Экономика ядерной энергетики: Основы технологии и экономики производства ядерного топлива. 3-е изд. - Синев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
Если же урановые минералы рассеяны по всей рудной массе и ассоциированы с минералами пустой породы и, кроме того, загрязнены илом или глиной, то радиометрическое обогащение большого эффекта не дает. В этом случае применяют гравитационное или флотационное обогащение.
Рис. 6.4. Схема радиометрического сепаратора модели PTZ-17:
/ — питающий буикер; 2 — система питания; 3 — леиточиый питатель; 4 — устройство для Ускорения движения и стабилизации; 5 — разделяющий механизм; 6 — видеодатчик; 7 — сцнитилляциоииые счетчики; 8 — главный транспортер; 9— источник света; 10 — концентрат; 11 — хвосты; 12 — электронное устройство
Гравитационное обогащение основано на разнице плотности ряда урановых минералов (6,5—10,5 г/см3) и минералов пустой породы (обычно 2,5—2,7 г/см3). В гравитационном методе используется закон падения твердых тел в жидкой (обычно водной) среде или водных суспензиях, что требует значительного дробления или измельчения руды. Для очень мелкой руды (<0,5 мм) применяют концентрационные столы.
Гравитационное обогащение успешно комбинируют с другими процессами, например с флотацией.
Флотационное обогащение основано на различии смачиваемости минеральных частиц измельченной (<0,3 мм) руды, благодаря чему частицы одних минералов прилипают к пузырькам воздуха и поднимаются вместе с ними на поверхность пульпы, образуя пену, а частицы других остаются в пульпе. Добавление различных флотационных реагентов (коллекторы, вспениватели, активаторы, депрессоры и пр.) увеличивает или уменьшает природную смачиваемость минералов водой и позволяет лучше их разделять.
Каждый способ обогащения предъявляет свои требования к степени предварительного дробления или измельчения руд: для радиометрического обогащения — 25—300 мм, гравитационного — 0,07—0,1 мм, флотационного — 0,07—0,15мм. При обогащении руд теряется (направляется в отвалы) от 5 до 15% урана.
Урановые руды в зависимости от условий их залегания добывают открытым способом (в карьерах) или шахтах. На дальнейшую переработку поступают куски руды различного размера. В.рбольшинстве случаев руды имеют неравномерно рассеянное по объему тонкое вкрапление урановых минералов (размером 10— 100 мкм), которые закрыты или экранированы пустой породой. Поэтому первой технологической операцией является вскрытие (обнажение) урановых минералов, освобождение их от обволакивающей пустой породы. Такое вскрытие осуществляют дроблением и измельчением. Тонкое измельчение перед гидрометаллургической обработкой позволяет обнажить урановые минералы хотя бы в одной плоскости, что обеспечивает их прямое химическое взаимодействие с растворителем.
Затраты на дробление и измельчение довольно велики и достигают 10—15% всех расходов на получение уранового концентрата.
Для дробления крупных кусков используются огромные щеко-вые (раздавливающие) (рис. 6.5) и конусные (истирающие) дробилки, а также мельницы типа «Каскад» или «Аэрофолл» (рис. 6.6) с медленно вращающимся барабаном большого диаметра (>6 м), в котором поднимающиеся крупные куски (размером >300 мм) падают и разбивают куски, находящиеся внизу барабана; тем самым достигается самоизмельчение руды в основном без применения специальных мелющих тел. Производительность дробилок. 75—350 т руды в час.
Дробление происходит в несколько стадий (обычно три). Например, предварительно размер кусков доводится до 300 мм; за-
Рис. 6.5. Щековая дробилка со сложным качанием щеки:
1 — подвижная щека; 2 — эксцентриковый вал; 3 — подшипники; 4 — корпус; 5, 6 — регулировочные колодки
Рис. 6.6. Поперечное сечение бес*
шаровой каскадной мельницы «Аэрофолл»
тем после отсортировки на различных грохотах-вибраторах более мелких кусков выполняется первая стадия дробления с доведением максимального размера до 90—100 мм. После грохочения проводится вторая стадия дробления до размера 10—50 мм и третья— до 2—10 мм, после чего руда поступает в бункер и далее на тонкое измельчение с доведением размеров рудных частиц до 50—200 мкм. В мельницах типа «Каскад» достигается одностадийный процесс дробления.
Для тонкого мокрого измельчения применяются шаровые нли стержневые мельницы. Тонкомолотая руда выходит в виде пульпы с отношением твердого к жидкому т : ж=1 : 1 —=—1 :0,4. Недостаточно измельченная руда, пройдя гидравлические классификаторы (гидроциклоны), снова возвращается в мельницу.
Высокая степень измельчения урановых руд вызывает значительные затраты электроэнергии и ремонт оборудования. Стоимость тонкого измельчения доходит до 80% суммарной стоимости дробильно-размольного передела.
6.9. ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ УРАНА
Выщелачивание, или химическое концентрирование, урановых соединений — главная и основная операция гидрометаллургической переработки урановых руд, в значительной мере определяющая технико-экономические показатели процесса в целом. Относительная стоимость процесса выщелачивания составляет 35—50% стои-
мости всех затрат на гидрометаллургическую переработку, а для бедных руд она еще выше.
В зависимости от химического и минералогического состава руд для выщелачивания применяются различные кислотные или щелочные (карбонатные) реагенты. Главная цель этого процесса — селективно (избирательно) вскрыть урановые минералы и получить глубокое извлечение урана из обогащенной руды при оптимальном расходе химикатов и относительно малом времени ведения этого процесса с применением высокопроизводительного и надежного в длительной эксплуатации оборудования. В зависимости от используемых химических реагентов в результате кислотного выщелачивания в растворе образуются уранилнитраты [UO2 (NO3) 2], ура-иилсульфаты [UO2(SO4)], уранилфосфаты [UO2(H2PO4)2], ура-нилкарбонаты типов Na2[U02(C03)2] и Na4[UO2(С03)3] и др. Они имеют различную растворимость в воде. Наряду с ураном в раствор попадают и другие компоненты руды: железо, кальций, фосфор, ванадий, мышьяк, титан и пр.
