稀土生産中廢水處理的方法

根據稀土生産中排出廢水組成成分的不同，其處理方法也有差异，一般可采用沉澱法處理廢水中的放射性成分和氟，對酸、碱的處理則采用中和法。選擇廢水處理方法應遵循以下原則^[1]。

    ①選擇的處理方法，其工藝技術穩定可靠，先進合理，處理效果好，作業方便，技術指標高。

    ②選用的各種設備簡單合理，製造容易，維修方便。

    ③最終排放的廢水要確保達到國家排放標準的要求。

    ④建設投資費用少，處理廢水的成本低。

  放射性廢水的處理

    由表10-4可見，稀土生産中放射性廢水的主要來源是獨居石礦的碱法分解，這種廢水儘管組成比較複雜，放射性元素超過了國家標準，但仍屬于低水平放射性廢水。其處理方法可分爲化學法和離子交換法兩大類。

    （1）化學處理法  由于廢水中放射性元素的氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽等化合物大多是不溶性的，因此化學方法處理低放射性廢水大多是采用沉澱法。化學處理的目的是使廢水中的放 射性元素移到沉澱的富集物中去，從而使大體積的廢液放射性强度達到國家允許排放標準而排放。化學處理法的特點是費用低廉，對大部分放射性元素的去除率顯 著，設備簡單，操作方便，因而在我國的核能和稀土工廠去除廢水中放射性元素都采用化學沉澱法。

    ①中和沉澱除鈾和釷  向廢水中加入燒鹼溶液，調pH值在7～9之間，鈾和釷則以氫氧化物形式沉澱，化學反應式爲：

Th⁴＋4NaOH→Th(OH)₄↓＋4Na^＋

UO²₂+＋2NaOH→UO₂(OH)₂↓＋2Na+

    有時，中和沉澱也可以用氫氧化鈣做中和劑，過程中也可加入鋁鹽（硫酸鋁）、鐵鹽等形成膠體（絮凝物）吸附放射性元素的沉澱物。

    ②硫酸鹽共晶沉澱除鐳  在有硫酸根離子存在的情况下，向除鈾、釷後的廢水中加入濃度10%的氯化鋇溶液^[1]，使其生成硫酸鋇沉澱，同時鐳亦生成硫酸鐳幷與硫酸鋇形成晶沉澱而析出。化學反應式爲：

Ba₂＋Ra^2＋＋2SO^2－₄→BaRa（SO₄）₂↓

    ③高分子絮凝劑除懸浮物  在稀土生産廠中所用的絮凝劑大部分是高分子聚丙烯醯胺（PHP）。按分子量的大小可以分爲適用于鹼性介質中的PHP絮凝劑和適用于酸性介質中的PHP絮凝 劑。PHP是一種表面活性劑，水解後會生成很多活性基團，能降低溶液中離子擴散層和吸附層間的電位，能吸附很多懸浮物和膠狀物，幷把它們緊密地聯成一個絮 狀團聚物，使懸浮物和膠狀物加速沉降。

    放射性廢水除去大部分我鈾、釷、鐳後，加入PHP絮凝劑，經充分攪拌，PHP絮凝劑均勻地分布于水中，靜置沉降後，可除去廢水中的懸浮物和膠狀物以及殘餘的少量放射性元素，使廢水呈現清亮狀態，達到排放標準。

    需要指出的是，高分子PHP絮凝劑處理放射性廢水要求廢水中不許夾帶乳狀有機相，否則會出現放射性沉渣上浮現象，影響放射性廢水處理質量。

    （2）離子交換法  離子交換法去除溶液中放射性元素所用的離子交換劑有離子交換樹脂和無機離子交換劑。離子交換樹指法僅適用于溶液中雜質離子濃度比較小的情况，當溶液中含有 大量雜質離子時，不僅影響了離子交換樹脂的使用周期，而且降低了離子交換樹脂的飽和交換容量。一般認爲常量競爭離子的濃度小于1.0～1.5kg/L的放 射性廢水適于使用離子交換樹指法處理，而且在進行離子交換處理時往往需要首先除去常量競爭離子。爲此可以使用二級離子交換柱，其中第一級主要用于除去常量 競爭離子，而第二級主要除去放射性離子。因此離子交換樹脂法特別適用于處理經過化學沉澱後的放射性廢水，以及含鹽量少和濁度很小的放射性廢水，能獲得很高 的淨化效率。

    無機離子交換劑處理中低水平的放射性廢水也是應用較爲廣泛的一種方法。應用較多的無機離子交換有各類粘土礦（如蒙脫土、高嶺土、膨潤土、蛭石等）、凝灰石、錳礦石等。粘土礦的組成及其特殊的結構使其可以吸附水中的H^＋， 形成可進行陽離子交換的物質。有些粘土礦如高嶺土、蛭石，顆粒微小，在水中呈膠體狀態，通常以吸附的方式處理放射性廢水。粘土礦處理放射性廢水往往附加凝 絮沉澱處理，以使放射性粘土容易沉降，獲得良好的分離效果。對含低放射性的廢水（含少量天然鐳、釷和鈾），有些稀土廠用軟錳礦吸附處理（PH=7～8）， 也獲得了良好的處理效果。

 含氟廢水的處理

    由表10-4可見，在用酸法或碱法處理混合型稀土精礦時産生的廢水，其含氟量、pH值均超過了國家排放標準，酸性廢水氟含量超標120～280倍，鹼性廢水氟含量超標40～50倍。這樣的廢水需經處理後才能排放。

    （1）酸性含氟廢水的處理^[1]  常溫下，用石灰製成濃度（CaO）爲50%～70%石灰乳溶液加入到含氟廢水中，使氟以氟化鈣沉澱析出，沉降時間0.5～1.0h，同時硫酸被中和幷達到排放的酸度要求。化學反應式爲：

Ca（OH）₂＋2HF→CaF₂↓＋2H₂O

Ca（OH）₂＋H₂SO₄→CaSO₄＋2H₂O

    此法主要裝置有廢水集存池、中和沉澱槽、過濾機和廢水泵等。廢水經處理後含氟量降至10mg/L以下，pH=6～8，達到排放標準的要求。

    （2）鹼性含氟廢水的處理^[1]  通溫下，向廢水加入濃度（CaO）爲10%的石灰乳溶液，使氟以氟化鈣沉澱析出，氟含量由0.4～0.5g/L降至15～20mg/L，然後再加入偏磷酸鈉和鋁鹽作爲沉澱劑，使氟進一步生成氟鋁磷酸鹽析出，化學反應式爲：

Ca（OH）₂＋2NaF→CaF₂↓＋2NaOH

NaPO₂＋Al^3＋＋3F^－→NaPO₃·AlF₃↓

    處理流程如下圖。

圖中  鹼性含氟廢水處理流程圖

    一次除氟時，lm³廢水加入溶液0.025m³作業，反應時間45min，沉降時間0.5～1.0h。二次除氟時，lm³廢水加入偏鋁酸鈉40g，鋁鹽160g，廢水最終pH=6～7。主要設備有廢水集存池、除氟反應槽、過濾機等。廢水經兩次除氟後含氟量一般小于10mg/L，pH=6～7，達到排放標準。

 含酸廢水的處理

    用氯化稀土制取氧化稀土時，草酸沉澱稀土後的母液含酸較高（pH≤1.5），主要是鹽酸和草酸，需經處理後才能排放。這樣的廢水處理比較簡單，用廢燒鹼液或石灰乳液進行中和處理，降低酸度即可，化學反應式爲：

Ca（OH）₂＋2HCl→CaCl₂＋2H₂O

Ca（OH）₂＋H₂C₂O₄→CaC₂O₄↓＋2H₂O

    中和處理後的廢水呈清亮狀態，酸度降至pH=7～8，不含有害物質，符合排放標準^[1]。


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