Лекция №5 - Томский политехнический университет

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Процессы и аппараты урановых
производств
Курс лекций
Доцент кафедры
ХТРЭ
Кантаев Александр Сергеевич
1
Лекция №5
РУДНОЕ СЫРЬЕ И
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЕГО
ПЕРЕРАБОТКИ
2
Схема цепи аппаратов тонкого
измельчения и классификации
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
3
Схема цепи аппаратов тонкого
измельчения и классификации
работа сгустителя
4
Обогащение руд
5
Обогащение руд
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.
6
Обогащение руд
Для сокращения массы перерабатываемой руды проводят процессы
физического обогащения, если это позволяют свойства перерабатываемой руды.
где:
Сконц – концентрация металла в концентрате;
Сруд – 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.
7
Методы обагащения
•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.
8
Гравитационное обогащение
урановых руд
Минералы редких металлов, как правило, имеют высокие плотности:
Циркон и ильменит - 4,6 [г/см3];
Рутил-4,15 [г/см3];
Колумбиты - танталаты - 5÷8 [г/см3];
Урановые минералы - 8÷10 [г/см3].
Плотность же минералов пустой породы 2,5 - 2,6 г/см3.
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.
9
Гравитационное обогащение
урановых руд
Отсадка
4
руда
2
хвосты
3
1
5
вода
концентрат
Рисунок - 2. Поршневая отсадочная машина с неподвижным решетом
10
Гравитационное обогащение
урановых руд
Отсадка
11
Гравитационное обогащение урановых руд
Отсадка
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.
12
Гравитационное обогащение урановых руд
на концентрационных столах
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;
13
10 – желоб для пульпы; 11 – желоб для воды.
Гравитационное обогащение урановых руд
на концентрационных столах
Рисунок – 5 Схема движения
минеральных зерен на поверхности
концентрационного стола
Рисунок – 6 Схема движения пульпы
между нарифлениями стола
14
Гравитационное обогащение урановых руд
в тяжелых суспензиях
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.
15
Гравитационное обогащение урановых руд
в тяжелых суспензиях
16
Гравитационное обогащение урановых руд
в тяжелых суспензиях
17
Обогащение урановых руд
Флотация
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.
18
Обогащение урановых руд
Флотация
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;
19
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
Рисунок – 9 Схема радиометрической сортировочной установки
25
Обогащение урановых руд
Электромагнитная сепарация
Рисунок – 10 Горизонтальный ленточный сепаратор
26
Обогащение урановых руд
Электромагнитная сепарация
27
Обогащение урановых руд
Электромагнитная сепарация
28
Обогащение урановых руд
Химическое обогащение
Классификация:
1. Окислительный обжиг;
2. Сульфатизирующий обжиг;
3. Хлорирование рудных концентратов;
4. Выщелачивание.
29
Обогащение урановых руд
Химическое обогащение
Окислительный обжиг
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.
30
Обогащение урановых руд
Химическое обогащение
Окислительный обжиг
Рисунок – 11 Многоподовая колчеданная печь
1-бункер; 2-под; 3-гребки
31
Обогащение урановых руд
Химическое обогащение
Окислительный обжиг
Рисунок – 12 Печь с псевдоожиженным cлоем
1 – бункер с питателем, 2 – воздухораспределительная решетка, 3 –
псевдоожиженный слой
32
Обогащение урановых руд
Химическое обогащение
Сульфатизирующий обжиг
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;
33
7 – разгрузочная камера