[发明专利]一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法

说明书

本发明提供了一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法。首先，向碱性含氟的铀废液中加入纳米零价铁，在隔绝氧气的条件下充分混合，然后固液分离，将负载铀后的固相转入含有CO₃^2‑的溶液中，通入氧气并使气液固三相充分混合，利用O₂和CO₃^2‑的协同作用，使铀脱离固相回到液相，从而实现铀的回收。本发明所述方法在碱性条件下进行，无需对碱性废水进行酸化等预处理，缩短了工艺流程，节约了处理成本；与酸性条件相比减少了零价铁的腐蚀消耗量和回收所得铀溶液中铁杂质的含量；在含铀废水除铀净化的同时，实现了铀的回收，该废水处理方案完整，既包括水处理，又包括铀回收。

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法。

背景技术

铀浓缩是核燃料制造过程中重要环节。铀浓缩工厂的容器清洗等环节会产生大量高碱度(含CO₃^2-浓度高达0.3mol/L，pH值可高达11)且氟含量为1-5000mg/L的铀废液，其中所含大量的碱和氟对铀的回收造成了很大干扰。

对于含铀废水的处理，已有很多方法，如吸附法、萃取法、离子交换法、膜分离法等，但这些方法普遍存在受废液化学组成影响大、成本高等缺点。例如，由于铀与CO₃^2-的强配位作用，普通的吸附法在含大量CO₃^2-的废水，尤其是还含有F^-的碱性废水中难以发挥作用；溶剂萃取法和离子交换法，除了受到CO₃^2-和F^-的干扰外，还存在萃取剂和离子交换树脂价格昂贵、操作复杂、处理过程繁琐、效率低、大量萃残液处理麻烦、残留的萃取剂容易造成二次污染等其它明显缺点；膜分离方法也存在价格贵、效率低等缺点。针对CO₃^2-的影响，上述废水处理方法需要预先向污水中加入大量浓硫酸(H₂SO₄)酸化去除其中的CO₃^2-，达到酸化溶液降低碱度的目的，这个过程会消耗大量酸，在增加处理成本同时还会引入新的杂质，不利于后续铀的回收提纯。

近年来，利用纳米零价铁处理含铀废水的研究已有报道。这是利用铁的还原性，将铀从易溶于水的六价的UO₂²⁺形态还原为易于从液相中去除的UO₂固体形态，富集到零价铁的表面，从而达到去除液相中铀的目的。然而，目前纳米零价铁处理含铀废水方法依旧关注酸性条件下废水的处理，在加入纳米零价铁前需加酸调节废液pH到酸性范围，这有很多缺点：大量酸的消耗会产生大量CO₂气体，对设备产生较大压力，同时容易造成酸污染和设备腐蚀；同时酸性环境零价铁消耗量会显著增大，从而导致处理成本增加，同时产生大量的腐蚀产物会给溶液中引入大量的铁杂质，对后续铀回收过程中铀和铁的分离不利。因此有必要开发在一种在碱性范围内直接操作的方法。

此外，现有的方法仅仅关注含铀废水中铀的去除，没有考虑零价铁去除铀之后铀的回收问题。考虑到我国铀资源珍贵且有限，不对铀进行回收将会造成巨大浪费。因此，提供一种在处理高碱含氟含铀废水的同时又兼顾铀回收的方法具有重要的实用价值和现实意义。

发明内容

针对上述技术问题以及解决现有技术中的不足，本发明提供了一种处理高碱度含氟含铀废水并回收铀的方法。本方法整个流程都在碱性条件操作，无需对废水进行酸化；在处理含铀废水的同时实现了废水中铀的回收。

具体包括以下步骤：

(1)将纳米零价铁在隔绝氧气的情况下加入高碱度含氟的铀废水中，并充分混合使铀被纳米零价铁富集，纳米零价铁固液比为0.042g/L-1.5g/L；