Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд. - Синев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
Прогнозируемые потребности в природном уране потребуют добычи не только высокосортных, богатых по содержанию урана руд, но и низкосортных, а также поиска новых сырьевых ресурсов и организации попутного извлечения урана из различных руд, С ростом добычи урана среднее содержание его в перерабатываемых рудах имеет тенденцию к снижению.
6.7. ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА. ОСНОВНЫЕ СТАДИИ ПРОИЗВОДСТВА УРАНА
В промышленной технологии извлечения урана из руд используется свойство растворимости окислов урана в водных растворах азотной, серной и соляной кислот, а также в щелочных растворах. Практически в жидкий раствор из руды можно перевести почти весь уран. Технологические процессы перевода и концентрирования металлов, содержащихся в измельченной рудной массе, в растворы (выщелачивание) и последующее селективное извлечение металлов из этих растворов называются гидрометаллургическими процессами.
Гидрометаллургические процессы широко применяются в цветной металлургии. Из рудных материалов методом выщелачивания извлекаются и затем концентрируются нужные металлы. Обычно Рядом с урановыми рудниками и открытыми карьерами сооружав ется и гидрометаллургический завод, перерабатывающий огромное
Добыча руды
Дробление и измельчение. Механическое обогащение
<ие I
Удаление пустой породы
Выщелачивание урана (водно-кислотное или щелочное)
Удаление хвостов
ше I
Селективное выделение урана из растворов и пульп (сорбцией, экстракцией; химическим осаждением)
Получение сухих химических концентратов урана и выделение попутных полезных элементов
Аффинаж. Получение чистых соединений природного урана
количество добываемых из недр руд на месте их добычи. Это резко отличает добычу урановых руд и получение из них урановых концентратов от добычи органического топлива, которое, как правило, должно транспортироваться к потребителю в том же объеме, в каком оно добывается из недр. При добыче руд с малым содержанием урана, например 0,1 %, для получения 1000 т концентратов U3Os в год необходимо извлечь из недр и транспортировать свыше 1 млн. т руды, не считая огромной массы пустой породы от вскрытых и проходческих выемок и перевалов.
Промышленное производство природного урана состоит из следующих основных процессов:
добыча руды и ее транспортирование на место переработки;
дробление, измельчение; механическое обогащение добытой руды, позволяющее выявить и удалить пустую породу; выщелачивание из рудной массы урана с помощью кислот или щелочей; удаление обедненной рудной массы («хвостов») в хвосто-хранилища;
селективное выделение урана из растворов или пульп методами сорбции, экстракции или химического осаждения;
получение сухого уранового химического концентрата из различных урановых соединений с содержанием (в пересчете на закись-окись урана) 75% и более;
выделение попутных полезных химических соединений;
получение чистых соединений природного урана (аффинаж).
Руда добывается и транспортируется высокомеханизированным способом с применением современной техники, с учетом специфических требований к технике безопасности и охране труда, установленных для работ с радиоактивными материалами и продуктами радиоактивного распада (радон и др.).
Огромные масштабы горных выработок, а также извлекаемой и транспортируемой рудной массы, доходящие на крупном руднике до десятков миллионов кубометров в год, позволяют отнести многие уранодобывающие предприятия к крупнейшим предприятиям современной горной промышленности. 168
Рис. 6.3. Схема основных стадий переработки урановых руд для получения химических концентратов и чистых соединений урана
Рассмотрим основные процессы современного гидрометаллургического производства химических концентратов природного урана и его чистых соединений (рис. 6.3).
6.8. МЕХАНИЧЕСКОЕ ОБОГАЩЕНИЕ, ДРОБЛЕНИЕ И ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ РУДЫ
Из-за неравномерности распределения урановых минералов в рудной массе требуется применять сортировку руды по содержанию ценных минералов и, что очень важно, обнаруживать и отбрасывать пустую породу, т. е. применять обогащение руды урановыми минералами. Существует несколько методов механического обогащения руд: радиометрический, гравитационный и флотационный.
Радиометрическое обогащение основано на использовании специфического свойства урановых руд — радиоактивности. Метод основан на измерении различной интенсивности у-излучения от отдельных кусков (при максимальном размере последних 200— 300 мм) или от порции дробленой и измельченной массы. С помощью автоматического сепарирующего устройства (рис. 6.4) удается отсортировать руду на богатые и бедные по урану сорта и отделить с небольшими затратами пустую породу (от 10 до 50% общей массы обогащаемой руды), направив ее в отвалы.
Радиометрическое обогащение проводится в несколько стадий. Начинается оно непосредственно в забоях рудников, где проверке подвергаются вагонетки с рудой, и продолжается на гидрометаллургическом заводе, где процесс ведется на потоке руды, перемещаемой ленточными транспортерами.