电渗析处理铀矿冶尾矿水.pdf

第63卷第2期
有色金属
Nonferrous Metals
May 20 11
DOI:10.3969/ ). issn.1001-0211.2011.02.068
电渗析处理铀矿冶尾矿水
胡凯光,史文革,胡鄂明,廖建军,李锦鹏
南华大学核资源与核燃料工程学院,溯南衡阳421001
摘要:研究电渗析处理铀矿治尾矿水。结果表明,电渗析可以从尾矿水中脱除80%以上的盐分,尾矿水中的盐分大部分
是硫酸钙,浓缩斤瑺钙沉淀下来,不会使尾矿池中的尾矿水含盐浓度增高。电渗析方法处理尾矿水.耗电量随尾矿水的浓度变
化,得到每旽淡水耗电量为0.5~0.9kW?h
关键词:环境τ程;含废水;电渗析;尾矿水
中图分类号:X751;X59文献标识码:A文章编号:1001-0211(2011)02-0280-03
铀矿采冶过程中产生的废水是含铀废水的主要子向负极迁移,通过阳离子交换膜进入1、3、5室,阴
来源。我国目前铀矿山开采主要采用酸法溶浸采矿离子向正极迁移,通过阴离子交换膜进入1、3、5室。
(地浸、堆浸、原地破碎浸出),浸矿时需加入大量的这样2、4、6室出来的水就减少了阴、阳离子而成为
硫酸、氧化剂,这样使矿山周边水源和含矿层地下水淡水,1、3、5室中水的阳离子向负极方向迁移时遇
试剂组分含量增高和超标,对水环境有严重影响。到阴离子交换膜而被阻挡,阴离子向正极方向迁移
超标的主要污染物有SO2-、U、I及某些重金属。时遇到阳离子交换膜也被挡,这样本室的离子迁
在铀废水的处理方面,国内外进行了许多试验移不出去,而邻室的阴、阳离子源源不断地涌人,此
研究与生产实践?,主要的方法有化学沉淀法、离室的水被浓缩成为浓水。于是电渗析实现了淡化
子交换法、蒸发浓缩法、生物吸附法、氧化还原法等部分水而浓缩另一部分水的目的。
方法。
农水
电渗析法在处理水的过程中,不需要投加其他
淡水
化学试剂,所以不会产生附加的污染,电渗析的另
阳极
阴极
个特点是能不加选择地除去溶在水中的各种离子,
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所以电渗析很适合处理化学成分比较复杂的尾矿
尾矿水
水。对电渗析处理铀矿冶尾矿水进行了探讨。
图1电渗析工作原理
1实验方法
Fig. 1 Scheme of electrodialysis wor
1.1电渗析工作原理
1.2试验装置
电渗析工作原理如图1所示。电渗析是在外加
电渗析处理铀矿冶尾矿水试验装置为自制,包
直流电场的作用下,利用阴离子交换膜和阳离子交括两个系统,水系统和电系统。由进水泵从排放口
换膜的选择透过性,使一部分离子透过离子交换膜抽取尾矿水,经过流量计、压力表后进人电渗析器进
迁移到另一部分水中,从而使一部分水淡化而另一行处理,出来时分成浓水和淡水,这就是水系统
部分水浓缩。在两电极之问,由阴、阳离了交换膜和业用交流电经可控砫整流器整流后,再经倒换电极
隔板多组交替排列,构成浓水室(1,3,5)和淡水室的换相装置,送入电渗析器,构成电系统。启动时,
(2,4,6)。在直流电场的作用下,2、4、6室中的阳离应首先启动水系统,关闭时,应首先关闭电系统。试
验用电渗析器有关参数见表1。
收稿日期:2009-08-20
基金项目:湖南省自然科学基金资助项目(091I8)湖南省教育2电渗析处理铀废水结果与讨论
厅重点项目(10A103
作者筒介:胡凯光(1964-),男,湖南宁乡县人,教授,硕土,主要从2.1铀矿治尾矿水
溶浸釆矿、水治正艺、废水处興等方面研究。
铀矿治尾矿水的成分与工艺流程和铀矿石的性质
第2期
胡凯光等:电渗析处理铀矿冶尾矿水
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有密切关系,而其成分的变化则与气候条件和矿石处
理情况有很大关系。铀矿治尾矿水成分见表2。
由表2可见,铀矿治尾矿水中可能对外界造成
污染的物质可分为两类。一为无机盐类,主要是硫
表1电渗析器参数
酸盐,其中以硫酸钙占大部分。二为放射性物质,如
Table 1 Electrodialysis parameters
铀、镅等。表2中所列数值表明,大部分无机盐类都
名称
参数
超过了国家规定的露天水源最大允许污染水平,而
离子交换膜面积
800mm x 1600mm
张隔板通水槽总长度
13.2m
放射性物质铀和镭各单项则均未超过国家标准。从
隔板厚度
超过的倍数来看,以锰为最高,其次是氧化钙、硫酸
通水槽中的障碍物
0.5mn厚冲、塑料鱼鱗网
根和总溶解固体,而放射性物质铀、镭,即便综合考
膜面积利用率
80%
水隔板厚度
虑,仪为国家标准的1.4倍。
电极材料
含银1%的铅银合金板
欲使铀矿冶尾矿水达到国家标准,各种有害物
应清除的比例:SO2应清除67%,CaO应清除
表2铀矿治尾矿水成分
69%,Fe应清除40%,Mn应清除98.5%,总溶固应
Table 2 Uranium mining and metallurgy tailings water composition
清除67%,铀和循应清除28.6%。大部分有害物的
国家国家标准
种类
浓度
清除在70%以下,只有锰一项要求的清除率较高
标准倍数
无机物SO42-/(mg?1.')750~15001.52,4~3
2.2铀矿治尾矿水脱盐效果
200~800
2500.8~3.2
铀矿治尾矿水脱盐效果和电能消耗列于表3
中。从表3可以看出,40~35组装在极限电压下,
放射性U/(mg?L
0.002-0.0050.050.4
盐分脱除率可达80%左右,除个别样品因尾矿水较
物质Ra(Ci?L.-
-2)xt015x10-10.2-0.4混浊脱除率稍低外,运行情况是稳定的。每得到
总溶固/(mg?L-)
2000-3000
1m23淡水需耗直流电0.5~0.9kW?h。
表340~35组装的脱盐效果和电能消耗
Table 3 40-35 assembled desalination performance and power consumption
编作工作流数
进水
尾矿水/(mg?L)
淡化水/(mg?L')
脱除率/%
直流电耗
电压电流/(m3:h-1)压力
V/A淡水浓水/10Pa[SO2-][ Ca0jmn][Fe]总溶同[SO2-]iCao][Mn]!Fe]总浴固S02~Ca0总溶固
/(m3?kW-1?h-)
0.08405
581.97
0.66
5564171121002610523140422597666.466.562.6
50261.51.510.814493829996238228274201954780.680.677.1
0.87
550151.51.5
832
4314041554512741281,479.170.6
2.3电能消耗
表4浓水分析结果
由表3中可看出电能的消耗与外加电压和尾矿
Table 4 Concentrated water content