铀矿山高锰矿井水处理试验研究 4页

第34卷第4期铀矿冶Vo1．34NO．42015年11月URANIUMMININGANDMETALLURGYNOV．2015铀矿山高锰矿井水处理试验研究解洪亮，孔凡峰，孙希龙，刘环，郝建，刘丽萍，桑国辉(1．中南大学冶金与环境学院，湖南长沙410000；2．中核北方铀业有限公司，辽宁兴城125000)摘要：针对某铀矿矿井水高锰含量的特点，先采用曝气锰砂过滤法去除矿井水中的锰，后用201×7阴离子交换树脂吸附矿井水中铀的处理工艺。研究了氧化剂选择，氧化剂加入量，滤液中锰和氯质量浓度，氯根对树脂吸附低浓度铀性能的影响。结果表明：采用NaC10作为氧化剂，用量为0．05(氧化剂用量与井水质量比)，曝气30min，采用2段锰砂过滤，除锰效果良好，锰去除率达99，出水锰质量浓度小于0．5mg／I，铀质量浓度小于0．1mg／L；引入的氯根未见对树脂吸附铀造成不利影响，并且保证滤液中锰和氯根低于国家排放标准；锰砂滤床反冲需要4～5倍体积清水可达到反冲效果。该方法操作简单，易实现工业化。关键词：高锰矿井水；曝气氧化；锰砂过滤中图分类号：TL941．1文献标志码：A文章编号：1000—8063(2015)04—0278—04doi：10．13426／i．cnki．yky．2015．04．0142006年以来，某铀矿处理矿井水的树脂板结应式为：问题一直制约着矿井水处理系统的运行和处理效Mn抖的吸附：果，通过多次试验摸索，于2011年确定了树脂板Mn4-MnO24-zH2O—结问题的原因是矿井水中含有锰，板结树脂得到MnO2MnO·(z一1)H204-2H(1)有效处理。2013年，将矿井水并人地表污水处Mn。的氧化：理，采用石灰过碱中和法可做到锰达标排放，但由MnO2MnO·(z一1)H2O4-于石灰消耗成本增加和汛期地表污水处理压力增1／2o2+H2O一2Mn2O·xH2O(2)大等问题，重新启动对矿井水除锰试验研究。1．2NaCIO氧化原理曝气氧化锰砂过滤法除锰技术在地下水处理Mn被氧化成Mn件(MnO)，为固体颗粒；应用广泛，工艺技术成熟。由于某铀矿矿井水锰MnO。可被锰砂过滤去掉。含量较高，质量浓度平均约50mg／I，需要对除锰氧化还原反应：条件进一步进行试验，研究氧化剂NaC1O加入Mn+Clo+20H一===量，氯根浓度，锰去除率，氯根对树脂吸附铀效果MnO2+cl一+H2O(3)的影响。2试验部分1除锰机理2．1试剂和仪器1．1接触氧化除锰机理1)试剂：次氯酸钠，分析纯，有效氯1O，辽二氧化锰对中性、碱性溶液中的二价锰离子宁泉瑞试剂有限公司；锰砂，质量分数≥35，粒具有氧化吸附效果，即原水在滤料表面的活质滤度在4～6mm；树脂为Z01×7强碱阴离子交换膜MnO·zHO的作用下，Mn。。被水中的溶解树脂。氧氧化成MnO。，并吸附在滤料表面，使滤膜得到2)仪器：电磁式空气压缩机，ACO一318型，排更新，生成的粒级胶体态二氧化锰本身具有很强气量70L／rain，广东海利集团有限公司；分光光的吸附能力1]]，该过程也是自催化反应剐。其反度计，722型；pH计，pHS一3C型。收稿日期：2015-06—03作者简介：解洪亮(1982)，男，黑龙江大庆人，工程师，在读硕士，从事铀水冶工艺和铀废水处理研究工作。\n第4期解洪亮，等：铀矿山高锰矿井水处理试验研究2792．3试验方法及工艺流程由表2可知：矿井水经空气曝气氧化锰砂过2．3．1除锰试验方法滤后，铀去除率在约6O，锰去除率约4O，直接锰砂床750mL，直径10cm，床层高度13用锰砂过滤无法达到锰外排2mg／L的要求，需cm，曝气时间30min，矿井水与锰砂床接触时间要加入试剂进行氧化处理。10min。3．1．2氧化剂种类选择矿井水加入试剂或者不加试剂曝气30min在矿井水中分别加入NaC1O和HOz两种氧后，用计量泵打到锰砂过滤床，经过2段锰砂床过化剂，加入量均为19／6(氧化剂用量与井水质量滤后，每2h取样1次，分析滤液中的P(U)、比，下同)，经充分反应后，曝气氧化30min，氧化p(Mn)、p(C1)，考察锰去除效果及氯的质量浓度。后过滤分析锰含量，2次平行试验结果见表3。2．3．2树脂吸附试验方法树脂采用201×7强碱性阴离子交换树脂，树表3NaCIO和lI20：对锰的氧化结果脂床层：D一10mm，H一27C1TI，接触时间5min。氧化剂p(Mn)／(mg‘L)由于采用次氯酸钠做氧化剂曝气，矿井水含有少量的氯，该试验主要考察氯根对树脂吸附性能的影响，试验在直径10mm的玻璃柱中进行，除锰后，经过树脂床，分析流出液的铀浓度。从试验现象和表3可知，NaC1O对矿井水中锰2．3．3试验流程的氧化效果明显，滤液p(Mn)低于2mg／L国家外氧化剂排标准，加入NaC10的矿井水在曝气氧化过程中有黑色的MnO2沉淀产生，约占锰质量的1。加井下水一曝气一一次锰砂过滤一二次锰砂过入HO2的矿井水在曝气氧化过程中有少量白色絮滤一滤液一树脂吸附一合格后外排状物产生，但氧化效果不明显，滤液中锰含量远高于国家外排标准。因此矿井水氧化剂选取NaC10。3结果与讨论3．1．3NaCIO加入量对除锰效果的影响3．1曝气氧化锰砂过滤除锰试验分别加入0．02、0．05、0．1和0．2的3．1．1直接曝气氧化锰砂过滤NaC1O，在室温为l5℃的条件下，考察NaC10加矿井水直接通空气曝气氧化30min，室温入量对除锰效果的影响，3次平行试验结果见表4。(15。C)条件下，考察锰砂对锰的去除效果。试验结果见表2。表4NaCIO加入量对除锰效果的影响表2滤液中铀、锰的含量0．024．44．85．146．344．545．1o．050．40．50．590．389．29O．40．100．30．30．4170．9169．5168．10．200．20．20．1289．9306．2308．3\n280铀矿冶第34卷从表4可知：随着氧化剂加入量加大，滤液中3．3锰砂床反冲试验锰含量变低。从生产成本和氯根排放标准考虑，3．3．1反冲时间确定0．05即可满足氧化效果，锰去除率达99，处锰砂床反冲时间确定主要以锰砂床进出水流理后|0(Mn)、p(C1)均满足国家外排标准。故试剂量大小为标准，当处理矿井水曝气液累计时间达加入量选取0．05％。到150h时，或者锰砂床进水流量大于出水流量，3．1．4小结表明锰砂床开始出现堵塞现象，锰砂床需要进行从试验结果来看，锰砂对锰具有一定的吸附反冲，工业上主要通过锰砂过滤器压力表读数或作用，但由于矿井水锰含量偏高，仅靠锰砂吸附氧者通过锰砂过滤器出水浊度判断反冲开始时间。化作用不能实现达标排放。选用NaC1O作为氧3．3．2反冲体积确定化剂，加入量为0．059／6可满足氧化效果，并且保将锰砂滤床装入清水，约1倍床层体积，用气证矿井水中锰和氯满足国家外排标准。泵从底部进风搅拌3min，停1min，再次用风搅3．2连续性除锰试验和树脂吸附性能试验拌3min，反复3次，排掉反冲水，接清水进风搅连续性除锰试验主要考察锰砂过滤反冲时间拌，方法同上。1次和2次反冲水较为浑浊，3次和反冲水量，以及矿井水中引入氯根后，氯根对树以后明显变轻，约用4～5倍床层体积清水，可达脂吸附低浓度铀性能的影响。到反冲目的。NaC10加入量为0．05，曝气氧化30rain，4结论经过2段锰砂过滤，滤液经离子交换吸附铀。连续性试验结果见表5。1)加氧化剂曝气氧化锰砂过滤法除锰效果良好，完全实现锰达标外排，引入的氯根可控制在国表5连续性试验结果家外排标准范围内。锰砂滤液树脂吸附尾液2)引入的氯根未见对树脂吸附低浓度铀造成序号P(Mn)／P(U)／影响，锰砂滤液经过树脂吸附后，可达到铀的外排(mg·L)(mg·I一标准。0．793)加氧化剂曝气氧化锰砂滤液较为浑浊，建0．68议先沉降再进入锰砂过滤器。0．794)锰砂床反冲容易，所需反冲水量不大，约用0．064～5倍清水可达到反冲目的，容易实现工业化。0．060．11参考文献：0．23[1]邓锦勋，孟健，程威，等．某铀矿尾矿库废水处理0．18艺研究I-j]．铀矿冶，2011，30(2)：lOO—lO3．0．19[2]杜菊红．滤料性能对地下水去除铁锰效果的影响0．20[J]．宁夏工程技术，2006，5(4)：418—420．0．1973]李丹，何绪文．高浊高铁锰矿井水回用处理实验研0．18究『J]．中国矿业大学学报，2008，37(1)：125—126．0．19[4]郝火凡，张翠玲．锰砂与活性炭处理含锰废水的对0．18比试验研究[J]．兰州交通大学学报，2008，27(1)：46—48．[5]杨宏，纪娟，钟洁，等．生物除锰技术研究进展与应连续性试验进行4d，矿井水用量6OL，锰砂用EJ]．环境科学与技术，2008，31(8)：38—42．滤床流量未见减小，没有堵塞现象，由于沉降作[6]魏广芝，徐乐昌．低浓度含铀废水的处理技术及其用，后期各项指标趋于稳定，锰远低于外排标准，研究进展[J]．铀矿冶，2007，26(2)：90—95．树脂对铀吸附性能良好，达到外排标准0．3mg／L，E7]朱福宁，蒋浩．浅谈地下水除铁锰技术及应用[J]．黑未见溶液中氯根对树脂吸附造成不利影响。龙江环境通报，2007，31(1)：91．\n第4期解洪亮，等：铀矿山高锰矿井水处理试验研究281E83徐竞成，范海青，黄翔峰，等．生物除锰在钢铁废水31—34．回收处理中的应用[J]．工业水处理，2007，27(11)：ExperimentalstudyontreatmentofUraniumMinewasterwaterwithhighmanganeseXIEHong—liang，KONGFan—feng，SUNXi—long，LIUHuan。HAOJian。，LiuLi—ping，SangGuo—hui(1．SchoolofMetallurgyandEnvironment，CentralSouthUniversity，Changsha410000，China；2．NorthUraniumCo．，Ltd．，CNNC，Xingcheng125100，China)Abstract：Aimedatthecharacteristicsofoneuraniumminewastewaterwithhighconcentrationofmanganese，theremovalofmanganeseanduraniumfromminewastewaterbytheaeration—manganesesandfilterprocessand201×7ionexchangeresinadsorptionprocesswascarriedout．Theinfluenceofseveralvariablefactorsontheremovalrateofmanganeseanduraniumareincludedselectionofoxidi—zing—agent，addingamountofoxidant，concentrationofmanganeseandchlorineinthefilterliauor．Theeffectoflowconcentrationchlorineontheresinadsorptionofuraniumandbackwashingwatervolumeofmanganesesandbedwasinvestigatedindetail．TheresultsshowthatmanganeseremovalefficiencyisgoodwhentheaddingamountofNaC10asanoxidizingagentis0．05andaerationtimeis0．5h，withtwo—stagefiltrationofmanganesesand，andtheremovalrateofmanganeseisuPto99，theeffluentmanganeseconcentrationisbelow0．5mg／Landuraniumconcentrationisbelow0．1mg／L．ThechlorineintroducedbyNaC1Ohasoneffectonuraniumadsorptionwith201×7res1‘nandthetwoindexscanmeetthestandardofnationalemission．Backwashingofmanganesesandhasbettereffectwith4～5timesmanganesesandbedvolumewater．Itissimpletooperationandeasytoindustrialization．Keywords：miningwastewaterwithhighmanganese；aerationoxidation；filtrationwithmanganesesand(Continuedfrompage277)TechnologydevelopmentforoneuraniummineproductioneffluentandtheminewatertoreachdischargestandardHANFu—chang，ZHOUHong—sheng，LONGJi—min，XIEWang—nan，ZENGRui—hu，WULian—he，GAOYun—jia，XIEWei(GanzhouJinruiUraniumCo．，Ltd．，CNNC，Ganzhou341000。China)Abstract：Theoriginaldesignofmainparametersofmineproductioneffluentandminewateristhatu—raniumconcentrationisbelow0．3mg／L，theradiumactivityconcentrationislessthan1．1Bq／Lwith5ormoretimesreceivingwaterdilution，uraniumconcentrationcanmeettherequirementof0．05mg／Ldischargestandard．Bydevelopingandimprovingprocesstechnology，theproductioneffluentofthemineisneutralizedwithlimecreamandbariumchlorideprecipitation．andneutralizationofpHisover10；theminewaterisadsorbedbyionexchangeresin，thenelutionofloadeduraniumresinisbyacidifiedsodiumchloridesolution，theuraniumconcentrationintheprocesswasterwaterisbelow0．05mg／Ldischargestandardaswellastheimpuritiesofradium，manganeseandfluorineconcentra—tionalsomeetdischargestandard．Keywords：uraniumproductioneffluent；minewater；BaCI2precipitation；resinadsorption