某铀矿山尾矿中有害金属元素的迁移、阻滞及机理研究

发布时间：2022-09-29 19:37

　　铀尾矿堆积体在大气降水的淋滤和地表潜水的渗滤作用下,其内的有害金属离子较易进入地表水和浅层地下水中,给人类健康和生态环境带来严重危害。因此,防止铀尾矿库退役后有害金属离子的迁移一直是环境领域国内外关注与研究的重要课题。膨润土、沸石矿物对放射性和重金属离子具有良好的吸附和固化性能,是治理铀尾矿库潜在的固化基材。本文以我国某地铀矿山尾矿为研究对象,在铀尾矿矿物组分及理化属性研究基础上,研究尾矿中有害金属离子的含量、赋存状态及可迁移活性;研究尾矿粒度、淋滤液pH等因素对铀尾矿堆积体中有害金属离子的迁移影响;并基于膨润土良好的阳离子交换性、防渗性和胶体分散性,将其作为吸附和阻滞材料。研究膨润土对有害金属离子的吸附行为;将膨润土胶体注入铀尾矿堆积体中,制备膨润土/铀尾矿复合体,研究复合体中膨润土凝胶对有害金属离子的吸附、孔隙封闭及密水性;研究膨润土在碱性水体系中形成沸石矿物及对铀尾矿堆积体的密水和对有害金属离子的阻滞效果;查明铀尾矿堆积体的化学和矿物组分及理化属性、铀尾矿堆积体中有害金属离子的迁移规律、膨润土对铀尾矿中有害金属离子的吸附规律、膨润土转化为沸石矿物的优化合成条件;揭示铀尾矿堆积体中... 

【文章页数】：198 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 立题背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 有害金属元素迁移研究
        1.2.2 铀尾矿治理研究现状
    1.3 存在的问题与发展趋势
        1.3.1 存在的问题
        1.3.2 发展趋势
    1.4 研究目标与研究内容
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 研究内容
    1.5 主要创新成果与创新点
        1.5.1 主要创新成果
        1.5.2 创新点
    1.6 主要工作量
2 铀尾矿堆积体的属性研究
    2.1 样品采集与处理
        2.1.1 样品的采集
        2.1.2 样品的前处理
    2.2 实验与测试
        2.2.1 原料与试剂
        2.2.2 仪器与设备
        2.2.3 分析与测试
        2.2.4 表征方法
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 矿物组成分析
        2.3.2 化学成分分析
        2.3.3 含水率分析
        2.3.4 粒度分析
        2.3.5 pH分析
        2.3.6 阳离子交换容量
        2.3.7 有害金属元素的分布特征
        2.3.8 有害金属元素的赋存状态
        2.3.9 有害金属元素对环境的综合影响
    2.4 本章小结
3 铀尾矿中有害金属元素的静态浸出行为研究
    3.1 实验
        3.1.1 原料与试剂
        3.1.2 仪器与设备
        3.1.3 实验方法
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 时间对铀尾矿试样中Mn、Sr、Pb、U的浸出影响
        3.2.2 液固比对铀尾矿试样中Mn、Sr、Pb、U的浸出影响
        3.2.3 pH值对铀尾矿试样中Mn、Sr、Pb、U的浸出影响
        3.2.4 粒度对铀尾矿试样中Mn、Sr、Pb、U的浸出影响
        3.2.5 铀尾矿有害金属元素释放动力学
    3.3 本章小结
4 铀尾矿中有害金属元素的动态浸出行为研究
    4.1 实验
        4.1.1 原料与试剂
        4.1.2 仪器与装置
        4.1.3 实验方法
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 不同尾矿粒径对尾矿中Mn、Sr、Pb、U的浸出影响
        4.2.2 不同淋浸液pH值对尾矿中Mn、Sr、Pb、U的浸出影响
    4.3 本章小结
5 膨润土对Mn、Sr、Pb、U的吸附行为
    5.1 实验
        5.1.1 实验原理
        5.1.2 原料与试剂
        5.1.3 仪器与装置
        5.1.4 实验方法
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 膨润土试样的理化性质
        5.2.2 膨润土对Mn、Sr、Pb、U的单吸附行为
        5.2.3 膨润土对Mn、Sr、Pb、U的共吸附行为
        5.2.4 膨润土对Mn、Sr、Pb、U的吸附机理
    5.3 本章小结
6 沸石矿物的合成与表征
    6.1 实验
        6.1.1 实验原理
        6.1.2 原料与试剂
        6.1.3 仪器与装置
        6.1.4 实验方法
    6.2 结果与讨论
        6.2.1 Na/Si摩尔比对合成沸石矿物的影响
        6.2.2 Si/Al摩尔比对合成沸石矿物的影响
        6.2.3 反应温度对合成沸石矿物的影响
        6.2.4 反应时间对合成沸石矿物的影响
        6.2.5 加水量对合成沸石矿物的影响
        6.2.6 优化条件下沸石矿物的微观形貌特征
        6.2.7 优化条件下沸石矿物的化学键特征
    6.3 本章小结
7 沸石矿物/铀尾矿复合体的制备与稳定性研究
    7.1 实验
        7.1.1 沸石矿物/铀尾矿复合物制备
        7.1.2 膨润土/铀尾矿复合体的制备
        7.1.3 沸石矿物/铀尾矿复合体的制备
        7.1.4 静态浸出方法
        7.1.5 半动态浸出方法
    7.2 结果与讨论
        7.2.1 沸石矿物/铀尾矿复合体的形貌与结构表征
        7.2.2 沸石矿物/铀尾矿复合体中Mn、Sr、Pb、U的浸出特性
        7.2.3 沸石矿物/铀尾矿复合体对有害金属离子的阻滞机理
    7.3 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
致谢
参考文献
攻读博士期间发表的学术论文及研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]羟基方钠石的形成机理[J]. 胡小强,彭同江,孙红娟,赵二正.  硅酸盐学报. 2016(08)
[2]NaA沸石的合成及热稳定性研究[J]. 胡小强,彭同江,孙红娟,李联.  非金属矿. 2015(06)
[3]铀矿山尾矿库区浅层尾砂中核素的垂直分布特征[J]. 蒋经乾,劳玉军,王理,齐文,高柏,姚高扬.  环境化学. 2015(08)
[4]铀尾矿库渗漏地下含水层中六价铀的几种吸附反应运移模型对比[J]. 焦友军,施小清,吴吉春.  环境科学学报. 2015(10)
[5]钠基膨润土-NaAlO2-NaOH水体系合成方钠石的条件与机理[J]. 何倩,孙红娟,彭同江,李涛,晋新亮.  人工晶体学报. 2014(02)
[6]铀尾矿粒径对浸滤中铀释放的影响研究[J]. 王津,刘娟,陈永亨,齐剑英,朱莉,康明亮,李祥平,吴颖娟.  环境与健康杂志. 2013(06)
[7]膨润土对重金属离子的竞争性吸附研究[J]. 胡克伟,贾冬艳,颜丽,关连珠.  土壤通报. 2011(02)
[8]铀矿冶放射性固体废物最小化[J]. 张学礼,徐乐昌,魏广芝,高洁,王尔奇.  铀矿冶. 2010(04)
[9]膨润土碱熔活化合成4A分子筛[J]. 伊莉,马红超,付颖寰,王永为,于春玲,董晓丽.  应用化学. 2009(12)
[10]土壤中重金属离子竞争吸附的研究进展[J]. 林青,徐绍辉.  土壤. 2008(05)

硕士论文
[1]某铀矿山铀尾矿属性与核素铀的迁移规律及工程阻滞研究[D]. 史鸿晋.西南科技大学 2016
[2]堆浸铀尾矿污染物释放机理研究[D]. 周新尧.南华大学 2015
[3]水介质条件下不同粒径的铀尾矿中铀元素释放的实验研究[D]. 周魁.南华大学 2015
[4]铀尾矿与土壤中放射性铀、钍及部分重金属元素的释放迁移规律研究[D]. 朱莉.广州大学 2013
[5]膨润土微波辐射法合成4A沸石[D]. 郭尚伟.广西大学 2006



本文编号：3683186