[發(fā)明專利]一種強(qiáng)化鈾砷成礦并提高礦物穩(wěn)定性的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210425208.2
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN114988601B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊志輝;李鵬剛;楊衛(wèi)春;禹林;劉璐;聶開;鄭鈞浩;廖騏;司夢瑩
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: C02F1/00
• 分類號: C02F1/00;C02F1/66;C02F101/10;C02F103/06
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 袁靖

本發(fā)明公開了一種強(qiáng)化鈾砷成礦并提高礦物穩(wěn)定性的方法。該方法是：向含有鈾砷的溶液中不斷通入惰性氣體，然后緩慢依次加入一定量的亞鐵鹽和磷酸鹽進(jìn)行反應(yīng)。該方法不僅可以強(qiáng)化溶液中的鈾、砷和鐵成礦，可提高鈾砷由液相轉(zhuǎn)化為固相的轉(zhuǎn)化率，轉(zhuǎn)化率最高可提高78％。而且可以引起礦物的礦相組分發(fā)生變化，由單組分礦物(變鐵鈾云母)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p組分礦物(變鐵鈾云母和黃砷鈾鐵礦)。另外，磷酸鹽的添加提高了礦物的穩(wěn)定性，減少了礦物中鈾砷的浸出率，鈾的浸出率最高減少99％，同時降低了鈾砷的遷移性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多種重金屬廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種強(qiáng)化鈾砷成礦并提高礦物穩(wěn)定性的方法，該方法可用于含鈾、砷重金屬廢水的強(qiáng)化處理。

背景技術(shù)

鈾礦山的開采、鈾的濃縮、核元件的制造、核設(shè)施的退役等都會產(chǎn)生大量的含鈾、砷廢水。目前，放射性廢水的處理主要有物理法、化學(xué)法、生物法。物理法主要以吸附為主，利用吸附劑將溶液中的鈾砷轉(zhuǎn)移至材料中，然后通過過濾沉淀將吸附后的材料從溶液中分離。吸附法需要制備性能優(yōu)良的吸附劑，吸附后的材料需要再次處理，防止污染物再次解吸引起二次污染等問題而受到限制。生物法是利用特定生物(微生物、植物、原生動物)通過吸收、富集、轉(zhuǎn)移等方式將水體中的鈾砷去除，生物法對處理環(huán)境要求苛刻，一般在滿足生物生存的特定條件下才會有處理效果，不能大規(guī)模應(yīng)用?；瘜W(xué)法主要是通過化學(xué)試劑與鈾砷反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，從而將其從溶液中移除，化學(xué)法處理鈾砷重金屬具有操作方便、工藝流程簡單、處理成本低、不受外界環(huán)境的干擾等優(yōu)點(diǎn)，但也存在不足，例如在酸性環(huán)境下效率不高、生成的沉淀不穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)松散、容易二次溶解等。所以，尋找一種既可以促進(jìn)鈾砷成礦，又能夠提高礦物穩(wěn)定性的方法尤為重要。

磷酸鹽用于重金屬吸附材料的改性，能增強(qiáng)材料的活性位點(diǎn)；也可以作為土壤重金屬處理的鈍化劑用于土壤修復(fù)等。磷酸根通過螯合作用和重金屬相結(jié)合，降低重金屬的活性，減少重金屬離子的遷移，例如，羥基磷灰石礦物被用來處理鉛污染的廢水和土壤，Pb可以替換磷灰石中的Ca與磷酸根結(jié)合形成羥基磷鉛礦，從而將鉛固定在礦物中。所以，磷酸鹽在重金屬離子的去除中扮演著非常重要的角色，其不僅可以螯合重金屬，而且可以影響含鐵礦物的晶體結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的首要目的是提供了一種經(jīng)濟(jì)高效、可強(qiáng)化酸性溶液中鈾砷成礦的方法。該方法可以強(qiáng)化溶液中的鈾和砷的成礦效率，處理成本低、操作簡單，為提高鈾砷成礦效率提供了一種獨(dú)特的處理方法。

一種強(qiáng)化鈾砷成礦并提高礦物穩(wěn)定性的方法，該方法的實(shí)施步驟包括：向含鈾砷的溶液中通入惰性氣體排除溶解氧，然后加入亞鐵鹽和磷酸鹽進(jìn)行反應(yīng)。

所述的方法，分別使用鹽酸、硫酸、乙酸，氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水中的至少一種調(diào)節(jié)含鈾砷溶液為pH＝2～7；進(jìn)一步優(yōu)選為pH＝2～5的溶液。

對于含鈾砷廢水，當(dāng)溶液的pH值為弱酸性時，使得鈾砷元素分別滿足易成礦的形態(tài)。當(dāng)溶液的pH值大于7時，雖然溶液中鈾和砷元素均以易成礦的形態(tài)存在，但是過高的OH^-會和Fe²⁺離子結(jié)合，使得Fe²⁺離子被消耗，從而影響礦物的形成。

所述的方法，惰性氣體包括氮?dú)?、氬氣、氦氣中的至少一種。

向含有鈾砷污染物的溶液中通入一定量的惰性氣體，排除掉溶液中的溶解氧，使整個體系處于厭氧狀態(tài)，保證Fe²⁺離子不會被氧化。

所述的方法，亞鐵鹽包括氯化亞鐵、硫酸亞鐵、乙酸亞鐵中的至少一種，優(yōu)選為氯化亞鐵。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案Fe²⁺的初始摩爾濃度為0.4mM～3mM；更進(jìn)一步的優(yōu)選Fe²⁺的初始摩爾濃度為0.9mM～2.7mM；最優(yōu)選的Fe²⁺的初始摩爾濃度為1.8mM。

控制Fe²⁺的濃度，F(xiàn)e的濃度會影響鈾砷鐵礦物中鐵的含量，從而影響磷酸根的消耗量。