Дослідження та апаратурне оформлення процесів співосадження мікродомішок елементів з метою екологізації уранового виробництва

Размещено на http://www.allbest.ru/

УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

ДОСЛІДЖЕННЯ ТА АПАРАТУРНЕ ОФОРМЛЕННЯ ПРОЦЕСІВ СПІВОСАДЖЕННЯ МІКРОДОМІШОК ЕЛЕМЕНТІВ З МЕТОЮ ЕКОЛОГІЗАЦІЇ УРАНОВОГО ВИРОБНИЦТВА

Спеціальність 05.05.13 - машини та апарати хімічних виробництв

УДК 628.16.065..502

ПИСЬМЕННИЙ БОРИС ВАСИЛЬОВИЧ

Дніпропетровськ - 1999

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі хімічної і екологічної техніки Українського державного хіміко -технологічного університету та в Центральній науково-дослідній лабораторії Східного гірничо-збагачувального комбінату.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Задорський Вільям Михайлович, Український державний хіміко-технологічний університет, професор кафедри хімічної та екологічної техніки, м. Дніпропетровськ. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Волошин Микола Дмитрович, завідувач кафедрою технології і автоматизації хімічних виробництв Дніпродзержинського технічного університету, доктор технічних наук, професор Коваль Володимир Павлович, Дніпропетровський державний університет, професор кафедри прикладної газової динаміки та тепло масообміну.

Провідна установа: державний науково-дослідний та проектний інститут хімічних технологій “Хімтехнологія” Міністерства промислової політики України, м. Сєвєродонецьк.

Захист відбудеться “11” листопада 1999 р. о 13³⁰ на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.078.02 при Українському державному хіміко-технологічному університеті за адресою: 320005, м. Дніпропетровськ, пр. Гагаріна, 8.

З дисертацією можна ознайомитися в науково-технічній бібліотеці Українського державного хіміко-технологічного університету

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

мікродомішки радіоактивний елемент колектор

Актуальність роботи. Наявність запасів уранових руд в Придніпровському регіоні викликало створення потужного гірничо-добувного та перероблюючого уранового комплексу, який став першим кроком в створенні ядерної зброї та розвитку ядерної енергетики. Значний ріст водоспоживання вказаними підприємствами, відсутність ефективних засобів контролю та очистки стічних вод стали причиною широкого забруднення цілого ряду джерел водокористування.

Забезпечення населення чистою питною водою можливе тільки шляхом реалізації комплексу засобів, направлених на очищення шахтних стічних вод, скорочення водозабору та екологізацію гідрометалургійного уранового виробництва із застосуванням простого та ефективного апаратурного оформлення вказаних процесів.

Вирішення багатьох із цих питань можливе за рахунок використання співосаджувальних методів, які не отримали достатнього розвитку в силу цілого ряду технологічних та апаратурних причин.

Усунення вказаних недоліків можливе при використанні безреагентних методів виділення колекторів, багаторазовому використанні осадів, що утворюються, та за рахунок зміни форми находження мікродомішок елементів в розчині після його обробки змінним струмом промислової частоти.

Мета досліджень. Розробка способів і їх принципове апаратурне оформлення для вирішення екологічних проблем, пов”язаних з діяльністю уранового комплексу в Придніпровському регіоні: очищення технологічних уранових розчинів від домішок заліза та мікроелементів, що дозволяє спростити переробку руди та знизити водоспоживання; електрохімічного очищення шахтних вод від мікродомішок радіоактивних елементів та важких металів і його апаратурне оформлення; реагентного способу кондиціювання шахтних вод; електрохімічних способів та апаратів для отримання води в побутових та польових умовах; співосаджувальних способів отримання питної води без застосування хлору та їх принципове апаратурне оформлення; створення експресних методів для контролю вказаних процесів.

Задачі досліджень:

вивчити можливість співосадження мікродомішок радіоактивних елементів та важких металів з колекторами, які утворюються за рахунок речовин, що присутні в розчині;

дослідити застосування постійного та змінного електричних полів для виділення колекторів із водної фази без введення осаджувачів;

виявити, як змінююються форми находження мікродомішок елементів після обробки розчинів змінним струмом;

встановити механізм впливу змінного струму на стан мікродомішок елементів в водній фазі;

вивчити можливість багаторазового примінення утворюваних колекторів та перспективність різних варіантів реалізації їх застосування;

встановити форму мікроелемента, що відповідає за процес співосадження;

розробити принципову апаратурну схему електрохімічного очищення шахтних вод;

створити технологічну схему і апаратурне оформлення побутових апаратів та пересувних установок для комплексного електрохімічного очищення забруднених вод;

створити апаратурне оформлення отримання питної води для підприємств харчової промисловості;

виконати апаратурно-технологічне оформлення реагентної схеми отримання питної води на станціях міськводоканалів;

розробити аналітичні методики для контролю вищезгаданих процесів.

Наукова новизна одержаних результатів:

досліджена можливість співосадження мікродомішок радіоактивних елементів та важких металів із змішаним колектором - гідроксидом магнію та карбонатом кальцію без введення інших речовин для утворення співосаджувача. Для технологічного процесу запропоновано виконувати виділення вказаного колектора реагентним або електрохімічним способом в катодній камері діафрагменного електролізера;

вперше вивчено, як впливає змінний струм на стан мікродомішок урану, ванадію, молібдену, титану в водній фазі: встановлені фактори зміннострумової обробки, які впливають на стан домішок в розчині і інтенсифікують процес співосадження;

встановлені умови промислового виділення гідроксиду заліза при проходженні через розчин змінного струму промислової частоти, який використовують для співосадження домішок із уранових розчинів;

вперше показана можливість та встановлені умови кількісного переходу вищевказаних елементів із кислих уранових розчинів;

вперше, із застосуванням фізико-хімічних методів, встановлена зміна стану мікроелементів в водній фазі після обробки її змінним струмом;

обгрунтована гіпотеза про можливий механізм впливу змінного струму на стан мікродомішок елементів в розчині та запропонований аналогічний механізм при проходженні інших хімічних реакцій;

встановлено, що зміннострумова обробка розчинів впливає і на інші міжфазні процеси: сорбцію, екстракцію, електродіаліз;

вперше показана можливість поєднання ряду електрохімічних процесів (електродіаліз, електрокоагуляція, електроліз) в одному апараті із взаємоузгодженими функціями, які дозволяють отримати воду питної якості із забруднених джерел.

Практичне значення одержаних результатів:

електрохімічний спосіб очищення шахтних вод реалізований на одному із об”єктів Східного гірничо-збагачувального комбінату , проведені промислові випробування, які показали можливість отримання питної води із стічних вод уранової шахти;

Жовтоводським екологічним центром розпочаті роботи по освоєнню серійного випуску побутових апаратів та пересувних установок для отримання питної води із забруднених джерел;

на одному із уранових рудників проведені промислові випробування співосаджувальної технології очищення стічних шахтних вод (потужність ~500 м³/год.), які показали можливість очищення води до норм НРБУ - 97, ухвалено рішення про впровадження вказаної технології і на інших шахтах Східного гірничо-збагачувального комбінату, де зараз проводиться будівництво та монтаж апаратурної схеми;

на Дніпропетровському лікеро-горілчаному заводі змонтована установка потужністю ~10м³/год., проведені пуско-налагоджувальні роботи, виготовлена дослідна партія горілки на екологічно чистій воді, прийнято рішення та одержано дозвіл Міністерства охорони здоров”я України про промислову експлуатацію установки;

технологія очищення шахтних вод покладена в основу “Вихідних даних” для шахти “Червоний партизан” об”єднання Луганськантрацитвугілля;

на основі “Вихідних даних” зараз виконуються проектні роботи по апаратурному оформленню технології очищення шахтних вод тресту “Кривбасгідрозахист”;

експресні методики для аналізу розроблених процесів використовуються в практиці роботи лабораторій Східного гірничо-збагачувального комбінату, науково-виробничого об”єднання “АІР”, науково-промислового підприємства “Акватех”, Жовтоводського екологічного центру, Центральної лабораторії охорони навколишнього середовища 6 Головного управління (м. Арзамас - 16);

матеріали роботи застосовувались під час навчання в Південній філії Центрального інституту підвищення кваліфікації Мінатоменергопрому;

різні варіанти технології водопідготовки стали призерами Всесоюзного конкурсу по очищенню вод Кривбасу, Всесоюзного екологічного конкурсу по використанню мембраних методів водопідготовки і конкурсу країн СНД, який проводився фірмою “Ейкос”;

економічний ефект від реалізації розробок становить близько 230 тис. грн. на рік тільки за рахунок впровадження співосаджувальних процесів на двох шахтах. При цьому не враховується ефект, пов”язаний з поліпшенням екологічної обстановки та захистом здоров”я людей від споживання якісної питної води.

Особистий внесок здобувача полягає в: розробці нового підходу до процесу співосадження мікроелементів та способів утворення колекторів; проведенні, обробці та інтерпретації результатів експериментів; створенні гіпотези впливу змінних електромагнітних полів на форму знаходження мікродомішок елементів в розчині; запропонуванні застосування зміннострумової обробки для інтенсифікації інших міжфазних процесів; створенні технологічних схем та принципового апаратурного оформлення для реагентного та електрохімічного процесів промислової реалізації різноманітних способів отримання очищеної води. Ідеї, що належать співавторам, в дисертації не використовувались.

Апробація роботи. Результати роботи доповідались і обговорювались на Всесоюзному семінарі “Неорганічні сорбенти та використання природних ресурсів в охороні навколишнього середовища” (м. Севастополь, 1983 р.), ХІІ Всесоюзному симпозіумі ( м. Таллінн 1985р.), ІІ Всесоюзній конференції по аналітичній хімії радіоактивних елементів (м. Москва, 1986 р.), Всесоюзній конференції “Реахімтехніка - 2” (м. Дніпропетровськ, 1985р.), Всесоюзній конференції ” Реахімтехніка - 3” (м. Дніпропетровськ, 1989р.), Галузевій науково-технічній конференції “Мінатоменергопрому” (м. Жовті Води, 1989р.), засіданні секції “Мало- та безвідходні технології та удосконалення хімічної техніки” ПНЦ (м. Дніпропетровськ, 1989р.), Всесоюзному конкурсі по утилізації шахтних вод Кривбасу (м. Кривий Ріг, 1990р.), Всесоюзному конкурсі по мембраним методам очищення (м. Москва, 1990р.), Конференції по перспективним дослідженням НАТО “ Конверсія та екологія” (м. Дніпропетровськ, 1997р.).

Публікації результатів досліджень. Основний зміст роботи викладений в 14 статтях, 10 тезах доповідей, 6 авторських свідоцтвах та одному звіті.

Окрім того, отримано 3 рішення про видачу патентів Російської Федерації.

Структура та об”єм дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, 6 розділів, висновків, списку використаної літератури та додатків. Матеріали роботи викладені на 186 сторінках машинописного тексту, ілюстрації включають 61 таблицю та 39 рисунків. В бібліографії приведено 226 джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована необхідність комплексного підходу при вирішенні проблеми екологізації діяльності уранового комплексу в Придніпровському регіоні та забезпеченні населення якісною питною водою. Представлена мета проведеної роботи, вирішувані задачі, наукова новизна, та практична значимість від впровадження отриманих в процесі виконуваної роботи результатів.

У першому розділі наведено огляд літератури, в якому проведений практичний аналіз існуючих теоретичних аспектів розподілу мікродомішок елементів між рідкою і твердою фазами, основні способи концентрування мікродомішок радіоактивних елементів і важких металів та вплив зовнішніх фізичних полів на міжфазні процеси.

Розглянуті основні існуючі апарати та апаратурні схеми очищення шахтних вод, технологічних розчинів і способи отримання питної води.

Другий розділ присвячений дослідженню процесів співосадження мікродомішок металів і радіоактивних елементів при реагентному виділенні змішаного колектора. Розглянуто стан мікроелементів в розчині і вивчені основні залежності співосаджувальних процесів. При цьому показано, що в якості співосаджувача може бути використаний змішаний колектор - гідроксид магнію і карбонат кальцію. Так як кальцій і магній являються звичайною складовою частиною природних і стічних вод, то при цьому відпадає необхідність вводити інші реагенти для утворення колектора.

Концентраційна рівновага розподілу мікроелементів між твердою і рідкою фазами встановлюється на протязі 15 - 20 хвилин, і подальше збільшення часу контактування фаз не вносить змін в процес співосадження. Враховуючи час формування твердої фази (співосаджувача) можна припустити, що час встановлення концентраційної рівноваги обумовлюється часом формування колектора.

Враховуючи сезонні коливання температури, досліджено вплив температури на процес співосадження мікроелементів. Проведеними дослідами показано, що сезонні коливання температури суттєво не впливають на процес співосадження. Зміна концентрацій мікроелементів в інтервалі від 0,01 до 1,5 мг/л не вносить суттєвих змін в процес розподілу елементів. При зростанні вмісту заліза > 1,5 мг/л відбувалось підвищення співосадження інших супутніх мікроелементів.

Отримані результати дозволяють зробити висновок про можливість співосадження мікроелементів із змішаним колектором в інтервалі рН 10,5 - 11,0 і дають змогу запропонувати співосаджувальний спосіб як основний для очищення стічних і природних вод.

В розділі 3 приведені результати досліджень впливу постійного і змінного електричних полів на стан находження мікроелементів в рідкій фазі. Описані та показані на рисунках апарати і обладнання, які примінялись при проведенні вказаних досліджень, запропонована методика проведення дослідів.

Приведене апаратурне обладнання використане при вивченні впливу постійного та змінного струмів на стан мікродомішок в рідкій фазі.

Встановлено, що підвищення співосадження домішок з колекторами, які виникають при накладанні постійного струму, незначне і обумовлене підвищеними сорбційними можливостями осадів. Накладання змінного струму приводить до значної зміни розподілу мікроелементів між рідкою і твердою фазами. Нами запропонована слідуюча гіпотеза виникаючих при цьому процесів. На рис. 2 показані процеси, які виникають при проходженні через розчин змінного струму. Враховуючи, що реакцію гідролізу можна розглядати як бімолекулярну, ми вважаємо, що в даному випадку виникають слідуючі явища.

При бімолекулярних реакціях (рис.2 б) напрям силових ліній електричного поля дозволяє орієнтувати взаємодіючі частинки, що, в свою чергу, дає можливість проводити реакцію по лінії атаки цих частинок. В випадку, коли частота ₂ співпадає з частою накладеного поля, проходження реакції по схемі А + ВС = АВ + С малоімовірно.

Коли частота 3 співпадає з частотою зовнішнього поля виникає розрив звязку ВС з утворенням продукта реакціїї АВ по вказаній схемі.

На наш погляд, по запропонованому механізму проходять реакції гідролітичних процесів при накладанні на водні розчини урану, молібдену, титану і ванадію змінного струму промислової частоти. В цьому ж розділі за допомогою фізико-хімічних методів (спектрометрії, центрифугування, міграції елементів при накладанні постійного струму) досліджений вплив змінного струму на стан мікроелементів в розчині. Показано, що при накладанні змінного струму проходять гідролітичні реакції і утворюються нейтральні або негативно заряджені гідроксоформи.

Рис.2. Схема впливу змінного електричного струму на хімічні реакції

В розділі 4 представлені результати досліджень по виділенню заліза із кислих уранових розчинів при накладанні змінного струму. Встановлені основні залежності електрогідролізу від величини рН, сили току і часу обробки. Показано, що залізо можливо практично повністю перевести в осад при підтриманні рН на заданому рівні. Як видно із даних табл.1, ефективним способом прискорення електрогідролізу заліза в уранових сірчано - і азотнокислих розчинах являється підтримання величини рН в процесі обробки на заданому рівні (не нижче 3,0 - 3,1 для сірчанокислих та 2,6 - 2,7 для азотнокислих розчинів).

Таким чином, отримані результати показують можливість ефективного розділення урану та заліза переведенням в осад заліза при проходженні через розчин змінного струму промислової частоти та підтриманні значення рН оброблюваного розчину на необхідному рівні. З іншого боку, утворений гідроксид заліза, на наш погляд, повинен бути перспективним співосаджувачем для домішок молібдену, ванадію і титану. Вивчення залежностей співосадження молібдену, ванадію і титану від кількості осаджуваної долі заліза та величини рН показали, що їх перехід в осад спостерігається при досягненні величини рН 2,5 - 3 та переходу заліза в тверду фазу на рівні 60 - 100 мг/л.

Таблиця 1

Електрогідроліз заліза при підтриманні величини рН ( V - 15 В, - 1 A, S _эл. - 2 см², - 30 хв )

	Величина	Концентрація Fe, мг/л
Розчин	рН	початкова	після обробки
		Fe3+	Fe2+	Fe3+	Fe2+
Сірчанокислий	3,08 0,08 3,11 0,05 3,01 0,05	209 167 287	- - 16	9 5 10	2 1 6
Азотнокислий	2,69 0,05 2,81 0,07	489 307	- -	11 3	- -

Отримані результати показують можливість очищення уранових розчинів від заліза, титану, ванадію, молібдену, що, в свою чергу, дозволяє вилучити цілий цикл при гидрометалургійній переробці уранових руд.

Результати очищення технологічних уранових розчинів, отримані при проходженні через пульпу змінного струму промислової частоти, показані в табл. 2 і 3.

Таблиця 2

Очищення сірчанокислого розчину від домішок ( щільність струму - 1,2 А/см², V - 15 B, рН - 3,39; - 20 хв )

Час	Концентрація компонентів, мг/л
аналізу	Fe3+	Al3+	Si	P	Ti	Mo	V	Sb	As
До обробки	515	510	390	9,9	7,6	4,4	1,4	9,1	6,7
Після обробки	21	282	76	1,0	-	-	-	0,3	0,2

Таблиця 3

Очищення азотнокислого розчину ( щільність струму - 1 А/см², V - 20 B, рН - 3,4, - 30 хв )

Час	Вміст компонентів, мг/л
аналізу	Fe3+	Al3+	Si	P	Ti	Mo	V	Sb	As
До обробки	610	558	460	8,7	6,6	4,1	1,9	8,8	7,1
Після обробки	19	312	91	0,9	-	-	-	0,2	0,1

В розділі 5 показані технологічна та апаратурна схеми реагентних способів очищення стічних вод уранових рудників (рис 3 і 4)

Апаратурна схема електрохімічного очищення шахтних вод, розроблена для отримання питної води в екстремальних ситуаціях, представлена на рис. 5.

Рис.4 Принципова апаратурна схема реагентного очищення шахтних вод.

1- змішувач для введення реагентів, 2- освітлювач, 3- швидкі пісчані фільтри, 4- ємкість для нейтралізації, 5- емкість для H₂SO₄конц., 6- ємкість для приготування 10% розчину H₂SO₄, 7- накоплювач для осадів освітлювача, 8- фільтр дисковий (барабаний), 9- мірна ємкість для вапняного молока, 10- вапнянопогашувач, 11- класифікатор, 12- ємкість для приготування 10% вапняного молока.



Для реалізації комплексного електрохімічного очищення природних вод від присутніх забруднювачів розроблено апаратат із взаємопов”язаними функціями, принциповий вигляд якого показано на рис. 6, а схема обробки показана на рис. 7.



Обробка води базується на поетапній зміні величини рН спочатку в катодних камерах апарату (підлужування) та подальшій обробці в анодних камерах (нейтралізація при коагуляції), що супроводжується окислювально-відновлювальними процесами та електродіалізним вилученням аніонів у допоміжну камеру.

Реагентна технологія, яка базується на такому ж підході і являє собою поетапне змінення рН до величини 10,5 - 11,0, відділення осаду та нейтралізації рідкої фази при введенні коагулянту, покладена в основу отримання води в великих кількостях на станціях міськводоканалів.

Апаратурна схема такого комплексного реагентного очищення води показана на рис. 8.



Рис. 8. Принципова апаратурна схема комплексного реагентного очищення природних вод без застосування хлору: 1- змішувач для введення реагентів, 2- освітлювач, 3- камера утворення осаду, 4- фільтр, 5- вапнянопогашувач, 6- ємкість для приготування розчину коагулянту,7- класифікатор, 8- ємкість для приготування вапняного молока, 9- мірна ємкість. 10- накоплювач для осадів. 11- фільтр дисковий.

Запропонований спосіб дозволяє виконати комплексне реагентне очищення води до норм, що представлені в ДСанПІН “Вода питна”.

В розділі 6 приведені методики, які дозволяють віднайти концентрацію мікродомішок елементів і базуються на попередньому співосадженні іх з неорганічними колекторами, що дозволяє значно підвищити чутливість методів, а також проводити їх аналіз в польових умовах.

ВИСНОВКИ

Виконані дослідження по вивченню процесів співосадження мікродомішок радіоактивних елементів та важких металів, розроблені реагентні, електрохімічні способи виділення колекторів, вивчені процеси по впливу змінного струму на стан мікроелементів в розчині, розроблене та впроваджене в практику апаратурне оформлення для реалізації цих процесів, проведені на ньому лабораторні, дослідно-промислові та промислові випробування розроблених технологій і порівняльний аналіз ефективності експресних методик для контролю запропонованих процесів дозволяє зробити слідуючі висновки:

1. Встановлена можливість переходу урану, природних радіонуклідів та важких металів в осад - гідроксид магнію і карбонат кальцію. При цьому відпадає необхідність вводити інші речовини для утворення колектора, тому що кальцій і магній являються звичною частиною природних і стічних вод. Виявлені оптимальні умови кількісного співосадження мікродомішок в залежності від величини рН, маси колектора, кількості мікроелемента, часу контакту фаз, температури та присутності різних солей.

Для підвищення наявності домішок в осаді запропоновано багаторазове використання колектора.

2. Вивчено, як впливає постійний струм на стан мікродомішок елементів в рідкій фазі при електрохімічному виділенні змішаного колектора в катодній камері діафрагменого електролізера. Експериментально встановлено, що підвищення ступеня співосадження в цих умовах викликано підвищенням сорбційної здібності колектора і не являється причиною зміни форми находження мікроелементів. Встановлені параметри та вимоги до апаратурного оформлення процесу (щільність струму, час обробки, порядок нейтралізації, матеріал діафрагм та електродів і міжелектродна відстань) виділення колектора електрохімічним способом, які необхідні для промислової реалізації процесу.

3. Вперше запропоновано використовувати змінний струм для інтенсифікації процесу співосадження мікроелементів. За допомогою фізико-хімічних методів вивчення стану мікродомішок в розчині показано, що при проходженні через розчин змінного струму виникають гідролітичні процеси, які дозволяють змінювати форму находження мікродомішок металів. Аналогічний вплив проявляється і при обробці розчинів змінним електромагнітним полем.

Базуючись на екпериментальних результатах, запропонована гіпотеза механізму виникаючих при зміннострумовій обробці процесів.

4. Встановлена можливість розділення заліза та урану електрохімічним шляхом при проходженні через розчин струму промислової частоти. При підтриманні рН в інтервалі 2,8 - 3,2 уран залишається в рідкій фазі, а залізо повністю переходить в осад у вигляді гідроксиду (основної солі).

Вперше запропоновано кількісне співосадження домішок молібдену, ванадію і титану з гідроксидом заліза при вказаних рН в умовах зміннострумової обробки рідкої фази. Встановлені режимні параметри процесу (рН, щільність струму, час обробки), на основі котрих розроблено спосіб очистки уранових розчинів (пульп) від макродомішок заліза та мікродомішок ванадію, титану, молібдену та інших елементів. Очищення реалізується при проходженні через рідку фазу змінного струму промислової частоти з допомогою вуглеграфітових електродів та підтриманні рН на вказанному рівні.

Спосіб може бути рекомендовано і для інших гідрометалургійних виробництв.

Показано, що зміннострумова обробка розчинів дозволяє інтенсифікувати і інші (сорбція, ектракція, електродіаліз) процеси, які базуються на міжфазному розподілі елементів.

5. Результати лабораторних досліджень покладені в основу способів:

очищення технологічних уранових розчинів від домішок заліза, титану, ванадію, молібдену і кремнію;

отримання технічної води із стічних вод уранових шахт і гірничо - рудних підприємств;

електрохімічного способу отримання питної води із забруднених джерел;

реагентного способу отримання питної води, що відповідає міжнародним стандартам.

6. Вперше запропоновано для промислової реалізації електрохімічного способу сумісництво ряду електрохімічних (електролізних, електрокоагуляційних, електродіалізних, окислювально-відновлювальних) і хімічних (осаджувальних і співосаджувальних) процесів в одному апараті із взаємопов”язаними функціями. Запрпонована при цьму двостадійна зміна рН - підлужування і подальша нейтралізація коагулянтами, покладена також і в основу реагентного способу очищення води на станціях міськводоканалів.

Розроблено конструкцію апарату та принципову електричну схему для функціонування його електродної системи.

7. Запропоновано та розроблено технологічно-апаратурні схеми електрохімічного та реагентного очищення стічних вод уранових шахт від мікродомішок радіоактивних елементів та важких металів.

8. Створено апаратурне обладнання для очищення води на заводах харчової промисловості.

9. Розроблено принципове апаратурне оформлення співосаджувальної технології отримання якісної питної води із забруднених джерел водопостачання.

10. На базі отриманих даних розроблені аналітичні методики для контролю запропонованих процесів:

спектрофотометричний спосіб винайдення мікродомішок урану в природних і стічних водах з допомогою співосадження;

об”ємного титрування урану і ванадію з багаторазовим використанням колектору, яке дозволяє проводити аналізи в польових умовах;

11. Розроблені способи очищення технологічних розчинів, стічних вод, методи отримання питної води і аналітичні методики впроваджені в практику або підготовлені до впровадження:

електрохімічний спосіб очищення шахтних вод реалізовано на одному з об”єктів Східного гірничо-збагачувального комбінату; реагентний спосіб кондиціювання шахтних вод пройшов промислові випробування на одній із уранових шахт, прийняте рішення реалізації цього процесу;

видані “Вихідні дані” для шахти “Червоний партизан” Луганськантрацитвугілля та шахти “Первомайська” тресту “Кривбасгідрозахист”;

реагентна технологія отримання питної води покладена в основу “Вихідних даних” для Карачунівського водозабору та розпочаті роботи по апаратурному оформленню процесу в смт. Петрово. Розроблена конструкція апаратурної частини очищення питної води, яка буде змонтована на урановому гідрометалургійному заводі;

змонтовано апаратурне оформлення на Дніпропетровському лікеро-горілчаному заводі для отримання високоякісної води;

побутові апарати та пересувні установки, що базуються на електрохімічному принципі, проходять стадію серійного освоєння;

розроблені експресні методики для контролю вказаних процесів впроваджені в практику цілого ряда підприємств як у нас в країні, так і за кордоном;

розроблені співосаджувальні процеси та їх апаратурне оформлення стали призерами 3 конкурсів, оригінальність розробок підтверджена 6 авторськими свідоцтвами;

економічний ефект на сьогоднішній день тільки за рахунок зменьшення витрат на апаратурне оформлення процесів та попутній видобуток урану становить ~230 тис.грн. на рік.

Письменний Б.В. Дослідження та апаратурне оформлення процесів співосадження мікродомішок елементів з метою екологізації уранового виробництва.- Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.13 - Машини та апарати хімічних виробництв - Український державний хіміко-технологічний університет, Дніпропетровськ,1999 р.

Робота присвячена питанням теоретичних та експериментальних досліджень процесів співосадження мікродомішок радіоактивних елементів і важких металів, розробці способів очищення стічних шахтних вод, технологічних розчинів та отриманню питної води. Виділення колекторів проводилося реагентним способом та при дії постійного та

змінного струмів. Отримані результати покладені в основу даних для розробки принципового апаратурного оформлення вказаних вище технологічних процесів.

Запропоновані також методики для експресного контролю розроблених способів. Апарати для реалізації вказаних способів впроваджені в практику ряда підпрємств, для контролю реалізуємих процесів використовуються запропоновані методики.

Ключові слова: Співосадження, мікродомішки важких та радіоактивних елементів, апаратурне оформлення для реалізації співосаджувальних процесів.

Письменный Б.В. Исследование и аппаратурное оформление процессов соосаждения микроколичеств элементов с целью экологизации уранового производства. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.13 - Машины и аппараты химических производств - Украинский государственный химико-технологический университет, Днепропетровск, 1999 г.

Работа посвящена вопросам теоретических и экспериментальных исследований процессов соосаждения микроколичеств радиоактивных элементов и тяжелых металлов, разработке способов очистки сбросных шахтных вод, технологических растворов и получению питьевой воды.

Проведенный критический анализ существующих взглядов на процесс соосаждения микроэлементов с неорганическими коллекторами, способы их выделения и аппаратурное оформление, применяемое для этих способов, показали возможность использования данных процессов для решения экологических проблем Приднепровского региона, связанных с деятельностью уранодобывающего и перерабатывающего комплекса.

Для достижения поставленных целей предложено в качестве коллекторов использовать вещества, находящиеся в жидкой фазе, а их выделение осуществлять реагентным методом или с помощью наложения постоянного и переменного токов. Установлено, что в качестве соосадителей могут быть использованы смешанный коллектор - гидроксид магния и карбонат кальция и гидроксид железа. При этом отпадает необходимость во введении посторонних веществ, так как кальций и магний являются обычной составной частью сбросных вод урановых шахт, природных вод, а железо - технологических урансодержащих растворов. Установлены основные закономерности процессов соосаждения в зависимости от величины рН, массы коллектора, времени контакта фаз, температуры и солевого фона. При реагентном или электрохимическом выделении коллекторов изучены все параметры данных процессов, необходимые для разработки принципиального аппаратурного оборудования и аппаратурного оформления указанных способов.

Результаты экспериментов по изучению соосадительных процессов использованы при разработке принципиальной аппаратурной схемы электрохимической очистки шахтных вод; предложенной технологической схемы и аппаратурного оформления бытовых аппаратов и передвижных установок для комплексной электрохимической очистки загрязненных вод; созданного аппаратурного оформления получения питьевой воды на предприятиях пищепрома; разработанного аппаратурно-технологического оформления реагентной схемы получения питьевой воды без применения хлора на горводоканалах; разработанных экспрессных аналитических методик для контроля указанных процессов.

Полученные результаты положены в основу внедренных и внедряемых способов очистки радиоактивнозагрязненных вод на трех шахтах Восточного ГОКа, исходных данных на проектирование аппаратурного оформления очистки сбросов шахты “Первомайская” треста “Кривбассгидрозащита”. Желтоводским экологическим центром завершаются работы по серийному освоению выпуска передвижных установок. На Днепропетровском ликеро-водочном заводе смонтирована установка по наработке экологически чистой воды и получено разрешения Минздрава Украины на ее эксплуатацию. Экспрессные методики контроля разработанных процессов внедрены в практику у нас в стране и за рубежом. Различные варианты технологий стали призерами трех Всесоюзных конкурсов.

Экономический эффект от реализации разработок составляет около 230 тыс. грн на год только за счет внедрения соосадительных процессов на двух шахтах. При этом не учитывался эффект от снижения заболевания населения, связанного с улучшением экологической обстановки в стране.

Разработанные соосадительные процессы, аппараты для получения питьевой воды и аппаратурное оформление способов очистки шахтных и природных вод могут быть использованы для решения экологических задач других регионов Украины.

Ключевые слова: соосаждение, микроколичества тяжелых и радиоактивных элементов, аппаратурное оформление для реализации соосадительных процессов.

Pismenny B.V. Investigation and development of the apparatus design of coprecipitation elements for ecologization of the uranium mining industry.

The thesis for Cand. Tech. Sci. degree by specialisation 05.05.13 - Machines and apparatus of chemical productions, Ukrainian state chemical - technology university, Dnipropetrovsk,1999.

The dissertation concernc guestions of theoretical and practical investigations on the processes coprecipitations of trace amounts of radioactive elements and heavy metals and developing of the ways of purification mine effluents, mills solutions and obtaining potable drinking water. To form of collectors is realized by reagent methods and under imposition of

active and direct current. Obtained resaults are laid in the base data for elaborating of apparatus design for the processes. Methods of fast control of the processes also are offered.

Apparatus using the processes have been introduced on a number of enterprises. The method of control are also being for operating.

Key words: coprecipitation, trace amounts of radioactive elements and heavy metals, apparatus design for coprecipitate processes.

Размещено на Allbest.ru

...