комплекс сооружений для очистки урансодержащих пульп

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.

Описание изобретения к патенту

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.