本文關鍵詞：某鈾礦山鈾尾礦屬性與核素鈾的遷移規(guī)律及工程阻滯研究

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【摘要】：鈾尾礦中的有害元素的遷移擴散,特別是放射性核素的遷移擴散嚴重污染周邊環(huán)境并對人體造成危害。本論文以我國某典型鈾尾礦為研究對象,通過XRD、SEM-EDS和BCR分步提取法系統(tǒng)的調(diào)查了鈾尾礦中U、Sr、Mn和Fe的賦存狀態(tài),并研究了其在模擬降雨條件下的遷移擴散規(guī)律,以及模擬鈾尾礦中加入蒙脫石前后,放射性核素鈾的遷移擴散規(guī)律,所獲實驗分析與計算機模擬結(jié)果為該鈾尾礦中放射性核素鈾污染的預防和治理提供了理論依據(jù)。鈾尾礦礦物學特征研究表明,其主要礦物為石英、鈉長石、微斜長石和二水石膏等,其中U、Sr、Mn和Fe賦存總量分別為30.4μg·g-1、122.0μg·g-1、523.0μg·g-1和9700.0μg·g-1,雖然U、Mn的賦存總量低但其遷移活性最強。在鈾尾礦礦物學特征研究的基礎上,針對研究區(qū)的實際情況和研究目的,選用半動態(tài)淋濾實驗來研究U、Sr、Mn和Fe在不同p H值的淋濾液、鈾尾礦粒徑和環(huán)境溫度條件下的遷移釋放規(guī)律。結(jié)果表明,U、Sr、Mn和Fe的累計釋放量均受到淋濾液的p H值、鈾尾礦粒徑和環(huán)境溫度的影響,隨著淋濾液的p H值的增加,U和Mn的累計釋放量減少,Sr的增加,而Fe的相關性不強;隨著鈾尾礦粒徑的減小,U、Sr、Mn和Fe的累計釋放量均顯著增加;隨著環(huán)境溫度的增加,除了25℃淋濾液p H=5的條件下,U的累計釋放量異常外,U、Sr、Mn和Fe在不同溫度條件下的累計釋放規(guī)律趨勢一致。淋濾液的p H值、鈾尾礦粒徑對于U、Sr、Mn和Fe的累計釋放規(guī)律的影響要明顯強于環(huán)境溫度的影響。在不同淋濾因素影響下,鈾尾礦中U、Sr、Mn和Fe的釋放規(guī)律均可描述為:其累計釋放量最初隨淋濾時間增加而迅速增加,然后隨淋濾時間增加而緩慢增加,最終趨于穩(wěn)定。其中U在累計釋放量緩慢增加階段出現(xiàn)了快速釋放、慢速釋放的反復的過程。通過U賦存狀態(tài)分析可將其釋放過程解釋為:隨著淋濾實驗的增加,酸性淋濾液使得鈾尾礦中二水石膏逐步溶解,從而導致其結(jié)晶過程吸附的含U次生礦物緩慢融入到淋濾液中,使得U的釋放出現(xiàn)了小幅度的增加。通過采用水文地球化學模擬軟件PHERRQC對鈾尾礦中核素鈾在地下水中的賦存狀態(tài)和遷移釋放規(guī)律進行了模擬和預測。結(jié)果表明,地下水中鈾主要以U(VI)為主,賦存形式為鈾銑離子或是與地下水中SO42-和OH-結(jié)合形成相應的含鈾絡合物。當滲透系數(shù)為35~50 m/d時,邊界處核素鈾的濃度值在140~180天達到了初始污染的濃度值。在初始位置加入一定量的蒙脫石來模擬核素鈾的工程阻滯效果,結(jié)果表明,加入蒙脫石泥漿后,初始位置核素鈾的濃度由2.77 mg/L降低為0.5 mg/L左右,在一個模擬周期(250天)內(nèi),其遷移距離隨著鈾尾礦滲透系數(shù)的降低而減少,表明蒙脫石作為阻滯材料對核素鈾起到良好的吸附阻滯效果,但必須引起注意的是核素鈾的半衰期很長,有必要對其進行專門化的治理,以達到阻滯固化核素鈾的目的。
【關鍵詞】：核素遷移 賦存狀態(tài) 模擬降雨 PHREEQC 阻滯模擬
【學位授予單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD926.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-21
• 1.1 選題依據(jù)及研究意義11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 鈾尾礦屬性研究11-12
• 1.2.2 放射性核素遷移研究12-14
• 1.2.3 放射性核素遷移模擬研究14-15
• 1.2.4 放射性核素遷移阻滯研究15-16
• 1.3 研究內(nèi)容與研究目標16-17
• 1.3.1 研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 研究目標17
• 1.4 研究技術(shù)路線17-18
• 1.5 主要成果18
• 1.6 特色與創(chuàng)新點18-19
• 1.7 主要工作量19-21
• 2 鈾尾礦屬性研究21-30
• 2.1 樣品的采集與前處理21-22
• 2.1.1 鈾尾礦堆積體21-22
• 2.1.2 滲濾液22
• 2.2 鈾尾礦礦物學特征22-29
• 2.2.1 化學成分22-23
• 2.2.2 物相分析23-25
• 2.2.3 微觀形貌與能譜分析25-28
• 2.2.4 含水率28
• 2.2.5 pH值28-29
• 2.2.6 粒度分布29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 3 鈾尾礦在模擬降雨條件下有害元素遷移規(guī)律的研究30-45
• 3.1 樣品消解及U、Sr、Mn總量分析30-31
• 3.1.1 實驗30-31
• 3.1.2 結(jié)果與討論31
• 3.2 樣品中U、Sr、Mn和Fe賦存狀態(tài)31-34
• 3.2.1 實驗31-33
• 3.2.2 結(jié)果與討論33-34
• 3.3 淋濾過程對U、Sr、Mn和Fe浸出釋放的影響34-40
• 3.3.1 實驗34-36
• 3.3.2 pH對鈾尾礦中U、Sr、Mn和Fe浸出的影響36-37
• 3.3.3 溫度對鈾尾礦中U、Sr、Mn和Fe浸出的影響37-39
• 3.3.4 粒徑對鈾尾礦中U、Sr、Mn和Fe浸出的影響39-40
• 3.4 鈾尾礦中鈾浸出機理分析40-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 4 核素鈾遷移模型的建立45-52
• 4.1 鈾尾礦庫區(qū)水文地質(zhì)概況45-47
• 4.1.1 地形地貌45
• 4.1.2 區(qū)域地質(zhì)概況45-46
• 4.1.3 礦區(qū)地質(zhì)概況46
• 4.1.4 氣候條件46
• 4.1.5 水文地質(zhì)概況46-47
• 4.2 建立核素遷移模型的方法47-48
• 4.3 遷移模型模擬研究48-51
• 4.3.1 數(shù)字模型48
• 4.3.2 概念模型48-49
• 4.3.3 參數(shù)選擇49-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 5 核素鈾的遷移模擬研究52-64
• 5.1 賦存狀態(tài)的模擬52-59
• 5.1.1 賦存狀態(tài)52-53
• 5.1.2 測定方法53-54
• 5.1.3 模擬結(jié)果及分析54-59
• 5.2 遷移規(guī)律的模擬59-62
• 5.2.1 遷移規(guī)律59-60
• 5.2.2 模擬結(jié)果及分析60-62
• 5.3 本章小結(jié)62-64
• 6 工程阻滯研究64-74
• 6.1 蒙脫石樣品的提純64-66
• 6.1.1 實驗64-65
• 6.1.2 結(jié)果與分析65-66
• 6.2 蒙脫石吸附核素鈾的模擬66-68
• 6.2.1 機理研究66-67
• 6.2.2 模型的建立67-68
• 6.3 模擬結(jié)果68-73
• 6.4 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-76
• 致謝76-77
• 參考文獻77-84
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文及研究成果84

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本文編號：908327