利用拜耳法赤泥低温热固化铀的方法

1.本发明涉及节能环保技术领域，具体涉及一种利用拜耳法赤泥低温热固化铀的方法。


背景技术：

2.核技术诞生于20世纪初，随着人工放射性的发现以及核技术在人类生产生活的投入使用，在20世纪40年代，核技术得到迅速发展。由于放射性核素一旦进入生物圈，将严重危害人类的正常生产生活，在核技术发展的六十余年中，放射性废物的妥善处置成为核工业面临的主要挑战之一。选取固化材料对放射性废物进行固化，然后将固化体进行深地处置是目前最普遍、最有效的处置方法，这种方法大大减少了废液的体积，因而也是较为经济的方法。
3.公开号cn102779561a的发明专利将稀土硝酸盐、硝酸锆或硝酸氧锆、锕系核素原料和助熔剂按比例混合研磨后煅烧，得到锕系核素固化体，该发明除了需要硝酸锆和硝酸氧锆，还需要助熔剂完成固化，且煅烧时间为10h，所需时间较长；公开号cn110310735a的发明专利提供了一种用钙钛矿结构氧化物，经过添加螯合剂、凝胶剂后煅烧，从而固化cs元素的方法，该方法需严格控制螯合剂于凝胶剂比例，还需要搅拌螯合并制成凝胶，步骤较为复杂；公开号cn107188533a的专利公开了一种地聚合物陶瓷固化高放废液的方法，采用无机吸附材料吸附和富集核素之后，通过添加固化剂和碱激发剂，在1200℃以上，20mpa条件下制备出核素固化体，使得锶元素28d标准化浸出率在10-5
以下，该方法抗浸出性能较高，但固化体制备过程所需温度较高，还需一定压力条件，能耗相对较高。
4.赤泥是铝土矿在氧化铝工业生产中产生的废渣，受原材料铝土矿和生产方式以及生产过程中添加剂的影响，赤泥的化学和矿物组成十分复杂，包含铝土矿本身的原生矿物以及提炼氧化铝工艺过程中产生的再生矿物。由于赤泥碱性较强(ph》11)，目前仍未得到有效利用，世界赤泥年产生量约为1.3亿吨，而利用率只有4％，大部分赤泥为露天堆放，不仅占据了大量的可利用土地，若处置方式不当，还会形成扬尘、含有高碱度和金属离子的渗滤液，污染空气和地下水。因此，亟需为赤泥的利用开发一种经济高效的处理方法，减少赤泥的堆存量以及环境污染。
5.赤泥由于具有水泥的胶结性和许多如氧化铁、氧化铝、赤铁矿、钙钛矿等有利于固定核素的成分，具有潜在的核素吸附潜力，但其固定效率不高，容易发生脱附。


技术实现要素：

6.现有固化技术所需要的固化材料和固化过程较为复杂，不仅需要固化基材，还需要螯合剂、凝胶剂、固化剂、碱激发剂等有机或无机溶液，条件要求也较高，这不仅增加了固化成本，还可能造成二次污染，影响其实际推广应用，针对上述问题，本发明提供一种利用拜耳法赤泥低温热固化铀的方法。
7.本发明的目的采用以下技术方案来实现：
8.一种利用拜耳法赤泥低温热固化铀的方法，包括以下步骤：
9.s1、将烘干至恒重的赤泥加入到待处理的含铀废水中，振荡，得到混合废水；
10.s2、将所述混合废水进行固液分离，得到吸附赤泥；
11.s3、将所述吸附赤泥烘干后进行煅烧处理，得到含铀赤泥固化体。
12.在一些实施方式中，步骤s1中所述赤泥与所述含铀废水的混合比例为3.0g/l。
13.在一些实施方式中，所述含铀废水为酸性含铀废水。
14.在一些实施方式中，所述振荡的条件为：振荡转速250rpm，振荡时间6h。
15.在一些实施方式中，所述煅烧处理的温度为600-1000℃，煅烧时间3h。
16.本发明的有益效果为：
17.(1)本发明提出了一种可有效和经济的固化放射性废水中铀的工艺流程，具体的，利用拜耳法赤泥直接吸附废水中的铀核素，赤泥只需要经过简单的烘干处理，无需添加其他辅助试剂，吸附和富集铀之后不需要添加其他固化剂，经干燥后直接煅烧固化含铀废水中的铀，将核素固化于赤泥在高温条件下形成的聚合物结构中，形成含铀赤泥固化体，极大降低了铀的浸出率，本发明的吸附固化步骤、条件以及煅烧温度、时间都较为经济，方法简单高效，具有良好的实际应用价值。
18.(2)本发明将工业固废赤泥作为固化基材，来源丰富，材料易得，成本低廉，且可以让大量堆存的赤泥得以利用，为赤泥的利用以及含铀废水的处置提供了新思路，达到“以废治废”的目的。
附图说明
19.利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
20.图1是实施例1所述含铀赤泥(a)与实施例1-5所述含铀赤泥固化体(b-f)的sem图；
21.图2是实施例1所述含铀赤泥与实施例1-5所述含铀赤泥固化体的xrd图；
22.图3是实施例1所述含铀赤泥与实施例1-5所述含铀赤泥固化体的浸出率对比图。
23.附图标记：
24.1-hematite(氧化铁,fe2o3)；2-cao(氧化钙,cao)；3-gehlenite(钙铝黄长石,ca2al2sio7)；4-scolecite(钙沸石,caal2si3o
10
·
3(h2o))；5-hibschite(水钙铝榴石,ca3al2(sio4)2(oh)4)6-gibbsite(三水铝矿,al(oh)3)；7-katoite(加藤石,ca3al2(sio4)
1.5
(oh)6)；8-ferdisilicite(二硅铁矿，fesi2)；9-calcite(方解石,caco3)；10-diaspore(水铝石,alo(oh))；11-anorthite(钙长石，caalsi2o8)。
具体实施方式
25.参见附图1-3，以下结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
26.实施例1
27.本实施例提供的利用拜耳法赤泥低温热固化铀的方法，包括以下步骤：
28.(1)称取烘干至恒重的赤泥，按固液比为3.0g/l置于一定浓度的铀酰离子溶液(ph＝3.0)中，在常温(25℃)条件下，于250rpm转速下振荡6h；
29.(2)将含有赤泥的泥水混合液用0.45μm滤头过滤，使赤泥与溶液分离；
30.(3)将反应后的赤泥在105℃条件下烘干，得到含铀赤泥；
31.(4)取含铀赤泥，置于马弗炉中，在600℃(升温速率15℃/10min)条件下煅烧3h，得到含铀赤泥固化体。
32.实施例2
33.本实施例提供的利用拜耳法赤泥低温热固化铀的方法，工艺步骤同实施例1，区别在于，煅烧温度为700℃。
34.实施例3
35.本实施例提供的利用拜耳法赤泥低温热固化铀的方法，工艺步骤同实施例1，区别在于，煅烧温度为800℃。
36.实施例4
37.本实施例提供的利用拜耳法赤泥低温热固化铀的方法，工艺步骤同实施例1，区别在于，煅烧温度为900℃。
38.实施例5
39.本实施例提供的利用拜耳法赤泥低温热固化铀的方法，工艺步骤同实施例1，区别在于，煅烧温度为1000℃。
40.对上述实施例技术方案的试验和验证：
41.(1)以实施例1所得到的含铀赤泥为对比，对实施例1-5得到的含铀赤泥固化体进行sem和xrd表征，表征结果见附图1-2；
42.(2)以实施例1所得到的含铀赤泥做对比，对实施例1-5所述含铀赤泥固化体的浸出率进行测定，测定方法为：
43.(a)用浓硫酸配置ph＝4.0的硫酸溶液，取500ml硫酸溶液置于锥形瓶中；
44.(b)取0.5g含铀赤泥固化体，投入硫酸溶液中，以200rpm的转速搅拌混合液；
45.(c)在锥形瓶中插入ph计，用1mol/l硫酸溶液调节锥形瓶内溶液ph值，使ph值保持在4.0
±
0.2；
46.(d)在0-120min时间内，每10min从锥形瓶中取5ml泥水混合液，用0.45μm滤头过滤，滤液保存在4℃条件下；
47.(f)用分光光度法测滤液中铀的浓度；
48.测定的浸出率结果参见附图3。
49.由附图3可知，不经过煅烧的含铀赤泥(对比)浸出率达101.95％，不仅没有固化效果，赤泥本身的铀也被少量浸出，而实施例1-5所述含铀赤泥固化体在120min时的铀浸出率比未煅烧含铀赤泥分别降低了81.78％、72.92％、73.44％、39.07％、52.12％，结合附图1-2的表征分析可知，实施例1-3所述含铀赤泥固化体中，铀被包裹于类地聚合物的三维网状结构中，铀浸出浓度较低，固化效果变优；实施例4-5所述含铀赤泥固化体中形成长石类矿物，形成过程中钙的抽离使得三维网状结构被破坏，使铀浸出浓度增加，固化效果变劣。
50.本发明采用吸附与煅烧相结合的方法，取煅烧温度为在600-900℃，使铀被包裹于类地聚合物的三维网状结构中，以获得最优固化效果，降低铀浸出浓度。
51.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应
当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

技术特征：
1.一种利用拜耳法赤泥低温热固化铀的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、将烘干至恒重的赤泥加入到待处理的含铀废水中，振荡，得到混合废水；s2、将所述混合废水进行固液分离，得到吸附赤泥；s3、将所述吸附赤泥烘干后进行煅烧处理，得到含铀赤泥固化体。2.根据权利要求1所述的利用拜耳法赤泥低温热固化铀的方法，其特征在于，步骤s1中所述赤泥与所述含铀废水的混合比例为3.0g/l。3.根据权利要求1所述的利用拜耳法赤泥低温热固化铀的方法，其特征在于，所述含铀废水为酸性含铀废水。4.根据权利要求1所述的利用拜耳法赤泥低温热固化铀的方法，其特征在于，所述振荡的条件为：振荡转速250rpm，振荡时间6h。5.根据权利要求1所述的利用拜耳法赤泥低温热固化铀的方法，其特征在于，所述煅烧处理的温度为600-1000℃，煅烧时间3h。

技术总结
本发明提供一种利用拜耳法赤泥低温热固化铀的方法，包括以下步骤：S1、将烘干至恒重的赤泥加入到待处理的含铀废水中，振荡，得到混合废水；S2、将所述混合废水进行固液分离，得到吸附赤泥；S3、将所述吸附赤泥烘干后进行煅烧处理，得到含铀赤泥固化体。本发明利用工业固废的拜耳法赤泥直接吸附废水中的铀核素，无需添加其他辅助试剂，直接煅烧固化，形成含铀赤泥固化体，极大降低了铀的浸出率，本发明的方法简单高效，具有良好的实际应用价值。具有良好的实际应用价值。具有良好的实际应用价值。


技术研发人员：苏敏华 陈钲 陈南 吴婉滢 陈迪云
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：2021.12.03
技术公布日：2022/3/8