Комплекс сооружений для очистки урансодержащих пульп

 

Изобретение относится к емкостям-хранилищам урансодержащих отходов горнообогатительных фабрик. Комплекс сооружений для очистки урансодержащих пульп обогатительных фабрик состоит из нескольких бассейнов, установленных на одном или разных уровнях, окруженных дамбами и снабженных антифильтрационными слоями. Отличительная особенность его в том, что он содержит не менее двух бассейнов: бассейн-отстойник и самоочищающийся бассейн, между которыми выполнена противофильтрационная завеса в виде траншеи, заполненной смесью диатомита или цеолита с верховым торфом. Для заполнения траншеи смесь диатомита или цеолита с верховым торфом берут в соотношении 1:1. Бассейн-отстойник выполнен в виде котлована, имеющего многослойную изоляцию, на дне которого уложена полиэтиленовая пленка или слой гидрослюдистой глины, затем слой мелкозернистого кварцевого песка, на котором размещен крупнозернистый полимиктовый песок. Самоочищающийся бассейн, выполненный в виде котлована, имеет многослойную изоляцию, на дне которого уложен слой песчано-гравийной смеси, затем смесь золы с красным шламом, слой ангидрита, слой диатомита или цеолита, причем на дне бассейна имеются донные харовые водоросли, а на поверхности - планктонные водоросли - ряска. Технический результат - эффективное предотвращение загрязнения окружающей среды ураном. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к емкостям-хранилищам урансодержащих отходов горнообогатительных фабрик.

Известен способ, который служит для предотвращения загрязнения подземных вод ураном, мигрирующим из массива отвалов, образуемых при отработке открытым способом уранового месторождения (патент РФ N 2075125, МПК G 21 F 9/20, бюл. N 7, 1997 г.) Первоначально производят исследование месторождения и направления миграции загрязненных карбонатных ураноносных вод. Затем на пути миграционного потока укладывают последовательно буферный слой из кислых пород (преимущественно сульфидов) и барьер из гранулированных мелкодисперсных глин.

При прохождении ураноносных вод буферного слоя происходит изменение режима вод, и как следствие, восстановление уранил-иона мигрирующими в составе вод восстановителями. Из-за инерционности системы уран не осадится на буферном слое, а сконцентрируется на сорбционном геохимическом барьере.

Недостатком известного способа и сооружения для его реализации является то, что они не дают возможности очищать воду пульп от растворенных в ней соединений шестивалентного урана, который может инфильтроваться из сооружений в подземные и поверхностные воды.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является складирование хвостов в комплексе сооружений, представляющих собой несколько бассейнов, установленных последовательно, окруженных дамбами и снабженных антифильтрационными слоями. (см. "Атомная техника за рубежом", 1975 г., N 11, с. 14-19). Данные сооружения взяты нами за прототип.

Недостатками сооружения-прототипа является то, что они не очищают воду пульп от растворенных в ней соединений шестивалентного урана, который может инфильтроваться из сооружений в подземные и поверхностные воды.

Задачей создания изобретения является разработка комплекса сооружений простого по конструкции с использованием природных материалов, позволяющих эффективно производить очистку урансодержащих пульп обогатительных фабрик.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипов, таких как комплекс сооружений для очистки урансодержащих пульп обогатительных фабрик, состоящий из нескольких бассейнов, установленных на одном или разных уровнях, окруженных дамбами и снабженных антифильтрационными слоями, а также отличительных, существенных признаков, таких как комплекс содержит не менее двух бассейнов, бассейна-отстойника и самоочищающегося бассейна, между которыми выполнена противофильтрационная завеса в виде траншеи, заполненой смесью диатомита или цеолита с верховым торфом.

Согласно п.2 формулы изобретения для заполнения траншеи смесь диатомита или цеолита с верховым торфом берут в соотношении 1:1.

В пункте 3 формулы изобретения отражена конструкция бассейна-отстойника, а именно бассейн-отстойник выполнен в виде котлована, имеющего многослойную изоляцию, на дне которого уложена полиэтиленовая пленка или слой гидрослюдистой глины, затем слой мелкозернистого кварцевого песка, на котором размещен крупнозернистый полимиктовый песок.

В пункте 4 формулы изобретения отражена конструкция самоочищающегося бассейна, а именно самоочищающийся бассейн, выполненный в виде котлована, имеет многослойную изоляцию, на дне которого уложен слой песчано-гравийной смеси, затем смесь золы с красным шламом, слой ангидрита, слой диатомита или цеолита, причем на дне бассейна имеются донные харовые водоросли, а на поверхности - планктонные водоросли - ряска.

Изобретение иллюстрируется чертежом. На чертеже изображен комплекс сооружений с бассейном-отстойником "А" и самоочищающимся бассейном "Б", расположенными на одном уровне.

Бассейн "А" представляет собой котлован 1, вырытый в естественном грунте 2. Защитный слой бассейна состоит из 3-х антифильтрационных слоев: гидрослюдистой глины (или полиэтиленовой пленки) 3, мелкодисперсного кварцевого песка 4, крупнозернистого полимиктового песка 5. Вокруг бассейна выполнена обваловка (дамба) 6 и противофильтрационная траншея 7 на глубину, превышающую глубину бассейна "А". В траншею 7 засыпается смесь диатомита или цеолита с верховым торфом 8 в соотношении 1:1. В бассейн "А" заливается урансодержащая пульпа 9. После отстоя очищенная от механических взвесей вода 10 перекачивается насосом (на чертеже не показан) в бассейн "Б".

Бассейн "Б" - это котлован 11, вырытый в естественном грунте, имеющий многослойную изоляцию. На дно бассейна уложен слой песчано-гравийной смеси 12, затем смесь золы с красным шламом 13, далее слой ангидрита 14, затем слой диатомита или цеолита 15. На дне бассейна имеются донные харовые водоросли 16, а на поверхности водоема - планктонные водоросли 17, например ряска. Вокруг бассейна "Б" имеется обваловка (дамба) 6 и противофильтрационная траншея 7. В бассейне вода 18 самоочищается от коллоидных и ионных комплексов урана.

Комплекс сооружений работает следующим образом. Урансодержащая пульпа 9 поступает в бассейн "А" - это бассейн-отстойник, в котором пульпа отстаивается, все механически взвеси, в том числе минералы четырехвалентного урана, осаждаются на дне водоема (на плотиковом геохимическом барьере). Роль плотика выполняет полиэтиленовая пленка или слой гидрослюдистой глины 3. Слой глины 3, мелкодисперсный кварцевый песок 4 и крупнозернистый полимиктовый песок 5 создают капиллярный подъем и предохраняют от инфильтрации.

Очищенная от механических взвесей вода принудительно по трубе 10 закачивается для дальнейшей очистки в бассейн "Б". Если бассейны "А" и "Б" расположены на разных уровнях, то вода поступает из одного бассейна в другой самотеком.

Для ликвидации возможных инфильтрационных потоков из бассейна "А" с солями урана, например при прорыве пленки 3, сооружена противофильтрационная завеса 7 в виде траншеи, заполненной смесью диатомита или цеолита с верховым торфом 8.

Если бассейн "А" расположен на склоне - траншея 7 может находиться только с одной стороны, ниже по склону.

Процесс самоочищения воды от растворимых соединений урана в бассейне "Б" начинается в толще воды 18. Здесь на фитогенном геохимическом барьере ионы { UO₂[CO₃] ₃} ^4-, UO₂²⁺ и др. частично поглощаются ряской и харовыми водорослями. В диатомитовом слое 15, который характеризуется ультрапорами, происходит коагуляция коллоидных соединений урана и сорбция урансодержащих ионов. Слой 15, кроме того, выполняет роль гидродинамического барьера, препятствующего всплытию торфа из слоя 14.

В слое 14 происходит биохимическое образование сероводорода. Источником шестивалентной серы является ангидрит (CaSO₄) 14. Шестивалентная сера сульфатвосстанавливающими бактериями в присутствии органического вещества (торфа) восстанавливается и дает газ сероводород, который мигрирует через диатомитовый слой 15 и на путях миграции восстанавливает шестивалентный уран до четырехвалентного, последний в составе нерастворимых соединений накапливается в слоях 14 и 15. Диатомитовый слой 15 работает как сорбционный барьер, который задерживает ионы урана.

В слое 13 золой создается щелочная среда, которая выполняет роль щелочного барьера, на котором будет идти коагуляция коллоидных растворов, содержащих уран. Кроме того, здесь работает сорбционный барьер - на красном шламе задерживаются отрицательно заряженные ионы урана {UO₂[CO₂]₃}^4- и другие.

Вода, очищенная от коллоидных и ионных соединений урана, фильтруется в слой 12, который выполняет роль коллектора. Из слоя 12 вода может мигрировать через водопроницаемый грунт или принудительно выкачивается с помощью насоса.

Положительной особенностью в комплексе является система геохимических барьеров, выполненная из недорогих, природных материалов или отходов производства, которая предотвращает загрязнение окружающей среды ураном.

Формула изобретения

1. Комплекс сооружений для очистки урансодержащих пульп обогатительных фабрик, состоящий из нескольких бассейнов, установленных на одном или разных уровнях, окруженных дамбами и снабженных антифильтрационными слоями, отличающийся тем, что комплекс содержит не менее двух бассейнов, бассейна-отстойника и самоочищающегося бассейна, между которыми выполнена противофильтрационная завеса в виде траншеи, заполненной смесью диатомита или цеолита с верховым торфом.

2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что для заполнения траншеи смесь диатомита или цеолита с верховым торфом берут в соотношении 1:1.

3. Комплекс по пп.1 и 2, отличающийся тем, что бассейн-отстойник выполнен в виде котлована, имеющего многослойную изоляцию, на дне которого уложена полиэтиленовая пленка или слой гидрослюдистой глины, затем слой мелкозернистого кварцевого песка, на котором размещен крупнозернистый полимиктовый песок.

4. Комплекс по пп.1 и 2, отличающийся тем, что самоочищающийся бассейн, выполненный в виде котлована, имеет многослойную изоляцию, на дне которого уложен слой песочно-гравийной смеси, затем смесь золы с красным шламом, слой ангидрита, слой диатомита или цеолита, причем на дне бассейна имеются донные харовые водоросли, а на поверхности - планктонные водоросли - ряска.

РИСУНКИ

Рисунок 1