Новый способ рекультивации загрязненных радионуклидами почв участков подземного выщелачивания урана

АННОТАЦИЯ

В данной статьи приведена новая принципиальная схема и способ проведение рекультивации загрязненных почв участков подземного выщелачивания урана. Описаны последовательности проведение рекультивации и принципа действии новой схемы. Оценены портативности и мало затратные стороны данной схемы. На основании проведенных исследований и полученных результатов разработаны рекомендации по применение данной схемы в различных условиях рекультивации загрязненных радионуклидами почв участков подземного выщелачивания урана.

ABSTRACT

This article provides a new concept and method for the remediation of contaminated soils of underground leaching of uranium. The sequence of reclamation and the principle of operation of the new scheme are described. Portability and low-cost sides of this scheme are estimated. Based on the studies and the results obtained, recommendations were developed on the application of this scheme in various conditions for the remediation of areas of underground leaching of uranium contaminated with radionuclides.

Ключевые слова: рекультивация загрязненных радионуклидами почв, принципиальная схема, подземное выщелачивание урана, кислотный режим выщелачивания, концентрация кислоты, естественные радионуклиды, суммарная удельная альфа-активность, радиоэкология, цепочка распада урана, удельная активность естественных радионуклидов.

Keywords: reclamation of soils contaminated with radionuclides, concept, underground leaching of uranium, acid leaching, acid concentration, natural radionuclides, total specific alpha activity, radioecology, uranium decay chain, specific activity of natural radionuclides.

Актуальность Загрязненные различными радионуклидами цепочки распада урана (U²³⁴, U²³⁵, ²³⁰Th, Ra²²⁶ и т.д.) – почвы участки подземного выщелачивания - (ПВ) урана дезактивируется (рекультивация) на основе требований Международных и Республиканских нормативных документов. Для проведения рекультивации загрязненных почв применяют различные способы, техники, технологии и методов. В классическом варианте рекультивации загрязненных радионуклидами почв, проводиться снятия загрязненного слоя почвы механизированным способом, загружается в специальную технику и вывозиться данные загрязненные почвы на разрешенные полигоны или в хвостохранилищах производственных отходов.

Из методов рекультивации более приемлемым является физико-химический метод дезактивации (рекультивации) предусматривающий сочетание физического метода и в последующем применением химического метода с использованием различных видов химических реагентов. В основе большинства существующих физико-химическихметодов реабилитации почв лежат методы очистки почвы от радионуклидов и ее дальнейшей обработкой химическими реагентами [1-3].

На основание вышеперечисленных изучение возможности применения новой принципиальной схемы и способа рекультивации участков ПВ урана является актуальной задачей аналитической химии, радиационной химии, технологии и радиоэкологии [4-8].

Целью данного исследования являлось детальное изучение возможности применение новой принципиальной схемы рис 1 рекультивации участков ПВ урана.

Для достижения цели создана установка по новой принципиальной схемы и проведены на этой установке рекультивации почв участков ПВ урана. Анализированы различные радионуклиды - ²³⁸U, ²³⁴U, ²³⁵U, ²³⁰Th, ²²⁶Ra и их поведение в различных режимах выщелачивания урана.

Схема установки и принцип ее действие Процесс рекультивации включает в себя - приведение нарушенных земель в исходное состояние, выявлениелокальных участков, загрязненных радионуклидами и химическими реагентами, вывоз данных загрязненных почв на разрешенные полигоны и в хвостохранилища производственных отходов, покрытие данных участков плодоносящим грунтом.

Рисунок 1. Принципиальная схема проведения рекультивации почв участков ПВ урана загрязненные радионуклидами

1 – Бункер с электродвигателем, 2 – фильтр с собирательным днищем, 2^/ – фильтр с собирательным днищем в перевернутом виде, 3 – очищенная почва от радионуклидов, 4 – сборник насыщенной ураном соли сернокислый, 5 – сборник соли сернокислый, 6 – емкость воды, 7 – емкость серной кислоты, 8 – насос.

Принцип действий данной схемы происходить следующей последовательности - почвазагрязненные радионуклидами загружают в бункер – (1), с помощью насоса (8) из ёмкости (6) сначала закачивается вода в объёме 1:3 к твёрдой части, а затем из ёмкости (7) добавляют раствор Н₂SO₄ с концентрацией 10 г/л, до Т:Ж в соотношении 1:3 и в течение 1 часа времени перемешивается. Полученную в процессе перемешиванию пульпу направляют на фильтр с собирательным днищем – (2), твердый часть полученную на фильтр – (2) еще раз отправляет в бункер – (1) для проведения её промывку водой, жидкий часть из – (5) отправляет обратно в бункер – (1) и еще раз перемащивается в течение 1 часа. Полученную из этого процесса пульпу направляют второй раз на фильтр с собирательным днищем – (2), твердый часть полученный на фильтр направляют в места, где были сняты, а жидкий часть из – (5) с помощью насоса – (8) закачается втретей раз в  бункер – (1) для обратного использования.

Вторая партия и последующие партии загрязненных радионуклидами почв дезактивируется такой же последовательностью. После 5-6 раз обратного использования жидкой части в процессе выщелачивание, изсборника соли сернокислого – (5)отправляется вбункер – (1), а потом данная жидкость имеющей высокой кислотности (pH) и насыщенная радионуклидами собирают в – (4) для дальнейшей переработки в участках переработки продуктивного раствора – (УППР).

Предлагаемый новый способ рекультивации при небольших капитальных затратах представляет возможность дополнительно получить в определенном количестве металла и очищать загрязнённые почвы от радионуклидов (U²³⁸, U²³⁴, U²³⁵, ²³⁰Th, Ra²²⁶ и т.д.) на всегда.

Техника и методы эксперимента. Для анализа отобранных твердых проб применены рентгеноспектральный метод анализа и рентгенофлуоресцентный анализатор АРФ-7 позволяющий количественного определения химических элементов в диапазоне от Mn до U в твердых и порошковых пробах при содержаниях от 0.00015% (1,5 г/т). Из загрязненных радионуклидами и химическими реагентамипочв отобраны пробы массой 1 кг и в лабораторных условиях приготовлены к анализу. Для этого их сушили в сушильных шкафах при температуре 80 ⁰С в течение 1 часа и истерли на лабораторном истерателе марки ИДА-250 до фракции 0,074 мм.

Полученные результаты и их обсуждение Из загрязненных радионуклидами и химическими реагентамипочв отбреется три параллельных исходных пробнавеской по 15 грамм, затаривается в кювету, устанавливается в измерительную ячейку рентгенофлуоресцентного анализатора АРФ-7 и в них определяется количество урана. Второй раз пробы отбирается после обработки по схемы приведенный на рис 1.

Полученные результаты по определению общего урана в исходных пробах и в пробах после выщелачивание проведенных по схеме рис 1 в трех параллельности приведены в таб 1.

Таблица 1.

Результаты по определению общего урана в исходных пробах и в пробах после выщелачиваниев трех параллельности

Как видно из результатов приведенных в таб 1 количество общего урана в загрязненных почвах колеблется в пределах в среднем от 0,00293 % до 0,00513 %. После обработки этот предел изменяется от 0,00145 % до 0,00255 %. Количество урана во всех отработанных пробах уменьшается почты в два раза. Рекультивированная почва считается очищенным от радионуклидов если ее удельная эффективная активность - А_эфф составляет меньше 900 Бк/кг и соответствуют нормам установленных в СанПиН №0193-06. 

Исследован полуколичественным рентгенофлуоресцентным методом химический состав почвы загрязненные радионуклидами в исходных пробах и пробах после обработки. Полученные результаты полуколичественного анализа некоторых химических элементов в почве загрязненные радионуклидами в исходных пробах и пробах после обработки приведены в таб 2.

Таблица 2.

Результаты полуколичественного анализа некоторых химических элементов в почве загрязненные радионуклидами в исходных пробах и пробах после обработки

Как видно из полученных результатов приведенных в таб 2 концентрация большинство химических элементов такие как – Al, Fe, Ti, Ca и S в процессе выщелачивания в два раза уменьшается в отработанных пробах чем в исходных пробах. А концентрация большинство химических элементов такие как – K, Mn, Sr и т.д. в процессе выщелачивания не изменяется их концентрация остаётся такими же какими и были в исходных пробах. Концентрация SiO₂изменяется в незначительной степени.

Таким образом на основание проведенных исследований установлен что, предлагаемый новый способ рекультивации загрязненных радионуклидами почв является оптимальным. Проведенны, по предлагаемому варианту рекультивация почв участков ПВ урана загрязненные радионуклидами  соответствует всем установленным Международным и Республиканским нормам.

Данный способ и проведения рекультивации на мало затратном варианте позволяют сэкономить ощутимом масштабе химических реактивов и рационально использовать природных ресурсов (вод, земель и т.д.) в условиях безводного Кызылкума.

Список литературы:
1. Каримов И.А. Мировой финансово-экономический кризис, пути и меры по его преодоленению. - Т.: Узбекистан, 2009. - 48 с.
2. «Нормы радиационной безопасности (НРБ-2006) и основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-2006). - Ташкент.: 2006. - 86 с.
3. Муранов В.Г. Методика расчета толщины покрытия для захоронения радиоактивных отходов. //Горный вестник Узбекистана. 2006. -№24. -С. 78-83.
4. Музафаров А.М., Саттаров Г.С., Кадиров Ф.М., Латышев В.Е. Методы оценки техногенного влияния хвостохранилищ промышленных предприятий на окружающую среду. //Горный вестник Узбекистана. 2002. -№2. -С. 85-89.
5. Музафаров А.М., Саттаров Г.С., Темиров Б.Р., Нерущенко Е.В., Бучко И.А. Комплексная оценка радиационно-дозиметрической и экологической обстановки в зоне деятельности НГМК. //Инновационные технологии горно-металлургической отрасли. Тез.док. Рес. кон. Навои. 21 октябрь. 2011. - С. 213-215.
6. Аллаберганова Г.М., Туробжонов С.М., Музафаров А.М. Методика предварительной оценки природных вод на радиоактивность ураноносного региона //Горный вестник Узбекистана №3.(78) – Навои. 2019. – С. 106-108.
7. Аллаберганова Г.М., Музафаров А.М. Мониторинг и оценка мощности эффективной дозы в техногенных объектах урановых производств // Горный вестник Узбекистана №2. – Навои. 2019. – С. 105-107.
8. Музафаров А.М., Аллаберганова Г.М., Черчиева Е.О., Саттаров Г.С. Возможности применения инструментальных приборов для решения технологических и радиоэкологических задач урановых производств//IX международная конференция «Ядерная и радиационная физика». 24-27 сентября 2013. Алматы, Казахстан. – С .182-183.
9. Хасанов А. С., Толибов Б. И. Исследование возможности процесса окисления сульфидных материалов в печи для интенсивного обжига // Горный журнал №9, 2018. –C85-89. (http://rudmet.net/media/articles/Article_MJ_09_18_pp.85-89.pdf)
10. Hasanov A.S., Tolibov B.I., Pirnazarov F.G. Advantages of low-temperature roasting of molybdenum cakes // International scientific-practical conference on the theme: «International science review of the problems and prospects of modern science and education» – Boston (USA), 2019. – P17-18
11. Хасанов А.С., Толибов Б.И., Сирожов Т.Т., Ахмедов М.С. Новые направления по созданию технологию грануляции шлаков медного производства // Евразийский союз ученых #2 (71), 2020. –С49-55
12. Hasanov A.S., Tolibov B.I., Vokhidov B.R. Evaluation of operated roasting furnace operating for sulphide materials. Proceedings of international conference on Integrated innovative development of Zarafshan region: achievements, challenges and prospects, –Navoi, 26-27 October 2017. –P117-121