Дослідження та апаратурне оформлення процесів співосадження мікродомішок елементів з метою екологізації уранового виробництва

Апаратурна схема такого комплексного реагентного очищення води показана на рис. 8.

 

Рис. 8. Принципова апаратурна схема комплексного реагентного очищення  природних вод без застосування хлору: 1- змішувач для введення реагентів, 2- освітлювач, 3- камера утворення осаду, 4- фільтр, 5- вапнянопогашувач, 6- ємкість для приготування розчину коагулянту,7- класифікатор, 8- ємкість для приготування вапняного молока, 9- мірна ємкість. 10- накоплювач для осадів. 11- фільтр дисковий.

 

Запропонований спосіб дозволяє виконати комплексне реагентне очищення води до норм, що представлені в ДСанПІН “Вода питна”.

В розділі 6 приведені методики, які дозволяють віднайти концентрацію мікродомішок елементів і базуються на попередньому співосадженні іх з неорганічними колекторами, що дозволяє значно підвищити чутливість методів, а також проводити їх аналіз в польових умовах. 

 

 

Виконані дослідження по вивченню процесів співосадження мікродомішок радіоактивних елементів та важких металів, розроблені реагентні, електрохімічні способи виділення колекторів, вивчені процеси по впливу змінного струму на стан мікроелементів в розчині, розроблене та впроваджене в практику апаратурне оформлення для реалізації цих процесів, проведені на ньому лабораторні, дослідно-промислові та промислові випробування розроблених технологій і порівняльний аналіз ефективності експресних методик для контролю запропонованих процесів дозволяє зробити слідуючі висновки:

1. Встановлена можливість переходу урану, природних радіонуклідів та важких металів в осад - гідроксид магнію і карбонат кальцію. При цьому відпадає необхідність вводити інші речовини для утворення колектора, тому що кальцій і магній являються звичною частиною природних і стічних вод. Виявлені оптимальні умови кількісного співосадження мікродомішок в залежності від величини рН, маси колектора, кількості мікроелемента, часу контакту фаз, температури та присутності різних солей.

Для підвищення наявності домішок в осаді запропоновано багаторазове використання колектора.

2. Вивчено, як впливає постійний струм на стан мікродомішок елементів в рідкій фазі при електрохімічному виділенні змішаного колектора в катодній камері діафрагменого електролізера. Експериментально встановлено, що підвищення ступеня співосадження в цих умовах викликано підвищенням сорбційної здібності колектора і не являється причиною зміни форми находження мікроелементів. Встановлені параметри та вимоги до апаратурного оформлення процесу (щільність струму, час обробки, порядок нейтралізації, матеріал діафрагм та електродів і міжелектродна відстань) виділення колектора електрохімічним способом, які необхідні для промислової реалізації процесу.

3. Вперше запропоновано використовувати змінний струм для інтенсифікації процесу співосадження мікроелементів. За допомогою фізико-хімічних методів вивчення стану мікродомішок в розчині показано, що при проходженні через розчин змінного струму виникають гідролітичні процеси, які дозволяють змінювати форму находження мікродомішок металів. Аналогічний вплив проявляється і при обробці розчинів змінним електромагнітним полем.

Базуючись на екпериментальних результатах, запропонована гіпотеза механізму виникаючих при зміннострумовій обробці процесів.

4. Встановлена можливість розділення заліза та урану електрохімічним шляхом при проходженні через розчин струму промислової частоти. При підтриманні рН в інтервалі 2,8 - 3,2 уран залишається в рідкій фазі, а залізо повністю переходить в осад у вигляді гідроксиду (основної солі).

Вперше запропоновано кількісне співосадження домішок молібдену, ванадію і титану з гідроксидом заліза при вказаних рН в умовах зміннострумової обробки рідкої фази. Встановлені режимні параметри процесу (рН, щільність струму, час обробки), на основі котрих розроблено спосіб очистки уранових розчинів (пульп) від макродомішок заліза та мікродомішок ванадію, титану, молібдену та інших елементів. Очищення реалізується при проходженні через рідку фазу змінного струму промислової частоти з допомогою вуглеграфітових електродів та підтриманні рН на вказанному рівні.

Спосіб може бути рекомендовано і для інших гідрометалургійних виробництв.

Показано, що зміннострумова обробка розчинів дозволяє інтенсифікувати і інші (сорбція, ектракція, електродіаліз) процеси, які базуються на міжфазному розподілі елементів.

5. Результати лабораторних досліджень покладені в основу способів:

*очищення технологічних уранових розчинів від домішок заліза, титану, ванадію, молібдену і кремнію;

*отримання технічної води із стічних вод уранових шахт і гірничо - рудних підприємств;

*електрохімічного способу отримання питної води із забруднених джерел;

*реагентного способу отримання питної води, що відповідає міжнародним стандартам.

6. Вперше запропоновано для промислової реалізації електрохімічного способу сумісництво ряду електрохімічних (електролізних, електрокоагуляційних, електродіалізних, окислювально-відновлювальних) і хімічних (осаджувальних і співосаджувальних) процесів в одному апараті із взаємопов”язаними функціями. Запрпонована при цьму двостадійна зміна рН - підлужування і подальша нейтралізація коагулянтами, покладена також і в основу реагентного способу очищення води на станціях міськводоканалів.

Розроблено конструкцію апарату та принципову електричну схему для функціонування його електродної системи.

7. Запропоновано та розроблено технологічно-апаратурні схеми електрохімічного та реагентного очищення стічних вод уранових шахт від мікродомішок радіоактивних елементів та важких металів.

8. Створено апаратурне обладнання для очищення води на заводах харчової промисловості.

9. Розроблено принципове апаратурне оформлення співосаджувальної технології отримання якісної питної води із забруднених джерел водопостачання.

10. На базі отриманих даних розроблені аналітичні методики для контролю запропонованих процесів:

*спектрофотометричний спосіб винайдення мікродомішок урану в природних і стічних водах з допомогою співосадження;

*об”ємного титрування урану і ванадію з багаторазовим використанням колектору, яке дозволяє проводити аналізи в польових умовах;

11. Розроблені способи очищення технологічних розчинів, стічних вод, методи отримання питної води і аналітичні методики впроваджені в практику або підготовлені до впровадження: