Brevet FR2557142A1 — publié le 19850628

La présente invention concerne un procédé pour séparer du radium- 226 présent dans un liquide aqueux, en particulier du produit de décantation des résidus d'une mine d'uranium. Les opérations d'extraction et de broyage de minerai d'uranium peuvent provoquer le rejet de grosses quantités d'eau dans l'environnement à partir des zones de résidus, selon les conditions climatiques locales. Bien entendu, les résidus sont constitués par la partie rejetée d'un minerai entraînée par lavage lors de la concentration par l'eau. Habituellement les résidus sont transférés dans une cuve de retenue ou un bassin de résidus lors de l'exploitation minière et il s'agit d'un processus généralement accepté dans l'extraction d'uranium. Dans les bassins, on laisse les résidus se déposer de sorte que le minerai solide ou rejeté se dépose ou se sépare par décantation de la suspension. Les produits de décantation contiennent normalement du radium-226 en des quantités qui dépassent notablement les niveaux autorisés de rejet. Le traitement des produits de décantation des résidus pour en éliminer le radium-226 est donc indispensable avant leur rejet dans les cours d'eau. Dans la technique la plus courante d'élimination du radium-226, on ajoute du chlorure de baryum au produit de décantation des résidus pour en éliminer le radium-226. Le chlorure de baryum réagit avec les sulfates et les carbonates présents dans le produit de décantation pour donner des précipités de sulfate de baryum et de carbonate de baryum, ces deux sels de baryum étant tous deux très peu solubles. Le radium-226 est incorporé dans le précipité pendant la formation de ce dernier; il peut en outre être adsorbé à la surface de ce précipité. On sépare ensuite le précipité de la solution. Dans des installations classiques de traitement, on effectue aussi bien la précipitation que la décantation ultérieure dans des bassins ou des pièces d'eau. On a également mis au point un système de traitement du type mécanique. Le processus mécanique fondamental est le même que pour les bassins décrits plus haut sauf que la précipitation a lieu dans des réacteurs du type cuves agitées et que le précipité est séparé de la solution par filtration plut8t que par simple décantation. En général, les systèmes à bassins actuellement en service sont incapables de répondre aux normes courantes des effluents dans le cas du 2557 1 42 radium-226 dans certains pays. A cet égard, on observe une tendance pour des normes de plus en plus strictes, ce qui veut dire, que les composants radio- actifs doivent être présents en des proportions de plus en plus petites si l'on désire répondre à ces normes. En outre, la boue radioactive s'accumule dans les bassins et les spécialistes sont de plus en plus préoccupés par le problème posé par l'évacuation des bassins à la fin de leur durée de service, par exemple lors de la fermeture de la mine. En général, les longues durées de séjour nécessaires avec les bas- sins rendent ces derniers relativement coûteux quand on les construit selon les normes modernes. Bien sur, ces bassins exigent également de l'espace. En ce qui concerne les systèmes de traitements mécaniques, ils sont également relativement onéreux à construire et exigent une main-d'oeuvre qualifiée pour le fonctionnement et l'entretien. A l'heure actuelle, une seule installation complète a pu fonctionner et ceci très récemment. La sé- paration des matières solides par filtration est critique et doit être conçue minutieusement. Des durées de contact en vue de la précipitation, d'environ 1 heure ou plus sont indispensables de sorte que les cuves de réaction doivent être de grande taille. La précipitation dans des cuves exige un apport cons- tant d'énergie pour le mélange. Il est donc évident que les techniques actuelles d'élimination du radium226 présent dans des produits résiduaires d'une mine d'uranium, sont onéreuses aussi bien en ce qui concerne le temps que l'espace et restent malgré tout relativement inefficaces. La présente invention vise à fournir un procédé de séparation du radium226 d'un liquide aqueux, qui soit rapide, relativement bon marché et n'exigeant que peu d'espace. En conséquence, selon son aspect le plus large, la présente invention concerne un procédé pour séparer du radium-226 présent dans un liquide aqueux en ajoutant un agent de précipitation à ce liquide, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer le liquide, y compris l'a- gent de précipitation, de bas en haut à travers un lit particulaire fluidisé en un matériau chimiquement inerte qui contribue à la coprécipitation et à l'élimination du radium-226 et à ajouter l'agent de précipitation au liquide au voisinage du lit particulaire. Selon un aspect préféré et comme dans la technique antérieure, l'agent de précipitation est le chlorure de baryum. Normalement, le lit particulaire est du sable dont la granulométrie de départ est d'au moins 0,3 mm environ en diamètre. La granulométrie augmente à mesure de l'enro- bage par le précipité. Si nécezsaire, on peut utiliser un autre lit particu- laire, par exemple en perles dte verre à titre de support pour le sable. On peut également employer une plaque perforée. L'invention est d'un intérêt particulier pour l'élimination du radium-226 présent dans le prozuit de décantation des résidus d'une mine d'uranium. D'autres aspects de l'invention apparaîtront à l'examen du dessin annexé dont la figure unique est un schéma d'un appareil permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Le dessin représente une colonne 2 qui contient un matériau granu- laire chimiquement inerte 4, par exemple du sable, susceptible d'être flui- disé par un courant ascendant de liquide. Si nécessaire, le matériau granu- laire peut être supporté par m lit 6 d'un matériau particulaire comprenant des particules plus grosses, par exemple des perles de verre. La colonne 2 comprend une première entrée l- pour recevoir le matériau à traiter, en l'occurrence le produit de déeaitation de résidus. Une seconde entrée 10 est prévuepour recevoir une solut:xn d'un agent de précipitation comme, par exemple, le chlorure de baryum. Une première sortie 12 permet le passage de l'effluent avec presque la totalité du radium-226 éliminé. La solution admise par les entrées 8 et 10, notamment par l'entrée 8, sert à fluidiser le matériau granulaire 4. L'appareil représenté peut fonctionner en continu, une partie du matériau granulaire chargée de précipité étant périodiquement soutirée par une seconde sortie 14 et remplacée par du matériau frais admis par une troisième entrée 16. Dans le réacteur 2, le radium-226 se dépose à ia surface du matériau granulaire 4 contenu dans le réacteur. La matière radioactive est ccprécipitée, comme dans la technique antérieure, par la réaction du chlorure de baryum qui conduit à la précipitation du sulfate ou du carbonate de baryum entraînant vers le bas le radium radioactif. La technique de fonctionnement en lit fluidisé fournit un matériau granulaire 4 comprenant en occlusion la matière radioactive, que l'on peut facilement séparer de la solution et manipuler tout aussi facilement. En général, le matériau granulaire est d'un prix suffisamment bas pour permettre son évacua- tion directe une fois qu'il est chargé de radium. On remarquera que l'entrée pour l'agent de précipitation est dis- posée de manière à ce que l'agent de précipitation soit ajouté au produit de décantation à proximité de la matière 4. L'entrée 10 peut aussi amener l'agent de précipitation à la base du lit 2, comme représenté, mais cela n'est pas essentiel. On peut obtenir de bons résultats en introduisant l'agent de précipitation en deux endroits dans le lit 2. L'un des avantages du procédé réside dans le fait qu'un matériau granulaire de peu de valeur, par exemple même des résidus grossiers provenant d'une mine d'uranium, peut être utilisé en qualité de matériau particulaire 4 dans la colonne 2. Etant donné qu'aucune étape distinctede séparation des solides n'est nécessaire, le procédé est à la fois plus simple et moins onéreux à mettre en oeuvre que la technique antérieure. La grande surface de contact du matériau particulaire 4 provoque une précipitation très rapide de radium- 226. Cela veut dire que le réacteur 2 peut être de petite taille. Le résidu solide contenant le radium-226 est produit sous une forme facile à manipuler et qui normalement n'exige pas de déshydratation. On peut évacuer le résidu de plusieurs façons connues. Le résidu radioactif demeure dans une colonne fermée jusqu'à sa décharge et aucune énergie de malaxage n'est requise pour le stade de précipitation étant donné que la colonne de liquide naturelle en amont de la cuve à résidus dans une mine d'uranium peut servir en général pour faire fonctionner le réacteur à écoulement ascendant. L'efficacité d'élimination est élevée mais on peut encore l'améliorer si l'cn installe deux ou plusieurs colonnes en série. En outre, le matériel est compact et peut être portatif pour une utilisation à court terme. L'équipement peut par exemple être monté sur une rampe de manoeuvres. Il convient de souligner que le matériau 4 facilite la précipitation et l'occlusion du précipité, mais ce n'est pas un filtre. Il a été question du radium-226 mais le procédé de l'invention con- vient pour séparer de nombreux isotopes radioactifs, en particulier d'autres métaux alcalino-terreux, par exemple du strontium ou du césium. Les exemples suivants servent à illustrer l'invention: Exemple 1 On traite le produit de décantation de résidus provenant de la zone de résidus de broyage de minérai d'uranium de l'Ontario. L'installation utilise un procédé de lixiviation à l'acide sulfurique. On pompe le produit de décantation de bas en haut à travers une colonne ayant 25,4im de diamètre contenant du sable siliceux tamisé (diamètre moyen 0,326 mm) supporté par une couche de perles de verre ayant 3 mm de diamètre. La hauteur du lit non expansé de sable est de 12 cm et le débit est de 120 ml/min.(supérieur à la vitesse mininale de fluidisation). On dose +2 le chlorure de baryum à 4 mg/l, exprimé en Ba. Après 4 heures d'opération, on prélève des échantillons de l'effluent par une ouverture située au-dessus du lit. Les résultats sont comme suit: - niveaux de radium-226 dans le produit à traiter: 378 pCi/l (total) 132 " (dissous) radium-226 total moyen dans l'effluent sur quatre heures: 24 pCi/l pour une élimination de 93,6 %. Exemple 2 On traite un produit de décantation de résidus provenant de la zone de résidus de broyage de minérai d'uranium du Saskatchawan en utilisant le même appareil que dans l'exemple 1. Cette installation fonctionne également avec un procédé de lixiviation à l'acide sulfurique. Le diamètre moyen des grains de sable est de 0,505 mm et la hauteur du lit non expansé est de 24 cm. On effectue une série de 11 tests durant chacun deux heures. Les débits sont compris dans l'intervalle de 132 à 348 ml/min. (tous supérieurs au débit minimum de fluidisation). La dose de chlorure de baryum est de 16 mg/l, exprimée en Ba. On obtient les résultats sui- vants: - niveaux moyens de radium dans le produit à traiter: 389 pCi/l (total) 293 pCi/l (dissous) - effluent - moyenne des 11 tests 26 pCi/l (total) 21 pCi/l (dissous) Exemple 3 Les conditions sont les mêmes que dans l'exemple 2 mais les niveaux 2557 142 du produit de décantation à traiter sont plus bas. On obtient les résultats suivants: - niveaux moyens de radium dans le produit à traiter: pCi/l (radium-226 total) 50 pCi/l (radium-226 dissous). Après une série de 7 tests, tous les niveaux de radium-226 de l'effluentfaussi bien en ce qui concerne le radium-226 total que le radium- 226 dissous, sont égaux ou inférieurs à 6 pCi/l. 255 7 1 42 REVENDICATIONS 1. Procédé pour séparer du radium-226 présent dans un liquide aqueux par addition d'un agent de précipitation au liquide, caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer le liquide contenant l'agent de précipita- tion de bas en haut à travers un lit fluidisé particulaire (4) en un matériau chimiquement inerte qui contribue à la coprécipitation et à l'élimination du radium-226 et à ajouter l'agent de précipitation au liquide au voisinage du lit particulaire (4). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent de précipitation est le chlorure de baryum. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le lit particulaire (4) est en sable ou un matériau analogue. 4. Procédé selon la Revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la granulométrie de départ du lit particulaire est d'au moins 0,3 mm environ en diamètre. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on prévoit également un lit de support (6) pour le lit particuliare (4). 6. Procédé pour éliminer du radium-226 présent dans le produit de décantation de résidus d'*-le mine d'uranium ou de broyage de minerai d'uranium, caractérisé en ce qu'il consiste à ajouter un agent de précipita- tion au produit de décantation, à faire passer le produit de décantation avec l'agent de précipitation de bas en haut à travers un lit particulaire fluidisé (4) en un matériau chimiquement inerte de sorte que l'agent de précipitation réagit avec les ions du produit de décantation pour précipi- ter un sel insoluble, ce sel insoluble assurant le coprécipitation du radium-226 présent dans le produit de décantation, le matériau particulaire facilitant la précipitation du sel insoluble et la coprécipitation du radium-226, l'agent de précipitation étant ajouté au produit de décantation au voisinage du lit particulaire. 7. Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'agent de précipitation est le chlorure de baryum et en ce que le produit de dé- cantation contient des ions sulfate ou carbonate. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le matériau particulaire est du sable ou une matière similaire.