Процессы и аппараты урановых производств Курс лекций Ассистент кафедры ХТРЭ Кантаев Александр Сергеевич МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 1

Лекция 5 РУДНОЕ СЫРЬЕ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ 2

Схема цепи аппаратов тонкого измельчения и классификации 3 Рисунок – 1 Схема цепи аппаратов тонкого измельчения 1 – бункер; 2 – транспортерные весы; 3 – шибер с пневмоприводом; 4 – классификатор; 5 – регулятор расхода; 6 – шаровая мельница; 7 – зумпф; 8 – гидроциклон; 9 – пьезометрический регулятор плотности; 10, 11 – насосы; 12 – сгуститель.

Схема цепи аппаратов тонкого измельчения и классификации работа сгустителя 4

Обогащение руд 5

6 Для сокращения массы перерабатываемой руды проводят процессы физического обогащения, если это позволяют свойства перерабатываемой руды. Процесс обогащения заключается в разделении руды на два и более продуктов с концентрированием в каждом из них одного минерала или группы родственных минералов. Продуктами процесса обогащения являются: концентрат, в котором собираются полезные минералы; хвосты, содержащие основную массу минералов пустой породы (если извлечение ценного компонента из них известными сейчас методами экономически нецелесообразно, то хвосты называются отвальными); промежуточный продукт – продукт, процесс обогащения которого по тем или иным причинам не закончен.

Обогащение руд 7 Для сокращения массы перерабатываемой руды проводят процессы физического обогащения, если это позволяют свойства перерабатываемой руды. где:С конц – концентрация металла в концентрате; С руд – концентрация металла в исходной руде. Учитывая, что содержание редких, рассеянных элементов в руде составляет десятые, сотые и даже тысячные доли процента, а требования к чистоте высокие, степень обогащения достигает 100, 1000 и более. Зачастую руды редких, рассеянных элементов являются комплексными рудами. Например: U - Mo; U - V; Mo - V; U - Та - Nb и др.

Методы обагащения 8 Ручная рудоразборка (урановые руды (в середине века); руды, содержащие бериллий, драгоценные металлы, драгоценные камни). Для d=(40-200)мм; Гравитационный метод - основан на разности плотностей минералов Р.З. и пустой породы, и на разности скоростей падения в жидких и воздушных средах; Флотация - основана на различии физико-химических свойств ценных компонентов и пустой породы (на различии смачиваемости); Магнитное обогащение - различная магнитная восприимчивость; Электростатический - используется различие в электропроводности, электроёмкости, сопротивлении, диэликтрических свойств; Радиометрический - применяется только для радиоактивных руд. Используют свойства радиоактивности этих элементов; Методы химического концентрирования - эти методы основаны на процеcce выщелачивания. Обработка химически активными средами с целью селективного перевода ценных компонентов в раствор.

Гравитационное обогащение урановых руд 9 Минералы редких металлов, как правило, имеют высокие плотности: Циркон и ильменит - 4,6 [г/см 3 ]; Рутил-4,15 [г/см 3 ]; Колумбиты - танталаты - 5÷8 [г/см 3 ]; Урановые минералы - 8÷10 [г/см 3 ]. Плотность же минералов пустой породы 2,5 - 2,6 г/см 3. Разница плотностях может быть (2 ÷4) раза. Основными гравитационными процессами являются: В водной среде: обогащение на осадочных машинах; концентрационных столах; шлюзах; винтовых и конусных классификаторах. В воздушной среде: пневматическое обогащение. Обогащение в тяжёлых суспензиях и тяжёлых жидкостях.

Гравитационное обогащение урановых руд Отсадка 10 Рисунок - 2. Поршневая отсадочная машина с неподвижным решетом

Гравитационное обогащение урановых руд Отсадка 11

Гравитационное обогащение урановых руд Отсадка 12 Рисунок – 3 Диафрагмовая отсадочная машина с подвижными коническими днищами. 1 – загрузочный лоток; 2 – решето; 3 – перегородки; 4 – разгрузка легкой фракции; 5 – камера; 6 – привод нижнего конуса; 7 – резиновая диафрагма; 8 – конические днища; 9 – разгрузка тяжелой фракции; 10 – тяга; 11 – рама.

Гравитационное обогащение урановых руд на концентрационных столах 13 Рисунок – 4 Концентрационный стол СКМ-1А. 1 – приводной механизм; 2 – тяга кренового механизма; 3 – натяжное устройство; 4 – рама; 5 – винт кренового механизма; 6 – опора деки; 7 – маховик; 8 – дека; 9 – электродвигатель; 10 – желоб для пульпы; 11 – желоб для воды.

Гравитационное обогащение урановых руд на концентрационных столах 14 Рисунок – 5 Схема движения минеральных зерен на поверхности концентрационного стола Рисунок – 6 Схема движения пульпы между нарифлениями стола

Гравитационное обогащение урановых руд в тяжелых суспензиях 15 Рисунок – 7 Барабанный сепаратор СБС со спиральной разгрузкой 1 – барабан; 2 – загрузочный желоб; 3 и 10 – стойки; 4 – разгрузочный желоб для легкого продукта; 5 – малая шестерня; 6 – привод; 7 – упорные ролики; 8 – рама; 9 – разгрузочный желоб для тяжелого продукта; 11 – опорные ролики.

Гравитационное обогащение урановых руд в тяжелых суспензиях 16

Гравитационное обогащение урановых руд в тяжелых суспензиях 17

Обогащение урановых руд Флотация 18 Флотация – метод обогащения, основанный на различной смачиваемости поверхности минералов. Одни минералы в тонко измельченном состоянии в водной среде под действием флотореагентов не смачиваются водой, что дает им возможность прилипнуть к пузырькам воздуха и подняться вместе с ними на поверхность пульпы. Другие минералы, поверхность которых смачивается водой, не могут прилипнуть к воздушным пузырькам и остаются в объеме пульпы, отделяясь от первых. В практике флотации используются следующие типы флотореагентов: Вспениватели, создающие устойчивую пену. Коллекторы (собиратели) – вещества, создающие несмачиваемость минерала, они способствуют созданию на поверхности флотируемых минералов гидрофобных пленок. Депрессоры – вещества, подавляющие флотируемость отдельных минералов, они покрывают поверхность минерала гидрофильной пленкой и препятствуют взаимодействию коллектора с минералом. Активаторы – вещества, подготавливающие поверхность минерала к взаимодействию с коллектором. Регуляторы среды – вещества, с помощью которых устанавливают оптимальное значение рН среды: это могут быть сода, известь, щелочи, серная, соляная и другие кислоты.

Обогащение урановых руд Флотация 19 Рисунок – 8 Механическая флотационная машина «Механобр». 1 – карман; 2 – центральная труба; 3 – труба для засоса воздуха; 4 – перегородка; 5 – тяга; 6 – короб; 7 – стержень; 8 – контргруз; 9 – стакан; 10 – вал импеллера; 11 – подвижная заслонка; 12 – песковое отверстие; 13 – окно; 14 – шибер; 15 – пробка; 16 – направляющие статора; 17 – диск статора; 18 – отверстие; 19 – импеллер; 20 – патрубок.

Обогащение урановых руд Флотация 20

Обогащение урановых руд Флотация 21

Обогащение урановых руд Флотация 22

Обогащение урановых руд Флотация 23

Обогащение урановых руд Флотация 24

Обогащение урановых руд Радиометрическое 25 Рисунок – 9 Схема радиометрической сортировочной установки

Обогащение урановых руд Электромагнитная сепарация 26 Рисунок – 10 Горизонтальный ленточный сепаратор

Обогащение урановых руд Электромагнитная сепарация 27

Обогащение урановых руд Электромагнитная сепарация 28

Обогащение урановых руд Химическое обогащение 29 Классификация: 1.Окислительный обжиг; 2.Сульфатизирующий обжиг; 3.Хлорирование рудных концентратов; 4.Выщелачивание.

Обогащение урановых руд Химическое обогащение Окислительный обжиг 30 Проведение окислительного обжига преследует следующие цели: окисление четырехвалентного урана до шестивалентного состояния с целью увеличения скорости выщелачивания; удаление углеорганических материалов («органики»); окисление сульфидов; термическое разложение карбонатов.

Обогащение урановых руд Химическое обогащение Окислительный обжиг 31 Рисунок – 11 Многоподовая колчеданная печь 1-бункер; 2-под; 3-гребки

Обогащение урановых руд Химическое обогащение Окислительный обжиг 32 Рисунок – 12 Печь с псевдоожиженным cлоем 1 – бункер с питателем, 2 – воздухораспределительная решетка, 3 – псевдоожиженный слой

Обогащение урановых руд Химическое обогащение Сульфатизирующий обжиг 33 Рисунок – 13 Вращающаяся трубчатая печь: 1 – патрубок для подачи материала; 2 – загрузочная камера; 3 – опорная станция; 4 – реторта печи; 5 – ведущая шестерня; 6 – опорно-упорная станция; 7 – разгрузочная камера