一种含铀放射性废水的离子浮选处理方法及处理装置

1.本发明涉及放射性废水处理技术领域，尤其涉及一种含铀放射性废水的离子浮选处理方法及处理装置。


背景技术：

2.随着核技术的发展与应用，含铀放射性废水也大量增大，其来源也非常广泛，如：铀矿的开采与加工过程、反应堆的运行、反应堆燃料的后处理等。放射性核素对农业、工业及人类健康都会造成重大的影响。所以合理的处置含铀废水，可以减轻环境压力，从而进一步促进核能的可持续开发与利用。
3.离子浮选属于泡沫分离技术范畴。该方法中待分离物质与捕收剂通过化学的、物理的力结合在一起，在浮选过程中富集在气泡表面，并藉由气泡上升带出溶液主体，达到溶液净化的目的。离子浮选工艺由于工艺简单、成本低廉等优点取得了丰富的研究进展，在矿业工程、湿法冶金、废水处理及化工等领域得到广泛的发展。但由于放射性废水中铀含量一般比较低，使得离子浮选的效率难以得到较好应用。
4.专利cn111215249a公开了一种提取碳酸铀酰离子的方法，利用常规充气浮选配合烷基磷酸酯盐或烷基碳酸酯盐进行提取，但该浮选方法无法很好应用在低铀含量的放射性废水中；专利cn110189845a一种含铀废水的处理方法，利用常规充气浮选配合胺类捕收剂进行提取，但该浮选方法无法很好应用在低铀含量的放射性废水中。


技术实现要素：

5.针对上述技术的不足之处，本发明的目的之一在于提供一种含铀放射性废水的离子浮选处理方法。
6.本发明采用的技术方案如下：
7.一种含铀放射性废水的离子浮选处理方法，包括以下步骤：
8.s1.在放射性废水中添加h2so4，调节所述放射性废水ph值为3.5；
9.s2.继续在所述放射性废水中添加碳酸钠，调节放射性废水ph值为5；
10.s3.利用微纳米气泡发生器在所述放射性废水中生成直径小于100μm的微纳米气泡，并搅拌直至废水中气含率达到10％～12％；
11.s4.以中等气泡发生器替换所述微纳米气泡发生器，在s3的放射性废水中继续生成直径在100-300μm的中等气泡，并搅拌直至废水中气含率增加到15％～17％后，收集上层泡沫；
12.s5.以大气泡发生器替换所述中等气泡发生器，在s4的放射性废水中继续生成直径在500-2000μm的大气泡，并搅拌直至废水中气含率增加到20％～22％；
13.s6.将s5中的所述放射性废水进行浮选作业，浮选泡沫与s4中所述上层泡沫混合并经淋洗消泡后，即得到浮选产品铀浓缩液。
14.优选的，所述h2so4为稀硫酸。
15.优选的，步骤s3中，添加二丁基二硫代磷酸铵作为起泡剂和捕收剂，所述二丁基二硫代磷酸铵添加量为0.003mol/l。
16.优选的，步骤s4中，添加硬脂酸钠作为起泡剂和捕收剂，所述硬脂酸钠添加量为0.001mol/l。
17.优选的，步骤s5中，添加十二烷基硫酸钠作为起泡剂和捕收剂，所述十二烷基硫酸钠添加量为0.001mol/l。
18.本发明的目的之二在于提供一种用于一种含铀放射性废水的离子浮选处理方法的处理装置。
19.该处理装置包括浮选柱和搅拌桶，所述搅拌桶包括顺序连接的第一搅拌桶、第二搅拌桶和第三搅拌桶，其中第一搅拌桶连接辐射废水进料口，第三搅拌桶连接浮选柱进料口；所述第二搅拌桶连接微纳米气泡发生器，所述第二搅拌桶与第三搅拌桶之间设置中等气泡发生器，所述第三搅拌桶与浮选柱进料口之间设置大气泡发生器。
20.优选的，所述第一搅拌桶、第二搅拌桶、第三搅拌桶之间通过管道连接，所述中等气泡发生器和大气泡发生器设置在相对应的管道上。
21.优选的，所述第一搅拌桶和第二搅拌桶上均设置有加药口，所述微纳米气泡发生器、中等气泡发生器和大气泡发生器均连接有加药装置。
22.优选的，所述浮选柱的浮选泡沫出料端连接消泡桶，所述第三搅拌桶上设置上层泡沫出料口，所述上层泡沫出料口与所述消泡桶连接。
23.优选的，所述搅拌桶内部设置有搅拌装置。
24.本发明的有益效果在于：
25.1)利用稀硫酸调节放射性废水ph值为3.5，此时废水中铀以铀酰离子(uo
22+
)的形式存在；利用碳酸钠继续调节放射性废水ph值为5，铀开始以三碳酸铀酰(uo2(co3)3)
4-络合离子的形式出现，易于后续浮选。
26.2)利用微纳米气泡发生器在辐放射性水中生成直径小于100μm的微纳米气泡，通过微纳米气泡在水中停留时间长、比表面积大、传质效率高的特点，使铀被高效的富集到了微纳米气泡的表面。中等气泡发生器使得放射性废水中产生直径分布主要集中在100-300μm的中等气泡，中等气泡与已存在的微纳米气泡发生碰撞粘附，从而使得富集了铀的微纳气泡有了上浮的能力。大气泡发生器使得放射性废水中产生直径分布主要集中在500-2000μm的大气泡，大气泡具有较快的上升速率，能够负载中等气泡和微纳米气泡，可以快速地上升至废水液面形成泡沫层，方便回收。
27.3)二丁基二硫代磷酸、硬脂酸钠和十二烷基硫酸钠可以作为浮选的起泡剂，同时也是能与三碳酸铀酰(uo2(co3)3)
4-相作用的捕收剂，具有一定的捕收作用，提高浮选效率。
28.4)本发明通过不同直径气泡之间的配合，利用微纳米气泡的停留时间长、比表面积大、传质效率高的特点提高了放射性废水中的铀的富集效果。利用大气泡快速上浮的特点，提高浮选速率。本发明提出了一种基于离子浮选的高效率含铀放射性废水处理方法，对含铀放射性废水高效、无害化处理具有重要意义与广阔的应用前景。
附图说明
29.图1为本发明提供的含铀放射性废水的离子处理装置的结构示意图；
30.图中各标号的含义如下：
31.10-第一搅拌桶 11-辐射废水进料口
32.20-第二搅拌桶
33.30-第三搅拌桶 31-上层泡沫出料端
34.40-浮选柱 41-浮选柱进料口 42-浮选泡沫出料端
35.50-消泡桶
36.60-加药口
37.71-微纳米气泡发生器 72-中等气泡发生器 73-大气泡发生器
38.80-搅拌装置
具体实施方式
39.下面结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明。
40.实施例1
41.如图1所示，一种用于含铀放射性废水的离子处理装置，包括浮选柱40和搅拌桶，搅拌桶包括顺序连接的第一搅拌桶10、第二搅拌桶20和第三搅拌桶30，其中第一搅拌桶10连接辐射废水进料口11，第三搅拌桶30连接浮选柱进料口41。
42.第一搅拌桶10、第二搅拌桶20、第三搅拌桶30之间通过管道连接。所述第二搅拌桶20连接微纳米气泡发生器71。所述第二搅拌桶20与第三搅拌桶30之间设置中等气泡发生器72，所述第三搅拌桶30与浮选柱进料口41之间设置大气泡发生器73，中等气泡发生器72和大气泡发生器73均设置在相对应的管道上。
43.本实施例中，第二搅拌桶20上设置自循环管道21，自循环管道21的两端分别与第二搅拌桶20的底部和上部连接，微纳米气泡发生器71设置在自循环管道21上，通过同样设置在自循环管道21上的泵体90对第二搅拌桶20内的放射性废水进行循环和注入气泡。同样地，在第二搅拌桶2与第三搅拌桶30之间、第三搅拌桶30与浮选柱进料口41之间的管道上，也分别设置有泵体90用于转移桶体间的放射性废水。
44.第一搅拌桶10和第二搅拌桶20上还设置有加药口60，分别用于加入药剂以调整ph值。
45.微纳米气泡发生器71、中等气泡发生器72和大气泡发生器73均连接有加药装置，在产生气泡的过程中，分别加入所需的起泡剂和捕收剂，提高后续的浮选效率。搅拌桶内部设置有搅拌装置80使放射性废水与药剂充分接触，以及使气泡分部均匀。
46.浮选柱40的浮选泡沫出料端42连接消泡桶50，第三搅拌桶30上设置上层泡沫出料口31也与所述消泡桶50连接，消泡桶50收集浮选泡沫和上层泡沫，经淋洗消泡后，即得到浮选回收产品。
47.利用上述装置进行含铀废水的离子浮选处理，步骤如下：
48.s1.待处理放射性废水经辐射废水进料口11进入第一搅拌桶10，通过第一搅拌桶10上的加药口60在放射性废水中添加稀h2so4，并利用搅拌装置80搅拌均匀，调节所述放射性废水ph值为3.5。
49.s2.将s1中放射性废水转移至第二搅拌桶20，通过第二搅拌桶20上的加药口60添加碳酸钠，并利用搅拌装置80搅拌均匀，调节放射性废水ph值为5。
50.s3.利用泵体90使第二搅拌桶20中的放射性废水经过自循环管道21，在微纳米气泡发生器71中添加二丁基二硫代磷酸，并利用微纳米气泡发生器71在经过自循环管道21上的放射性废水中生成直径小于100μm的微纳米气泡，并利用搅拌装置80使微纳米气泡在第二搅拌桶内均匀分布，直至废水中气含率达到10％～12％。
51.s4.经s3处理后的放射性废水通过管道和泵体90进入第三搅拌桶30。管道上设置中等气泡发生器，中等气泡发生器中添加硬脂酸钠，在所述放射性废水中生成直径在100-300μm的中等气泡，直至废水中气含率增加到15％～17％。含中等气泡的放射性废水进入第三搅拌桶30，搅拌装置80将气泡混合均匀后，等到气泡上浮，然后收集上层泡沫并经上层泡沫出料端31进入消泡桶。
52.s5.第三搅拌桶30中剩余的放射性废水继续经管道和浮选柱进料口41进入浮选柱40，管道上设置大气泡发生器，大气泡发生器中添加十二烷基碳酸钠，在所述放射性废水中生成直径在500-2000μm的大气泡，直至废水中气含率增加到20％～22％。在浮选柱作用下，大气泡负载中等气泡和小气泡并上浮。收集浮选泡沫，经浮选泡沫出料端41进入消泡桶50中。
53.s6.消泡桶50中浮选泡沫与s4中上层泡沫混合经淋洗消泡后，即得到浮选产品铀浓缩液。同时回收浮选尾水处理后可作为循环用水继续使用。
54.实施例2
55.选用湖南某厂生产过程中产生的含铀放射性废水为试验对象，分析得到该放射性废水中铀含量为3235μg/l，ph为8.8。
56.s1.利用本发明提供的离子处理方法及装置进行处理，使放射性废水进入第一搅拌桶10，通过第一搅拌桶10上的加药口60在放射性废水中添加稀h2so4调节放射性废水ph值为3.5。
57.s2.将s1中放射性废水转移至第二搅拌桶20，通过第二搅拌桶20上的加药口60添加碳酸钠，并利用搅拌装置80搅拌均匀，调节放射性废水ph值为5。
58.s3.利用泵体90使第二搅拌桶20中的放射性废水经过自循环管道21，在微纳米气泡发生器71中添加二丁基二硫代磷酸，并利用微纳米气泡发生器71在经过自循环管道21上的放射性废水中生成直径小于100μm的微纳米气泡，直至废水中气含率达到10％～12％。
59.s4.在微纳米气泡发生器71中添加0.003mol/l放射性废水的二丁基二硫代磷酸后，利用微纳米气泡发生器71在放射性废水中生成直径小于100μm的微纳米气泡，经s3处理后的放射性废水通过管道和泵体90进入第三搅拌桶30。管道上设置中等气泡发生器，中等气泡发生器中添加0.001mol/l放射性废水的硬脂酸钠，并在放射性废水中生成直径在100-300μm的中等气泡，直至废水中气含率增加到15％～17％。含中等气泡的放射性废水经第三搅拌桶30中搅拌装置80将气泡混合均匀后，待气泡上浮，收集上层泡沫并经上层泡沫出料端31进入消泡桶50。
60.s5.第三搅拌桶30中剩余的放射性废水继续经管道和浮选柱进料口41进入浮选柱40，管道上设置大气泡发生器，大气泡发生器中添加0.001mol/l放射性废水的十二烷基碳酸钠，并在所述放射性废水中生成直径在500-2000μm的大气泡，直至废水中气含率增加到20％～22％。在浮选柱作用下，大气泡负载中等气泡和小气泡并上浮。收集浮选泡沫，经浮选泡沫出料端41进入消泡桶50中。消泡桶50中浮选泡沫与s4中上层泡沫混合经淋洗消泡
后，即得到浮选产品铀浓缩液。
61.本实施例中，经过化验得浮选柱产生的回收浮选尾水其铀含量为242μg/l，废水中铀的去除率达到了92.5％，效果显著。
62.需强调，尽管上述实施例未做区分，但本发明提供的浮选方法和处理装置是能够独立存在的，即本发明的浮选方法可以使用其它装置设备实现，本发明的处理装置也可以用于其它液体的各种处理中。
63.以上仅为本发明的较佳实用例而已，并不用以限制本发明创造；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。