廢水減量技術(shù)在浸出液處理工藝中的應(yīng)用

曹俊鵬，李喜龍，阮志龍，閆紀(jì)帆，趙生祥，沈承浩

(中核通遼鈾業(yè)有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 通遼 028000)

某地浸采鈾礦山采用離子交換工藝從浸出液中回收鈾，處理過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量工藝廢水，這些廢水主要包括吸附尾液、飽和樹(shù)脂反沖洗廢水、再生樹(shù)脂轉(zhuǎn)型廢水、淋洗貧液及沉淀母液等。礦山結(jié)合生產(chǎn)運(yùn)行機(jī)制、地下水平衡條件、工藝水循環(huán)利用等特點(diǎn)，提出對(duì)工藝廢水進(jìn)行減容，最大限度控制和減小廢水排放量[1]，有效降低生產(chǎn)成本。

1 浸出液處理工藝

地浸采鈾的浸出液具有鈾濃度低、通量大、溶液組分簡(jiǎn)單等特點(diǎn)[2]，一般采用離子交換工藝回收浸出液中的鈾。吸附飽和的樹(shù)脂，經(jīng)過(guò)淋洗得到淋洗合格液；然后淋洗合格液加堿沉淀，將其中的鈾轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)產(chǎn)品。浸出液處理系統(tǒng)為“四主五輔五循環(huán)”模式，大部分廢水得到循環(huán)利用。

4個(gè)主單元包括離子交換吸附,飽和樹(shù)脂淋洗,合格液酸化沉淀和漿體壓濾；5個(gè)輔助單元包括浸出液袋式過(guò)濾除雜,飽和樹(shù)脂反沖洗,淋洗后的貧樹(shù)脂轉(zhuǎn)型再生,轉(zhuǎn)型廢水反滲透處理,沉淀母液返回配制淋洗劑；5個(gè)循環(huán)系統(tǒng)包括吸附尾液與浸出劑之間的循環(huán),飽和樹(shù)脂反沖洗水與浸出劑之間的循環(huán),淋洗貧液與淋洗劑之間的循環(huán),再生樹(shù)脂轉(zhuǎn)型廢水與浸出劑之間的循環(huán),沉淀母液與新淋洗劑之間的循環(huán)。

2 浸出液處理工藝廢水的減量

2.1 吸附尾液配制浸出劑

地浸采鈾的浸出液在吸附塔與樹(shù)脂進(jìn)行離子交換，鈾酰離子吸附至樹(shù)脂基團(tuán)中，吸附尾液進(jìn)入配液池。某地浸采鈾礦山采用CO2+O2地浸采鈾工藝，浸出劑由吸附尾液加入CO2和O2配制而成，浸出劑經(jīng)注液泵加壓后輸送至注入井。使用O2作為氧化劑，使用CO2調(diào)節(jié)浸出劑pH，得到的浸出液組成相對(duì)簡(jiǎn)單。整個(gè)系統(tǒng)為閉路循環(huán)，且控制抽注比為1.003∶1[3]，對(duì)地下水環(huán)境污染程度較低。運(yùn)行過(guò)程中浸出液與浸出劑主要組分見(jiàn)表1。

表1 浸出液與浸出劑組分對(duì)比

從表1可看出，用吸附尾液配制浸出劑時(shí)，在浸出劑與浸出液的組分中，除U質(zhì)量濃度差別較大外，其他主要離子的質(zhì)量濃度基本相同。這既確保了浸出體系運(yùn)行穩(wěn)定，又達(dá)到了吸附尾液減容回用的目的。

2.2 飽和樹(shù)脂反沖洗水凈化回用

表2 飽和樹(shù)脂反沖洗運(yùn)行結(jié)果

從表2可看出，反沖洗出液中鈾質(zhì)量濃度較低，以單塔反沖水體積為12.50 BV計(jì)，反沖洗出液中僅含2.57 kg鈾。將飽和反沖洗出液輸送至飽和反沖池，靜置沉降2 h，再經(jīng)袋式過(guò)濾器過(guò)濾后全部返回至配液池配制浸出劑，實(shí)現(xiàn)反沖洗水的循環(huán)利用。

2.3 淋洗貧液配制淋洗劑

用NaCl+NaHCO3溶液做淋洗劑，對(duì)飽和樹(shù)脂進(jìn)行淋洗，采用固定床淋洗方式，單塔淋洗合格液體積為1.0～1.5 BV，淋洗貧液體積為1.5～2.5 BV。淋洗貧液量較大，貧液中鈾濃度相對(duì)較低，且含有一定量的氯化鈉與碳酸氫鈉。因此，在淋洗貧液中補(bǔ)加少量氯化鈉和碳酸氫鈉，然后用于下一周期飽和樹(shù)脂的淋洗。淋洗貧液配制淋洗劑數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

該地浸礦山應(yīng)用淋洗貧液配制淋洗劑技術(shù)，既使淋洗過(guò)程中產(chǎn)生的貧液完全回用，也使貧液中的少量鈾留在體系內(nèi)，減少了鈾的損失，降低了氯化鈉和碳酸氫鈉的用量[5]。

表3 淋洗貧液配制淋洗劑試驗(yàn)結(jié)果

2.4 轉(zhuǎn)型廢水的反滲透處理

表4 樹(shù)脂轉(zhuǎn)型廢水反滲透處理效果

采用反滲透工藝處理轉(zhuǎn)型廢水，65%以上的轉(zhuǎn)型廢水得到循環(huán)回用?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，使用轉(zhuǎn)型52個(gè)周期后的貧樹(shù)脂與新樹(shù)脂，在相同吸附條件下處理同一吸附原液，兩者的飽和容量基本一致。

2.5 沉淀母液配制淋洗劑

加片堿沉淀后產(chǎn)生的沉淀母液，其pH為12～13。為了將沉淀母液做淋洗劑循環(huán)使用，利用CO2調(diào)節(jié)其pH到7～9[8]，以補(bǔ)充淋洗劑中的碳酸鹽含量。如此操作，省去了在常規(guī)配制淋洗劑過(guò)程中利用鹽酸調(diào)節(jié)pH后，再補(bǔ)加NaHCO3的環(huán)節(jié)[9]，沉淀母液配制淋洗劑試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 沉淀母液補(bǔ)加CO2配制淋洗劑試驗(yàn)結(jié)果

在使用沉淀母液配制淋洗劑循環(huán)回用過(guò)程中，使用CO2作為pH調(diào)節(jié)劑，沒(méi)有引入其他化學(xué)成分，工序簡(jiǎn)單，操作方便。沉淀母液配制淋洗劑工藝，既節(jié)省了常規(guī)配制淋洗劑的試劑消耗，又實(shí)現(xiàn)了沉淀母液回用作淋洗劑的目的。

3 廢水減量技術(shù)運(yùn)行效果

將以上廢水減量技術(shù)運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，近十年的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，該廢水減量技術(shù)實(shí)現(xiàn)了95%以上的廢液回用，廢液回用后浸出體系中各項(xiàng)離子組分未發(fā)生明顯變化，工藝運(yùn)行穩(wěn)定。廢水減量技術(shù)有效降低了原材料成本消耗，減少了外排廢水量，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

4 結(jié)論

1)利用浸出液與吸附尾液中主要離子組分基本相同的特點(diǎn)，向吸附尾液中加入CO2和O2，將吸附尾液配制成浸出劑循環(huán)使用，既能保證浸出體系穩(wěn)定運(yùn)行，又可實(shí)現(xiàn)吸附尾液減容回用的目的。

3)在淋洗貧液中補(bǔ)加少量氯化鈉和碳酸氫鈉配制成淋洗劑，既使淋洗過(guò)程中產(chǎn)生的貧液完全回用;又使貧液中的少量鈾、氯化鈉、碳酸氫鈉留存在體系內(nèi)，降低了有用組分的損失。

4)利用吸附尾液對(duì)貧樹(shù)脂進(jìn)行轉(zhuǎn)型，并采用反滲透工藝處理轉(zhuǎn)型廢水，延長(zhǎng)了轉(zhuǎn)型樹(shù)脂的使用周期，回用了65%以上的轉(zhuǎn)型廢水。

5)采用沉淀母液加CO2配制淋洗劑技術(shù)，將原先的母液酸化和補(bǔ)加NaHCO3工序合二為一，既節(jié)省了配制淋洗劑的試劑消耗，又達(dá)到了沉淀母液回用的目的。