Физико-химические основы накопления радионуклидов в бассейне реки Сырдарьи Республики Таджикистан

Ахмедов, Матин Зафарджонович

Физико-химические основы накопления радионуклидов в бассейне реки Сырдарьи Республики Таджикистан тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

Ахмедов, Матин Зафарджонович АВТОР

кандидата химических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Душанбе МЕСТО ЗАЩИТЫ

2012 ГОД ЗАЩИТЫ

02.00.04 КОД ВАК РФ

Диссертация по химии на тему «Физико-химические основы накопления радионуклидов в бассейне реки Сырдарьи Республики Таджикистан»

Автореферат диссертации на тему "Физико-химические основы накопления радионуклидов в бассейне реки Сырдарьи Республики Таджикистан"

На правах рукописи

Ахмедов Матин Зафарджонович

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НАКОПЛЕНИЯ РАДИОНУКЛИДОВ В БАССЕЙНЕ РЕКИ СЫРДАРЬИ РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН

02.00.04 - Физическая химия

ЛВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Душанбе-2012

/8 ОК7 21Л2

005053420

Работа выполнена в научно-исследовательском отделе Агентства по ядерной и радиационной безопасности Академии наук Республики Таджикистан.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Назаров Холмурод Марипович

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Зинченко Зинаида Алексеевна

доктор химических наук Назаров Шамс Бароталиевич

Ведущая организация: Горно-металлургический институт

Таджикистана.

Защита состоится « 07 » ноября 2012 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 047.003.01 при Институте химии им. В.И.Никитина АН Республики Таджикистан по адресу: 734063, г.Душанбе, ул.Айни, 299/2. E-mail: gulchera@list.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химии им.В.И.Никитина АН Республики Таджикистан.

Автореферат разослан « 29 » сентября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат химических наук Касымова Г.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Изучение закономерностей миграции

распределения и накопления радионуклидов в компонентах

природных экосистем, подверженных влиянию атомно-энергетических

объектов, а также в результате антропогенной деятельности и

природных процессов является одной из актуальных задач физической химии.

Радиоактивному загрязнению подвергаются различные природные экосистемы, в том числе и водные ресурсы, которые являются наиболее уязвимым звеном биосферы. Это определяется тем, что все виды загрязнений атмосферы и почвы, в конечном счете, поступают в воду с поверхностными стоками. Таким образом, за счет перехода радионуклидов (РН) в донные отложения (ДО) в речном потоке или в водоеме могут образовываться их зоны накопления. Как правило такие зоны приурочены к участкам илистых отложений в местах с пониженными скоростями течения. Коэффициенты накопления на хорошо промываемых участках и на песчаных.срунтах, как правило невысоки. Загрязненное РН дно водоемов со слабым течением становится источником вторичного радиоактивного загрязнения (РЗ) воды как за счет процессов десорбции РН из ДО в воду, так и за счет взмучивания ДО.

Поэтому разработка и совершенствование высокоэффективных методов очистки не только питьевых, но и сточных вод обеспечивающих повторное их использование или сброс в поверхностные водоемы без нарушения их экологического равновесия, имеют большое значение.

в практике водоподготовки и водоочистки наблюдается тенденция к использованию более высокоэффективных сорбентов. Известно что Республика Таджикистан характеризуется наличием больших запасов бентонитовых глин, относящихся к алюмосиликатному сырью, которые при соответствующей обработке могут успешно использоваться как высокоэффективные сорбенты. Таким образом решение вопросов применения высокоэффективных сорбентов' полученных из алюмосиликатного сырья Таджикистана, для очисти! сточных вод является первоочередной задачей.

Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы заключается в исследовании физико-химических основ накопления радионуклидов в бассейне реки Сырдарьи (в пределах Согдийской области) и разработке технологии очистки урансодержащих шахтных и дренажных вод от урана.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

- изучение физико-химического состава воды реки Сырдарьи в пределах Согдийской области;

- выявление характеристик шахтных и технических вод отходов урановой промышленности;

- установление основных физико-химических факторов, влияющих на зависимость очистки шахтных и дренажных вод от урана;

- изучение физико-химических основ умягчения шахтных и дренажных вод с применением активированных бентонитовых глин;

- разработка технологии очистки урансодержащих шахтных и дренажных вод от урана;

изучение возможности использования отработанных активированных бентонитовых глин в качестве защитного слоя хвостохранилищ отходов урановой промышленности.

Научная новизна. Впервые проведены комплексные исследования физико-химических основ накопления радионуклидов в бассейне реки Сырдарьи (в пределах Согдийской области). Изучено распределение радионуклидов по глубине илисто-глинистых донных отложений Кайракумского водохранилища. Изучены пути миграции урана на территории хвостохранилищ № 1-2 г.Табошар в системе «дренажные воды - почва». Определены малая подвижность соединений урана (IV) и высокая подвижность соединений урана (VI), вследствие чего реакции восстановления являются ведущими в процесса?; осаждения, а реакции окисления - в процессах переноса урана. Установлена зависимость миграции 238и в различных слоях почвы в зависимости от времени года. Исследованы пути умягчения шахтных и дренажных вод с применением активированных бентонитовых глин и изучены методы очистки шахтных (дренажных) вод от урана с применением скорлупы урюка. Определена толщина защитного слоя отработанными бентонитовыми глинами расчетным и экспериментальным способами.

Практическая значимость работы заключается в том, что на основе проведенных исследований разработана принципиальная технологическая схема очистки урансодержащих шахтных и дренажных вод от урана. При этом насыщенную ураном скорлупу урюка можно перерабатывать с целью получения желтого кека. Предлагается для экономии аммиачной воды и удаления примесей в процессе подготовки десорбата перед осаждением аммиачной водой до жёлтого кека, использовать пушонку (гидрооксида кальция). Рекомендуется вторичное использование отработанного бентонита в

качестве защитного слоя хвостохранилищ, что эффективно с точки зрения экономии и экологии.

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты физико-химического анализа воды реки Сырдарьи (в пределах Согдийской области);

- характеристика шахтных и технических вод отходов урановой промышленности;

- исследование активированных бентонитовых глин для очистки и умягчения вод;

- разработка принципиальной технологической схемы извлечения урана из шахтных и технических вод отходов урановой промышленности;

рекомендация вторичного использования отработанного бентонита в качестве защитного слоя хвостохранилищ.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на республиканской научно-практической конференции «Современные проблемы химии, химической технологии и металлургии» (Душанбе, 2009); VI Нумановских чтениях (Душанбе, 2009); Международной конференции «Вопросы потенциального терроризма и борьба с распространением оружия массового уничтожения в Центральной Азии» (Душанбе, 2010); семинарах «2011 год - Международный год химии» и «Радиационная безопасность Таджикистана» (Душанбе, 2011); 12 Международной конференции «Сахаровское чтение 2012» - Экологическая проблема 21-го века (Минск, 2012).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 12 научных статей, из них 6 в журналах рекомендованные ВАК России.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, изложена на 100 страницах компьютерного набора. Содержит 19 рисунков, 31 таблицу, рекомендации. Список литературы включает 63 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, отражена научная и практическая ее значимость.

В первой главе диссертации приводится анализ литературных данных по проблемам экологического влияния отходов урановой промышленности на окружающую природную среду и химический

состав воды реки Сырдарьи. Всесторонний анализ литературных данных показал, что исследования донных отложений Кайракумского водохранилища на предмет содержания радионуклидов ранее не проводились. В связи с этим были поставлены задачи: исследование физико-химического свойства воды реки Сырдарьи (в пределах Согдийской области), разработка технологии извлечения урана из шахтных и технических вод отходов урановой промышленности и очистки шахтных и дренажных вод высокоэффективными сорбентами, полученными из алюмосиликатного сырья Таджикистана.

Вторая глава посвящена методам анализа, изучению физико-химического свойства воды реки Сырдарьи и влиянию донных отложений в формировании качества воды реки Сырдарьи, а также общего радиационного фона бассейна реки Сырдарьи. В работе использовали следующие методы анализа: пламенную фотометрию для определения щелочных металлов; весовой анализ для определения кремния и кальция; объемный анализ для определения алюминия, сульфата натрия, карбонатов и бикарбонатов;

фотометрический метод для определения мутности раствора и ионов металла.

Радиометрическая съёмка. На хвостохранилищах съёмка выполнялась посредством пешеходных маршрутов на каждый 10 шаг. Маршруты прокладывались с учётом рельефа местности таким образом, чтобы расстояние между ними было приблизительно 10 м, и плотность точек измерения составляла не менее 100 на 1 га площади съёмки. Измерение общего радиационного фона осуществлялось приборами: Inspector-1000, Radiogem, ДКС-96, ДКС-1123АТ.

Радоновая съёмка. Определение радона Rn-222 и его дочерних продуктов распада основано на определении количества радона-222, накопленного в пробоотборнике или в камере Радиометра радона -РРА-01М в течение фиксированного времени за счет поступления с поверхности почвы известной площади.

Определение естественных радионуклидов. Содержание естественных радионуклидов в исследуемых пробах определялось гамма-спектральным методом с использованием анализатора импульсов «Nokiaj». В пробах определялась активность изотопов радия-226, тория-232, свинца-210 и полония-210.

Исследование физико-химического состава воды реки Сырдарьи в пределах Согдийской области

Анализ результатов работ позволяет сделать вывод, что основными загрязнителями реки Сырдарья в пределах Согдийской области могут являться промышленные предприятия гг.Худжанда, Исфары, Канибадама, рудники и рудопроявления гор Моголтау и Карамазара, в частности, месторождения радиоактивных руд Киик-Тал, Табошар, вследствие миграции элементов подземными водами.

Дополнительными источниками загрязнения могут являться сельскохозяйственные угодья из-за применения удобрений и пестицидов.

Анализ полученных нами материалов показывает, что на всём протяжении (150 км) реки от г. Канибадама до г. Бекабада наблюдается превышение норматива по общей жёсткости от 30 до 300%. Содержание хлора, сульфатов кальция и магния значительны по всем точкам отбора проб. Микроколичество магния намного больше в верховьях реки от г. Канибадама до Кайракумской ГЭС, что вероятно связанно с его привносом из верховьев рек, а также накоплением в водах Кайракума. Значительное количество хлора в пробах может быть связано с застойными процессами, характерными для речных водохранилищ, то есть снижением уровня воды в период поливного сезона, развитием флоры и её загниванием при заполнении водохранилища в зимний период.

Общая жесткость воды в Кайракумском водохранилище в течение сезона (с апреля по декабрь) колебалась от 5,78 до 9,6 мг-экв/л. Наибольшие показатели приходились на весеннее время. Сумма ионов растворенных веществ в среднем за год составляла 791,2 мг-экв/л.

Влияние донных отложений на качество воды реки Сырдарьи

С целью определения элементного состава, осаждающегося в качестве ила в Кайракумском водохранилище, отбирали пробы ила по всему акваторию объекта. При этом исходили из того, что наилучший и наиболее лёгкий вариант отбора проб ила - это период наименьшего понижения уровня воды Кайракумского водохранилища в июне -августе, так как спуск воды из водохранилища для орошения сельхозугодий Узбекистана и Казахстана в этот период является максимальным. Пробы отбирали также в нескольких пунктах по каждому створу, а прибрежные пробы - вдоль правого, левого берегов и посредине реки. После пробоподготовки образцы подвергались

анализу. Во всех пробах донных отложений ила, как в прибрежных почвах, так и в отложениях по фарватеру, содержание РЬ, Сг, В\, Се, Бе, Вг, ТЬ и И не наблюдается, или находится ниже предела

чувствительности прибора.

Значительное и явное содержание Са обнаружено во всех исследованных пробах донных отложений, а самое наибольшее содержание Са в пробе, отобранной на правобережье Кайракума, в

районе Дома отдыха.

Среди элементов в прибрежной почве и в пробах донных отложений Кайракума присутствуют: железо (2,25-3,40%), калий (0,44-0,72%), титан (0,26-0,37%), кобальт (0,03-0,07%), скандий (0,38-0,69%) и марганец (0,04-0,07%). Что касается микроколичеств Бг в донных отложениях, то они имеют максимальное значение до 0,23% .

Анализ донных отложений Кайракумского водохранилища в районе Карачкум показал, что концентрация урана в три раза больше -1750 Бк/л, чем в районе Махрам, где концентрация урана составляет 500 Бк/л, а радия 480 Бк/л. Концентрация удельной активности радионуклидов находится в постоянном динамическом движении и зависит от гидрологических периодов, антропогенного загрязнения и свойств самих элементов. Из радиоактивных элементов отмечается примерно одинаковое распределение I) и Яа, в пределах ошибок измерения по всем точкам отбора проб.

Наличие радионуклидов урана, тория в донных отложениях также подтверждается результатами рентгеноспектрального анализа илов, отобранных из Кайракумского водохранилища.

Распределение радионуклидов по глубине илисто-глинистых донных отложений имеет определенную закономерность. Независимо от глубины донных отложений, уран концентрируется только в поверхностных слоях (рис.1).

Это, по-видимому, связано с фракциями донных отложений. Мелкие и легкие фракции ила (донных отложений) всегда оседают последними, а также имеют, по сравнению с крупными фракциями, большие поверхности, играющие важную роль при сорбции.

Исходя из этого, изучен гранулометрический состав проб илов, отобранных из Кайракумского водохранилища. Результаты анализов обобщены в табл. 1.

О 10 20 30

толщина слоя, см

Рис.1. Распределение радионуклидов по глубине илисто-глинистых донных отложений р.Сырдарьи.

Таблица 1

Гранулометрический состав проб илов донных осаждений,

№ проб Ф] )акции материала, мм

+10 +5 +3 +2 +1 -1

13 17,17 22,29 11,50 6,37 9,55 33,12

3 14,95 26,17 14,02 7,48 9,35 28,03

6 0,37 9,23 7,38 4,61 8,30 70,11

8 8,20 16,39 3,28 6,56 16,39 49,18

Большое значение при оценке радиационно-экологической ситуации водоема имеет проблема миграции радионуклидов, а также критерии, определяющие их фазовые переходы - сорбцию и десорбцию. Для проточных водоемов (рек) в данном случае функцию основного транспортирующего фактора выполняют стоковые течения. От их скорости и направления зависят в основном и пути миграции радионуклидов. Диффузия в данном случае решающего значения не имеет. В случае со слабопроточными участками водоема роль диффузии повышается.

Радиационный фон бассейна реки Сырдарьи

Общий радиационный фон бассейна реки Сырдарьи в населённых пунктах Северного Таджикистана находится в пределах санитарно-

допустимых норм, и опасности для категории «Население» не представляет. При этом общий радиационный фон в левобережной части реки Сырдарьи в районах: Исфаринском, Канибадамском, Дж.Расуловском, Б. Гафуровском, Спитаменском, Ганчинском, Истаравшанском, Шахристанском и Зафарабадском составляет от 0,07 до 0,20 мкЗв/ч. На правобережной части реки Сырдарьи общий радиационный фон составляет от 0,13 до 0,35 мкЗв/ч, т.е. на 40-50% больше, чем в левобережной. Такая аномалия радиации, на наш взгляд,' связана с радиоактивно-рудными месторождениями

Кураминских гор.

В качестве примера на рис.2 приведена карта гамма-поля, построенная нами по результатам площадной гамма-съёмки. В отходах всех хвостохранилищ отмечается сдвиг радиоактивного равновесия между ураном и радием в сторону радия. Это объясняется тем, что физико-химические процессы при гидрометаллургической переработке руд направлены на извлечение урана и практически не

затрагивают радий.

Гамма-поле отходов Фабрики бедных руд (ФБР) отличается высокими значениями мощности экспозиционной дозы (МЭД). Максимальные зарегистрированные значения достигают 3,5-4,0 мкЗв/ч. Результаты расчета суммарного выброса радона с поверхности всех обследованных объектов приведены в табл.2.

мкЗЕ. :

600 м

Рис.2. Карта гамма-поля отвала №7 Фабрики бедных руд.

Таблица 2

Суммарный выброс радона с поверхности хвостохранилищ

№ п/п Хранилище ППР*, Бк/м2-с Площадь, 104м2 Выброс, 104 Бк/с Выброс, 1012 Бк/год

1 ФБР 1.38 3.35 4.62 1.46

2 I-II очереди 1.38 24.7 34.086 10.75

III очереди 1.25 11.0 13.75 4.34

4 IV очереди 1.38 18.76 25.89 8.17

Всего за год 24.72

*ППР - Плотность потока радона

В третьей главе диссертации приведены результаты исследования физико-химических основ миграции урана в системе «Дренажные воды - почва» на территории хвостохранилищ I-II г. Табошара.

В водах ручья, выходящего на поверхность ниже дамбы хвостохранилища I-II, отмечаются многократные превышения значений ПДК практически по всем основным параметрам сульфат-, карбонат- ионов, а также растворенного урана и других радионуклидов уран-ториевого ряда, определяющим качество вод хозяйственно-бытового назначения.

Особую проблему комплекса захоронений в г. Табошар могут представлять дренажи остаточных кислотных растворов, которые выклиниваются в виде родников из-под мест захоронений. В частности, у подножья хвостохранилища 1-2 очереди были обнаружены родники с исключительно высоким содержанием сульфат-иона - 9200-9600 мг/л, и гидрокарбонатных оснований (НС03 - 1800 мг/л), а также растворенного урана (50-70 мг/л), и других радионуклидов уран-ториевого ряда. Содержание суммарной альфа-активности в таких дренажах было определено на уровне 1200-1500 Бк/л (радионуклидов уран-ториевого ряда), а концентрации активности суммы изотопов урана 238U+234U были определены по результатам пяти независимых измерений проб в диапазоне 1110-1450 Бк/л, или в весовых концентрациях (50-70 мг/л), что близко к содержанию промышленных растворов урана.

В водах уранового карьера г. Табошар нормативные показатели по ПДК превышены по общей жесткости, марганцу и урану. Причина превышения этих параметров связано с их миграцией. Эти же причины лежат в основе превышения ПДК по данным элементам в дренажах штольни №1. Учитывая приуроченность обследуемых водоисточников к району расположения бывшего Табошарского

месторождения, в пробах воды был определен изотопный состав радионуклидов уранового ряда и их содержание. Результаты приведены в табл.3.

Таблица 3

Радионуклидный состав водных объектов г. Табошар_

Объект опробования Конц. и, мг/дм3 Удельная активность радионуклидов, Бк/дм3 Отношение удельных активностей, Аи-234/Аи-238

238и 234и 22бЯа

Карьер 2,92 26 28 0,54 1,08

Штольня №1 1,26 15,0 16,5 0,12 1,10

Штольня №2 1,34 20,5 20,9 0,16 1,02

Дренаж хвостохранилища 1-П 50,8 477,4 792,6 0,76 1,66

Родники питьевого водоснабжения 0,26 0,86 1,03 0,017 1,2

Уровень вмешательства 1,8 3,1 2,8 0,5

Анализ данных табл. 3 показывает, что воды в районе г.Табошар отличаются повышенным содержанием и, и и Яа. Причем, воды карьера, дренажи штолен и хранилища радиоактивных отходов III очереди содержат изотопы урана в количествах, значительно превышающих уровни вмешательства, что исключает возможность их использования для питьевого водоснабжения.

Далее, нами была изучена динамика миграции 238и в различных слоях почвы в зависимости от времени года и миграционной способности урана путём рентгеноспектрального и химического анализов.

Установлены формы нахождения урана в почвах и грунтовых водах, которые не имеют альтернативных и (VI) форм. Так как хвостохранилища №1-2 образовались при переработке карбонатных урановых руд методом содового выщелачивания, из-за низкого извлечения урана из руды, не извлеченная часть урана находилась в карбонатной среде (у дренажных вод рН = 8, хвостов рН = 10-12).

В четвертой главе изложены и обсуждены результаты исследования и технологические особенности очистки урансодержащих шахтных и дренажных вод.

Практика кислотной активации показывает, что с бентонитовыми глинами наиболее активно реагирует соляная кислота. В этом отношении азотная кислота является слабым «стимулятором», а серная - средней между ними. С учетом этого, активация испытуемых глин проводилась нами 5% соляной кислотой в течение 45 часов, в результате чего наблюдалось резкое увеличение способности умягчения воды.

Получение активированных бентонитовых глин исследовалось для выяснения механизма степени умягчения сточных вод. Объектами исследования являлись воды бассейна реки Сырдарьи в пределах Согдийской области Таджикистана, дренажные воды г. Табошар и шахтные воды месторождения Киик-Тала (рис.3).

Использование активированных бентонитовых глин уменьшает жесткость воды по сравнению с исходным примерно в 8-10 раз, что является результатом увеличения сорбционной емкости активированных бентонитов.

Исследование влияния активированных 5% соляной кислотой бентонитов на степень умягчения (а, %) жесткости вод: а - воды реки Сырдарьи, б - шахтные воды месторождения Киик-Тал, в - дренажные воды хвостохранилищ № 1, 2 г. Табошар. показаны на рис.3. (1,2) а,б,в.

____ _16 га,мг

25 50 75 100 V,мл 25 50 75 100 у,мл 25 50 75 Шу,мя Рис.3. Зависимость степени умягчения: а - воды реки Сырдарьи в пределах г.Канибадама; б - шахтных вод месторождения Киик-Тала; в - дренажных вод из под хвостохранилищ №1-2 г.Табошар, при различных расходах солянокислых активированных бентонитов (1) и объемах воды (2).

Как видно из рис. 3(а, б, в) с увеличением количества расходуемого активированного бентонита от 2 до 16 мг. для уменьшения жесткости вод степень умягчения указанных вод (а,%) возрастает от 31,5 до 90,4/о Результаты исследования зависимости степени умягчения (а, /о) вод от их количества рис.3 (а, б, в) в соответствии с количеством активированного бентонита (сорбента) показывают, что при расходе вод реки Сырдарьи от 25 до 50 мл степень умягчения воды (а, /о) возрастает от 64,8 до 89,8%. При дальнейшем увеличении расходов вод степень умягчения постепенно уменьшается от 89,8 до 80,3/о. По-видимому, этот результат можно объяснить тем, что число активных центров на поверхности сорбентов полностью заполняется ионами кальция-магния, которые препятствуют дальнейшему уменьшению

степени умягчения.

Установлено, что оптимальными условиями осуществления процесса умягчения вод соляно-кислотными активированными бентонитами являются:

- для воды реки Сырдарьи в пределах г. Канибадама расход бентонита -8 мг и объем воды -50 мл. При этом степень умягчения возрастает до

88 9%'

- ¿тя шахтных вод месторождения Киик-Тал расход бентонита -10 мг и объем воды 50 мл. При этом степень умягчения возрастает до 88 9/о.

- для дренажных вод г. Табошара расход бентонита - 16 мг и объем воды - 50 мл. При этом степень умягчения возрастает до 90,4/о.

На основе проведенных исследований была разработана принципиальная технологическая схема кислотной активации бентонитовых глин.

Разработка технологии очистки промышленных урансодержащих шахтных и дренажных вод Северного Таджикистана

Динамика изменения процесса сорбции урана из шахтных и дренажных вод с концентрацией раствора (0,023 г/л) с помощью скорлупы урюка в количестве 20 г изучена при различных рН среды и температуры. Наблюдается высокий процент извлечения урана при рН=7 и температурах (323К) (рис.4). При этом содержание 5фана в сорбенте достигло 1,721 кг/т, что в абсолютных граммах - 0 0344 г. Максимальная степень извлечения урана достигается за 10-12 суток. Пои предварительном умягчении воды, активированным бентонитом скорость сорбции скорлупы урюка увеличивается. Степень сорбции скорлупы урюка также зависит от температуры. При увеличении температуры скорость реакции увеличивается.

t,сутки t,сутки

Рис.4.3ависимость извлечения урана из шахтных вод от времени:

а) - до умягчения воды активированным бентонитом;

б) - после умягчения воды активированным бентонитом

Если построить график зависимости экспериментально найденных величин Ink от обратной величины абсолютной температуры, то получим прямую линию (рис.5).

обратной величины абсолютной температуры: а - для исходной воды, б - для умягченной воды.

Из величины тангенса угла наклона прямой можно определить энергию активации. При этом в зависимости от степени умягчения вод величина энергии активации процесса сорбции урана уменьшается от 6,44 до 5,54 кДж/моль (табл.4).

Кинетические и энергетические параметры процесса сорбции урана на скорлупе урюка (0 1 мм; тс=20 г; при скорости потока дренажных вод

Пробы т^ц VJ л.9 --- Температура раствора при сорбции, К Истинная гкорость сорбции урана, мг-л^/сут. Кажущаяся энергия активации сорбции урана, кДж/моль

Вода до умягчения 298 0,89 6,44

308 0,96

323 1,08

Вода после умягчения 298 0,95 5,54

308 1,03

323 1,13

_Фильтрация_

Кеки на тгвгктпураншптге I т —.

4- -1 | Осаждение 20%-кой аммиачном водой |

маточники

Фильтрация

Рис.6. Принципиальная технологическая схема очистки урансодержащих шахтных и дренажных вод от урана.

После установления оптимальных параметров (степень умягчения, рН среды, температура, скорость потока воды) разработана принципиальная технологическая схема очистки урансодержащих шахтных и дренажных вод от урана, представленная на рис.6.

Разработанная принципиальная технологическая схема состоит из следующих основных стадий: репульпации, сгущения, фильтрации, сорбции, выщелачивания, осаждения, сушки.

Таким образом, путем сорбции урансодержащих вод на скорлупе урюка после их умягчения можно достичь высокой степени очищения данных вод.

Осаждение диураната аммония из десорбата с применением пушонки (гидрооксида кальция)

Лабораторные анализы сорбции урансодержащих технических вод показали, что насыщение урана на скорлупе небольшое (в пределах 1,2-1,7 кг на тонну скорлупы).

Это содержание сравнимо со средним содержанием урана в руде. Однако мы решаем данным методом главную проблему — очистку всех урансодержащих вод от урана в труднодоступных горных районах по всей территории Таджикистана, без строительства инфраструктуры на местах, что составляет большие финансовые затраты. Насыщенную ураном скорлупу автомашиной доставляют на гидрометаллургический завод по переработке урана.

Для осаждения урановых концентратов можно использовать оксиды и гидроксиды кальция и магния - дешевые и доступные. Осаждение в данном случае ведут при рН = 6-7, закономерности аммиачного и щелочного осаждения сохраняются. Разница в том, что нейтрализация происходит на поверхности соприкосновения твердого и жидкого, в связи, с чем процесс протекает довольно медленно.

Осаждение железа пушонкой (гидроксидом кальция) предпочтительнее, так как эти реагенты более дешевы, а нерастворенная их часть служит центром коагуляции гидратов железа, что упрощает механическую обработку десорбата.

Для исключения попадания примесей железа в жёлтый кек и экономии аммиачной воды предлагается, для предварительной нейтрализации серной кислоты в десорбате и удаления остальных примесей в виде гипса, использовать пушонку (Са(ОН)2). Извлечение урана на стадии осаждения составляет 99%. Результаты исследования обобщены в табл.5.

Осаждение диураната аммония из десорбата

ев Н Расход СаО, С ¿.¿.,1 2 Й" Ю « =1 § Я 8 о &< £ г СЙ О. Жёлтый кек

гч О м н 8 3 Я 35 V И Ц Бе и

И О £ ев о рН 9г § Ю о 2 О и о 03 Он X О. 2 8- Й § ^ § о >/о

1 _ 360 2,05 40 3,5 8,6 0,004 0,26 66

?. _ 1330 1,15 160 33 8,0 0,004 1,6 62

3 35 _ 1,52 250 9 8,5 0,004 2,0 61

4 33 - 1,15 250 16 8,0 0,01 1,5 59

Получение желтого кека с применением пушонки отличается тем, что в процессе перед осаждением диураната аммония, аммиачной водой часть избыточной кислоты (от рН=0 до рН=2,5-3,0), нейтрализуется СаО. После нейтрализации части избыточной кислоты, десорбционный раствор фильтруется на фильтр-прессе,^ затем фильтрат подвергается дальнейшей нейтрализации аммиачной водой до рН=7,0-8,0, при этом происходит осаждение жёлтого кека.

Далее, раствор вновь подвергается фильтрации. Для осаждения диураната аммония раствор доводится до рН=4,0-5,0, выдерживаем 0,5 часа с целью образования зародышей крупных кристаллов диураната аммония, а для получения сбросных растворов маточника рН доводят до 8,0-8,5 аммиачной водой с выдержкой 0,5 часа.

Таким образом, можно на стадии получения жёлтого кека путем применения СаО в несколько раз снизить затраты на аммиачную воду.

В пятой главе рассмотрены возможности использования отработанных бентонитовых глин в качестве защитного слоя хвостохранилищ отходов урановой промышленности.

Большинство хвостохранилищ отходов урановой промышленности не отвечают современным требованиям рекультивации территорий, предъявляемым МАГАТЭ и нормам Республики Таджикистан. Наибольшую опасность представляет миграция радионуклидов, т.е. распространение радиоактивных веществ за пределы хранилищ РАО. Одним из основных путей радиации является атмосферная миграция. При этом потенциально опасными факторами являются:

-пыление открытых поверхностей, являющихся источником распространения загрязнения на прилегающие территории;

-прямое внешнее облучение людей, находящихся в непосредственной близости к объектам;

-выделение радиоактивного газа радона, создающее угрозу проникновения радионуклидов в организм через дыхательные пути.

На современном этапе существуют различные способы минимизации негативного влияния хвостохранилищ. Одним из наиболее распространенных способов является покрытие хвостохранилищ слоем нейтрального грунта. Важной задачей при этом является определение состава и толщины покрытия, оптимального с точки зрения экологической и экономической эффективности. Данная задача решается, как правило, с помощью моделирования процессов влияния радиационных факторов в зависимости от свойств покрытия и источника радиационной опасности.

Очевидно, что для подавления пыления достаточно минимальной толщины слоя, при этом гранулометрический состав не имеет существенного значения.

Интенсивность гамма-излучения зависит как от толщины слоя, так и от гранулометрического состава. Поглощающая способность возрастает с уменьшением размера фракции. Учитывая это, мы предлагаем использовать в качества нейтрального грунта мелкоизмельченные отработанные бентонитовые глины после умягчения воды для покрытия хвостохранилища.

При расчетах учтен естественный фон, составляющий в данном случае, 0,15-0,18 мкЗв/ч. На рис.7 приведена зависимость интенсивности гамма-излучения от толщины слоя.

Минимальная мощность консервирующего слоя ё = х/ц, определяется начальной интенсивностью гамма-излучения и нормируемой интенсивностью после захоронения.

5 '

г ^ г £ *

10 15 20

толщина защитного слоя, см

Рис.7.3ависимость интенсивности гамма-излучения от мощности слоя.

Начальная интенсивность Рт0, по предварительным результатам, может составлять 4,5 мкЗв/ч. Интенсивность после захоронения Ру, в соответствии с СП ЛКП-91, не должна превышать 0,2 мкЗв/ч сверх естественного фона.

Результаты расчета толщины укрывающего слоя, необходимого для поглощения гамма-излучения, представлены в табл.6.

Таблица 6

Расчет толщины слоя по параметру интенсивности гамма-излучения

Параметр Класс<0,075 мм

Значение функции Кинга Е2(х) = Ру/ Р^ 0,005

Значение аргумента х = ц <1 3,6

Минимальная толщина консервирующего слоя, м 0,2

Отмечается, что для всех хвостохранилищ покрытие толщиной 0,25м отработанным бентонитом достаточно для снижения интенсивности гамма-излучения до уровня, близкого к фоновому значению.

Для расчета мощности консервирующего слоя необходимо определить минимальное время, необходимое для распада радона до концентраций, гарантирующих соблюдение норм СП ЛКП-91. В качестве начальной плотности потока радона принята средняя плотность потока, равная 1,38 Бк/м2с, полученная при опытном опробовании отходов. Конечная плотность потока регламентируется СП ЛКП-91, и должна составлять не более 0,1 Бк/м2-с. Исходя из этих условий, минимальное время ^ц, = 31,5 сут. Минимальная толщина слоя определяется как: с1 = и ^¡п.

В табл.7 приведены результаты расчета минимально необходимой толщины консервирующего слоя в зависимости от плотности потока радона.

Таблица 7

Минимальная толщина консервирующего слоя по параметру _радоновыделения__

Параметр Класс<0,075мм

Модельное время миграции (мощность М=0.1 м), сут. 24.5

Эффективная скорость миграции, м/сут. 0.01

Минимальная мощность консервирующего слоя, м 0.25

Сравнивая результаты представленные в табл.6 и 7, можно сделать вывод, что основным фактором, определяющим мощность консервирующего слоя, является плотность потока радона. В этих условиях представляет интерес не только параметр средней плотности

потока радона, но и данные о распределении плотности потока радона по площади хвостохранилища. Возможно, что на некоторых участках защитный слой не будет достаточно эффективен, тогда как на других его участках мощность будет избыточна. Этот вопрос особенно актуален для хвостохранилищ большой площади со значительным диапазоном изменения плотности потока радона.

Полученные расчеты могут быть использованы на этапе предварительного проектирования. Непосредственно перед консервацией хвостохранилища, используя данную методику, уточняются такие параметры, как интенсивность гамма-излучения, плотность потока радона, фракционный состав и поглощающая способность покрывающего грунта. В процессе консервации также необходимо проводить регулярный мониторинг радиационных параметров. Это позволит оптимизировать затраты на рекультивационные работы.

ВЫВОДЫ

1. Определены физико-химические свойства воды бассейна р.Сырдарьи, а также водозаборов централизованного хозяйственно-питьевого назначения и установлено, что они имеют высокое содержание сульфатов, карбонатов и нитратов.

2. Исследования поверхностных вод бассейна р. Сырдарьи не показали превышения уровней (допустимого риска) суммарной альфа- и бета-активностей радионуклидов. Сравнительный анализ концентраций удельной активности естественных радионуклидов в донных отложениях р. Сырдарьи в пределах Кайракумского водохранилища свидетельствует о неравномерности их распределения в верховьях реки от г.Канибадама до Кайракумской ГЭС.

3. Установлено, что содержание урана в шахтных водах, выходящих из штольни месторождения г.Табошара водообильностью 40 м3/час, равно 10 мг/л, а в шахтных водах месторождения Киик-Тала содержание урана составляет 25-30 мг/л. Характеристика шахтных и технических вод г.Табошара и месторождения Киик-Тала показала целесообразность выделения из них урана.

4. Исследовано применение активированных бентонитовых глин для очистки дренажных и шахтных вод. Установлено, что использование активированных бентонитовых глин резко уменьшает жесткость воды по сравнению с исходной примерно в 810 раз, что связанно с увеличением сорбционной емкости

активированных бентонитов и повышением процента сорбции урана.

5. Разработана принципиальная технологическая схема очистки урансодержащих шахтных и дренажных вод от урана.

6. Изучены защитные свойства отработанных активированных бентонитовых глин от радиационного излучения на хвостохранилшцах отходов урановой промышленности. Установлено, что для всех хвостохранилищ покрытие толщиной 0,25 м достаточно для снижения интенсивности гама-излучения и эксхаляции радона до уровня, близкого к фоновому значению.

Основные результаты диссертации отражены в следующих

публикациях:

1. Рузиев Дж.Р. Изучение коагулирующих свойств полученных коагулянтов из алюмосодержащих минералов Таджикистана. / Эмомов К.Ф., Ахмедов М.З., Мирсаидов У.М. // Доклады АН Республики Таджикистан. - Душанбе. 2009. Т.52. №5. - С.376-382

2. Хакимов Н. Радиоэкологический мониторинг хвостохранилищ Северного Таджикистана. / Войцехович О.В., Саидов В.Я., Хамидов Ф.А., Ахмедов М.З. // Материалы VI Нумановских чтений. — Душанбе. 2009. - С.207-213.

3. Хакимов Н. Разработка технологических основ очистки урансодержащих шахтных и дренажных вод от урана. / Мирсаидов И.У., Ахмедов М.З., Пулатов М.С. // Материалы VI Нумановских чтений. - Душанбе. 2009. - С.226-228.

4. Хакимов Н. Очистка шахтных и дренажных вод от урана. / Мирсаидов И.У., Ахмедов М.З. // Материалы республиканской научно-практической конференции «Современные проблемы химии, химической технологии и металлургии». - Душанбе 2009 -С.23 8-239.

5. Хакимов Н. Технология очистки урансодержащих шахтных и дренажных вод. / Ахмедов М.З., Назаров Х.М., Мирсаидов И.У., Гафуров С.Д. // Известия АН Республики Таджикистан. Отделение физ.-мат., хим., техн. и геол. наук. - Душанбе. 2009. - №2 (135) -С.63-71.

6. Рузиев Дж.Р. Умягчение жесткости вод с применением активированных бентонитовых глин. / Мирсаидов И.У., Ахмедов М.З. Умягчение жесткости вод с применением активированных бентонитовых глин. // Доклады АН Республики Таджикистан. -Душанбе. 2010. Т.53. №2. -С.135-138.

7. Муртазаев X. Радиологический мониторинг северных склонов Моголтау Таджикистана. / Бобоев Б.Д., Болибеков Ш., Ахмедов М.З. // Известия АН Республики Таджикистан. 2010. №3 (140). -С. 107-109

8. Мирсаидов У.М. Сорбция урана с помощью скорлупы урюка. /

Назаров Х.М., Хакимов Н., Ахмедов М.З. // Материалы международной конференции «Вопросы потенциального терроризма и борьба с распространением оружия массового уничтожения в Центральной Азии». - Таджикистан. Душанбе. 2010. - С.85-89.

9. Назаров Х.М. Осаждение диураната аммония из десорбата. /

Хакимов Н., Баротов Б.Б., Мирсаидов И.У., Ахмедов М.З., Мирсаидов У.М.. // Доклады АН Республики Таджикистан. -Душанбе. 2011. Т.54. №8. - С.657-660.

Ю.Назаров Х.М. Поиск и возможности переработки отходов урановой промышленности. / Мирсаидов И.У., Баротов Б.Б., Ахмедов М.З., Мирсаидов У.М. // Доклады АН Республики Таджикистан. 2011. Т.54. №10. - С.837-840

11.Бобоев Б.Б. Физико-химические основы миграции урана в системе «Дренажные воды - почва». / Назаров Х.М., Ахмедов М.З. // Материалы семинаров «2011 год - Международный год химии» и «Радиационная безопасность Таджикистана». - Душанбе. АЯРБ АН Республики Таджикистан. 2011.-С.30-32.

12.Баротов М.А. Цеолитовые породы и продукты их кислотной обработки как адсорбент для очистки воды. / Ахмедов М.З., Маматов Э.Д. // Материалы семинаров «2011 год -Международный год химии» и «Радиационная безопасность Таджикистана». - Душанбе. АЯРБ АН Республики Таджикистан.2011. - С.77-78.

Разрешено к печати 26.09.2012. Подписано в печать 26.09.2012. Бумага офсетная. Формат 60x84 1/16 Гарнитура литературная. Печать офсетная. Усл.печ.л.1,5. Тираж 100 экз. Заказ № 75

Отпечатано в типографии ООО «Мавлави». 734016, г. Душанбе, ул. С. Шерози 16

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата химических наук, Ахмедов, Матин Зафарджонович

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ РАДИАЦИОННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

РЕКИ СЫРДАРЬИ И ЕЁ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ.

1.1 .Теоретические аспекты радиационной оценки экосистемы в бассейне реки Сырдарьи.

1.2. Источники радиационного загрязнения реки Сырдарьи.

1.3. Радиоэкологическая характеристика Кайракумского водохранилища и его особенности.

1.4. Влияние отходов урановой промышленности Северного

Таджикистана на окружающую среду.

1.5. Постановка задач и решение радиоэкологической проблемы.

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ РЕКИ СЫРДАРЬИ НА ФОРМИРОВАНИЕ ЕЕ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТАВА*.

2.1. Методика пробоотбора и анализ вод, почв и донных отложений.

2.2. Исследование физико-химического состава воды реки Сырдарьи в пределах Согдийской области.

2.3. Влияние донных отложений реки Сырдарьи на радиоэкологический состав.

2.4. Исследование радиоактивных свойств поверхностных вод реки Сырдарьи.

2.5. Радиационный фон бассейна реки Сырдарьи.

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ МИГРАЦИИ УРАНА

В ШАХТНЫЕ И ДРЕНАЖНЫЕ ВОДЫ.

3.1. Характеристика шахтных урансодержащих вод месторождения Киик-Тал Северного Таджикистана.

3.2. Радионуклидный состав шахтных и дренажных вод г. Табошар.

3.3. Миграция урана в системе «Дренажные воды - почва» на территории хвостохранилищ № 1-2 г. Табошара.

3.4. Радиационные загрязнения Дигмайского хвостохранилища.

ГЛАВА 4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ОЧИСТКИ УРАНСОДЕРЖАЩИХ ШАХТНЫХ И ДРЕНАЖНЫХ ВОД.

4.1. Умягчение урансодержащих шахтных и дренажных вод с применением активированных бентонитовых глин месторождения Шаршар.

4.2. Разработка технологии очистки промышленных урансодержащих^ шахтных и дренажных вод Северного Таджикистана.

IV",, 4.3. Осаждение диураната аммония из десорбата .>{.

ГЛАВА 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТРАБОТАННЫХ АКТИВИРОВАННЫХ БЕНТОНИТОВЫХ ГЛИН В КАЧЕСТВЕ ЗАЩИТНОГО СЛОЯ РАДИОАКТИВНЫХ ХВОСТОХРАНИЛИЩ.

5.1. Радиологические аспекты и риски.

5.2. Определение параметров защитного слоя хвостохранилищ радиоактивных отходов.

5.3. Экономический расчёт покрытия хвостохранилищ с отработанным бентонитом.

Введение диссертация по химии, на тему "Физико-химические основы накопления радионуклидов в бассейне реки Сырдарьи Республики Таджикистан"

Актуальность темы. Изучение закономерностей миграции, распределения и накопления радионуклидов в компонентах природных экосистем, подверженных влиянию атомно-энергетических объектов, а также в результате антропогенной деятельности и природных процессов является одной из актуальных задач физической химии.

I/ отложений в местах с пониженными скоростями течения. Коэффициенты накопления на хорошо промываемых участках и на песчаных грунтах, как

I 1 1 I Л ( 1 < 1 I 1 ¡1 ' ' и I 4 1 I ^ I ' 1 ' I I

I ' \ ' правило, невысоки. Загрязненное РН дно водоемов со слабым течением' '""V' становится источником вторичного радиоактивного загрязнения (РЗ) воды как за счет процессов десорбции РН из ДО в воду, так и за счет взмучивания ДО.

Поэтому разработка и совершенствование высокоэффективных методов очистки не только питьевых, но и сточных вод, обеспечивающих повторное их использование или сброс в поверхностные водоемы без нарушения их экологического равновесия, имеют большое значение.

В практике водоподготовки и водоочистки наблюдается тенденция к использованию более высокоэффективных сорбентов. Известно, что Республика Таджикистан характеризуется наличием больших запасов ; бентонитовых глин, относящихся к алюмосиликатному сырью, которые при соответствующей обработке могут успешно использоваться как высокоэффективные сорбенты. Таким образом, решение вопросов 4 применения высокоэффективных сорбентов, полученных из алюмосиликатного сырья Таджикистана, для очистки сточных вод является первоочередной задачей.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

- изучение физико-химического состава воды реки Сырдарьи в пределах Согдийской области; л

- выявление характеристик шахтных и технических вод отходов урановой промышленности; ' - установление основных физико-химических факторов, влияющих1,на; »"П«",", зависимость очистки шахтных и дренажных вод от урана;

- разработка технологии очистки урансодержащих шахтных и дренажных вод от урана;

- изучение возможности использования отработанных активированных бентонитовых глин в качестве защитного слоя хвостохранилищ отходов урановой промышленности.

238 и в различных слоях почвы в зависимости от времени года. Исследованы пути умягчения шахтных и дренажных вод с применением активированных бентонитовых глин и изучены методы очистки шахтных (дренажных) вод от урана с применением скорлупы урюка. Определена толщина защитного слоя отработанными бентонитовыми глинами расчетным и экспериментальным способами.

Практическая значимость работы заключается в том, что на основе проведенных исследований разработана принципиальная технологическая схема очистки урансодержащих шахтных и дренажных вод от урана. При этом насыщенную ураном скорлупу урюка можно перерабатывать с целью ,. „<. I» получения желтого кека. Предлагается для экономии аммиачной воды и »!'!'* ?; /? ' г, ,Тудаления,>примесеи. в процессе, подготовки ' десорбата перед"осаждением аммиачной водой до жёлтого кека, использовать пушонку (гидрооксида кальция). Рекомендуется вторичное использование отработанного бентонита в качестве защитного слоя хвостохранилищ, что эффективно с точки зрения экономии и экологии.

Основные положения, выносимые на защиту:

- результаты физико-химического анализа воды реки Сырдарьи (в пределах Согдийской области);

- характеристика шахтных и технических вод отходов урановой промышленности;

- исследование активированных бентонитовых глин для очистки и умягчения вод; 1 ' >1 м1, • '/ ' . И ' I 1 ' " ' I , N

- рекомендация вторичного использования отработанного бентонита в качестве защитного слоя хвостохранилищ.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 12 научных статей.

Заключение диссертации по теме "Физическая химия"

выводы

1. Определены физико-химические свойства воды бассейна р. Сырдарьи, а также водозаборов централизованного хозяйственно-питьевого назначения и установлено, что они имеют высокое содержание сульфатов, карбонатов и нитратов.

3. Установлено, что содержание урана в шахтных водах, выходящих из штольни месторождения г.Табошара водообильностью 40 мЗ/час, равно 10 мг/л, а в шахтных водах месторождения Киик-Тала содержание урана составляет 25-30 мг/л. Характеристика шахтных и технических вод г.Табошара и месторождения Киик-Тала показала целесообразность

4. Исследовано применение активированных бентонитовых глин для очистки дренажных и шахтных вод. Установлено, что использование активированных бентонитовых глин резко уменьшает жесткость воды по сравнению с исходной примерно в 8-10 раз, что связано с увеличением сорбционной емкости активированных бентонитов и повышением процента сорбции урана.

6. Изучены защитные свойства отработанных активированных бентонитовых глин от радиационного излучения на хвостохранилищах урановой промышленности. Установлено, что для всех хвостохранилищ покрытие толщиной 0,25 м достаточно для снижения интенсивности гамма-излучения и эксхаляции радона до уровня, близкого к фоновому значению. у ' выделения из них урана,

•• , ц ' '» * > V <\/ч<'

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации изучены особенности физико-химического состава воды реки Сырдарьи (в пределах Согдийской области). Обобщены результаты многолетнего мониторинга, проводимого для выявления воздействия «вода -осадок - вода» на естественные условия формирования химического состава воды бассейна реки Сырдарьи.

На основе экспериментальных данных установлено, что общий радиационный фон бассейна реки Сырдарьи в населённых пунктах Северного Таджикистана находится в пределах санитарно-допустимых норм. При сравнении общего радиационного фона на правобережной части реки Сырдарьи и левобережной части установлено, что на правобережной части реки Сырдарьи радиационный фон на 40-50% больше (составляет от 13 до 35 мкР/час), чем на левобережной. Такая аномалия радиации, на наш взгляд, связана с радиоактивно-рудными месторождениями Кураминских гор. В

Проведенные исследования показывают, что на всем протяжении реки от г.Канибадама до г.Бекабада наблюдается превышение норматива по общей - , жесткости от 30 до 300%. Содержания хлора, сульфатов, кальция и магния значительны по всем точкам отбора проб. Микроколичества магния намного больше в верховьях реки от г.Канибадама до Кайраккумской ГЭС. На наш взгляд, значительное содержание магния связано с его привносом из верховьев реки, а также накоплением его в водах Кайраккумского водохранилища.

На территории Северного Таджикистана накопилось огромное количество отходов урановой промышленности в хвостохранилищах, расположенных в непосредственной близости от густонаселенных.районов, которые становятся источником риска и экологической опасности. Поэтому проведение исследований, посвященных разработке технологических схем

88 „ извлечения урана из урансодержащих вод отходов урановой промышленности и очистки дренажных вод сорбентом, является эффективным с точки зрения экономии и экологии. Особый интерес представляют дренажные растворы, где содержание сульфат-ионов достигает 9200-9600 мг/л и карбонат-ионов - 1800 мг/л, а также в растворах содержатся уран и другие радионуклиды уран-ториевого ряда.

Известно, что Республика Таджикистан характеризуется наличием больших запасов бентонитовых глин, относящихся к алюмосиликатному сырью, которые при соответствующей обработке могут успешно использоваться как высокоэффективные сорбенты. Исследовалось применение активированных бентонитовых глин для выяснения механизма сорбционных свойств сточных вод. Объектом исследования являлись воды бассейна реки Сырдарьи в пределах Согдийской области Таджикистана, дренажные воды г.Табошара и шахтные воды месторождения Киик-Тал.л Использование активированных бентонитовых глин резко уменьшает' ^ , жесткость воды по сравнению с исходными примерно в 8-10 раз и, по-ц ^»ч |г((|. И ] р : ■)• видимому, это результат резкого 1 ■ увеличения сорбционнои'' • емкости^дяилл активированных бентонитов.

Установлено, что оптимальными условиями осуществления процесса' умягчения вод соляно-кислотными активированными бентонитами являются:

- для воды реки Сырдарьи в г.Канибадаме расход бентонита - 8 г и объем воды - 50 мл. При этом степень умягчения возрастает до 89,8%;

- для шахтных вод месторождения Киик-Тал расход бентонита - 10 г и объем воды - 50 мл. При этом степень умягчения возрастает до 88,9%;

- для дренажных вод г.Табошара расход бентонита - 15 г и объем воды -50 мл. При этом степень умягчения возрастает до 90,4%.

Как показывают полученные экспериментальные данные, после \ 1 снижения жесткости воды увеличивается сорбция урана на скорлупу урюка.

I /(" 1 к 1 » 11 , ' | I , и '< I " 1 '/I и 1 , 1 • \ ' '' ' '

1 При повышении температуры раствора степень извлечения урана также возрастает.

Насыщенную ураном скорлупу можно перерабатывать классическим способом. Однако использование пушонки на стадии осаждения желтого кека из десорбата считается выгодным. Исследования показали, что использование пушонки на стадии осаждения способствует экономит и дорогостоящей аммиачной воды. Применение пушонки ведет к поглощению воды с образованием гидроксида кальция и способствует удалению примесей в виде осадков, при этом основной металл концентрируется в растворе.

РЕКОМЕНДАЦИИ

Проведенные исследования показывают, что использовать воду реки Сырдарьи для нужд хозяйственно-бытового обеспечения без специальной подготовки не рекомендуется.

В загрязнение реки могут внести вклад радиационные объекты, дислоцированные на ее берегах. С этой позиции, проведение мониторинговых работ и анализ физико-химического состава воды Сырдарьи является актуальным.

Очищенные от урана шахтные и дренажные воды можно использовать для полива огородов.

При этом насыщенную ураном скорлупу можно перерабатывать с целью получения желтого кека. Предлагаем для экономии аммиачной воды и удаления примесей в процессе подготовки десорбата перед осаждением аммиачной водой до получения жёлтого кека, использовать пушонку.

Бентонитовые глины после умягчения воды рекомендуется использовать в качестве материала для покрытия поверхности хвостохранилища, с целью >*'3 , уменьшения выделения радона, снижения гамма-фона на поверхности и разноса песковой фракции в окрестности.

Список источников диссертации и автореферата по химии, кандидата химических наук, Ахмедов, Матин Зафарджонович, Душанбе

1. Утолим ли мы жажду? / Учебное пособие / Сост. Бушман J1.H. -Караганда - Алматы: Фонд «XXI», 2002. - С. 10-20.

2. Муртазаев X., Муртазаев А. Вода и экология Северного Таджикистана. // Доклады АН Республики Таджикистан. 2003. Т.46. №11-12. С.13-19.

3. Пути миграции искусственных радионуклидов в окружающей среде. Радиоэкология после Чернобыля. Пер. с англ. Л.Д.Апплби, Л.Девел, Ю.К.Мишра и др. / Под ред.Ф.Уорнера, Р.Харрисона. М.: Мир. 1999. -511 с.

4. Лисаченко Э.П. Оценка поступления естественных радионуклидов в окружающую среду. // Радиационная гигиена. Л. 1986. - С. 115-126.

5. Максимовский В.А., Харламов М.Г., Мальцев A.B., Лучин И.А., Смыслов A.A. Районирование территории России по ^степени радоноопасности. // АН РИ. 1996. №3. С.66.

6. Маргулис У.Я., Брегадзе Ю.И. Радиационная безопасность. Принципы и „'. средства ее обеспечения.1 М.: Эдиториал УРСС. 2000. - 116 с. \ , 1 г TÄ^ifi.

7. Смыслов A.A., Максимовский В.А., Харламов М.Г. и др. Радон в земной коре и риск радоноопасности. // Разведка и охрана недр. 1994. №4. -С.25-27.

8. Смыслов A.A. Уран и торий в земной коре. Л.: Недра. 1974.

9. Методические рекомендации ЛНИИРГа «Обследование и оценка радиационной обстановки на предприятиях по разведке и добыче нерадиоактивных полезных ископаемых подземным способом». / Терентьев Н.В., Шалак Н.И., Крисюк Э.М. и др. Л., 1988.

10. Рабочие материалы: «Безопасное управление отходами добычи и переработки урановых руд в странах Центральной Азии» (Региональный проект технического сотрудничества RER/9/086). / Международное' Ii •агентство по атомной энергии. — Ноябрь. 2008. С.10.

11. Мирсаидов У., Хакимов Н., Назаров Х.М., Камалов Д.Д. Переработка рентабельных отвалов для добычи урана. // Доклады АН Республики Таджикистан. 2005. Т.48. №7. С.55-61.

12. Хакимов Н. Физико-химические и технологические основы переработки отходов уранодобывающей промышленности: Автореферат дисс. к.т.н. -Душанбе. 2006. -21 с.

13. Разыков З.А., Гусаков Э.Г., Марущенко А.А., Ботов А.Ю., Юнусов М. Урановые месторождения Таджикистана. Худжанд: ООО «Хуросон». 2001.-212 с.

14. Хакимов Н., Назаров Х.М., Мирсаидов И.У., Муртазаев X. Источники загрязнения реки Сырдарьи естественными и искусственными радионуклидами. // Доклады АН Республики Таджикистан. 2005. Т.48. № 9-10. С.18-23.

15. Хакимов Н., Назаров Х.М., Мирсаидов У. Экологический риск при вторичной переработке урановых отвалов Гафуровского' хвостохранилища. // Доклады АН Республики Таджикистан. 2005. Т.48.' №7.-С.43-48. , s ч;/*4? -f i

16. Айматов И.Т., Торгоев И.А., Алёшин Ю.Г. Загрязнение поверхностных вод в бассейне Сырдарьи отходами горного производства. // Материалы международной конференции «Вода и устойчивое развитие ЦА». -Бишкек. 2001.-С.29.

17. Бобоев Б.Д., Назаров Х.М., Муртазаев X., Хакимов Н. Экологическаяобстановка Кайраккумского водохранилища. // Материалы научнопрактической конференции «Единение нации и развитие науки и • 1 > \ | техники». Чкаловск: ГМИТ. 2009. - С.91-94.

18. Муртазаев X., Муртазаев А. Радиоактивные хвостохранилища Северного Таджикистана. // Учёные записки ХГУ. Худжанд. 2006. №11. - С.50-55.

19. Урановые хвостохранилища в Республике Таджикистан: проблемы и пути их решения. / Под ред. М.М.Хакдодова. Душанбе. 2009. - 52 с.

20. Разыков З.А., Гусаков Э.Г., Беззубов Н.И., Павлюк JI.M. Опыт исследования законсервированного хвостохранилища. // Горный журнал. 2003. Спец. выпуск. С.82-83.

21. Разыков З.А., Юнусов М.М., Коптелов В.П., Холиков Д.X. Миграция, хвостовых растворов вокруг Дигмайского хвостохранилища. // Материалы республиканский научно-практической семинар1 1 I м • << <■ I Ii ' Iм 11 \ i i" Mi 1'' \ * " " i ,i Н'! " ■ f^i1

22. Современное состояние водных ресурсов Таджикистана проблемы перспективы рационального использования». - Душанбе. 2003. - С.65-66.

23. Беззубов Н.И., Разыков З.А., Юнусов М.М., Файзуллаев Б.Г. Оценка воздействия Дигмайского хвостохранилища на окружающую среду. // Сборник докладов Международной научно-практической конференции. Алматы. 2002.-С. 181-183.

24. Разыков З.А., Юнусов М.М. Эффективность различных материалов для локализации радионуклидов хвостохранилища. // Доклады АН Республики Таджикистан. 1997. Т.41. №11-12. С.30-33.

25. Разыков З.А. Физико-химические основы миграции компонентов пульп хвостохранилищ и способы их локализации: Дисс. к.т.н. Душанбе, 1998.

26. Разыков З.А., Юнусов М.М. Содержание радионуклидов и тяжелых элементов в почвенном покрове и растительности в зоне Дигмайского хвостохранилища. // Доклады АН Республики Таджикистан. 1997. Т.41. №11-12. С.25-29.

27. Халиков Д.Х., Разыков З.А., Коптелов В.П., Коптелов A.B. Взаимодействие объектов подземного выщелачивания с водозаборами и способы защиты подземных вод. // Доклады АН Республики Таджикистан. 2003. Т.46. №11-12. С.76-83.

28. ГОСТ 17.1.5.01-80. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязненность. М.: Издательство стандартов. 1980. - 6 с.

29. ГОСТ 17.1.1.01-77. Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. М.: Издательство стандартов. 1977. - 12 с.

30. ГОСТ 24481. Охрана природы. Гидросфера. Вода питьевая. М.: Издательство стандартов. 1981. - 12 с.

31. ГОСТ 17.1.3.07-82. Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля,1 ' 'ч! ' , ) , > , I <' 1 1 ' ' > ' " V.' Wкачества воды водоемов и водотоков. "- М.: Издательство стандартов, тф^'ф; 1982.- 12 с.

32. Алибаева М.И. Химико-биологические показатели качества воды , • Кайраккумского водохранилища. // Доклады АН Республики Таджикистан. 2003. Т.46. № 11-12. С.62-66.

33. Алексеенков А. Геохимия ландшафта и окружающая среда. М.: Недра. 1990.-С.142.

34. Мирсаидов У., Хакимов Н., Муртазаев X., Суфиев А. Физико-химический состав реки Сырдарьи (в пределах Согдийской области). // Доклады АН Республики Таджикистан. 2005. Т.48. №7. С.6-14

35. Юнусов М., Разыков 3., Муртазаев X. и др. Естественные радионуклиды в экосистемах Согдийской области. / Учёные записки ХГУ. Худжанд. 2005. №10. - С.67-72.

36. Хакимов Н., Войцехович О.В., Саидов В .Я., Хамидов Ф.А., Ахмедов М.З. Радиоэкологический мониторинг хвостохранилищ Северного Таджикистана. // Материалы VI Нумановских чтений. Душанбе. 2009. -С.207-213.

37. Нормы радиационной безопасности (НРБ-06) СП2.6.1.001-06. Агентство по ядерной и радиационной безопасности АН Республики Таджикистан. Душанбе: Дониш. 2006. - 17 с.

38. Хакимов Н., Назаров Х.М. Мирсаидов И.У. О возможностях извлечения урана из шахтных вод месторождения Киик-Тал Таджикистана. // Доклады АН Республики Таджикистан. 2005. Т.48. № 9-10. С. 100-104.

39. Хакимов Н., Ахмедов М.З., Назаров Х.М., Мирсаидов И.У., Гафуров С.Д. Технология очистки урансодержащих шахтных и дренажных вод. // Известия АН Республики Таджикистан. 2009. №2 (135). С.63-71.

40. С.226-228. I (I г ч*< • '„.,, ^ ^ Н'к гМ, I-ЛтИ«

41. Громов Б.В. Введение в химическую технологию урана. Учебник для * вузов. М.: Атомиздат. 1978. - 336 с.

42. Тиллобоев Х.И. Физико-химические основы формирования радиационноэкологического мониторинга на территории Дигмайского хвостохранилища. Дисс. к.т.н. Душанбе. 2010.

43. Николадзе Г.И. Технология очистки природных вод. М.: Высшая школа. 1987.-479 с.

44. Баротов М.А., Ахмедов М.З., Маматов Э.Д. Цеолитовые породы и продукты их кислотной обработки как адсорбент для очистки воды. //97

45. Материалы семинаров «2011 год Международный год химии» и «Радиационная безопасность Таджикистана». -Душанбе. АЯРБ АН РТ. 2011. - С.77-78.

46. Мирсаидов У.М., Рузиев Д.Р., Эмонов К.Ф. Применение активированных бентонитовых глин для умягчения воды. // Доклады АН Республики Таджикистан. 2005. Т.48. № 9-10. С.52-57.

47. Рузиев Дж. Р., Мирсаидов И.У., Ахмедов М.З. Умягчение жесткости вод с применением активированных бентонитовых глин. // Доклады АН Республики Таджикистан. 2010. Т.53. №2. С.135-138. *

48. АН РТ. Душанбе. 2010. - С. 116-120.

49. Коренев Ю.М., Овчаренко В.П. Общая и неорганическая химия. Часть III. Основы химической термодинамики и кинетики. М.: Издательство Московского университета. 2002. - 48 с.

50. Хакимов Н., Мирсаидов И.У., Ахмедов М.З. Очистка шахтных и -дренажных вод от урана // Материалы республиканской научнопрактической конференции «Современные проблемы химии, химической технологии и металлургии». Душанбе. 2009. - С.238-239.

51. Хакимов Н., Назаров Х.М., Мирсаидов И.У. Физико-химические и технологические основы переработки отходов урановой промышленности. Душанбе: Дониш. 2011. - 125 с.

52. Радиометрия и ядерная геофизика. Расчет гамма-поля от геологических объектов произвольной формы. Методическая указания / сост. В.П.Молев. Владивосток: Изд-во ДВГТУ. 2006. - 16 с.

53. Санитарные правила ликвидации, консервации и перепрофилирования предприятий по добыче и переработке радиоактивных руд. (СП ЛКП91.. -М. 1991.-76 с. , 't , '» < > i > i V " ¡ » 1 >> 1 •« 1 ! ' i1 1 » j.i i i 1 f 1 ' !■ и i ' 1 i i* и

54. Назаров Х.М., Хакимов Н., Мирсаидов И.У., Ахмедов М.З., Мирсаидов У. Осаждение диураната аммония из десорбата. // Материалы семинаров «2011 год Международный год химии» и «Радиационная безопасность Таджикистана». - Душанбе. АЯРБ АН РТ. 2011. - С.41-45.

55. Карпов Ю.А., Савостин А.П. Методы пробоотбора и пробоподготовки. -М.: БИНОМ. 2003.-243 с.

56. Назаров Х.М., Мирсаидов И.У., Баротов Б.Б., Ахмедов М.З., Мирсаидов У.М. Поиск и возможности переработки отходов урановойпромышленности. // Доклады АН Республики Таджикистан. 2011. Т.54. №10. С.837-840

57. Назаров Х.М., Хакимов Н., Баротов Б.Б., Мирсаидов И.У., Ахмедов М.З., Мирсаидов У.М. Осаждение диураната аммония из десорбата.// Доклады АН Республики Таджикистан. 2011. Т.54. №8. С.657-660

58. Муртазаев X., Бобоев Б.Д., Болибеков Ш., Ахмедов М. Радиологический мониторинг северных склонов Моголтау Таджикистана. // Известия АН Республики Таджикистан.2010. №3 (140). С.107-109