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

Отримані результати дозволяють зробити висновок про можливість співосадження мікроелементів із змішаним колектором в інтервалі рН 10,5 - 11,0 і дають змогу запропонувати співосаджувальний спосіб як основний для очищення стічних і природних вод.

В розділі 3 приведені результати досліджень впливу постійного і змінного електричних полів на стан находження мікроелементів в рідкій фазі. Описані та показані на рисунках апарати і обладнання, які примінялись при проведенні вказаних досліджень, запропонована методика проведення дослідів.

Приведене апаратурне обладнання використане при вивченні впливу постійного та змінного струмів на стан мікродомішок в рідкій фазі.

Встановлено, що підвищення співосадження домішок з колекторами, які виникають при накладанні постійного струму, незначне і обумовлене підвищеними сорбційними можливостями осадів. Накладання змінного струму приводить до значної зміни розподілу мікроелементів між рідкою і твердою фазами. Нами запропонована слідуюча гіпотеза виникаючих при цьому процесів. На рис. 2 показані процеси, які виникають при проходженні через розчин змінного струму. Враховуючи, що реакцію гідролізу можна розглядати як бімолекулярну, ми вважаємо, що в даному випадку виникають слідуючі явища. 

При бімолекулярних реакціях (рис.2 б) напрям силових ліній електричного поля дозволяє орієнтувати взаємодіючі частинки, що, в свою чергу, дає можливість проводити реакцію по лінії атаки цих частинок. В випадку, коли частота 2 співпадає з частою накладеного поля, проходження реакції по схемі А + ВС = АВ + С малоімовірно.

Коли частота 3 співпадає з частотою зовнішнього поля виникає розрив звязку ВС з утворенням продукта реакціїї АВ по вказаній схемі.

На наш погляд, по запропонованому механізму проходять реакції гідролітичних процесів при накладанні на водні розчини урану, молібдену, титану і ванадію змінного струму промислової частоти. В цьому ж розділі за допомогою фізико-хімічних методів (спектрометрії, центрифугування, міграції елементів при накладанні постійного струму) досліджений вплив змінного струму на стан мікроелементів в розчині. Показано, що при накладанні змінного струму проходять гідролітичні реакції і утворюються нейтральні або негативно заряджені гідроксофрми.

 

Рис.2. Схема впливу змінного електричного струму на хімічні реакції

В розділі 4 представлені результати досліджень по виділенню заліза із кислих уранових розчинів при накладанні змінного струму. Встановлені основні залежності електрогідролізу від величини рН, сили току і часу обробки. Показано, що залізо можливо практично повністю перевести в осад при підтриманні рН на заданому рівні. Як видно із даних табл.1, ефективним способом прискорення електрогідролізу заліза в уранових сірчано - і азотнокислих розчинах являється підтримання величини рН в процесі обробки на заданому рівні (не нижче 3,0 - 3,1 для сірчанокислих та 2,6 - 2,7 для азотнокислих розчинів). 

Таким чином, отримані результати показують можливість ефективного розділення урану та заліза переведенням в осад заліза при проходженні через розчин змінного струму промислової частоти та підтриманні значення рН оброблюваного розчину на необхідному рівні. З іншого боку, утворений гідроксид заліза, на наш погляд, повинен бути перспективним співосаджувачем для домішок молібдену, ванадію і титану. Вивчення залежностей співосадження молібдену, ванадію і титану від кількості осаджуваної долі заліза та величини рН показали, що їх перехід в осад спостерігається при досягненні величини рН 2,5 - 3 та переходу заліза в тверду фазу на рівні 60 - 100 мг/л.

Таблиця 1

 

Отримані результати показують можливість очищення уранових розчинів від заліза, титану, ванадію, молібдену, що, в свою чергу, дозволяє вилучити цілий цикл при гидрометалургійній переробці уранових руд.

Результати очищення технологічних уранових розчинів, отримані при проходженні через пульпу змінного струму промислової частоти, показані в табл. 2 і 3.

 

Таблиця 2

Очищення сірчанокислого розчину від домішок  ( щільність струму - 1,2 А/см2, V - 15 B, рН - 3,39;  - 20 хв )

 

 

В розділі 5 показані технологічна та апаратурна схеми реагентних способів очищення стічних вод уранових рудників (рис 3 і 4)

Апаратурна схема електрохімічного очищення шахтних вод, розроблена для отримання питної води в екстремальних ситуаціях, представлена на рис. 5.

 

Рис.4 Принципова апаратурна схема реагентного очищення шахтних вод.

 

1- змішувач для введення реагентів, 2- освітлювач, 3- швидкі пісчані фільтри, 4- ємкість для нейтралізації, 5- емкість для H2SO4конц., 6- ємкість для приготування 10% розчину H2SO4, 7- накоплювач для осадів освітлювача, 8- фільтр дисковий (барабаний), 9- мірна ємкість для вапняного молока, 10- вапнянопогашувач, 11- класифікатор, 12- ємкість для приготування 10% вапняного молока.

 

Для реалізації комплексного електрохімічного очищення природних вод від присутніх забруднювачів розроблено апаратат із взаємопов”язаними функціями, принциповий вигляд якого показано на рис. 6, а схема обробки показана на рис. 7. 

 

Обробка води базується на поетапній зміні величини рН спочатку в катодних камерах апарату (підлужування) та подальшій обробці в анодних камерах (нейтралізація при коагуляції), що супроводжується окислювально-відновлювальними процесами та електродіалізним вилученням аніонів у допоміжну камеру.

Реагентна технологія, яка базується на такому ж підході і являє собою поетапне змінення рН до величини 10,5 - 11,0, відділення осаду та нейтралізації рідкої фази