Дробление и измельчение урановых руд

Процессы дробления и измельчения, а также дробильно-размольное оборудование, применяемое в урановой промышленности, Принципиально не отличаются от таковых для руд других металлов. Дробильные установки обычно обеспечивают дробление руды текущей добычи до 15—35 мм. На большинстве заводов дробление производится в две стадии с использованием на первой щековых дробилок размером от 38,0х50 до 76х100 см в зависимости от требуемой производительности, крепости руды и т. п.

На некоторых заводах, например в США, перерабатывающих руду с ряда рудников, используется дробление в три стадии: на первой и второй — в щековых дробилках, работающих в открытом цикле с колосниковым грохотом, на третьей — в конусных дробилках, работающих в замкнутом цикле с грохотами. Дробильные отделения на большинстве заводов имеют схему автоматической блокировки и централизованное управление.

При переработке влажной руды последнюю перед подачей на дробление в ряде случаев сушат или прокаливают в специальных печах — барабанах размером 2,4х27 или 3х24 м, обогреваемых нефтью или природным газом. Иногда, используя для хранения руды бункеры особой конструкции, удается исключить необходимость сушки влажной руды. Например, американская фирма «Керр-Мак-Ги» использует бункер вместимостью 5000 т, разделенный в нижней части на конусы с наклоном стенок 60°, через которые руда выгружается по вертикальным переходным секциям на специальные ленточные транспортеры с небольшой скоростью хода. Такая конструкция бункера оказалась очень удачной и позволила обойтись без предварительной сушки руды.

Степень измельчения определяется последующим процессом выщелачивания и характеристикой, руды. Так, содовое выщелачивание требует более тонкого измельчения. Обычно измельчение производят в две стадии. На первой стадии применяют стержневые мельницы диаметром 1,5 и 2,7 м и длиной 3,6 м или шаровые мельницы размером 3х1,67 м. На второй стадии измельчения применяют трубные мельницы диаметром 1,95 м и длиной 6 м, а также шаровые мельницы. Мельницы работают в замкнутом цикле с грохотами, классификаторами или гидроциклонами. Однако в последние годы более широко начинают применять другие виды оборудования в целях снижения расхода стали, составляющего 0,3—0,4 кг/т руды при измельчении в стержневых или шаровых мельницах. При этом используются мельницы сухого измельчения типа «Аэрофолл». Мельницы «Аэрофолл» позволяют одновременно измельчать руду и высушивать ее перед подачей на выщелачивание. Скорость подачи питания в мельницы можно контролировать автоматическими весами и регулировать дистанционно.

Мокрое самоизмельчение осуществляется в мельницах «Каскад», одним из преимуществ которых является малый расход стали или даже полное отсутствие стальной измельчающей среды. Такие мельницы имеют большой диаметр (>5 м) и небольшую длину (около 1,8 м). Их производительность достигает 200 т/ч. Мощность привода >500 кВт. Практика показала, что целесообразнее использовать мельницы с отношением диаметра к длине 2:1, а не 3:1.

На некоторых заводах в основных уранпроизводящих странах (США, Канада, ЮАР) стержневые и шарфвые мельницы дополняют или заменяют рудногалечными мельницами, рассчитанными на бесшаровой помол с использованием кусков руды размером от -75 до +31 мм, подаваемых с регулируемой скоростью вместе с рудой крупностью 8,0 мм.

Применение рудногалечных мельниц позволяет повысить производительность отделения измельчения, снизить расход стали и обеспечить лучшие технологические показатели при последующем выщелачивании урана (меньший расход кислоты и окислителя).

Наиболее перспективное и быстро развивающееся направление дробильно-измельчительного процесса — рудное самоизмельчение с предварительным одностадийным первичным дроблением. Важное экономическое и эксплуатационное преимущество этого процесса — исключение нескольких операций (среднего и мелкого дробления, первой или обеих стадий измельчения, конвейерного транспорта и системы пылеудаления, связанных с промежуточными стадиями дробления, а также бункерования мелкодробленой руды). По мере уменьшения крупности добываемой руды она может загружаться в мельницы без дробления. Такие схемы измельчения уже используются на трех американских заводах и одном канадском, вошедшем в строй в 1975 г. Так, например, на заводе фирмы «Юта интернейшнл» (США) руда из бункера (без дробления) лотковым питателем подается в мельницу «Каскад» диаметром 5,4 м, длиной 1,8 м и проектной производительностью 200 т/ч. Пульпа после мокрого измельчения перекачивается на грохоты, верхний продукт которых возвращается в мельницу.

При недостаточном количестве крупных кусков руды в мельницы дополнительно загружают стальные шары. Даже и в этом случае процесс измельчения значительно упрощается и удешевляется, поскольку мельница заменяет щековые дробилки первой стадии, конусные дробилки второй стадии и стержневую и шаровую мельницы.

Аналогичный цикл измельчения принят на канадском заводе «Рэббит Лейк».

В ходе исследований и разработок по дальнейшему повышению степени автоматизации процессов измельчения американской фирмой «Кей-Рей» был разработан ряд новых изотопных уровнемеров и плотномеров, в частности для измерения плотности пульпы в шаровых мельницах. Отличительной особенностью этих приборов является наличие источника излучения в двойной капсуле и надежных, прочных, герметизированных детекторов. Приборы можно использовать для непрерывных замеров, так как они непосредственно не контактируют с измеряемой средой. На рис. 2.1 приведена схема установки плотномеров и уровнемеров для контроля цикла измельчения.

В некоторых странах, в частности в США и Канаде, проводятся исследования путей снижения расхода стали при мокром измельчений, поскольку, согласно расчетам, 40—90% стальных шаров и стержней, ежегодно расходуемых в качестве измельчающей среды при переработке сульфидных руд, изнашиваются в результате коррозии. Основная цель исследований — разработать ингибиторы коррозии. В ходе лабораторных исследований в качестве ингибиторов испытывались нитрит натрия (NaNO2), хромат натрия (Na2CrO4) и метасиликат натрия (Na2SiO3). Было установлено, что существует оптимальная концентрация указанных ингибиторов в пульпе, составляющая 0,5, 0,3 и 0,5% соответственно. При добавке ингибиторов износ стальной измельчающей среды уменьшался на 44—49%.