forme colloïdale. ce qui n'exclut pas la présence d'uranium sous forme solubilisée.
Pour traiter les solutions par le procédé de l invention, dans une première étape, on additionne l'hydroxyde de calcium jusqu'à environ pH 10, ce qui entraine la précipitation des ions bicarbonate selon la réaction :
On continue l'addition de l'hydroxyde de calcium jusqu'à environ pH 12, ce qui entraine la précipitation des ions carbonate selon la réaction
La soude formée au cours de la precipitation des ions carbonate entraine, à pH supérieur à 12, la précipitation de l'uranium sous forme d'uranate de sodium selon la réaction
Les différents précipités sont alors éliminés, par exemple par décantation.
On a constaté que, lorsque les solutions urani fères contiennent au moins 100 mg/l d'ions carbonate, ou au moins 300 mg/l d'ions bicarbonate, ou au moins 300 mg/l d'ions carbonate et bicarbonate, il est néces- saire d'ajouter de la chaux pour détruire le complexe d'uranyl carbonate.
La chaux, peu soluble dans l'eau, est introduite avantageusement sous forme de lait de chaux, contenant environ 200 g/l de Ca(OH)2.
Lorsqu'on utilise un lait de chaux de concentration d'environ 200 g/l, la quantité de chaux introduite est de l'ordre d'environ 5 g/l de solution à traiter.
La précipitation de l'uranium qui a lieu au cours de cette première étape, permet d'éliminer environ 90 Z de l'uranium initialement présent, mais la concentration en uranium restant dans la solution est-généralement encore supérieure à 1,8 mg/l, et doit donc être abaissée.
Ceci est particulièrement le cas lorsque la quantité d'uranium initialement présente dans la solution est faible, par exemple de l'ordre d'environ 2 à environ 5 mg/l, car la précipitation par la chaux entraine une élimination incomplète de l'uranium.
A l'issue de la précipitation de l'uranium, sous forme d'uranate de sodium, le pH est sensiblement de l'ordre de 12. On procéde alors à une deuxième étape du procédé, au cours de laquelle le pH de la solution est amené à environ 4.
On utilise avantageusement l'acide sulfurique de concentration d'environ 1 800 g/l.
Lorsqu'on utilise de l'acide sulfurique de concentration d'environ 1 800 g/l, on l'additionne à raison d'environ 2,5 g/l de solution à traiter.
L'avantage constitué par l'addition d'acide sulfurique est l'introduction d'ions sulfate dans la solution, dont la présence est nécessaire dans les cas oU il faut également éliminer les ions radium présents dans la solution.
Dans une troisième étape de mise en oeuvre du procédé selon l'invention qui a lieu après l'ajustement du pH de la solution à la valeur d'environ 4, on additionne un sel d'aluminium, de préférence soluble en milieu aqueux, notamment dans les solutions à traiter et qui, après avoir été additionné à la solution à traiter, est hydrolysé, et il y a formation d'Al(OH)3, lequel est susceptible de faire coaguler et adsorber l'uranium qui reste dans la solution à traiter.
En d'autres termes, le sel d'aluminium joue le râle de coagulant vis-à-vis de l'uranium colloïdal.
On rappelle que le colloide est une phase constitubé de particules si petites que les forces, à la surface, jouent un rôle important dans ses propriétes.
Les dimensions des particules colloïdales sont de 1-1 a 10 microns. Elles sont constituées par des associations de molécules ou de petits cristaux chargés par suite de l'adsorption d'ions et ainsi séparés de la solution par une double couche.
On rappelle également que le coagulant permet la séparation d'une suspension colloïdale. Cette séparation de la suspension nécessite d'avoir recours à des moyens articifiels. Cette opération se resume en deux actions différentes
- déstabilisation par- addition de reactifs-chi- miques qui, par des mécanismes d'agrégation ou d'adsorption, annulent les forces répulsives ou agissent sur l'hydrophilie des particules colloïdales
- agglomération des colloldes "déchargés" : elle résulte de diverses forces d'attraction entre particules mises en contact, d'abord par mouvement brownien jusqu'à l'obtention d'une grosseur de 0,1 micron environ, puis par agitation mécanique extérieure amenant les flocons à une taille suffisante,
L'action coagulante du sel d'aluminium utilisé dans l'invention résulte de l'hydrolyse qui suit leur dissolution, sans conduire immédiatement à la formation d'hydroxyde.
- déstabilisation par- addition de reactifs-chi- miques qui, par des mécanismes d'agrégation ou d'adsorption, annulent les forces répulsives ou agissent sur l'hydrophilie des particules colloïdales
- agglomération des colloldes "déchargés" : elle résulte de diverses forces d'attraction entre particules mises en contact, d'abord par mouvement brownien jusqu'à l'obtention d'une grosseur de 0,1 micron environ, puis par agitation mécanique extérieure amenant les flocons à une taille suffisante,
L'action coagulante du sel d'aluminium utilisé dans l'invention résulte de l'hydrolyse qui suit leur dissolution, sans conduire immédiatement à la formation d'hydroxyde.
Les composés intermediaires de l'aluminium, complexes hydroxo-alumineux, apportent les charges nécessaires à la neutralisation des colloides, donc créent des ponts entre les colloides et amorcent le processus de floculation.
Il faut également noter que le pH joue un role très important dans l'étude des phénomènes de coagulation-floculation.
Par ailleurs, le sel d'aluminium additionné à la solution à traiter est tel que l'aluminium fait partie de l'anion, et que le cation de ce sel, après hydrolyse du susdit sel dans la solution à traiter est susceptible d'entrainer une augmentation de pH de ladite solution.
Dans la troisième étape, on ajoute donc le sel d'aluminiùm en quantité suffisante pour qu'il se forme suffisamment de coagulant dans la solution uranifère à traiter pour coaguler et adsorber l'uranium, et pour que le pH de la solution soit porté à une valeur d'en-viron 5,5 à environ 8,5. valeur appropriée à la précipitation de l uranium solubilisé.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la quantité de sel d'aluminium additionnée doit etre telle que le pH final soit d'environ 6 à environ 7,5. car cette gamme de pH correspond au minimum de so lubilité des ions Al du coagulant utilisé et permet la coagulation et l adsorption du maximum d'uranium colloi- dal contenu dans la solution à traiter.
Si l'on ajoute trop de sel d'aluminium, le pH augmente et dépasse la valeur limite supérieure corres
3+ pondant au minimum de solubilisation des ions Al , on retrouve alors les ions Al en solution, en quantité plus ou moins forte selon la minéralisation de la solution, et l'uranium se redissout.
3+ pondant au minimum de solubilisation des ions Al , on retrouve alors les ions Al en solution, en quantité plus ou moins forte selon la minéralisation de la solution, et l'uranium se redissout.
La mise en oeuvre du procédé d'élimination de l'uranium selon l'invention peut permettre d'éliminer la totalité de l'uranium, mais l'élimination d'au moins environ 95 7. est suffisante pour obtenir des teneurs en uranium égales ou inférieures à 1,8 mg/l.
Les exemples indiqués ci-aprés montrent que, dans la pratique, on élimine généralement d'environ 95 à environ 98 7. de l'uranium initialement présent.
Parmi les sels d'aluminium utilisés, dans le procédé conforme à l'invention. on a avantageusement recours a un aluminate d'un métal alcalin ou alcalinoterreux ou à l'aluminate d'ammonium.
On peut également envisager d'utiliser un mélange de sels d'aluminium.
Selon un mode de réalisation préféré de l inven- tion, on utilise l'aluminate de sodium.
En milieu aqueux, L'aluminate de sodium se comporte comme indique par la réaction suivante
Aluminate de sodium utilisé dans la mise en oeuvre du procédé de l'invention est disponible dans le commerce et se trouve en solution contenant environ 16 7.
d'AI2 03. environ 20 7. de Na 20 et environ 1 400 g/l d A102Na.
On peut également utiliser de l'aluminate de sodium dont la concentration est d'environ 1 500 g/l d'AlONa et contenant environ 23 7. d'Al203 et environ 18 Z de Na O.
Dans la troisième étape du procédé de l'invention, à la place du sel d'aluminium, on peut également envisager d'additionner directement Al(OH)3, mais cet hydroxyde étant peu soluble, il est plus avantageux d'avoir recours à la préparation in situ d'Al(OH)3, par l'addition à la solution à traiter d'un sel soluble, car l'hydroxyde d'aluminium ainsi fraichement préparé est plus actif et il ne pose pas de problème de solubilité.
Dans la troisième étape du procédé de l'invention, au lieu d'ajuster le pH à environ 4, et d'additionner le sel d'aluminium et qui-, après hydrolyse augment-e le pH, on peut amener le pH jusqu'à environ 8-8,5, et continuer d'abaisser le pH jusqu'à la valeur voulue pour qu'il y ait le maximum de coagulation et d'adsorption de l'uranium restant en solution, en additionnant un sel d'aluminium ou de fer, et qui, après hydrolyse, est susceptible d'abaisser le pH.
On peut, par exemple, envisager d'ajouter de l'acide sulfurique jusqu'à pH 8-8,5, puis additionner du sulfate ferrique, du chlorure ferrique ou avantageusement du sulfate d'aluminium jusqu'à pH d'environ 7,5 à environ 6. Mais dans ce cas, le réglage de pH est assez difficile, car l'acide chlorhydrique (formé apres l'hy- drolyse du chlorure ferrique) et, l'acide sulfurique (forme aprés l'hydrolyse du sulfate ferrique ou du sulfate d'aluminium) sont des acides forts.
Selon un autre mode de réalisation du procédé de l invention, dans la troisième étape, on peut abaisser le pH d'environ 12 à la valeur d'environ 8,5 à environ 5,5, notamment environ 7,5 à environ 6, par addition uniquement d'un sel d'aluminium ou de fer qui vient d'être défini ci-dessus, à savoir et qui, après hydrolyse, est susceptible d'abaisser le pH, tel que le chlorure ferrique, le sulfate ferrique ou avantageusement le sulfate d'aluminium.
Dans ce cas, la quantité de sel d'aluminium ou de fer å additionner est très importante, et provoquerait des précipités très abondants.
Dans la troisième étape du procédé selon l'in- vention, la quantité de sel d'aluminium est généralement d'environ 10 à environ 500 mg/l de solution à traiter et varie non seulement selon la quantité d'uranium à éliminer mais aussi selon la minéralisation des solutions à traiter.
Par minéralisation, on entend la présence en quantité plus ou moins importante en ions calcium, magnésium, sodium, sulfate, ferrique, chlorure, carbonate, bicarbonate, phosphate, potassium, nitrate, silicium, aluminium initialement présents dans la solution.
Des solutions types de l'invention contiennent
- d'environ 0 à environ 6 000 mg/l d'ions S04
- d environ 10 à environ 1 000 mg/l d'ions C03-
- d'environ 10 à environ 2 000 m/l d'ions HCO3
++
- d environ 0 à environ 600 mg/i d'ions Ca
- d environ 0 à environ 200 mg/l d'ions Mg
- d'environ O à environ 3 000 mg/l d'ions Na
- d'environ 0 à environ 4 000 mg/l d'ions Cl
- d'environ 0 à environ 100 mg/l d'ions K+
- d'environ 0 à environ 10 mg/l d'ions N03
- d environ 0 à environ 60 mg/l d'ions silicium rapporté à SiO2
- d'environ 0 à environ 10 mg/l d'ions Al
- d'environ 0 à environ 5 mg/l d'ions Fe
- d'environ 0 à environ 1 mg/l d'ions.
- d'environ 0 à environ 6 000 mg/l d'ions S04
- d environ 10 à environ 1 000 mg/l d'ions C03-
- d'environ 10 à environ 2 000 m/l d'ions HCO3
++
- d environ 0 à environ 600 mg/i d'ions Ca
- d environ 0 à environ 200 mg/l d'ions Mg
- d'environ O à environ 3 000 mg/l d'ions Na
- d'environ 0 à environ 4 000 mg/l d'ions Cl
- d'environ 0 à environ 100 mg/l d'ions K+
- d'environ 0 à environ 10 mg/l d'ions N03
- d environ 0 à environ 60 mg/l d'ions silicium rapporté à SiO2
- d'environ 0 à environ 10 mg/l d'ions Al
- d'environ 0 à environ 5 mg/l d'ions Fe
- d'environ 0 à environ 1 mg/l d'ions.
PO43 .
On désigne ci-après par solutions fortement mi néralisées, les solutions dans lesquelles la concentration totale en ions est supérieure à 1 g/l.
Des solutions types fortement minéralisées traitées avec le procédé selon l'invention contiennent par exemple
- d'environ 100 à environ 600 mg/l -de Ca
- " 100 à " 200 mg/l de Mg++
- " 200 à " 3 000 mg/l de Na
- " 500 à " 6 000 mg/l de SO 4-
- " 100 à " 4 000 mg/l de Cl
Dans le cas d'une solution fortement minérali- sée, on additionne le sel d'aluminium à raison d'environ 50 à environ 500 mg/l de solution à traiter.
- d'environ 100 à environ 600 mg/l -de Ca
- " 100 à " 200 mg/l de Mg++
- " 200 à " 3 000 mg/l de Na
- " 500 à " 6 000 mg/l de SO 4-
- " 100 à " 4 000 mg/l de Cl
Dans le cas d'une solution fortement minérali- sée, on additionne le sel d'aluminium à raison d'environ 50 à environ 500 mg/l de solution à traiter.
On désigne ci-après par solutions faiblement minéralisées, les solutions dans lesquelles la concentration totale en ions est inférieure à 1g/l, notamment inférieure à 0,5 g/i.
Des solutions types "faiblement minéralisées" traitées par le procédé conforme à l'invention contiennent moins
- d'environ 60 mg/l de Ca
60 mg/l de Mg
- " 150 mg/l de Na +, notamment d'environ 25 mg/l de Na,
- d'environ 250 mg/l de SO4
Dans le cas d'une solution faiblement minéralisée, on additionne le sel d aluminium à raison d'environ 10 à environ 100 mg/l de solution à traiter.
- d'environ 60 mg/l de Ca
60 mg/l de Mg
- " 150 mg/l de Na +, notamment d'environ 25 mg/l de Na,
- d'environ 250 mg/l de SO4
Dans le cas d'une solution faiblement minéralisée, on additionne le sel d aluminium à raison d'environ 10 à environ 100 mg/l de solution à traiter.
Selon un mode de réalisation préféré du procédé de l invention, après la précipitation. l'adsorption et la coagulation de l'uranium, on effectue la séparation entre les particules solides d'uranium ainsi formées et les solutions, notamment par décantation.
Un mode de réalisation préféré du procédé conforme à l'invention comprend une étape supplémentaire, dont le but est l'élimination du radium, qui peut etre également contenu dans les solutions uranifères à traiter.
A la suite de la mise en oeuvre du procédé d'élimination de l'uranium défini ci-dessus, à partir de solutions uraniféres carbonatées et/ou bicarbonatées, à l'issue duquel les solutions uraniféres traitées contiennent moins d'environ 1 .8 mg/l d'uranium et ont un pH compris d'environ 5,5 à environ 8,5, notamment d environ 6 à environ 7,5, on élimine le radium en le précipitant sous forme de sulfate de radium, par addition en présence d'ions sulfate, de chlorure de baryum en quantité suffisante pour que la teneur des ions radium restant en solution corresponde à une activité égale ou inférieure à environ 10 pCi/l, puis en effectuant une décantation.
L'opération d'élimination du radium se fait dans des conditions telles qu'il n'y a pas de modifications sensibles de la valeur du pH de la solution obtenue à l'issue de l'étape d'élimination de l'uranium.
Au cours de la précipitation du sulfate de radium, le sulfate de baryum, toujours présent, coprécipite également.
On effectue, après cette étape, une séparation entre les particules solides formées de radium et les solutions, notamment par décantation, ce qui permet d'obtenir des solutions contenant une concentration en uranium égale ou inférieure à 1,8 mg/l et en radium telle que l'activité soit égale ou inférieure à 10 pCi/l.
Pour simplifier l'expression "concentration en radium correspondant à une activité exprimée en picocurie par litre (pCi/l)", on utilisera, dans la suite du texte, l'expression "concentration en radium en picocurie par litre (pCi/l)" Par exemple, l'expression. "con- centration en radium de 10 pCi/l" signifie "concentration en radium correspondant à une activité de 10 pCi/l".
On peut également procéder au traitement de 1'é- limination du radium sur les solutions ayant subi le procédé d'élimination de l'uranium, comme indiqué cidessus, mais dans lesquelles les particules solubles d'uranium formées n'ont pas été éliminées des solutions.
A l'issue de la précipitation du radium, on effectue alors une séparation entre les particules solides d'uranium et de radium, notamment par décantation, ce qui permet d'obtenir des solutions contenant une concentration en uranium inférieure ou égale à 1,8 mg/l et une concentration en radium égale ou inférieure à 10 pCi/l.
Les solutions uranifè-res à traiter contiennent généralement environ 10 à 2 000 pCi/l de radium.
Le chlorure de baryum utilisé est disponible dans le commerce, et est livré sous forme de solutions contenant environ 350 g/l de chlorure de baryum.
Lorsqu on utilise du chlorure de baryum contenant environ 350 g/l de BaCi2, la quantité de baryum àajouter varie-généralement d'environ 10 à environ 20 mg/l, selon les solutions à traiter.
Dans la solution à traiter, la concentration en ions sulfate nécessaire à la précipitation du radium est généralement suffisante, puisqu'au cours des étapes du procédé concernant l'élimination de l'uranium, on peut introduire dans la solution à traiter des composés qui apportent des ions sulfate.
Selon un autre mode de réalisation du procédé de l'invention, les étapes respectives d'élimination de 1 uranium et de l'élimination du radium peuvent être interverties, si les solutions à traiter contiennent suffisamment d'ions sulfate, ne necessitant pas l introduc- tion d'ions sulfate supplémentaires.
Il est intéressant de noter que compte tenu des quantités de chlorure de baryum généralement utilisées pour traiter les solutions de l invention, la teneur en ions chlorure apportée par le chlorure de baryum est très fiible, voisine d'environ 5 mg/l, teneur en général très inférieure à la quantité d'ions chlorure contenue initialement dans les solutions à traiter.
Les exemples suivants, donnés à titre indicatif, permettront une meilleure compréhension de l'invention, sans en limiter la portée.
EXEMPLE 1
On traite par le procédé conforme à l'invention une solution (eaux d' exhaure) contenant
- 580 mg/l d'ions CO3
- 1 100 mg/l d'ions HCO3
- 5,2 mg/l d'ions SO4
- 37 mg/l d'uranium ne contenant pas de radium et de pH initial 9,5.
On traite par le procédé conforme à l'invention une solution (eaux d' exhaure) contenant
- 580 mg/l d'ions CO3
- 1 100 mg/l d'ions HCO3
- 5,2 mg/l d'ions SO4
- 37 mg/l d'uranium ne contenant pas de radium et de pH initial 9,5.
Dans une première étape, on additionne du lait de chaux Ca(OH)2, à raison de 5 g/l de solution à traiter.
La concentration du lait de chaux utilisée est d'environ 200 g/l de Ca(OH)2.
A l'issue de cette premiere étape, la quantité d'uranium précipitée sous forme d uranate de sodium est d'environ 90 Z.
Dans une seconde étape, on acidifie la solution à traiter, jusqu'à pH d'environ 4, par addition d'H,S04, à raison d'environ 2,5 g/l de solution à traiter, la concentration de l'acide sulfurique utilisé étant d'environ 1 800 g/l.
Dans une troisième étape, on additionne de l'aluminate de sodium, à raison d'environ 60 mg/l de splution à traiter.
L aluminate de sodium utilisé est commercialisé par PHONE POULENC et comprend environ 16 Z d'Al203, 20 Z de Na 20 et sa concentration est d'environ 1 400 g/l d'AiO Na.
Apres traitement, la solution finale obtenue contient environ 0,1 mg/l d'uranium et a un pH d'environ 6,29.
EXEMPLE 2
On traite par le procédé conforme à l'invention une solution (eaux provenant du traitement de minerais uranifères :
- 68 mgl d'U
- 7 pCi/l de Ra
- 5 730 mg/l de SO4
++
- 116 mg/l de Ca
- < 1 mg/l d-' Al3+
- 3 mg/l de Fe
- 51 mg/i de Mg++
- 2 820 mg/l de Na +
- 70 mg/l de Ci
- 22 -mg/l de CO3
- 729 mg/1 de HCO3
- < 0,1 mgfi de PO4+++
- 8 mg/l de SiO2
- 42 mg/l de K
- 6 mg/l de NO3 et de pH initial 7,73.
On traite par le procédé conforme à l'invention une solution (eaux provenant du traitement de minerais uranifères :
- 68 mgl d'U
- 7 pCi/l de Ra
- 5 730 mg/l de SO4
++
- 116 mg/l de Ca
- < 1 mg/l d-' Al3+
- 3 mg/l de Fe
- 51 mg/i de Mg++
- 2 820 mg/l de Na +
- 70 mg/l de Ci
- 22 -mg/l de CO3
- 729 mg/1 de HCO3
- < 0,1 mgfi de PO4+++
- 8 mg/l de SiO2
- 42 mg/l de K
- 6 mg/l de NO3 et de pH initial 7,73.
Dans une première étape, on additionne du lait de chaux Ca(OH)2, à raison de 5 g/l de solution à traiter.
La concentration du lait de chaux utilisée est d'environ 200 g/l de Ca(OH)2.
2
A l'issue de cette première étape, la quantité d'uranium précipitée sous forme d uranate de sodium est d'environ 90 .
A l'issue de cette première étape, la quantité d'uranium précipitée sous forme d uranate de sodium est d'environ 90 .
Dans une seconde étape, on acidifie la solution à traiter. jusqu'à pH d'environ 4, par addition d'H2SO4, à raison d'environ 2,5 g/l de solution à traiter, la concentration de l'acide sulfurique utilisé étant d'en- viron 1 800 g/l.
Dans une troisième étape, on additionne ensuite de l aluminate de sodium, à raison d'environ 100 mg/l de solution a traiter,
L aluminate de sodium utilisé a les mêmes carac teristiques que celui utilisé à l'exemple 1.
L aluminate de sodium utilisé a les mêmes carac teristiques que celui utilisé à l'exemple 1.
La solution finale obtenue contient environ 0,3 mg/l d'uranium, moins d'1 pCi/l de radium et a un pH d env:iron 6,5.
Claims (11)
1. Procéde de décontamination et d ajustement du pH de solutions uranifères pour les rendre compatibles avec l'environnement naturel dans lequel elles sont susceptibles d'être rejetées, caractérisé en ce que les solutions à traiter ayant une concentration en ions carbonate supérieure à environ 100 mg/l, ou bien une concentration en ions bicarbonate supérieure à environ 300 mg/l ou bien une concentration totale en ions carbonate et bicarbonate superieure à environ 300 mg/l et contenant environ 1 à environ 100 mg/l d'uranium.
- puis, dans une troisieme étape, sont additionnées d'un sel d'aluminium, de préférence soluble dans les solutions, et qui, après hydrolyse dans les solutions, conduit à la formation d'A1(OH)3 et est susceptible d'entrainer une augmen-tation du pH, l'addition de ce sel d'aluminium étant effectuée en quantité suffisante pour qu'il y ait précipitation, coagulation et adsorption de l'uranium encore présent dans- les solutions, tel qu'il y ait élimination d'au moins environ 95 Z de l'uranium initialement présent et que la teneur finale obtenue soit égale ou inférieure à environ 1,8 mg/l et que le pH final des solutions soit d'environ 5,5 à environ 8,5.
- puis, dans une seconde étape, sont additionnées d'un acide pour amener le pH à la valeur d'environ 4
- sont additionnées, dans une première étape, d'hydroxyde de calcium jusqu'à environ pH 12, en quantité suffisante pour faire précipiter les ions carbonate, les ions bicarbonate et de l'uranium
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les solutions contiennent d'environ 10 à environ 1 000 mg/l d'ions carbonate, d'environ 10 à environ 2 000 mg/l d'ions bicarbonate.
3. Procédé selon l une quelconque des revendications 1 ou 2. caractérisé en ce que, dans la troisième étape. le sel d'aluminium ou de fer additionné-est choisi dans le groupe constitué par 1 aluminate d ammonium, les aluminates de metaux alcalins ou alcalino-terreux.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que, dans la troisième étape. le sel d'aluminium utilisé est constitué par l'aluminate de sodium.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'aluminate de sodium est additionné à raison d'environ 10 à environ 500 mg/l de solutions à traiter.
6. Procédé selon la revendication 1 ou 2. caractérisé en ce que, dans la troisième étape, on abaisse le pH jusqu à environ 8-8,5. puis on continue d abaisser le pH jusqu'à environ 7,5 à environ 6, en additionnant un sel d'aluminium choisi parmi le sulfate ferrique, le chlorure ferrique, et avantageusement du sulfate d' alu- minium.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que. dans la troisième étape, on abaisse le pH jusqu'à environ 8,5 à environ 5.5, notamment d'environ 7,5 à environ 6, en additionnant un sel d'aluminium choisi parmi le sulfate ferrique, le chlorure ferrique, et avantageusement du sulfate d' aluminium.
8. Procedé selon l une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape supplémentaire d'élimination du radium initialement contenu dont la concentration correspond à une activité d'environ 10 à environ 2 000 pCi/l. consistant, à l'is- sue de l'étape d'élimination de l'uranium, à faire pré cipiter le radium sous forme de sulfate de radium. par addition. en présence d ions sulfate, de chlorure de baryum en quantité suffisante pour que la teneur des ions radium restant en solution corresponde à une activité égale ou inférieure à environ 10 cPi/l. puis à effectuer une décantation.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, les solutions initiales à traiter contiennent
- d'environ 0 à environ 6 000 mg/l d'ions SO4--
- d'environ 10 à environ 1 000 mg/l d'ions CO
3-
- d'environ 10 à environ 2 000 mg/l d'ions HCO3
- d'environ 0 à environ 600 mg/l d'ions Ca ++
- d'environ 0 à environ 200 mg/l d'ions Mg
- d'environ 0 à environ 3 000 mg/l d'ions Na
- d'environ 0 à environ 4 000 mg/l d'ions Ci
- d'environ 0 à environ 100 mg/l d'ions K
- d'environ 0 à environ 10 mg/l d'ions NO3
- d'environ 0 à environ 60 mg/l d'ions silicium rapporté à SiO2 3+
- d'environ 0 à environ 10 mg/l d'ions Ai
- d'environ 0 à environ 5 mg/l d'ions Fe3+
- d'environ 0 à environ 1 mg/l d'ions
PO43+.
10. Procéde selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les solutions initiales à traiter contiennent
- d'environ 100 à environ 600 mg/l de Ca
- " 100 à " 200 mg/l de Mg
- " 200 à " 3 000 mg/l de Na
500 à " 6 000 mg/1 de 504
- " 100 à " 4 000 mg/l de Ci
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les solutions initiales à traiter contiennent moins
- d'environ 60 mg/l de Ca
- " 60 mg/l de Mg
150 mg/l de Na +, notamment d'environ 25 mg/l de Na,
- d'environ 250 mg/l de S04
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8405241A FR2562311B1 (fr) | 1984-04-03 | 1984-04-03 | Procede de decontamination en uranium et en radium de solutions uraniferes carbonatees et/ou bicarbonatees par addition d'un sel d'aluminium |
| OA58555A OA07979A (fr) | 1984-04-03 | 1985-04-03 | Procédé de traitement de solutions uranifères carbonatées et/ou bicarbonatées par addition d'un sel d'aluminium. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8405241A FR2562311B1 (fr) | 1984-04-03 | 1984-04-03 | Procede de decontamination en uranium et en radium de solutions uraniferes carbonatees et/ou bicarbonatees par addition d'un sel d'aluminium |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2562311A1 true FR2562311A1 (fr) | 1985-10-04 |
| FR2562311B1 FR2562311B1 (fr) | 1989-04-28 |
Family
ID=9302786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8405241A Expired FR2562311B1 (fr) | 1984-04-03 | 1984-04-03 | Procede de decontamination en uranium et en radium de solutions uraniferes carbonatees et/ou bicarbonatees par addition d'un sel d'aluminium |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2562311B1 (fr) |
| OA (1) | OA07979A (fr) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3449065A (en) * | 1963-05-28 | 1969-06-10 | Commissariat Energie Atomique | Method of separation of radium |
| US4347141A (en) * | 1980-07-14 | 1982-08-31 | Rothberg Michael R | Process for removal of radioactive materials from aqueous solutions |
| FR2535304A1 (fr) * | 1982-10-27 | 1984-05-04 | Cogema | Procede de purification de solutions alcalines uraniferes, contaminees par du zirconium |
-
1984
- 1984-04-03 FR FR8405241A patent/FR2562311B1/fr not_active Expired
-
1985
- 1985-04-03 OA OA58555A patent/OA07979A/fr unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3449065A (en) * | 1963-05-28 | 1969-06-10 | Commissariat Energie Atomique | Method of separation of radium |
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| FR2535304A1 (fr) * | 1982-10-27 | 1984-05-04 | Cogema | Procede de purification de solutions alcalines uraniferes, contaminees par du zirconium |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| GMELIN HANDBOOK OF INORGANIC CHEMISTRY, 8 ème édition, pages 324-327,330, Springer Verlag; "Uranium", supplement vol. D1, System no. 55 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| OA07979A (fr) | 1987-01-31 |
| FR2562311B1 (fr) | 1989-04-28 |
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