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

УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

 

 

 

Спеціальність 05.05.13 - машини та апарати хімічних виробництв 

 

УДК 628.16.065..502

ПИСЬМЕННИЙ БОРИС ВАСИЛЬОВИЧ

 

Дніпропетровськ – 1999

 

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі хімічної і екологічної техніки Українського державного хіміко -технологічного університету та в Центральній науково-дослідній лабораторії Східного гірничо-збагачувального комбінату.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Задорський Вільям Михайлович, Український державний хіміко-технологічний університет, професор кафедри хімічної та екологічної техніки, м. Дніпропетровськ. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Волошин Микола Дмитрович, завідувач кафедрою технології і автоматизації хімічних виробництв Дніпродзержинського технічного університету, доктор технічних наук, професор Коваль Володимир Павлович, Дніпропетровський державний університет, професор кафедри прикладної газової динаміки та тепло масообміну.

Провідна установа: державний науково-дослідний та проектний інститут хімічних технологій “Хімтехнологія” Міністерства промислової політики України, м. Сєвєродонецьк.

Захист відбудеться “11” листопада 1999 р. о 1330 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.078.02 при Українському державному хіміко-технологічному університеті за адресою: 320005, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 8.

З дисертацією можна ознайомитися в науково-технічній бібліотеці Українського державного хіміко-технологічного університету

 

 

Актуальність роботи. Наявність запасів уранових руд в Придніпровському регіоні викликало створення потужного гірничо-добувного та перероблюючого уранового комплексу, який став першим кроком в створенні ядерної зброї та розвитку ядерної енергетики. Значний ріст водоспоживання вказаними підприємствами, відсутність ефективних засобів контролю та очистки стічних вод стали причиною широкого забруднення цілого ряду джерел водокористування. 

Забезпечення населення чистою питною водою можливе тільки шляхом реалізації комплексу засобів, направлених на очищення шахтних стічних вод, скорочення водозабору та екологізацію гідрометалургійного уранового виробництва із застосуванням простого та ефективного апаратурного оформлення вказаних процесів.

Вирішення багатьох із цих питань можливе за рахунок використання співосаджувальних методів, які не отримали достатнього розвитку в силу цілого ряду технологічних та апаратурних причин.

Усунення вказаних недоліків можливе при використанні безреагентних методів виділення колекторів, багаторазовому використанні осадів, що утворюються, та за рахунок зміни форми находження мікродомішок елементів в розчині після його обробки змінним струмом промислової частоти.

Мета досліджень. Розробка способів і їх принципове апаратурне оформлення для вирішення екологічних проблем, пов”язаних з діяльністю уранового комплексу в Придніпровському регіоні: очищення технологічних уранових розчинів від домішок заліза та мікроелементів, що дозволяє спростити переробку руди та знизити водоспоживання; електрохімічного очищення шахтних вод від мікродомішок радіоактивних елементів та важких металів і його апаратурне оформлення; реагентного способу кондиціювання шахтних вод; електрохімічних способів та апаратів для отримання води в побутових та польових умовах; співосаджувальних способів отримання питної води без застосування хлору та їх принципове апаратурне оформлення; створення експресних методів для контролю вказаних процесів.

Задачі досліджень:

*вивчити можливість співосадження мікродомішок радіоактивних елементів та важких металів з колекторами, які утворюються за рахунок речовин, що присутні в розчині;

*дослідити застосування постійного та змінного електричних полів для виділення колекторів із водної фази без введення осаджувачів;

*виявити, як змінююються форми находження мікродомішок елементів після обробки розчинів змінним струмом;

*встановити механізм впливу змінного струму на стан мікродомішок елементів в водній фазі;

*вивчити можливість багаторазового примінення утворюваних колекторів та перспективність різних варіантів реалізації їх застосування;

*встановити форму мікроелемента, що відповідає за процес співосадження;

*розробити принципову апаратурну схему електрохімічного очищення шахтних вод;

*створити технологічну схему і апаратурне оформлення побутових апаратів та пересувних установок для комплексного електрохімічного очищення забруднених вод;

*створити апаратурне оформлення отримання питної води для підприємств харчової промисловості;

*виконати апаратурно-технологічне оформлення реагентної схеми отримання питної води на станціях міськводоканалів;

*розробити аналітичні методики для контролю вищезгаданих процесів.

Наукова новизна одержаних результатів:

*досліджена можливість співосадження мікродомішок радіоактивних елементів та важких металів із змішаним колектором - гідроксидом магнію та карбонатом кальцію без введення інших речовин для утворення співосаджувача. Для технологічного процесу запропоновано виконувати виділення вказаного колектора реагентним або електрохімічним способом в катодній камері діафрагменного електролізера;

*вперше вивчено, як впливає змінний струм на стан мікродомішок урану, ванадію, молібдену, титану в водній фазі: встановлені фактори зміннострумової обробки, які впливають на стан домішок в розчині і інтенсифікують процес співосадження;

*встановлені умови промислового виділення гідроксиду заліза при проходженні через розчин змінного струму промислової частоти, який використовують для співосадження домішок із уранових розчинів;

*вперше показана можливість та встановлені умови кількісного переходу вищевказаних елементів із кислих уранових розчинів;

*вперше, із застосуванням фізико-хімічних методів, встановлена зміна стану мікроелементів в водній фазі після обробки її змінним струмом;

*обгрунтована гіпотеза про можливий механізм впливу змінного струму на стан мікродомішок елементів в розчині та запропонований аналогічний механізм при проходженні інших хімічних реакцій;

*встановлено, що зміннострумова обробка розчинів впливає і на інші міжфазні процеси: сорбцію, екстракцію, електродіаліз;

*вперше показана можливість поєднання ряду електрохімічних процесів (електродіаліз, електрокоагуляція, електроліз) в одному апараті із взаємоузгодженими функціями, які дозволяють отримати воду питної якості із забруднених джерел.

Практичне значення одержаних