Флюидная экстракция комплексов урана из техногенных месторождений (стр. 3 из 3)

Проведены экспериментальные и опытно-промысловые исследования зависимости производительности очистки от конструктивных и технологических параметров оборудования, в результате чего определены их оптимальные значения и разработаны конструкции гидравлических распределителей и насадков. Они позволяют снизить время и повысить производительность очистки НКТ. Производительность установок гидродинамической очистки в зависимости от применяемых насосных агрегатов представлена в таблице. Определяющее значение имеют прочность отложений солей и их адгезия к поверхности НКТ.

3.1 Расчетная производительность установок гидродинамической очистки НКТ от отложений солей с ЕРН (для труб 60, 73 и 89 мм)

Мощность эквивалентной дозы гамма-излучения от НКТ после очистки соответствовала фоновой. На рисунке представлены фотографии НКТ до и после гидродинамической очистки и сцинтилляционного аппарата с зафиксированными значениями мощности эквивалентной дозы гамма-излучения.

НКТ диаметром 73 мм с отложениями солей и сцинтилляционный аппарат:

а — до очистки (4,07 мкЗв/ч); б — после очистки (0,07 мкЗв/ч)

Насадки высоконапорных гидродинамических установок подвержены значительной кавитационной эрозии и коррозии, что необходимо учитывать при выборе материала для их изготовления.

Таким образом, использование гидродинамических высоконапорных технологий позволяет дезактивировать глубинно-насосное и другое оборудование, загрязненное в результате нефтедобычи, и обеспечить радиационную безопасность в нефтяной и газовой промышленности.

Глава 4. ЭКСТРАКЦИОННЫЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ УРАНА

флюидная экстракция уран техногенный месторождение

Известен способ извлечения урана из водных растворов экстракцией смесью раствора 1-фенил-3-метил-4-(2-хлорбензил)-пиразолона-5 и ди-(2-этилгексил)фосфорной кислоты в хлороформе. Процесс ведут из сернокислых растворов при рН 1,63. Для извлечения [U6+ 1,138˙10-4 М требуется использование многократного избытка органических реагентов.

Недостатки этого способа возможность осуществлять экстракцию лишь из сернокислых растворов, удорожание процесса из-за применения двух экстрагентов, сложность регенерации последних [1].

Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ экстракционного извлечения урана с помощью N,N-диалкиламидов. Экстракцию ведут из азотнокислых растворов, причем максимальное извлечение происходит из растворов 3-4 М HNO3. Концентраця экстрагента в алифатическом углеводороде (например додекане) составляет 1 М, что обеспечивает извлечение урана с коэффициентом распределения 8-9.

Недостатки способа неполная очистка водного раствора от урана (в оптимальных условиях экстракции остаточное содержание урана в водной фазе составляет 3,78˙10-2 г/л), использование концентрированного раствора экстрагента (1 М), т.е. большой расход реагента, а также проведение процесса экстракции из сильнокислых растворов. Последнее обстоятельство ведет к тому, что применение данного способа при очистке от урана сточных вод, имеющих, как правило, близкие к нейтральным значениям рН (6-8), требует дополнительной корректировки (подкисления) среды азотной кислотой [2].

Указанный органический реагент синтезирован по реакции Манниха и предложен в качестве экстрагента бора [3].

Сопоставительный анализ заявляемого способа с известными показал, что использование бис-(2-окси-5-амилбензил)амина для извлечения урана из нейтральных растворов неизвестно, что отвечает критерию "новизна". Анализ известных способов извлечения урана показал, что применение экстракции органическими реагентами для извлечения урана известно, однако использование бис-(2-окси-5-амилбензил)амина при его концентрации в керосине 0,04-0,05 М, рН 5,0-8,5 и Vo:Vв 2:(3-5) в литературе не описано, что позволяет сделать вывод о "существенных отличиях".

Сущность заявляемого способа заключается в следующем. Урансодержащий водный раствор контактируют путем перемешивания в течение 10 мин с 0,04-0,05 М раствором бис-(2-окси-5-амилбензил)амина в керосине при рН 5,0-8,5 и Vo:Vв 2: (3-5). После расслаивания фаз, на что требуется 2-3 мин, их отделяют и анализируют на содержание урана.

Для регенерации экстрагента (для повторного использования) достаточна обработка урансодержащего экстрагента растворами NaOH, Na2CO3 или (NH4)2CO3. В результате экстрагированный уран полностью удаляется из экстрагента.

П р и м е р 1. К 100 мл урансодержащего водного раствора с концентрацией урана 6,5˙10-4 г/л добавляют 66,7 мл 0,04 М керосинового раствора бис-(2-окси-5-амилбензил)амина и перемешивают при рН 5,0 в течение 10 мин. Анализ фаз после их расслаивания и отделения показал, что весь уран переходит в органическую фазу, в которой концентрация металла составила 9,75˙10-4 г/л, т.е. степень извлечения равна 100%

П р и м е р ы 2-5 проводятся аналогично примеру 1 и сведены в таблицу.

Из представленных в таблице данных следует, что оптимальным пределом концентрации экстрагента является 0,04-0,5 М.

Заявляемая концентрация (0,035 М) не обеспечивает полноту извлечения урана, а при более концентрированных растворах 0,06 М), хотя степень экстракции и максимальна, но органическая фаза становится более вязкой, что затрудняет расслаивание фаз. Оптимальным пределом значений рН среды является рН 5,0-8,5, ниже и выше которого степень экстракции уменьшается.

Оптимальным соотношением объемов фаз является интервал Vo:Vв 2:(3-5). При увеличении объема водной фазы понижается степень извлечения урана. При увеличении объема органической фазы возрастает расход экстрагента.

Способ, описанный в прототипе, не позволяет полностью извлечь небольшие количества урана (10-2-10-4 г/л), присутствующие в сточных водах.

Таким образом, использование предложенного экстракционного реагента в оптимальных условиях позволяет полностью извлечь уран из нейтральных сточных вод независимо от их состава без дополнительных операций по корректировке рН (в отличие от прототипа), что упрощает и удешевляет процесс, причем при значительном сокращении расхода реагента (0,04-0,05 М против 1 М в прототипе).

Глава 5. ЛАЗЕРНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗАТОР ДЛЯ ЭКСПРЕССНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЛЕДОВ УРАНА И НЕФТЕПРОДУКТОВ В ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОДАХ

Современные технологии обеспечения жизненных потребностей человека связаны с загрязнением окружающей среды, в частности природных вод, радионуклидами и нефтепродуктами.

В частности, за последнее десятилетие в воды мировогоо океана сброшено радиоактивных отходов не менее 90 000 ТБк. Из года в год объем сбрасываемых загрязнений увеличивается. Поэтому в подавляющем большинстве цивилизованных стран очень остро стоит вопрос оценки сверхнизких концентраций разных нуклидов, прежде всего в особо чистых продуктах. Кроме того, это важно при исследовании радиационной чистоты территорий, особенно морских и воздушных, а также при разведке урансодержащих руд.

Многолетние исследования, проводимые в лаборатории химических сенсоров позволили разработать уникальные экспрессные лазерно-люминесцентные методы и аппаратуру определения урана(VI) и полиароматических углеводородов, нефтей и нефтепродуктов в природных, питьевых, сточных водах и различных геологических объектах.

Принцип действия анализатора основан на использовании периодического лазерного возбуждения в сочетании с временной селекцией и приемами накопления слабых повторяющихся сигналов. Анализатор оснащен блоком аналоговой обработки, обеспечивающим измерение разности выходных сигналов фотоэлектронных умножителей со стробированием.

Анализатор позволяет решить проблемы:

· контролировать содержание урана, полиароматических соединений, нефтей и нефтепродуктов в питьевых, природных и сточных водах, -селективного и экспрессного определения урана (VI0 как в статическом, так и в динамическом режимах в различных природных, питьевых и сточных водах, а также в поровых растворах и геохимических объектах,

· осуществлять мониторинг экологического состояния различных акваторий и других объектов окружающей среды,

· прогнозировать месторождения урана.

Время анализа - 1 мин., проведение анализа без предварительной пробоподготовки, объем пробы - 0,5-5 мл, обеспечивается определение урана в интервале концентраций 10-7 - 10-12 г/л, нефтей и нефтепродуктов в интервале концентраций - 10-6-10-10 г/л.

Общие размеры прибора 500 х 600 х мм.

Лазерно-люминесцентных анализатор является недорогим прибором (ориентировочная цена - не выше 15 тыс. долл. США), и крайне необходим для атомных станций, хранилищ питьевой воды, отстойников сточных вод, геологических партий, морских экспедиций и т.д.

Лазерно-люминесцентный анализатор не имеет отечественных и зарубежных аналогов, обладает такими преимуществами как минимальны пробоподготовка, низкий предел обнаружения, экспрессность анализа, широкий спектр его применения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Беляев А.М. Радиоэкология

2. По материалам конференции «Безопасность ядерных технологий: экономика безопасности и обращение с ИИИ»

3. Кедровский О.Л., Шишиц Ю.И., Леонов Е.А., и др. Основные направления решения проблемы надежной изоляции радиоактивных отходов в СССР. // Атомная энергия, т. 64, вып.4. 1988, с. 287-294.

4. Бюллетень МАГАТЭ. Т. 42. №3. — Вена, 2000.

5. Кочкин Б.Т. Выбор геологических условий для захоронения высокорадиоактивных отходов // Дис. на соиск. д. г.-м. н. ИГЕМ РАН, М., 2002.

6. Лаверов Н.П., Омельяненко Б.И., Величкин В.И. Геологические аспекты проблемы захоронения радиоактивных отходов // Геоэкология. 1999. №6.