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        三種稀土廢水處理方法研究
         三種稀土廢水處理方法:
        放射性廢水的處理
        稀土生產中放射性廢水的主要來源是獨居石礦的堿法分解,這種廢水盡管組成比較復雜,放射性元素超過了國家標準,但仍屬于低水平放射性廢水。其處理方法可分為化學法和離子交換法兩大類。
        (1)化學處理法 由于廢水中放射性元素的氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽等化合物大多是不溶性的,因此化學方法處理低放射性廢水大多是采用沉淀法;瘜W處理的目的是使廢水中的放射性元素移到沉淀的富集物中去,從而使大體積的廢液放射性強度達到國家允許排放標準而排放;瘜W處理法的特點是費用低廉,對大部分放射性元素的去除率顯著,設備簡單,操作方便,因而在我國的核能和稀土工廠去除廢水中放射性元素都采用化學沉淀法。
        ①中和沉淀除鈾和釷  向廢水中加入燒堿溶液,調pH值在7~9之間,鈾和釷則以氫氧化物形式沉淀,化學反應式為:
        Th4+4NaOH→Th(OH)4↓+4Na+
         
        UO22++2NaOH→UO2(OH)2↓+2Na+
        有時,中和沉淀也可以用氫氧化鈣做中和劑,過程中也可加入鋁鹽(硫酸鋁)、鐵鹽等形成膠體(絮凝物)吸附放射性元素的沉淀物。
        ②硫酸鹽共晶沉淀除鐳  在有硫酸根離子存在的情況下,向除鈾、釷后的廢水中加入濃度10%的氯化鋇溶液[1],使其生成硫酸鋇沉淀,同時鐳亦生成硫酸鐳并與硫酸鋇形成晶沉淀而析出;瘜W反應式為:
        Ba2+Ra2++2SO2-4→BaRa(SO4)2↓
        ③高分子絮凝劑除懸浮物  在稀土生產廠中所用的絮凝劑大部分是高分子聚丙烯酰胺(PHP)。按分子量的大小可以分為適用于堿性介質中的PHP絮凝劑和適用于酸性介質中的PHP絮凝劑。PHP是一種表面活性劑,水解后會生成很多活性基團,能降低溶液中離子擴散層和吸附層間的電位,能吸附很多懸浮物和膠狀物,并把它們緊密地聯成一個絮狀團聚物,使懸浮物和膠狀物加速沉降。
        放射性廢水除去大部分我鈾、釷、鐳后,加入PHP絮凝劑,經充分攪拌,PHP絮凝劑均勻地分布于水中,靜置沉降后,可除去廢水中的懸浮物和膠狀物以及殘余的少量放射性元素,使廢水呈現清亮狀態,達到排放標準。
        需要指出的是,高分子PHP絮凝劑處理放射性廢水要求廢水中不許夾帶乳狀有機相,否則會出現放射性沉渣上浮現象,影響放射性廢水處理質量。
        (2)離子交換法  離子交換法去除溶液中放射性元素所用的離子交換劑有離子交換樹脂和無機離子交換劑。離子交換樹指法僅適用于溶液中雜質離子濃度比較小的情況,當溶液中含有大量雜質離子時,不僅影響了離子交換樹脂的使用周期,而且降低了離子交換樹脂的飽和交換容量。一般認為常量競爭離子的濃度小于1.0~1.5kg/L的放射性廢水適于使用離子交換樹指法處理,而且在進行離子交換處理時往往需要首先除去常量競爭離子。為此可以使用二級離子交換柱,其中第一級主要用于除去常量競爭離子,而第二級主要除去放射性離子。因此離子交換樹脂法特別適用于處理經過化學沉淀后的放射性廢水,以及含鹽量少和濁度很小的放射性廢水,能獲得很高的凈化效率。
        無機離子交換劑處理中低水平的放射性廢水也是應用較為的一種方法。應用較多的無機離子交換有各類黏土礦(如蒙脫土、高嶺土、膨潤土、蛭石等)、凝灰石、錳礦石等。黏土礦的組成及其特殊的結構使其可以吸附水中的H+,形成可進行陽離子交換的物質。有些黏土礦如高嶺土、蛭石,顆粒微小,在水中呈膠體狀態,通常以吸附的方式處理放射性廢水。黏土礦處理放射性廢水往往附加凝絮沉淀處理,以使放射性黏土容易沉降,獲得良好的分離效果。對含低放射性的廢水(含少量天然鐳、釷和鈾),有些稀土廠用軟錳礦吸附處理(PH=7~8),也獲得了良好的處理效果。
        含氟廢水的處理
        在用酸法或堿法處理混合型稀土精礦時產生的廢水,其含氟量、pH值均超過了國家排放標準,酸性廢水氟含量超標120~280倍,堿性廢水氟含量超標40~50倍。這樣的廢水需經處理后才能排放。
        (1)酸性含氟廢水的處理[1]  常溫下,用石灰制成濃度(CaO)為50%~70%石灰乳溶液加入到含氟廢水中,使氟以氟化鈣沉淀析出,沉降時間0.5~1.0h,同時硫酸被中和并達到排放的酸度要求;瘜W反應式為:
        Ca(OH)2+2HF→CaF2↓+2H2O
         
        Ca(OH)2+H2SO4→CaSO4+2H2O
        此法主要裝置有廢水集存池、中和沉淀槽、過濾機和廢水泵等。廢水經處理后含氟量降至10mg/L以下,pH=6~8,達到排放標準的要求。
        (2)堿性含氟廢水的處理[1]  通溫下,向廢水加入濃度(CaO)為10%的石灰乳溶液,使氟以氟化鈣沉淀析出,氟含量由0.4~0.5g/L降至15~20mg/L,然后再加入偏磷酸鈉和鋁鹽作為沉淀劑,使氟進一步生成氟鋁磷酸鹽析出,化學反應式為:
        Ca(OH)2+2NaF→CaF2↓+2NaOH
         
        NaPO2+Al3++3F-→NaPO3·AlF3↓
        一次除氟時,lm3廢水加入溶液0.025m3作業,反應時間45min,沉降時間0.5~1.0h。二次除氟時,lm3廢水加入偏鋁酸鈉40g,鋁鹽160g,廢水最終pH=6~7。主要設備有廢水集存池、除氟反應槽、過濾機等。廢水經兩次除氟后含氟量一般小于10mg/L,pH=6~7,達到排放標準。
        含酸廢水的處理
        用氯化稀土制取氧化稀土時,草酸沉淀稀土后的母液含酸較高(pH≤1.5),主要是鹽酸和草酸,需經處理后才能排放。這樣的廢水處理比較簡單,用廢燒堿液或石灰乳液進行中和處理,降低酸度即可,化學反應式為:
        Ca(OH)2+2HCl→CaCl2+2H2O
         
        Ca(OH)2+H2C2O4→CaC2O4↓+2H2O
         
        中和處理后的廢水呈清亮狀態,酸度降至pH=7~8,不含有害物質,符合排放標準。
        根據稀土生產中排出廢水組成成分的不同,其處理方法也有差異,一般可采用沉淀法處理廢水中的放射性成分和氟,對酸、堿的處理則采用中和法。
        稀土廢水處理應遵循以下原則:
        ①選擇的處理方法,其工藝技術穩定可靠,先進合理,處理效果好,作業方便,技術指標高。
        ②選用的各種設備簡單合理,制造容易,維修方便。
        ③最終排放的廢水要確保達到國家排放標準的要求。
        ④建設投資費用少,處理廢水的成本低。

         

            

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