Глава 1. ОСОБЕННОСТИТЕХНОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Техногенныеместорождения (ТМ) – техногенные образования (отвалы горнодобывающихпредприятий, хвостохранилища обогатительных фабрик, шлакозольные отвалытопливно-энергетического комплекса, шлаки и шламы металлургическогопроизводства, шламо-, шлако- и т.д. отвалы химической отрасли) на поверхностиЗемли по количеству и качеству содержащегося в них минерального сырья пригодныедля промышленного использования в настоящее время или в будущем по мереразвития науки и техники и изменения экономических условий.
Появившиеся впоследние десятилетия техногенные месторождения являются результатоминтенсивного развития горнодобывающей и перерабатывающей промышленности.Техногенные месторождения представляют собой класс месторождений,сформировавшихся в районах горнорудной промышленности (Украина, Казахстан,Северо-запад и Юго-восток европейской части Росси, Урал, Юго-восток и Востоказиатской части, Центр Сибири и др.). Эти месторождения обычно обладаютсвоеобразным минеральным составом и являются потенциальным источникомразнообразных полезных ископаемых, в частности цветных, редких и благородныхметаллов, а также строительных материалов (щебень, песок, гравий и т.д.).
На территорииУкраины в результате деятельности 500 промышленных предприятий только твердыхотходов накоплено около 25 млрд. тонн. Эти отходы негативно влияют на природныеландшафты и экологические условия, занимая площадь около 150 тыс. гаплодородных земель и ухудшая среду обитания человека. Техногенные месторожденияприводят к исключению из хозяйственного оборота больших площадей земель,занятых отходами производства. Так, например, площадь золоотваловтопливно-энергетического комплекса Урала составляет около 3 000 га, а площадьнарушенных земель в медной подотрасли превышает 60 000 га. Значительную площадь(260 га) занимает Черемшанское шламохранилище Высокогорского ГОКа, в которомсосредоточено около 40 млн т отходов обогащения железных руд. Кроме того, происходитуничтожение или снижение качества земель из-за пылевых заносов с отвалов ихвостохранилищ. Например, с 1 га отвалов КМА ежегодно сносится до 500 тоннпыли. Идет загрязнение окружающей среды (почв, поверхностных и подземных вод,атмосферного воздуха) тяжёлыми металлам и солями в концентрациях, нередкопревышающих допустимые нормы. Так ориентировочный суммарный объём сбросазагрязнённой оборотной воды с золоотвалов АО «Свердловэнерго» составляет неменее 7,6 млн.м3/год. Содержание в сбрасываемой воде таких элементов как F, V иMn превышает ПДК в десятки и сотни раз. С отвалов Садонских месторожденийежегодно выносится в р. Терек до 3 000 тонн цинка.
На01.06.2000г имелась информация о 1600 техногенных объектах Украины по 13областям. За 200 лет промышленной добычи каменных углей в Донбассе и ихпереработки накоплено громадное количество отходов: на каждого жителя этогорегиона приходится их около 4000 т. Из 1257 терриконов и отвалов угольных шахтдо 35% подвержены процессам самовозгорания угля. Выделяющиеся при этом изочагов горения горячие газы отлагают на поверхности самородную серу, нашатырь идругие техногенные минералы. В радиусе до 3-х км каждый террикон являетсяисточником загрязнения воздушной, водной и поверхностной природной средыразличными токсинами, в том числе мышьяком, ртутью и др.
Вразвитых индустриальных странах мира уровень использования промышленных отходовдостигает 70-80%, тогда как в Украине и ближнем зарубежье он не превышает12-15%.
В США,например, из промотходов получают 20% всего алюминия, 33% железа, 50% свинца ицинка, 44% меди и т.д. Подобная тенденция использования вторичных ресурсовнаблюдается в Канаде, Великобритании, ЮАР, Испании и других странах. Например:
• Вштате Монтана (США) из отвалов рудника Мандиски получают ежегодно 2 т Au и 4 тAg при содержании в отвалах золота – 0,84 г/т и серебра – 2,8 г/т.
• Вштате Мичиган (США) из хвостов обогащения, содержащих 0,3% Cu, достигнутоиз-влечение 60% меди.
• В ЮАРиз отвалов золотоизвлекательных фабрик при содержании золота – 0,53 г/т и урана– 40 г/т получают 3,5 т золота и 696 т урана в год при производительности 50000т/сутки.
ДляКазахстана, России и Украины, стран, производящих значительную долю всейминеральной продукции мира и обладающих мощным горнопромышленным потенциалом,проблема утилизации промышленных отходов имеет первостепенное значение. Важнымобстоятельством является то, что себестоимость товарной продукции изпромышленных отходов в 5-15 раз меньше, чем из добываемых традиционнымиспособами руд месторождений полезных ископаемых. Активное использованиепромышленных отходов минерального сырья позволит получить прибыль в миллиардыдолларов ежегодно.
Например,вторичная переработка 150 млн. тонн отходов обогащения марганцевых рудНикопольского района и 500 млн. тонн отходов обогащения железных рудКриворожского бассейна могут дать товарной продукции на 5-7 млрд. долларов.Эти, а также другие данные показывают настоятельную необходимость изучения иутилизации техногенных месторож-дений Украины и, особенно, Донбасса.
1.1 Способы образования иклассификация техногенных месторождений
Множественностьпоказателей, характеризующих ТМ, к которым относятся:
• условияобразования,
• объёмы,
• вещественныйсостав,
• характерпроцессов, преобразующих первичное вещество,
• неоднородностьвлияния отдельных показателей на принятие технологических решений иэкономических оценок и некоторые другие
предопределяютсложность их классификации и типизации.
Поморфологическим признакам ТМ можно разделить на 2 типа:
1.Месторождениянасыпные, представляющие собой холмы и терриконы. К этому типу относятся:
• терриконыугольных шахт и разрезов;
• отвалырудников и карьеров руд цветных, чёрных и редких металлов, сложенныедезинтегрированными вскрышными и вмещающими породами, а так же убогимизабалансовыми рудами;
• техногенныероссыпи, образующиеся при разработке россыпных месторождений и из отходовзолоторудных фабрик;
• шлакоотвалыцветной и чёрной металлургии.
2. Месторожденияналивные, образующиеся при заполнении впадин земной поверхности. Представителямиэтого типа ТМ являются:
• отходыобогащения руд (шламо- и хвостохранилища горнообогатительных фабрик);
• шламоотвалыцветной и чёрной металлургии;
• золо-и шлакоотвалы энергетического комплекса, возникающие при гидравлическомудалении золы и шлаков с теплоэлектростанций;
• шламоотвалыхимических производств.
По составутехногенные месторождения подразделяются на 4 типа:
1. ПородныеТМ, состоящие из природных горных пород и представленные глыбово-щебенистымматериалом и шламо- и хвостохранилищами обогатительных фабрик.
2. ТМпирометаллургических процессов цветной и чёрной металлургии, сложенные шламамии шлаками.
3. ТМтеплоэлектростанций, сложенные золой и шлаками ТЭС.
4. ТМхимического производства (шламы).
По возможнымобластям использования ТМ подразделяются на 3 типа:
1. ТМстроительного сырья.
2. ТМ(по извлекаемому металлу) – медные, цинковые и т.д.
3. ТМсмешанного типа, т.е. пригодные для получения стройматериалов и металла.
Разработкаместорождений первого типа обеспечивает освобождение площадей земли оттехногенных отходов с последующей их рекультивацией, второго типа — позволяетосуществить доизвлечение металла, но не решает проблемы освобождения территорииотвалов от отходов, так как вторичная переработка отвалов, учитывая низкоесодержание в них полезных компонент, практически даёт то же самое количествоотходов.
Третий типтехногенных месторождений позволяет осуществлять и рекультивацию земель идоизвлечение металла.
Поэкологическому воздействию среди техногенных месторождений выделяют:
1. Неопасные,представленные горными породами и глыбовощебенистыми и щебенистыми шлакамицветной и чёрной металлургии, слабо разрушающимися в течение хранения.
2. Поражающиеатмосферу и гидросферу, если они сложены окисляющимися или глинизирующимисяпородами, окисляющимися шлаками и шламами, пылящими шламами и высохшей пульпойхвостохранилищ.
В настоящеевремя терминология, классификация ТМ, критерии принадлежности их к тому илииному типу меняются и дополняются по мере углубления исследований ипрактических работ в области разработки техногенных месторождений.
Наиболееудобной представляется классификация ТМ, в основу которой положены условия ихформирования, так как они определяют обычно и морфологию, и вещественныйсостав, и возможные области использования, и экологическое воздействие на ОС(рис.1).
Пользуяськлассификацией, представленной на рис.1, можно оценить основные характеристикилюбого типа месторождений. Например, ТМ горнодобывающих предприятий,возникающие при обогащении руд и представляющие собой хвостохранилища,относятся к месторождениям
• наливноготипа (морфологический признак);
• посоставу – породные;
• повозможным областям использования – смешанного типа, т.е. пригодные длядоизвлечения металла и получения стройматериалов;
• поэкологическому воздействию на окружающую среду – поражающие атмосферу (пыль) игидросферу (фильтрация вод хвостохранилищ через защитные дамбы).
Вовлечение впереработку техногенного сырья обеспечивает:
1. Сокращениерасходов на поиски новых и разведку эксплуатируемых месторождений.
2. Сохранениеистощающихся минеральных ресурсов в недрах, так как запасов полезных компонент,накопившихся в отходах ГОК’ов, достаточно чтобы удовлетворить потребности намногие десятилетия вперёд.
3. Повышениепроизводительности труда за счёт рентабельной переработки уже добытого сырья,являющегося, по существу, готовым полупродуктом и находящегося вблизидействующих предприятий, что особенно важно для тех из них, для которыхвследствие истощения сырьевой базы оказываются незагруженными производственныемощности, и высвобождается рабочая сила.
4. Улучшениеусловий труда, так как техногенные месторождения расположены на поверхностиЗемли в отличие от всё более глубокозалегающих обычных месторождений полезныхископаемых.
/>
Рис.1
5.Производство дешёвых стройматериалов (песок, щебень, гравий, цемент, абразивы,материал для отсыпки дорожного полотна, строительства плотин, дамб, и т.д.), аиз шлаков — шлаковаты, шлакового литья (брусчатка, тюбинги, плитки, бордюрныйкамень и т.д.), литого шлакового щебня, стеклокерамических изделий, вяжущихдобавок в цемент, минеральных добавок для улучшения почв, удобрений длясельского хозяйства и др.
6.Освобождение занимаемых им земель и их рекультивацию и ликвидацию источниковзагрязнения окружающей среды, улучшая тем самым экологическую обстановкувокруг действующих предприятий. Это относится к тем техногенным месторождениям,освоение которых сопровождается производством стройматериалов. Если жеосуществляется только добыча металлов (цветных, редких и благородных), то из-занизкого их содержания количество техногенных отходов практически неуменьшается.
Глава 2. УСТАНОВКА ДЛЯСВЕРХКРИТИЧЕСКОЙ ФЛЮИДНОЙ ЭКСТРАКЦИИ КОМПЛЕКСОВ УРАНА ИЗ ТЕХНОГЕННЫХМЕСТОРОЖДЕНИЙ
Украинаобеспечена собственными урановыми ресурсами лишь на 30 %. В то же время встране имеются техногенные месторождения с высокой концентрацией радиоактивныхи токсичных компонентов, представляющие опасность для окружающей среды издоровья населения. Так, в Днепродзержинске на площади 2,5 млн м2 расположено 7хвостохранилищ, в которых накоплено около 42 млн т отходов переработки урана,содержащих уран, продукты его распада, мышьяк, селен, торий, радий и т. п.
В рядепромышленных регионов Украины радиоэкологическая обстановка определяетсядеятельностью угольных шахт. Например, в Донбассе за 200 лет добычи каменныхуглей и антрацитов образовано 1 257 терриконов общим объемом 1 056 519,9 тыс.м3. Угольные породы занимают 5 526,3 га. Отвалы, особенно горящие, являютсяисточниками пыли и токсичных соединений. Исследования показали, что в отходахгравитационного и флотационного обогащения угля содержание урана составляет15—150 г/т, тория — 20 г/т.
Такимобразом, возникает необходимость в разработке технологий:
— уменьшенияколичества радиоактивных отходов в процессах получения и переработки ядерноготоплива;
— глубокогоизвлечения актинидов и других элементов из техногенных месторождений.
Внедрениетаких технологий позволит повысить объем производства ядерного топлива, а такжерешить экологические и социальные проблемы регионов.
В ННЦХФТИ созданаэкспериментальная установка СФЭ-U (рис. 1) для извлечения радионуклидов с использованием методасверхкритической флюидной экстракции углекислым газом (СФЭ-СO2).
/>
Рис. 1. Установка СФЭ-U
Сверхкритическаяфлюидная экстракция — новейший, перспективный, экологически чистый, сухой методполучения различных материалов из растительного, минерального и техногенногосырья с использованием экстрагентов, находящихся при температуре и давлениивыше критических. Наиболее часто применяют углекислый газ, циркулирующий взамкнутом объеме без сброса в атмосферу. Он нетоксичен, неактивен, доступен,дешев и обладает невысокими критическими параметрами (температура 37 °С,давление 7,3 МПа). В отличие от традиционных методов жидкостной экстракции приСФЭ-СО2 экстрагируемое вещество не содержит следов экстрагента.
Содержаниеурана в материалах определяли гамма-спектрометром СЭГ-50(П) с детекторомДГДК-60В. Погрешность измерения концентраций излучающих изотопов 15 %. На этапепробоподготовки и установления эффективности экстракции применяли рентгеновскийфлуоресцентный анализатор КРАБ-3УМ и спектрофотометр СФ-2000 с использованиемреагента Арсеназо-III. Суммарная погрешность определения количества урана вобразцах составила 10 %.
Модельнымиматериалами служили граниты. Из пяти образцов выбраны № 2 и 4 (условно) ссодержанием урана 5,5 и 3,1 мкг/г соответственно.
Образцыдробили, измельчали в порошок с размером зерна менее 50 мкм, после чегозаливали 30%-й азотной кислотой в массовом соотношении 1: 1 и выдерживали втечение суток. Полученный раствор смешивали с 20%-м раствором ТБФ в уайтспиритеи взбалтывали. После расслоения на лист фильтровальной бумаги диаметром 150 ммнаносили 1 мл органической фазы, высушивали для удаления растворителя ипомещали в экстракционную ячейку.
Экстракциявключала две стадии: быструю (давление 90 атм, температура 38 °С, время 2 мин)и медленную (давление 185 атм, температура 45 °С, время 60 мин). После каждойстадии продукт сбрасывали на стопку из пяти пронумерованных бумажных фильтров.Содержимое каждого из них анализировали на рентгеновском анализаторе. Дляполучения спектров поглощения задержанного экстракта фильтры на 10 мин погружалив 0,005%-й водный раствор Арсеназо-Ш.
На рис. 2 и 3представлены спектры поглощения комплексов Арсеназо-Ш с продуктами экстракциигранитов.
/>
Рис. 2. Спектрыоптического поглощения комплексов Арсеназо-Ш с продуктами СФЭ-СО2 гранита № 4
Анализспектров свидетельствует, что основная часть комплексов урана извлекается прибыстрой экстракции. Спектр поглощения (сплошная кривая на рис. 2 с характернойрезонансной полосой 651 нм) совпадает со спектром поглощения комплексаАрсеназо-Ш—уранилнитрат и указывает на 6-валентное состояние урана в экстракте.
На рис. 3видно количественное различие в спектрах поглощения продуктов быстрой имедленной стадий. По-видимому, изменение давления и температуры влияет наэффективность извлечения отдельных компонентов исходного материала, врезультате чего примеси других элементов экстрагируются в ТБФ и дают дополнительныецветовые реакции с Арсеназо-Ш.
/>
Рис. 3. Спектрыоптического поглощения комплексов Арсеназо-Ш с продуктами СФЭ-СО2 гранита № 2
В таблицеприведены результаты СФЭ-СО2 урана из исследованных образцов гранита.
Количество урана нафильтрах после экстракцииОбразец Экстракция Количество урана, мкг Суммарная эффективность, % СФ-2000 KPAБ-3УM № 2 медленная 10,8 36 быстрая 6,9 42 № 4 медленная 10,2 32 62 быстрая 5,2 12
Полученныерезультаты дают основание считать СФЭ-СО2 перспективным методом извлечениякомплексов урана из низкообогащенных отвалов урановой руды и техногенныхместорождений и позволяют сформулировать основные требования к технологическимпараметрам промышленной установки.
Глава 3. ОЧИСТКАНАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ ОТ ОТЛОЖЕНИЙ СОЛЕЙ С ЕСТЕСТВЕННЫМИ РАДИОНУКЛИДАМИ
Политературным данным, на территории России складировано и несанкционированнозахоронено не менее 200 млн т отходов добычи нефти и газа с повышеннымсодержанием естественных радионуклидов (ЕРН).
Содержащиесяв пластовых водах изотопы радия отлагаются на внутренних стенках трубопроводови оборудования в результате процессов соосаждения и адсорбции и, главнымобразом, сокристаллизации с сульфатными осадками бария и стронция. Проблемаотложения солей при добыче нефти актуальна для месторождений России,Казахстана, Белоруссии, Азербайджана, США, Канады, Великобритании, Вьетнама идругих стран. Так, в Северном море в одной из скважин месторождения Mиллеpa за24 часа добыча упала с 4 770 до 0 м3/сут.
Дляобеспечения радиационной безопасности на нефтедобывающих предприятияхнеобходимо проводить систематическую очистку насосно-компрессорных труб (НКТ) иэлементов погружных электроцентробежных насосов, запорной арматуры и другоготехнологического оборудования, загрязненного солями с ЕРН. Это весьматрудоемкая и дорогостоящая работа. Способы очистки выбирают в зависимости отхарактера отложений, их зон, состава, радиоактивности и прочих факторов. Восновном используют химический и гидромеханический методы, а при невозможностидальнейшего использования радиоактивное оборудование плавят.
Согласноисследованиям компании «Schlumberger Cambridge Research», в условиях скважиныиспользование гидродинамических методов ограничено, поскольку из-зазначительного противодавления эффективность очистки снижается в четыре раза иболее. Требуемые давления нагнетания с поверхности превышают 150—200 MПa. Втаких случаях применяют гидроабразивные методы, позволяющие обеспечить скоростьочистки 0,2—5,0 м/мин.
Для очисткиизвлеченных НКТ с осадками сульфата бария и ЕРН экономичнее использоватьгидродинамические методы без добавок абразивов. Такой подход позволяет:
— удалятькомплексные отложения (солевые, с органическими соединениями нефти и продуктамикоррозии) без ограничений по их прочности, толщине и химическому составу (в томчисле с естественными и искусственными радионуклидами);
— предохранятьочищаемые НКТ от деформирования и разрушения, что обеспечивает возможность ихдальнейшего использования;
— исключитьобразование пыли и аэрозолей с ЕРН;
— собиратьудаленные отложения в компактном виде для захоронения в могильникахрадиоактивных отходов;
— снизитьсебестоимость работ и упростить конструкции установок по сравнению сгидроабразивным методом очистки.
Проведеныэкспериментальные и опытно-промысловые исследования зависимостипроизводительности очистки от конструктивных и технологических параметровоборудования, в результате чего определены их оптимальные значения иразработаны конструкции гидравлических распределителей и насадков. Онипозволяют снизить время и повысить производительность очистки НКТ.Производительность установок гидродинамической очистки в зависимости отприменяемых насосных агрегатов представлена в таблице. Определяющее значениеимеют прочность отложений солей и их адгезия к поверхности НКТ.
3.1 Расчетнаяпроизводительность установок гидродинамической очистки НКТ от отложений солей сЕРН (для труб 60, 73 и 89 мм)
Мощностьэквивалентной дозы гамма-излучения от НКТ после очистки соответствовалафоновой. На рисунке представлены фотографии НКТ до и после гидродинамическойочистки и сцинтилляционного аппарата с зафиксированными значениями мощностиэквивалентной дозы гамма-излучения.
/>
НКТ диаметром 73 мм сотложениями солей и сцинтилляционный аппарат:
а — до очистки (4,07мкЗв/ч); б — после очистки (0,07 мкЗв/ч)
Насадкивысоконапорных гидродинамических установок подвержены значительнойкавитационной эрозии и коррозии, что необходимо учитывать при выборе материаладля их изготовления.
Такимобразом, использование гидродинамических высоконапорных технологий позволяетдезактивировать глубинно-насосное и другое оборудование, загрязненное врезультате нефтедобычи, и обеспечить радиационную безопасность в нефтяной игазовой промышленности.
Глава 4. ЭКСТРАКЦИОННЫЙСПОСОБ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ОТ УРАНА
флюидная экстракция урантехногенный месторождение
Известенспособ извлечения урана из водных растворов экстракцией смесью раствора1-фенил-3-метил-4-(2-хлорбензил)-пиразолона-5 и ди-(2-этилгексил)фосфорнойкислоты в хлороформе. Процесс ведут из сернокислых растворов при рН 1,63. Дляизвлечения [U6+ 1,138˙10-4 М требуется использование многократного избыткаорганических реагентов.
Недостаткиэтого способа возможность осуществлять экстракцию лишь из сернокислыхрастворов, удорожание процесса из-за применения двух экстрагентов, сложностьрегенерации последних [1].
Наиболееблизким к предполагаемому изобретению по технической сущности и достигаемомурезультату является способ экстракционного извлечения урана с помощьюN,N-диалкиламидов. Экстракцию ведут из азотнокислых растворов, причеммаксимальное извлечение происходит из растворов 3-4 М HNO3. Концентрацяэкстрагента в алифатическом углеводороде (например додекане) составляет 1 М,что обеспечивает извлечение урана с коэффициентом распределения 8-9.
Недостаткиспособа неполная очистка водного раствора от урана (в оптимальных условияхэкстракции остаточное содержание урана в водной фазе составляет 3,78˙10-2г/л), использование концентрированного раствора экстрагента (1 М), т.е. большойрасход реагента, а также проведение процесса экстракции из сильнокислыхрастворов. Последнее обстоятельство ведет к тому, что применение данногоспособа при очистке от урана сточных вод, имеющих, как правило, близкие кнейтральным значениям рН (6-8), требует дополнительной корректировки(подкисления) среды азотной кислотой [2].
Указанныйорганический реагент синтезирован по реакции Манниха и предложен в качествеэкстрагента бора [3].
Сопоставительныйанализ заявляемого способа с известными показал, что использованиебис-(2-окси-5-амилбензил)амина для извлечения урана из нейтральных растворовнеизвестно, что отвечает критерию «новизна». Анализ известныхспособов извлечения урана показал, что применение экстракции органическимиреагентами для извлечения урана известно, однако использованиебис-(2-окси-5-амилбензил)амина при его концентрации в керосине 0,04-0,05 М, рН5,0-8,5 и Vo:Vв 2:(3-5) в литературе не описано, что позволяет сделать вывод о«существенных отличиях».
Сущностьзаявляемого способа заключается в следующем. Урансодержащий водный растворконтактируют путем перемешивания в течение 10 мин с 0,04-0,05 М растворомбис-(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 насодержание урана.
Длярегенерации экстрагента (для повторного использования) достаточна обработкаурансодержащего экстрагента растворами NaOH, Na2CO3 или (NH4)2CO3. В результатеэкстрагированный уран полностью удаляется из экстрагента.
П р и м е р1. К 100 мл урансодержащего водного раствора с концентрацией урана6,5˙10-4 г/л добавляют 66,7 мл 0,04 М керосинового растворабис-(2-окси-5-амилбензил)амина и перемешивают при рН 5,0 в течение 10 мин. Анализфаз после их расслаивания и отделения показал, что весь уран переходит ворганическую фазу, в которой концентрация металла составила 9,75˙10-4 г/л,т.е. степень извлечения равна 100%
П р и м е р ы2-5 проводятся аналогично примеру 1 и сведены в таблицу.
Изпредставленных в таблице данных следует, что оптимальным пределом концентрацииэкстрагента является 0,04-0,5 М.
Заявляемаяконцентрация (0,035 М) не обеспечивает полноту извлечения урана, а при болееконцентрированных растворах 0,06 М), хотя степень экстракции и максимальна, ноорганическая фаза становится более вязкой, что затрудняет расслаивание фаз.Оптимальным пределом значений рН среды является рН 5,0-8,5, ниже и вышекоторого степень экстракции уменьшается.
Оптимальнымсоотношением объемов фаз является интервал Vo:Vв 2:(3-5). При увеличении объемаводной фазы понижается степень извлечения урана. При увеличении объемаорганической фазы возрастает расход экстрагента.
Способ,описанный в прототипе, не позволяет полностью извлечь небольшие количестваурана (10-2-10-4 г/л), присутствующие в сточных водах.
Такимобразом, использование предложенного экстракционного реагента в оптимальныхусловиях позволяет полностью извлечь уран из нейтральных сточных вод независимоот их состава без дополнительных операций по корректировке рН (в отличие отпрототипа), что упрощает и удешевляет процесс, причем при значительномсокращении расхода реагента (0,04-0,05 М против 1 М в прототипе).
Глава 5.ЛАЗЕРНО-ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ АНАЛИЗАТОР ДЛЯ ЭКСПРЕССНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СЛЕДОВ УРАНА ИНЕФТЕПРОДУКТОВ В ПРИРОДНЫХ И СТОЧНЫХ ВОДАХ
Современныетехнологии обеспечения жизненных потребностей человека связаны с загрязнениемокружающей среды, в частности природных вод, радионуклидами и нефтепродуктами.
В частности,за последнее десятилетие в воды мировогоо океана сброшено радиоактивных отходовне менее 90 000 ТБк. Из года в год объем сбрасываемых загрязненийувеличивается. Поэтому в подавляющем большинстве цивилизованных стран оченьостро стоит вопрос оценки сверхнизких концентраций разных нуклидов, преждевсего в особо чистых продуктах. Кроме того, это важно при исследованиирадиационной чистоты территорий, особенно морских и воздушных, а также приразведке урансодержащих руд.
Многолетниеисследования, проводимые в лаборатории химических сенсоров позволилиразработать уникальные экспрессные лазерно-люминесцентные методы и аппаратуруопределения урана(VI) и полиароматических углеводородов, нефтей инефтепродуктов в природных, питьевых, сточных водах и различных геологическихобъектах.
Принципдействия анализатора основан на использовании периодического лазерноговозбуждения в сочетании с временной селекцией и приемами накопления слабыхповторяющихся сигналов. Анализатор оснащен блоком аналоговой обработки,обеспечивающим измерение разности выходных сигналов фотоэлектронных умножителейсо стробированием.
Анализаторпозволяет решить проблемы:
· контролироватьсодержание урана, полиароматических соединений, нефтей и нефтепродуктов впитьевых, природных и сточных водах, -селективного и экспрессного определенияурана (VI0 как в статическом, так и в динамическом режимах в различныхприродных, питьевых и сточных водах, а также в поровых растворах игеохимических объектах,
· осуществлятьмониторинг экологического состояния различных акваторий и других объектовокружающей среды,
· прогнозироватьместорождения 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 размерыприбора 500 х 600 х мм.
Лазерно-люминесцентныханализатор 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-люминесцентныйанализатор не имеет отечественных и зарубежных аналогов, обладает такимипреимуществами как минимальны пробоподготовка, низкий предел обнаружения,экспрессность анализа, широкий спектр его применения.
ЛИТЕРАТУРА
1. БеляевА.М. Радиоэкология
2. Поматериалам конференции «Безопасность ядерных технологий: экономика безопасностии обращение с ИИИ»
3. КедровскийО.Л., Шишиц Ю.И., Леонов Е.А., и др. Основные направления решения проблемынадежной изоляции радиоактивных отходов в СССР. // Атомная энергия, т. 64,вып.4. 1988, с. 287-294.
4. БюллетеньМАГАТЭ. Т. 42. №3. — Вена, 2000.
5. КочкинБ.Т. Выбор геологических условий для захоронения высокорадиоактивных отходов //Дис. на соиск. д. г.-м. н. ИГЕМ РАН, М., 2002.
6. ЛаверовН.П., Омельяненко Б.И., Величкин В.И. Геологические аспекты проблемызахоронения радиоактивных отходов // Геоэкология. 1999. №6.