铀矿冶废水的循环利用和处理_徐乐昌
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EDTA螯合-电絮凝处理低浓度含铀废水
计! OY!’&& 型"奥豪斯# (电感耦合等离子体 发射 光谱
仪! G4,30*1@’&& >SXI=)O 型(安捷伦科技! 中国# 有限
公司# (蠕动 泵 ! _Y’&&I% 8型"保 定 兰 格 恒 流 泵 有 限
公司# ( 直 流 稳 压 电 源 ! ]J7I"&@<型"深 圳 兆 信 电 子
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国内外2个铀矿山退役治理效果的比较研究
参 观 了正在 治理 的 Ｈｅ ｌ ｍｓ ｄ ｏ ｒ ｆ 尾 矿库 和 Ｐ ｏ ｂ ｈ ｌ ａ 矿
区矿坑水 的“ 湿地” 法 处理 厂 。潘英 杰 『 ４ ］ 对 国外 铀
矿 冶设 施 的退 役治理进 行 了综合评 述 ， 认 为 国外 对
铀矿 冶设施退 役 治理 有着 丰富 的成 功经 验 和先 进
由 １ 个 变质 岩 型和 １个 花 岗岩 型 ２个 矿 床 组 成 ，
开采方 式 为露 天 和井 下 联 合 开 采 ， 生 产期 间共 采
出矿石 约 １ ０ ５ 万 ｔ 、 废石 ３ ５ １万 ｔ 。退 役 治理 工 作 从 １ ９ ９ ０年 开 始 ， 到 ２ ０ ０ １年 全 部 完 工 ， ２ ０ ０ ４年 通
５ ２
铀
矿 冶
第３ ３ 卷
方 式 。我 国某 铀矿 山的废石 堆根 据氡 析 出率 的差
第３ ３ 卷 第 １ 期
２ ０ １ ４年 ２月
铀 矿 冶 ＵＲＡＮＩ ＵＭ ＭＩ ＮＩ ＮＧ ＡＮＤ Ｍ ＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
ＶｏＩ ． ３ ３ ＮＯ ．１
Ｆｅ ｂ ．２ ０ １ ４
国 内外 ２个 铀 矿 山退 役 治 理效 果 的 比较研 究
石玉 科 ， 彭道 锋 ， 刘 庆 成
１ ． ２ 德国 Ｒ ｏ ｎ ｎ ｅ ｂ ｕ ｒ ｇ 铀பைடு நூலகம்矿 山
Ｒ ｏ ｎ ｎ ｅ ｂ ｕ ｒ ｇ铀 矿 山于 １ ９ ７ ６ 年 建成 投产 ， １ ９ ９ ０ 年关闭， 铀矿 床属 于石 灰岩 和火 山岩 型＿ ６ ］ ， 生产 期 间共采 出矿 石 约 １ ． ５ ４亿 ｔ 、 废石 ５ ． ７亿 ｔ ， 退 役 后 留有 ３ ８口地 下 井 、 １ ６个 废 石 堆 、 ３个 尾 矿 池 和 １ 个 露天 采场 ［ ７ ］ 。退 役治 理工 作从 １ ９ ９ １年开 始 ， 到 ２ ０ ０ ７年基 本 结 束 。退 役 治理 工 程 主 要 包 括地 下 矿 井 的关 闭 、 废石 堆 和尾矿 池 的治理 、 采矿 设备 和 建 筑物 的拆解 以及 废水 处理 等 。
铀尾矿处置的实践和认识
第28卷 第1期2009年2月铀 矿 冶U RAN IUM M IN IN G AND M ETALL U R GY Vol 128 No 11Feb 12009收稿日期:2008203215作者简介:王志章(1941—),男,河北省石家庄市人,研究员级高级工程师,长期从事铀尾矿处置的研究、设计工作。
铀尾矿处置的实践和认识王志章(核工业北京化工冶金研究院,北京101149)摘要:回顾我国铀尾矿处置的相关科研工作和工程实践,涉及高固体含量尾矿浆的管道输送,高压矿浆的研制,耐腐蚀管材的应用,以及铀尾矿库的退役治理,并对铀尾矿库渗水等有待解决的问题提出建议。
关键词:铀尾矿;处置;水力输送;退役治理中图分类号:TL 942.21;TL 943 文献标识码:A 文章编号:100028063(2009)0120022204自20世纪50年代我国铀矿冶工业兴起至今,铀尾矿处置作为铀矿冶一个重要组成部分经历了不断提高和发展的过程。
由于科研、设计、施工和运行各个部门的共同努力,在确保正常生产、工程安全、辐射防护安全等方面都取得了较好结果。
随着人们环境保护意识的不断提高,国家对铀尾矿处置的要求也日趋严格。
通过总结国内的实践,学习、借鉴国外先进经验,努力争取在这一领域开创新的局面,是一项刻不容缓的任务。
1铀尾矿处置方法及技术改进世界各国根据各自的国情(水冶工艺流程、设备装备水平、尾矿库地形地质条件等)曾对铀尾矿采用过多种处置方法:有采用水力输送方式的“湿法”,有采用将尾矿浆过滤脱水的“干法”;有在陆地上堆积处置的(如山谷型、平地形尾矿库),也有采用水下处置的(如湖下沉积)。
有过很多成功的经验,也有不少失败的教训。
我国的铀尾矿处置绝大多数是采用水力输送的“湿法”及“上游筑坝法”,即在水冶厂附近选一山谷作尾矿库,用当地土石料建一初期坝形成一定库容。
在水冶厂将铀尾矿制成中性尾矿浆,再用泵和管道排放至尾矿库。
尾矿在库内沉积,当沉积滩面超过初期坝顶时,则开始用尾矿在初期坝顶上游侧堆积形成堆积坝,并不断分期加高。
含铀废水处理工艺分析
处理 的重 点规划 ，重视 国家所 规 划 的矿业 生产 基 地 ，加 强对 国家规划矿业 生产基地矿井水 处理 的研究 。并 且 ，我 国应重 点发展缺水 矿区和 用水量 较大 矿 区的矿 井水 处 理 和矿 井水 利用 ，解决缺水矿 区和涌水量 较大矿区的用水 问题 。
（三）加 强技 术储备 。随着技术 水平 的提 升 ，矿井水 处理 的要求越来越 高。针对这种情况 ，我 国应积 极重视 矿井 水水 质 的要求 ，加强技 术储 备 。为此 ，我 国相 关研 究 部 门应加 强 对矿井水 物理性 质和化学性质 的研 究 ，全面 掌握矿 井水 的物 理 属 性 和化 学 属 性 。我 国应 加 大 对 矿 井 水 处 理 技 术 的 研 发 ， 积极促进 矿井水处 理技术 创新 ，研发 自主产 权关 键技 术 ，提 高矿井水处理 技术水平 。
物 固化存放 ，此方式 适用 于各 类 废液 尤其 是高 放射 性 废水 ； 三是通过化学 分离将铀从废液 巾分离 ，废水铀 含量 降低至 达 标 后 排 放 ，铀 富 集 后 回收 再 用 。 稀 释 处 理 适 川 于 含 量 极 低 的 低 放 射 性 废 水 ，其 他 的处 理 技 术 主 要 根 据 应 朋 丁二艺 不 同分 为 絮凝沉淀法 、吸附法 、离子交换法 、蒸发 浓缩法 、膜分 离等。
【关 键词】废 水处理 ；含铀废水 ；分 离工 艺 【作者单位】于晓闯，张凡；中核北方核燃料元件有限公 司
随着我 国对环境保护管理要 求的不 断提 高 ，排 放的 工业 废水对重金属 含量 控制 日益严 格 。涉及 核燃 料化 工 处理 和 稀土 生产 ｆｆＩ产 生的废水会含有一 定量 的放射性 铀 ，对于 此类 废 水 回收 其 中 的 贵 金 属 铀 和 保 证 排 放 达 标 是 必 须 的 ，选 择 经 济高效 的处理 工艺需要 根据实际情况综合考 虑。
抚州某铀矿点废水处理的优化设计
（ 中核 金 安 铀 业 有 限 公 司 ， 江西 乐安 ３ ４ ４ ３ ０ １ ）
摘 要 ：将废 水 分 为 较 高 铀 质 量 浓 度 废 水 和 低 铀 浓 度 废 水 分 别 处 理 ， 且 增 加 矿 泥 处 理 。通 过 该 优 化 设 计 ， 较 好 地 解决 了 ７ ２ １ — １ ５废 水 站 处 理 能 力 不 足 和 矿 井 水 混 浊 的 问题 。 关键词 ： 铀 废水 ； 矿泥 ； 处理 ； 优 化 设 计
从 而得 到清 液和 矿泥 浆 。 矿 泥浆送 入 浓 密 机浓 缩 ， 一 般浓 密 机 底 流 排 出的矿 泥含 水量 为 ４ ５ ％ ～５ ０ ， 将 此 矿 泥再 送 板 框 压滤 机过 滤 ， 所 得 滤饼 （ 含水量约 ２ Ｏ ） 直接 装
车 运至 尾矿 坝 。
１ ． ２ 铀 回收［ 妇 ”
１ ． ２ ． ２ 低铀 质 量浓 度废 水
１ 废水处理优化 设计概述［ ］ 。
优化设 计 遵循 清污 分 流 、 综 合 治理 、 化 害为利 和先 易后难 的废 水 治理 原则 ， 增 加 矿泥处 理 ， 优化 设 计 时将含 有 ｐ （ Ｕ） ＞１ ｍｇ ／ Ｌ的废 水定 义为 较 高 铀质 量浓 度废 水 ， 反之 为低 铀 质量 浓度废 水 。 优化 方案 包括 矿泥 处 理和 铀 回收 ２部分 。
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｌ ９ ４ １ ． １ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ０ — ８ ０ ６ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ １ ６ ５ — ０ ３
抚州 某 铀 矿 点废 水 ［ ］ ２ １ 主要 为 ７ ２ １ — １ ４ （ １ 储 量 已注销 ） 、 ７ ２ １ － １ ５坑 道 流 出水 、 矿 仓 流 出水 和 废 石场 露 天积 聚 水 等 ， 由７ ２ １ — １ ５废 水 站 采 用 “ 离 子 交换 回收铀一 槽式 排放 ” 来 处 理 。该 矿 点外 排 废 水 量： 正 常季节 约 为 ２ １ ０ ０ １ Ｔ Ｉ 。 ／ ｄ （ 其中 ７ ２ １ — １ ４坑 道 废水 量 约为 １ ３ ０ ０ １ Ｔ Ｉ 。 ／ ｄ ， ７ ２ １ － １ ５坑 道 废水 量 约 为 ８ ０ ０ ｎ ｌ 。 ／ ｄ ） ， 雨季 约为 ３ ８ ０ ０ ｒ ｎ 。 ／ ｄ ， 枯 水 季 约 为 １ ７ ０ ０ １ ２ ３ ． 。 ／ ｄ ， 随着 一２ ５ ０ Ｉ Ｔ １ 中段 及 未 来 更 多 中段 的开 拓 ， 外 排废 水量 将 随之 增加 。 ７ ２ １ — １ ５废水 站设 计 处 理 能 力 为 ２ ０ ０ ０ ｍ。 ／ ｄ ， 实 际最大 处理 能 力 仅 为 １ ４ ４ ０ ｍ３ ／ ｄ ， 该 废 水 站 处 理 能力 明显 不 足 ［ １ ］ ２ ｎ。为 此 ， 对 该 矿 点 废 水 处 理 进行 了优 化设 计 。
摘 要 ：将废 水 分 为 较 高 铀 质 量 浓 度 废 水 和 低 铀 浓 度 废 水 分 别 处 理 ， 且 增 加 矿 泥 处 理 。通 过 该 优 化 设 计 ， 较 好 地 解决 了 ７ ２ １ — １ ５废 水 站 处 理 能 力 不 足 和 矿 井 水 混 浊 的 问题 。 关键词 ： 铀 废水 ； 矿泥 ； 处理 ； 优 化 设 计
从 而得 到清 液和 矿泥 浆 。 矿 泥浆送 入 浓 密 机浓 缩 ， 一 般浓 密 机 底 流 排 出的矿 泥含 水量 为 ４ ５ ％ ～５ ０ ， 将 此 矿 泥再 送 板 框 压滤 机过 滤 ， 所 得 滤饼 （ 含水量约 ２ Ｏ ） 直接 装
车 运至 尾矿 坝 。
１ ． ２ 铀 回收［ 妇 ”
１ ． ２ ． ２ 低铀 质 量浓 度废 水
１ 废水处理优化 设计概述［ ］ 。
优化设 计 遵循 清污 分 流 、 综 合 治理 、 化 害为利 和先 易后难 的废 水 治理 原则 ， 增 加 矿泥处 理 ， 优化 设 计 时将含 有 ｐ （ Ｕ） ＞１ ｍｇ ／ Ｌ的废 水定 义为 较 高 铀质 量浓 度废 水 ， 反之 为低 铀 质量 浓度废 水 。 优化 方案 包括 矿泥 处 理和 铀 回收 ２部分 。
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｌ ９ ４ １ ． １ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ０ — ８ ０ ６ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ １ ６ ５ — ０ ３
抚州 某 铀 矿 点废 水 ［ ］ ２ １ 主要 为 ７ ２ １ — １ ４ （ １ 储 量 已注销 ） 、 ７ ２ １ － １ ５坑 道 流 出水 、 矿 仓 流 出水 和 废 石场 露 天积 聚 水 等 ， 由７ ２ １ — １ ５废 水 站 采 用 “ 离 子 交换 回收铀一 槽式 排放 ” 来 处 理 。该 矿 点外 排 废 水 量： 正 常季节 约 为 ２ １ ０ ０ １ Ｔ Ｉ 。 ／ ｄ （ 其中 ７ ２ １ — １ ４坑 道 废水 量 约为 １ ３ ０ ０ １ Ｔ Ｉ 。 ／ ｄ ， ７ ２ １ － １ ５坑 道 废水 量 约 为 ８ ０ ０ ｎ ｌ 。 ／ ｄ ） ， 雨季 约为 ３ ８ ０ ０ ｒ ｎ 。 ／ ｄ ， 枯 水 季 约 为 １ ７ ０ ０ １ ２ ３ ． 。 ／ ｄ ， 随着 一２ ５ ０ Ｉ Ｔ １ 中段 及 未 来 更 多 中段 的开 拓 ， 外 排废 水量 将 随之 增加 。 ７ ２ １ — １ ５废水 站设 计 处 理 能 力 为 ２ ０ ０ ０ ｍ。 ／ ｄ ， 实 际最大 处理 能 力 仅 为 １ ４ ４ ０ ｍ３ ／ ｄ ， 该 废 水 站 处 理 能力 明显 不 足 ［ １ ］ ２ ｎ。为 此 ， 对 该 矿 点 废 水 处 理 进行 了优 化设 计 。
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6 结论
铀矿冶废水产生量大 , 不仅含有放射性组分 还含 有非放射性组分 , 引起 了人们的高度重视 。 为了提高经济效益 , 减少环境污染 , 尽量回收废水 中的有用组分 , 铀矿冶科研人员开发了化学沉淀 法 、物理吸附法 、离子交换法 、萃取法 、膜处理法 、 生物法等多种废水处理方法 。 针对不同的废水和 铀矿冶工艺 , 采用不同的循环利用途径 。 铀矿冶废 水主要有吸附尾液 、萃余液 、尾矿水 、矿坑水 、转型 液 、沉淀母液 ,其循环利用途径主要有返回用于溶 浸液 、淋洗剂 、反萃取剂 、洗涤液 、尾矿再制浆等 。
铀矿冶废水循环利用需要满足下列要求 :1) 水中残留的杂质必须适应铀工艺的要求 ;2)不致 对设备或管道产生较明显的腐蚀作用或产生较严 重的结垢 ;3)水循环次数以对铀的浸出回收不产 生明显影响为限度 。 2 .3 废水来源及循环利用途径
铀矿冶废水主要来自于铀矿开采废水和水冶 废水 。开采废水主要是常规地下 、露天和原地爆 破浸出等开采过程中产生的各种各样的矿坑水和 采出废石地表堆放产生的径流水 。 水冶废水主要 是铀浸出过程和回收 过程中产生的 各种工艺废 水 。 浸出过程中产生的废水主要是搅拌浸出后固 液分离和渣洗涤产生的废水与尾矿渗出水和堆浸 工艺产生的尾渣渗出水 。 回收过程中产生的废水 主要为吸附尾液或萃余液 , 其次为转型液和沉淀 母液(含压滤洗涤后的滤液)。 这些采冶废水应尽 可能多的循环利用 , 减少废水排放 , 条件许可下应 尽可能实现废水零排放 。 表 1 给出了铀矿冶废水 的循环利用途径 。
我国 C 矿矿坑水的水量为 63 万 m3/ a , 处理 前铀 质 量 浓 度 为 1.85 mg/ L , 处 理 后 为 0.3 mg/ L , 每年可回收铀约 1 t , 据此推算 , 我国铀矿 山从矿坑水中回收铀总量每年可达 10 t 。 铀回收
成本主要取决于树脂的成本 , 其处理成本一般每 t 铀为 1 万 ～ 5 万元。
废水中铀 的回收主要是指 矿坑水中 铀的回
收 。 匈牙利 M ecsek 山铀矿 区从 1955 年开始开 采到 1997 年关停的 42 a 间 , 共生产铀 22 000 t , 生产期间每年从矿坑水回收铀 5 ～ 12 t , 关停后的 退役治理过程中每年从矿坑水中至少回收 2 ～ 3 t 铀 , 目前退役治理过程仍在进行中[ 6] 。
返回配制溶浸剂
美国 Sp lit rock 厂 美国 Sp lit rock 厂 、G rant s 厂 美国 Sp lit rock 厂
3 铀矿冶废水循环利用指标
世界上很多国家的铀工厂 , 都进行着部分或 全部的废水处理及水的循环利用 。 各国铀矿冶废 水处理和循环利用情况大不相同 。就一国而言 , 工厂之间差异也很大 。 这与矿石特性 、加工工艺 以及各国和不同地区的环保要求等因素有关 。例 如 , 澳大利亚 Kathleen 厂萃余液不全部返回是为 了防止硅的积累和有机物的夹带 ;我国金安铀业 公司由于吸 附尾液 中的铀 质量 浓度 较低(小于 0.3 mg/ L), 矿坑水中的铀质量浓度最高可达 1 .5 mg/ L , 使得该矿的吸附尾液采用全部外排而循环 利用矿坑水 。
5 效益分析
铀矿冶废水的循环利用和废水处理具有明显 的经济效益 、环境效益和社会效益 。
首先铀矿冶废水产生量大 , 含有一定量的工 艺试剂与铀 , 通过循环利用 , 可降低原材料与能源 的消耗 ;节省用水 ;减少废水处理量 ;提高尾矿库 的利用率 ;回 收废水 中的铀 。 以我 国的 A 矿为 例 , 吸 附 尾 液产 生 量 为 1 160 m3/d , 返 回率 为 80 %, 吸附尾液中铀质 量浓度 ≤5 m g/ L , 偏保守 考虑按 3 mg/ L 计算 , 则通过循环利用 , 可从吸附 尾液中回收铀 2 .78 kg/ d , 按年工作 300 d 计算 , 则每年可回收铀 0 .84 t 。 如 4.2 节所述 , 我国 C 矿每年可从矿坑水中回收铀约 1 t 。不难看出 , 铀 矿冶废水的循环利用和废水处理能取得显著的经 济效益 。
铀矿冶废水的循环利用 , 应着眼于设计与运 行 2 个阶段 , 注重工艺分析和外部环境分析 , 进行 物料衡算 。
收稿日期 :2009-09-21 作者简介 :徐乐昌(1962 —), 男 , 湖南平江人 , 博士 , 研究员级高级工程师 , 从事铀矿冶环境保护和辐射防护研究工作。
第 2 期
徐乐昌 , 等 :铀矿冶废水的循环利用和处理
美国 Sp lit rock 厂(低品位堆浸), 加拿大 A gnew 厂 , 中国北方某 铀水冶厂
美国 G rant s 厂 , 法国 Bessi ne 厂 , 澳大利亚奥林匹克坝 美国 Grants 厂
美国 Sp lit rock 厂
6
转型液
返回配制淋洗剂或转型剂
目前中国所有铀水冶厂
7
沉淀母液
返回配制淋洗剂 返回配制反萃取剂
2 铀矿冶废水的来源及循环利用途径
2 .1 废水循环利用和处理的意义 对铀矿冶废水的处理和循环能起到显著的节
能减排作用 :1)节省试剂 ;2)节省用水 ;3)减少废
水产生量和废水排放量 , 保护环境 ;4)减少废水处 理成本 ;5)对排放至尾矿库的废水而言 , 减少了坝 的危险 , 增加坝的稳定性 ;6)减少能源消耗 。 2 .2 废水循环利用要求
4 废水处理
4 .1 铀矿冶废水处理方法 目前 , 我国铀矿冶废水的处理方法主要有 : 1)离子交换法 。 离子交换法选择性较强 , 一
般只能处理单一的污染物 , 最大的优点是操作简 单 、管理方便 、铀处理效果较好 , 因而在铀矿山中 广泛应用 。在铀矿冶废水处理应用中主要用来回
80
铀 矿 冶
5)膜处理法 。 膜处理是一种物理处理方法 , 它是通过膜的渗透与截留将污染物与非污染物分
离 , 从而达到废水处理的目的 , 具有处理效果好 、 设备简单 、操作方便 、物料无相变和适应性强等特 点 , 但产生一定量的浓缩液需要采取进一步措施 进行处理 , 对 于高 T DS 含量的 废水处理 成本较 高 。 该法在我国某碱法地浸的工艺废水处理中得 到应用 , 经过处理后 , 脱盐率高达 97 %, 天然铀质 量浓度由 0 .135 mg/ L 降至 0 .002 m g/ L , 226 Ra 活 度浓度由 1 .06 Bq/ L 降至 0 .03 Bq/ L , Cl -质量浓 度由 1 000 mg/ L 降至 31 .5 mg/ L , 其他非放射性 组分的处理效果也达到 86 %以上 。 每 t 废水处理 成本为 2 .81 元 , 每 t 铀处理成本为 786 .8 元 。 4 .2 废水中铀的回收
逆流洗涤和吸附塔反冲洗用水 中国北方某铀水冶厂
4
吸附尾液
返回配制溶浸剂 固液分离系统的洗涤液
逆流洗涤
加拿大 A gnew 厂, 美国 S mit h Ranch 地 浸 , 目前中 国所有水 冶 厂 法国 Bessine 厂 中国北方某铀水冶厂
5
萃余液
返回配制溶浸剂
固液分离系统的洗涤液 尾矿再制浆 配制淋洗剂
第DO 2I 9:1卷0.13 42第6/j2.c期nki .yk5 月
U RANIUM M IN ING A ND M ET A L L URGY
Vo l.29 No.2 M ay 2010
铀矿冶废水的循环利用和处理
徐乐昌1 , 张国甫2 , 高 洁1 , 张学礼1 , 魏广芝1
(1.核工业北京化工冶金研究院 , 北京 101149;2.中国国核海外铀业有限公司 , 北京 100822)
摘要 :介绍铀矿冶工艺 , 铀矿冶废水来源 、循环利 用途径及处理方法 。 铀矿冶废水 包括吸附尾 液 、萃 余液 、尾 矿 水 、矿坑水 、转型液 、沉淀母液 , 其循环利用途径 主要 有返 回作为 溶浸 剂 、淋洗剂 、反 萃取 剂 、洗涤剂 、尾 矿制 浆 等。 关键词 :铀矿冶 ;废水 ;循环利用 ;处理 中图分类号 :T L 941 .1 文献标志码 :A 文章编号 :1000-8063(2010)02-0078-04
铀矿冶用水量大 , 废水产生量也大 。 废水中 含有放射性与非放射性有毒有害组分 , 如果全部 直接外排 , 不仅浪费资源 , 也会造成环境污染 ;如 果全部处理后外排 , 则废水处理成本大 , 企业的经 济效益受到显著影响 。铀矿冶废水的循环利用和 废水处理的有机结合 , 即将铀矿冶废水尽可能多 的循环利用 , 少量废水处理达标后排放可以解决 上述问题 。
铀水冶主要废水为吸附尾液或萃余液 , 其返 回率可达 80 %以上 , 少量为 转型液与沉淀母液 , 其返回率一般可达到 90 %以上 。 通过循环利用 , 废水处理量和排放量可降低 80 %以上 , 其环境效 益和社会效益非常显著 。 尤其是对于北方缺水地 区 , 通过水的循环利用 , 可大量节省水资源 , 进而 显著减少因铀矿资源开发对水资源的争夺而引起 的社会问题和环境问题 。
第 29 卷
收尾矿库渗漏水和矿坑水中的铀 , 回收后的外排 废水 中 的 铀 质量 浓 度 可 降 到 0.1 mg/ L , 甚 至 0.05 mg/ L 以下 。
2)氯化钡-石灰沉淀法 。 该方法简便 , 对设备 要求不高 , 在去除铀 、镭放射性物质的同时 , 还去 除悬浮物 、胶体 、常量盐 、重金属 、有机物和微生物 等 , 在铀矿山中也得到广泛应用 。 处理后的废水 中的铀质量浓度可降到 0 .3 mg/ L , 镭活度浓度可 降到 1 .1 Bq/ L 以下 。 但该法产生大量的废水中 和渣 , 对操作管理有一定的要求 。
铀矿冶废 水循环利用指标 一般应包 括用水 量 , 新水补充量 , 废水产生量 , 外排废水量 , 吸附尾 液(或萃余液)产生量 、铀浓度 、返回率 , 转型液产 生量 , 沉淀母液产生量 、铀浓度 、返回率 , 矿坑水产 生量 、铀浓度 、返回率 , 尾矿库产生量 、铀浓度 、返 回率等 。 铀矿冶废水循环利用指标指数因厂矿而
铀矿冶废水产生量大 , 不仅含有放射性组分 还含 有非放射性组分 , 引起 了人们的高度重视 。 为了提高经济效益 , 减少环境污染 , 尽量回收废水 中的有用组分 , 铀矿冶科研人员开发了化学沉淀 法 、物理吸附法 、离子交换法 、萃取法 、膜处理法 、 生物法等多种废水处理方法 。 针对不同的废水和 铀矿冶工艺 , 采用不同的循环利用途径 。 铀矿冶废 水主要有吸附尾液 、萃余液 、尾矿水 、矿坑水 、转型 液 、沉淀母液 ,其循环利用途径主要有返回用于溶 浸液 、淋洗剂 、反萃取剂 、洗涤液 、尾矿再制浆等 。
铀矿冶废水循环利用需要满足下列要求 :1) 水中残留的杂质必须适应铀工艺的要求 ;2)不致 对设备或管道产生较明显的腐蚀作用或产生较严 重的结垢 ;3)水循环次数以对铀的浸出回收不产 生明显影响为限度 。 2 .3 废水来源及循环利用途径
铀矿冶废水主要来自于铀矿开采废水和水冶 废水 。开采废水主要是常规地下 、露天和原地爆 破浸出等开采过程中产生的各种各样的矿坑水和 采出废石地表堆放产生的径流水 。 水冶废水主要 是铀浸出过程和回收 过程中产生的 各种工艺废 水 。 浸出过程中产生的废水主要是搅拌浸出后固 液分离和渣洗涤产生的废水与尾矿渗出水和堆浸 工艺产生的尾渣渗出水 。 回收过程中产生的废水 主要为吸附尾液或萃余液 , 其次为转型液和沉淀 母液(含压滤洗涤后的滤液)。 这些采冶废水应尽 可能多的循环利用 , 减少废水排放 , 条件许可下应 尽可能实现废水零排放 。 表 1 给出了铀矿冶废水 的循环利用途径 。
我国 C 矿矿坑水的水量为 63 万 m3/ a , 处理 前铀 质 量 浓 度 为 1.85 mg/ L , 处 理 后 为 0.3 mg/ L , 每年可回收铀约 1 t , 据此推算 , 我国铀矿 山从矿坑水中回收铀总量每年可达 10 t 。 铀回收
成本主要取决于树脂的成本 , 其处理成本一般每 t 铀为 1 万 ～ 5 万元。
废水中铀 的回收主要是指 矿坑水中 铀的回
收 。 匈牙利 M ecsek 山铀矿 区从 1955 年开始开 采到 1997 年关停的 42 a 间 , 共生产铀 22 000 t , 生产期间每年从矿坑水回收铀 5 ～ 12 t , 关停后的 退役治理过程中每年从矿坑水中至少回收 2 ～ 3 t 铀 , 目前退役治理过程仍在进行中[ 6] 。
返回配制溶浸剂
美国 Sp lit rock 厂 美国 Sp lit rock 厂 、G rant s 厂 美国 Sp lit rock 厂
3 铀矿冶废水循环利用指标
世界上很多国家的铀工厂 , 都进行着部分或 全部的废水处理及水的循环利用 。 各国铀矿冶废 水处理和循环利用情况大不相同 。就一国而言 , 工厂之间差异也很大 。 这与矿石特性 、加工工艺 以及各国和不同地区的环保要求等因素有关 。例 如 , 澳大利亚 Kathleen 厂萃余液不全部返回是为 了防止硅的积累和有机物的夹带 ;我国金安铀业 公司由于吸 附尾液 中的铀 质量 浓度 较低(小于 0.3 mg/ L), 矿坑水中的铀质量浓度最高可达 1 .5 mg/ L , 使得该矿的吸附尾液采用全部外排而循环 利用矿坑水 。
5 效益分析
铀矿冶废水的循环利用和废水处理具有明显 的经济效益 、环境效益和社会效益 。
首先铀矿冶废水产生量大 , 含有一定量的工 艺试剂与铀 , 通过循环利用 , 可降低原材料与能源 的消耗 ;节省用水 ;减少废水处理量 ;提高尾矿库 的利用率 ;回 收废水 中的铀 。 以我 国的 A 矿为 例 , 吸 附 尾 液产 生 量 为 1 160 m3/d , 返 回率 为 80 %, 吸附尾液中铀质 量浓度 ≤5 m g/ L , 偏保守 考虑按 3 mg/ L 计算 , 则通过循环利用 , 可从吸附 尾液中回收铀 2 .78 kg/ d , 按年工作 300 d 计算 , 则每年可回收铀 0 .84 t 。 如 4.2 节所述 , 我国 C 矿每年可从矿坑水中回收铀约 1 t 。不难看出 , 铀 矿冶废水的循环利用和废水处理能取得显著的经 济效益 。
铀矿冶废水的循环利用 , 应着眼于设计与运 行 2 个阶段 , 注重工艺分析和外部环境分析 , 进行 物料衡算 。
收稿日期 :2009-09-21 作者简介 :徐乐昌(1962 —), 男 , 湖南平江人 , 博士 , 研究员级高级工程师 , 从事铀矿冶环境保护和辐射防护研究工作。
第 2 期
徐乐昌 , 等 :铀矿冶废水的循环利用和处理
美国 Sp lit rock 厂(低品位堆浸), 加拿大 A gnew 厂 , 中国北方某 铀水冶厂
美国 G rant s 厂 , 法国 Bessi ne 厂 , 澳大利亚奥林匹克坝 美国 Grants 厂
美国 Sp lit rock 厂
6
转型液
返回配制淋洗剂或转型剂
目前中国所有铀水冶厂
7
沉淀母液
返回配制淋洗剂 返回配制反萃取剂
2 铀矿冶废水的来源及循环利用途径
2 .1 废水循环利用和处理的意义 对铀矿冶废水的处理和循环能起到显著的节
能减排作用 :1)节省试剂 ;2)节省用水 ;3)减少废
水产生量和废水排放量 , 保护环境 ;4)减少废水处 理成本 ;5)对排放至尾矿库的废水而言 , 减少了坝 的危险 , 增加坝的稳定性 ;6)减少能源消耗 。 2 .2 废水循环利用要求
4 废水处理
4 .1 铀矿冶废水处理方法 目前 , 我国铀矿冶废水的处理方法主要有 : 1)离子交换法 。 离子交换法选择性较强 , 一
般只能处理单一的污染物 , 最大的优点是操作简 单 、管理方便 、铀处理效果较好 , 因而在铀矿山中 广泛应用 。在铀矿冶废水处理应用中主要用来回
80
铀 矿 冶
5)膜处理法 。 膜处理是一种物理处理方法 , 它是通过膜的渗透与截留将污染物与非污染物分
离 , 从而达到废水处理的目的 , 具有处理效果好 、 设备简单 、操作方便 、物料无相变和适应性强等特 点 , 但产生一定量的浓缩液需要采取进一步措施 进行处理 , 对 于高 T DS 含量的 废水处理 成本较 高 。 该法在我国某碱法地浸的工艺废水处理中得 到应用 , 经过处理后 , 脱盐率高达 97 %, 天然铀质 量浓度由 0 .135 mg/ L 降至 0 .002 m g/ L , 226 Ra 活 度浓度由 1 .06 Bq/ L 降至 0 .03 Bq/ L , Cl -质量浓 度由 1 000 mg/ L 降至 31 .5 mg/ L , 其他非放射性 组分的处理效果也达到 86 %以上 。 每 t 废水处理 成本为 2 .81 元 , 每 t 铀处理成本为 786 .8 元 。 4 .2 废水中铀的回收
逆流洗涤和吸附塔反冲洗用水 中国北方某铀水冶厂
4
吸附尾液
返回配制溶浸剂 固液分离系统的洗涤液
逆流洗涤
加拿大 A gnew 厂, 美国 S mit h Ranch 地 浸 , 目前中 国所有水 冶 厂 法国 Bessine 厂 中国北方某铀水冶厂
5
萃余液
返回配制溶浸剂
固液分离系统的洗涤液 尾矿再制浆 配制淋洗剂
第DO 2I 9:1卷0.13 42第6/j2.c期nki .yk5 月
U RANIUM M IN ING A ND M ET A L L URGY
Vo l.29 No.2 M ay 2010
铀矿冶废水的循环利用和处理
徐乐昌1 , 张国甫2 , 高 洁1 , 张学礼1 , 魏广芝1
(1.核工业北京化工冶金研究院 , 北京 101149;2.中国国核海外铀业有限公司 , 北京 100822)
摘要 :介绍铀矿冶工艺 , 铀矿冶废水来源 、循环利 用途径及处理方法 。 铀矿冶废水 包括吸附尾 液 、萃 余液 、尾 矿 水 、矿坑水 、转型液 、沉淀母液 , 其循环利用途径 主要 有返 回作为 溶浸 剂 、淋洗剂 、反 萃取 剂 、洗涤剂 、尾 矿制 浆 等。 关键词 :铀矿冶 ;废水 ;循环利用 ;处理 中图分类号 :T L 941 .1 文献标志码 :A 文章编号 :1000-8063(2010)02-0078-04
铀矿冶用水量大 , 废水产生量也大 。 废水中 含有放射性与非放射性有毒有害组分 , 如果全部 直接外排 , 不仅浪费资源 , 也会造成环境污染 ;如 果全部处理后外排 , 则废水处理成本大 , 企业的经 济效益受到显著影响 。铀矿冶废水的循环利用和 废水处理的有机结合 , 即将铀矿冶废水尽可能多 的循环利用 , 少量废水处理达标后排放可以解决 上述问题 。
铀水冶主要废水为吸附尾液或萃余液 , 其返 回率可达 80 %以上 , 少量为 转型液与沉淀母液 , 其返回率一般可达到 90 %以上 。 通过循环利用 , 废水处理量和排放量可降低 80 %以上 , 其环境效 益和社会效益非常显著 。 尤其是对于北方缺水地 区 , 通过水的循环利用 , 可大量节省水资源 , 进而 显著减少因铀矿资源开发对水资源的争夺而引起 的社会问题和环境问题 。
第 29 卷
收尾矿库渗漏水和矿坑水中的铀 , 回收后的外排 废水 中 的 铀 质量 浓 度 可 降 到 0.1 mg/ L , 甚 至 0.05 mg/ L 以下 。
2)氯化钡-石灰沉淀法 。 该方法简便 , 对设备 要求不高 , 在去除铀 、镭放射性物质的同时 , 还去 除悬浮物 、胶体 、常量盐 、重金属 、有机物和微生物 等 , 在铀矿山中也得到广泛应用 。 处理后的废水 中的铀质量浓度可降到 0 .3 mg/ L , 镭活度浓度可 降到 1 .1 Bq/ L 以下 。 但该法产生大量的废水中 和渣 , 对操作管理有一定的要求 。
铀矿冶废 水循环利用指标 一般应包 括用水 量 , 新水补充量 , 废水产生量 , 外排废水量 , 吸附尾 液(或萃余液)产生量 、铀浓度 、返回率 , 转型液产 生量 , 沉淀母液产生量 、铀浓度 、返回率 , 矿坑水产 生量 、铀浓度 、返回率 , 尾矿库产生量 、铀浓度 、返 回率等 。 铀矿冶废水循环利用指标指数因厂矿而