[发明专利]一种强化铀砷成矿并提高矿物稳定性的方法

说明书

本发明公开了一种强化铀砷成矿并提高矿物稳定性的方法。该方法是：向含有铀砷的溶液中不断通入惰性气体，然后缓慢依次加入一定量的亚铁盐和磷酸盐进行反应。该方法不仅可以强化溶液中的铀、砷和铁成矿，可提高铀砷由液相转化为固相的转化率，转化率最高可提高78％。而且可以引起矿物的矿相组分发生变化，由单组分矿物(变铁铀云母)转变为双组分矿物(变铁铀云母和黄砷铀铁矿)。另外，磷酸盐的添加提高了矿物的稳定性，减少了矿物中铀砷的浸出率，铀的浸出率最高减少99％，同时降低了铀砷的迁移性。

技术领域

本发明涉及多种重金属废水处理技术领域，具体是一种强化铀砷成矿并提高矿物稳定性的方法，该方法可用于含铀、砷重金属废水的强化处理。

背景技术

铀矿山的开采、铀的浓缩、核元件的制造、核设施的退役等都会产生大量的含铀、砷废水。目前，放射性废水的处理主要有物理法、化学法、生物法。物理法主要以吸附为主，利用吸附剂将溶液中的铀砷转移至材料中，然后通过过滤沉淀将吸附后的材料从溶液中分离。吸附法需要制备性能优良的吸附剂，吸附后的材料需要再次处理，防止污染物再次解吸引起二次污染等问题而受到限制。生物法是利用特定生物(微生物、植物、原生动物)通过吸收、富集、转移等方式将水体中的铀砷去除，生物法对处理环境要求苛刻，一般在满足生物生存的特定条件下才会有处理效果，不能大规模应用。化学法主要是通过化学试剂与铀砷反应产生沉淀，从而将其从溶液中移除，化学法处理铀砷重金属具有操作方便、工艺流程简单、处理成本低、不受外界环境的干扰等优点，但也存在不足，例如在酸性环境下效率不高、生成的沉淀不稳定、结构松散、容易二次溶解等。所以，寻找一种既可以促进铀砷成矿，又能够提高矿物稳定性的方法尤为重要。

磷酸盐用于重金属吸附材料的改性，能增强材料的活性位点；也可以作为土壤重金属处理的钝化剂用于土壤修复等。磷酸根通过螯合作用和重金属相结合，降低重金属的活性，减少重金属离子的迁移，例如，羟基磷灰石矿物被用来处理铅污染的废水和土壤，Pb可以替换磷灰石中的Ca与磷酸根结合形成羟基磷铅矿，从而将铅固定在矿物中。所以，磷酸盐在重金属离子的去除中扮演着非常重要的角色，其不仅可以螯合重金属，而且可以影响含铁矿物的晶体结构。

发明内容

本发明的首要目的是提供了一种经济高效、可强化酸性溶液中铀砷成矿的方法。该方法可以强化溶液中的铀和砷的成矿效率，处理成本低、操作简单，为提高铀砷成矿效率提供了一种独特的处理方法。

一种强化铀砷成矿并提高矿物稳定性的方法，该方法的实施步骤包括：向含铀砷的溶液中通入惰性气体排除溶解氧，然后加入亚铁盐和磷酸盐进行反应。

所述的方法，分别使用盐酸、硫酸、乙酸，氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的至少一种调节含铀砷溶液为pH＝2～7；进一步优选为pH＝2～5的溶液。

对于含铀砷废水，当溶液的pH值为弱酸性时，使得铀砷元素分别满足易成矿的形态。当溶液的pH值大于7时，虽然溶液中铀和砷元素均以易成矿的形态存在，但是过高的OH^-会和Fe²⁺离子结合，使得Fe²⁺离子被消耗，从而影响矿物的形成。

所述的方法，惰性气体包括氮气、氩气、氦气中的至少一种。

向含有铀砷污染物的溶液中通入一定量的惰性气体，排除掉溶液中的溶解氧，使整个体系处于厌氧状态，保证Fe²⁺离子不会被氧化。

所述的方法，亚铁盐包括氯化亚铁、硫酸亚铁、乙酸亚铁中的至少一种，优选为氯化亚铁。

进一步的优选方案Fe²⁺的初始摩尔浓度为0.4mM～3mM；更进一步的优选Fe²⁺的初始摩尔浓度为0.9mM～2.7mM；最优选的Fe²⁺的初始摩尔浓度为1.8mM。

控制Fe²⁺的浓度，Fe的浓度会影响铀砷铁矿物中铁的含量，从而影响磷酸根的消耗量。