[发明专利]一种工业含铀废弃物资源化处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业含铀废弃物的浸出液或者工业含铀废水，以生物质(Biomass)为还原剂，通过水热法还原六价铀生成纳米沥青铀颗粒沉淀，从而净化处理该类含铀废弃物并使其资源化处的方法。

背景技术

随着近年来原子能事业的高速发展，人类对铀的需求急剧增加。据国际原子能结构数据，截止到2011年1月，全球有30个国家的442个核电厂正在运行，16个国家的65核电厂正在建设中。在运行的核电厂，每年要消耗金属铀燃料66000-69000吨。每生产20吨金属铀燃料(22.7吨UO₂)需要开采1％的铀矿17000吨。从铀矿的开采冶炼到浓缩的过程中产生了大量的含铀废弃物和废水。仅仅是美国，在36个地区120个场地分布有放射性核素污染物，有超过300万m³被掩埋废弃物，估计有4750亿加仑受影响的地下水和7500万m³受污染的沉积物。在全球范围内，有超过2×10⁹t铀污染的尾矿正长期威胁着人类健康。已在众多地方发现铀污染地下水和地表水，包括农业蒸发池、核武器制造地、矿山尾矿场址。这些含铀废弃物的露天长期堆放和含铀废水的随意排放，给周围环境造成严重的污染，对人类健康和自然生态环境产生重大影响。因此，人类对含铀废弃物的治理提出了迫切的需求。

当前，用于治理核素污染的主要方法有物理方法和化学方法。如固体填埋、玻璃固化、沸石吸附、离子交换、溶剂萃取等。但这些方法成本较高，且难以用于治理被放射性核素大面积污染的土壤和水体。由于微生物的低成本、持续自我复制的功能，若能实现细菌把可迁移的U(VI)转变为不溶的铀沉淀，可望在大面积土壤和水体铀污染的修复上发挥重要作用。研究表明，微生物主要通过以下几种方式把可迁移的U(VI)转变为不溶的铀沉淀：1)通过少数特异的细菌把U(VI)还原成沥青铀(UO₂)(D.R.LOVLEY，1991，Letters to nature)；2)通过水体中的PO₄^2-或细菌产生磷酸酯酶还原三磷酸甘油酯(G3P)产生PO₄^2-与铀结合形成HUO₂PO₄或Ca(UO₂)₂(PO₄)₂(L.E.Macaskie，2000，Science)；3)铀与细胞壁的肽聚糖配位形成R-COO-UO²⁺复合物而沉降(A.Barkleit，2009，Dalton transactions)。然而，研究者们也注意到，经生物修复后，所形成的HUO₂PO₄沉淀在CO₂含量高的水体中又会逐渐形成可溶的UO₂CO₃在水体中继续迁移和扩散。随着有机质的分解，R-COO-UO²⁺复合物中的UO²⁺又会重新释放到水体；被微生物还原所形成的沥青铀的尺寸都小于3nm，这种小尺寸的纳米沥青铀不仅易迁移，而且自身也不稳定，在氧化环境中它又可重新被氧化成可溶的U(VI)。

由上可知，要解决铀的污染问题，必须发展相关的方法进行铀资源的回收，使其有效地从环境中去除。基于这一思路，我们选用多类代表性的生物质(细菌、酵母和藻类)，通过生物质进行快速富集可溶性的铀酰离子；进而通过水热法在生物质作为还原剂的条件下，把六价铀转化成较大尺寸的沥青铀颗粒，进行回收利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业含铀废弃物资源化处理的方法，有效解决铀的污染问题的方法。

本发明采用如下技术方案：

以生物质(Biomass)为还原剂，采用水热法还原工业含铀废弃物浸出液或含铀废水中的六价铀，生成纳米沥青铀颗粒，进而回收铀资源。

所述的工业含铀废弃物为铀尾矿或铀冶炼产废渣的浸出液或含铀废水。可溶性的U(VI)浓度使用范围是42μmol/L-4.2mmol/L。

该生物质(Biomass)包括细菌，酵母和藻类中的一种或其中任意几种的组合。生物质按干重10-1000mg/L的量加入到相应的含铀浸出液和含铀工业废水中。

所述水热法还原的温度为150-300℃，水热法还原的时间为12-72小时。

所述水热法还原的最适温度为240℃，还原最佳时间为48小时。