1、前言
放射性元素在自然界中广泛存在，它们在地球中的总储量约为2.7×1023吨，平均含量为2.8%，自然界中存在三个天然放射系，即铀镭系、钍系和锕系。其中铀镭系和锕系总是赋存在一起。而天然铀其主要成分是铀镭系的第一代元素238U（半衰期4.51×109年）和锕系的第一代元素235U（半衰期7.04×108年），铀镭系存在一个在正常状态下的气体形式：氡子体。一般来说，具有放射性的废渣是上述三个放射系的综合体。各系都有一种α放射性气体，铀镭系是222Rn、钍系是220Rn和锕系是219Rn，它们是造成空气污染的重要因素；各系都放射出β、γ射线，它们是环境外照射的主要来源。铀是具有代表性的放射性元素，地壳中的平均含量为2.6×10-4%，在厚达20km的地壳中铀的总含量约为1014t。各类岩石中铀的含量（%）为：超基性岩（纯橄榄岩、橄榄岩、辉石等）3×10-6；基性岩（玄武岩、辉长苏长岩、辉绿岩和其他）3×10-5；中性岩（闪长岩、安山岩等）1.8×10-4；酸性岩（花岗岩、流纹岩及其他）3.5×10-4；沉积岩（粘土和页岩）3.2×10-4。
放射性废物进入环境后将造成水、大气及土壤污染并可能通过各种途径进入人体。它们具有极大的危害。因此，放射性废渣的处置应引起全社会的高度重视。
2、测试中心对放射性铀可浸性研究试验情况
放射性元素的回收再利用由于受一定原因的制约，大多数单位无工艺、无技术、无能力开展，而矿山上应用较多的是堆浸或地浸，规模大、成本高，受制约的因素多。所以对金属冶炼厂原料或废矿渣中放射性元素进行溶浸工艺的选择，是非常重要的，目前应用柱浸和池浸相结合的方法是比较可行的，但放射性元素的池浸工艺和技术还不是很成熟，需要进行详细的研究。
3、放射性铀溶浸的研究内容
3.1第一阶段研究内容
3.1.1、研究内容
原始矿石或废渣在自然状态下，通过化学反应选择性的溶解有益组分，并随后分离收集形成的化合物，进而提取一些稀有、分散或其它元素。
3.1.2、该废渣溶浸工艺方案的选择
具体对该废渣进行各个方面的分析研究，确定其矿物组成、氧化程度、酸碱性、价态比例等，进而选择溶浸剂及氧化剂。然后才能对别的条件进行选择，最后确定比较可行而且理想的工艺方案。
3.2、第二阶段研究内容
3.2.1、研究内容
通过第一阶段的研究后，工艺方案初步确定为预氧化酸浸或预氧化混合碱浸，过程主要包括废渣中铀的溶解、含铀的浸出液从浸堆中分离、铀的吸附富集、淋洗和沉淀等步骤。池浸试验对所有最佳条件实行优化组合。最后进行效益评估和环境评价。
3.2.2、该废渣综合回收利用分析及环境评价
经过第一阶段的特性分析、滚瓶试验及小型池浸试验，确定可浸性，接着选择最佳条件，然后进行池浸试验，以便使所有最佳条件得以优化组合，达到最佳浸出效果，再进行综合回收利用分析。则变废为宝，使资源得到最大程度的利用，把放射性污染变为酸碱污染，这就把具有长期效应的污染转变为短期可治理的污染，大大降低治理污染的难度，而且对环境的压力将大大减轻，并且费用明显减少。
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4、试验内容
4.1原料或废渣试验样的制备
4.1.1原料或废渣样的准备
原料样的粒度小于1mm，干燥不含水分，均匀性很好，直接缩分制备即可，不用准备。专用废渣库的废渣样粒度很细，基本在0.097mm以下，干燥不含水分，均匀性很好，直接缩分制备即可，不用准备。
化合物分厂选冶车间外面废渣临时堆放点，是刚产生的废渣临时堆放地，很潮湿，酸味很大，放射性γ值很高，运输回来后，在测试中心解吸站的废料场进行凉晒，凉晒之前，对废料场做了必要的处理，同时对水泥地表进行了放射性本底值的监控，然后在水泥面铺上牛毛毡，牛毛毡上铺上彩条蓬布作为底垫，把废渣试验样解封倒在底垫上摊平，进行凉晒，因为酸的缘故，时间较长，有两个月左右，在过程中，每天都进行放射性监控。
4.1.2缩分取样
所有废渣试验样准备好之后，先不用破碎，直接混匀，逐级缩分取各种类型的样品，品位分析样：37个（0.5kg/个），价态比例样：7个（0.5kg/个），光谱分析样：7个（0.5kg/个），物相分析样：7个（0.5kg/个），电子探针样：7个（0.5kg/个），饱和容水率样：4个（2.0kg/个），细粒级含量样：4个（5.0kg/个），堆比重样：4个（10.0Kg/个），粒度分级样：4个（10.0kg/个），滚瓶试验样：34个（2.0kg/个），池浸试验样：4个（剩余样量）。具体研究项目时，可以互相调配，最后剩余的试验样全部混匀，缩分取三个大型池浸样，其他留做备用。
4.1.3根据不同的粒度要求进行试验样制备
样品的破碎和缩分原则根据Q=Kd2的经验公式，算出每个小试样的最小试样量，以确保试样有充分的代表性。为了使各个小试样有一定的代表性，试样制备过程中，必须认真进行充分的混匀。根据粒度要求由大到小排列，先过筛，筛上部分破碎到规定的粒级，然后全部进行搅拌混匀，缩分取样。取完测定样后，再进行搅拌混匀，缩分出池浸用的试验样
4.2化学分析
4.2.1电感耦合等离子质谱（ICP-MS）分析（微量元素50项）
在研究矿石的化学组成前，首先应进行光谱半定量分析，测定矿石中含有哪些元素及其大致含量，全面地了解矿石中有哪些有用元素和有害元素，帮助下一步化学分析正确地选定主要分析元素和确定分析方法。本次试验为了更好的了解废渣试验样的物质组成，特意做了电感耦合等离子质谱（ICP-MS）分析（微量元素50项），从分析结果可知，样品成分特别复杂，干扰元素多且含量较高。
4.2.2废渣试验样主、次元素量的分析
化学多元素分析是根据光谱半定量分析的结果，对样品中所含多个重要和较重要元素的定量化学分析，不仅分析主体元素，而且也要分析对浸出率和药剂耗量可能产生影响的其他元素。微量元素已经做了50项定量分析，为了再次验证其结果，本次试验运用X射线荧光光谱法测定主、次元素量（全谱扫描），观察扫描结果，再次验证样品成分的复杂性，特别是氟、硅、硫、磷、钙、镁、钾、钠等有害元素含量很高。
4.2.3放射性铀的品位分析
用化学分析方法测定废渣中的铀品位，一共测定了47件样品，每个样品平行测定次数为6次，基本不超差，从结果看，专用废渣库的废渣含铀量普遍不高，在1~3‰之间，而临时废渣堆放点的废渣含铀量较高，在5‰左右。
5、综合评价及讨论
本文通过两个阶段从物理，化学两个方面对该废渣进行了系统的研究，明确了该废渣的结构、物理参数和化学组成等方面的性质，从而为确定该废渣可浸的理论提供依据。对该废渣的浸出贵液进行了简要分析，找出了铀在溶液中的几种存在形态，并利用浸出原理分析了该废渣可浸的机理。详细分析了该废渣中所含的有益组分和有害组分，它们存在的形态以及和铀的关系，对铀浸出的各种影响，以及为避免这些影响而采取的具体措施。确定了实验室试验的最佳浸出条件：粒度为该废渣的原始状态粒度；浸出时间为6~10天；pH值随浸出剂而变化；浸出剂浓度及耗量为硫酸0.5%、25mL/kg，盐酸5%、200 mL/kg，碳酸铵5%、200 mL/kg；氧化剂浓度及耗量为过氧化氢1%、40 mL/kg，硫酸铁1%、40 g/kg；固液比1∶1~1∶0.5；全自动机械搅拌池浸；抽滤固液分离；浸出率68~86%。确定了在池浸浸铀过程中一些非地质因素的影响，它们影响的程度，影响的原理，并对如何消除这些因素的影响采取了一定措施。
论文作者:王鸿
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/15
标签：废渣论文; 放射性论文; 元素论文; 粒度论文; 放射性元素论文; 试样论文; 样品论文; 《基层建设》2018年第34期论文;