Переработка и дезактивация радиоактивных отходов хлорирования лопаритового концентрата

• Автор: Рахимова, Олеся Викторовна
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Березники
• Количество страниц: 181 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Способы переработки лопаритового концентрата. Пути образования радиоактивных отходов в неядерных производствах
1.2. Технологические отходы процесса хлорирования лопаритового концентрата и их состав
1.3. Основные процессы, способы и технологические схемы концентрирования тория и продуктов его распада
1.3.1. Общая характеристика процессов
1.3.2. Способы извлечения и концентрирования тория
1.3.3. Технологические процессы переработки отходов редкометального производства
1.3.4. Способы извлечения и локализации радия
1.4. Цели и задачи исследований
Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Методы анализа
2.3. Методики проведения исследований
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ОСНОВ ТЕХНОЛОГИИ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ И ДЕЗАКТИВАЦИИ ОТХОДОВ ХЛОРИРОВАНИЯ ЛОПАРИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА
3.1. Анализ системы образования жидких и твердых радиоактивных отходов хлорирования лопаритового концентрата, подлежащих захоронению в хранилище спецотходов
3.2. Анализ распределения радионуклидов по продуктам и отходам процесса хлорной переработки лопаритового сырья
3.3. Исследование процесса нейтрализации отходов хлорирования лопаритового концентрата
3.4. Извлечение радионуклидов из растворов методами сорбции и соосаждения
3.4.1. Исследование процесса соосаждения радия с сульфатом бария
3.4.2. Исследование процесса соосаждения радия с оксигидратом железа
3.4.3. Изучение особенностей процесса соосаждения радия с оксигидратом алюминия
3.5. Выводы по 3 главе
Глава 4. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ И ДЕЗАКТИВАЦИИ ОТХОДОВ ХЛОРИРОВАНИЯ ЛОПАРИТОВОГО . КОНЦЕНТРАТА
4.1. Влияние различных факторов на степень дезактивации и влажность оксигидратных осадков
4.2. Исследование процесса нейтрализации и дезактивации цеховых обмывочных вод
4.3. Исследование процесса нейтрализации и дезактивации раствора от гидроразмыва расплава СОФ
4.4. Выводы по 4 главе
Глава 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ОТХОДОВ ХЛОРИРОВАНИЯ ЛОПАРИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА
5.1. Технология обезвреживания и дезактивации цеховых обмывочных вод
5.2. Технологические схемы различных вариантов переработки и дезактивации раствора СОФ
5.3. Обоснование возможности осуществления рецикла различных типов отходов цеха №7 ОАО «СМЗ»
5.4. Исследование процесса дегидратации оксигидратных осадков
5.4.1. Сушка оксигидратных осадков
5.4.2. Термическое разложение высушенных оксигидратных осадков
5.5. Схема обезвреживания и дезактивации отходов процесса хлорирования лопаритовых концентратов
5.6. Выводы по 5 главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
При переработке полиметаллического минерального сырья, содержащего редкие и редкоземельные элементы (РЗЭ), образуется значительное количество твердых и жидких отходов, содержащих естественные радионуклиды - торий, уран и дочерние продукты их распада. Технологии их дезактивации, приводят к образованию вторичных низкорадиоактивных отходов (РАО), подлежащих захоронению в специально оборудованных хранилищах (ХСО). В целом, действующие технологии обеспечивают соблюдение установленных норм, но имеют ряд существенных недостатков. В их числе:
- радиоактивные элементы разбавляются неактивными веществами, входящими в состав сырья, реагентов и других материалов, используемых в технологии. Это приводит к тому, что объем отходов, направляемых на ХСО, неоправданно завышен из-за разубоживания нерадиоактивными веществами, что требует существенных некомпенсируемых и возрастающих капитальных вложений на строительство ХСО и экологическое обеспечение производства;
- строительство ХСО сопровождается масштабным отчуждением территории, пригодной для хозяйственного использования. Безвозвратные потери ценных компонентов, содержащихся в сырье, с отходами высоки.
Негативное воздействие редкометального производства на окружающую среду и экономические потери могут быть снижены за счет разработки технологии комплексной переработки РАО, соответствующей современным критериям ресурсосбережения. Эта работа предполагает научное обоснование технических решений обеспечивающих более глубокую очистку от радиоактивных веществ (РВ), минимизацию объема радиоактивных отходов, а также материальных и энергетических затрат на дезактивацию и захоронение.
Решение этой задачи актуально для всего металлургического комплекса и, прежде всего для ОАО «Соликамский магниевый завод» (СМЗ), так как здесь сосредоточены основные производственные мощности РФ по получению нио-

кальция, бария и радия. При небольшом количестве сульфат-ионов степень осаждения кальция невелика, соответственно низкое значение имеет и отношение сульфата кальция к сульфату бария в образующемся осадке. В этом случае поверхность кристаллов - носителя сульфата бария легкодоступна ионам радия, и радий эффективно извлекается из раствора в твердую фазу, достраивая кристаллическую структуру сульфата бария. При увеличении количества сульфат-иона в системе возрастает степень осаждения кальция и соответственно отношение сульфата кальция к сульфату бария в образующемся осадке. Кристаллы сульфата кальция покрывают поверхность кристаллов сульфата бария, в результате доступ радия к поверхности носителя затруднен, что приводит к увеличению его содержания в фильтрате.
Способность радия соосаждаться с хроматом бария лежит в основе способа концентрирования радионуклидов радия из воды [130], согласно которому в радийсодержащую воду последовательно вводят насыщенные растворы хлорида бария, бихромата калия и уксуснокислого натрия. Хроматы радия (ЯаСгОД, имеющие меньшую растворимость, чем ВаСгС>4, соосаждается при добавлении первых порций осадите ля.
Радий может соосаждаться с карбонатом кальция, образующимся при добавлении соды к нейтральному раствору хлорида кальция. Для улучшения коагуляции осадка предложено добавлять активированный уголь [106].
В аналитической химии для соосаждения радия в качестве носителя могут быть использованы бромид и нитрат бария, сульфат и хромат свинца, фосфат кальция [106].
Радий, как и многие другие вещества, присутствующие в растворах в микроконцентрациях, соосаждается, или, вернее, адсорбируется гидроксидом железа. Так, например, для экологически безопасного хранения хвостов рудоперерабатывающего завода предложено [131] выщелачивать радий из хвостов 0,3 М раствором хлорида железа (III) в 0,5 М растворе соляной кислоты. При последующей обработке раствора известью, осаждающийся гидроксид железа (III) захватывает около 95 % радия.