Радиометрическое обогащение урановых руд

16.07.2020

Одним из методов обогащения, имеющим наибольшее практическое значение применительно к урановым рудам, является метод радиометрического обогащения, основанный на измерении естественной радиоактивности. Существуют три разновидности процесса радиометрического обогащения (сепарации): порционный, поточный и кусковой.

Радиометрическое обогащение может применяться как единственный метод предварительного обогащения, так и в сочетании с другими методами обогащения и технологическими процессами, например гравитацией, флотацией, кучным выщелачиванием и др.

Стандартной технологической схемой радиометрического обогащения является двухстадийная сортировка.

1. Вся добытая горнорудная масса, погруженная в емкости (вагонетки, автомашины и др.), направляется на радиометрическую контрольную станцию (PKC) и в зависимости от содержания урана, разделяется на пустую породу, фабричную и богатую руды.

2. Последующая более глубокая покусковая сепарация выделенных на PKC обогащенных сортов руды (рис. 2.2) производится на радиометрических обогатительных фабриках (РОФ), обычно расположенных непосредственно на месторождении.

Во многих случаях непосредственно на гидрометаллургических заводах на специализированных установках осуществляется дополнительная сортировка после среднего дробления.

К специфическим особенностям урановых руд, определяющим возможность применения к ним радиометрического метода обогащения, относятся радиологические свойства (радиоактивное равновесие, эманирование, присутствие других радиоактивных элементов) и особенности распределения урановой минерализации в кусках.

На практике верхняя граница крупности сортируемых на РОФ классов составляет 300—100 мм, нижняя 25—5 мм. Мелкая фракция, не подвергаемая радиометрической сепарации, в зависимости от ее характеристики или направляется на обогащение другими методами, или объединяется с соответствующими продуктами радиометрической сортировки и идет на гидрометаллургическую переработку.

Существенное различие в размерах кусков в сортируемом классе может неблагоприятно влиять на процесс радиометрической сепарации, приводить к нарушению принципа разделения по относительному содержанию урана и к ухудшению технологических показателей. Это отрицательное влияние ограничивается применением грохочения на сравнительно узкие классы по крупности при модуле шкалы грохочения 1,5—2,0 или использованием сепараторов, производящих сортировку с учетом массы кусков. Как правило, обязательным элементом технологических схем радиометрического обогащения является операция промывки или обдирки классов перед их подачей на сепараторы, что часто позволяет в 1,5—2 раза повысить выход отвальных хвостов.

Радиометрическая сортировка радиоактивных руд осуществляется на сепараторах, устройство которых в разных странах различно, но конструкции всех сепараторов имеют узлы одного и того же назначения: питатель, подающее устройство, радиометр, разделяющий механизм, сортировочная течка, вспомогательные устройства.

Различия в конструкции датчика, размерах и числе используемых в нем счетчиков (кристаллов), степени экранирования датчиков от излучения, а также в естественных флюктуациях у-излучения приводят к тому, что на датчик воздействует та или иная доля общей радиации, излучаемой куском при том или ином соотношении между полезным сигналом и фоном. В итоге рудосортировочная аппаратура не совсем точно определяет содержание урана в данном рудном куске. Это определение в условиях автоматической сортировки носит не достоверный, а вероятностный характер.

В связи с этим граница содержания полезного компонента, по которому данный автомат производит разделение рудных кусков, всегда в той или иной степени размыта и, точнее, следует говорить о полосе, или интервале, разделения. Чем уже интервал разделения (т. е. интервал содержаний), в пределах которого куски с той или иной вероятностью могут направляться в оба конечных продукта, тем выше разрешающая способность автомата.

Количественно разрешающая способность сепаратора представляет собой разность между относительными содержаниями полезного компонента в рудных кусках равной массы, отбираемых при одной и той же настройке в одноименный продукт (концентрат или хвосты) с вероятностью 95 и 5%.

Если обозначить а95 содержание полезного компонента в рудном куске, отбираемом в концентрат с вероятностью 95%, а а5 — содержание в куске, отбираемом с вероятностью 5%, то разрешающая способность будет
Радиометрическое обогащение урановых руд

Порог разрешающей способности Z0 определяется выражением

где Nф — скорость счета фоновых импульсов, имп./с;

t — время измерения, с;

q — средняя масса рудного куска, г;

Sор — средняя чувствительность сепаратора, имп./(с*г).

Порог разрешающей способности сепаратора в зависимости от крупности сортируемого класса изменяется от 0,1—0,05% на мелком классе до 0,02—0,04% на крупном, что вполне достаточно для качественной сортировки большинства радиоактивных руд. На рис. 2.3 изображена схема сепаратора «Гранат», применяемого в Советском Союзе. Производительность сепараторов, используемых в настоящее время для переработки классов — 200 + 50 и —50+25 мм, составляет 40—100 и 10—15 т/ч. На классах —25+15 мм и менее, в зависимости от принятого режима сортировки, производительность равна 2—5 т/ч.

Действующие в Советском Союзе урановые радиометрические обогатительные фабрики выводят в отвал до 35% и более отвальных хвостов (без учета отвалов, выделяемых на PKC при рудниках). Из бедных руд выход отвальных хвостов составляет 40—60%.

За рубежом для радиометрической сортировки руд были разработаны машины, имеющие ограниченное применение. В настоящее время лишь на четырех зарубежных заводах применяется радиометрическое обогащение руды (по одному заводу в США, Франции, Канаде и Австралии). На канадском заводе «Биверлодж» сортировочная машина системы Келли и Хантера (рис. 2.4) сортирует руду крупностью +7,5 мм и более. В машине имеется вращающийся конический питатель, который направляет куски руды в один ряд на короткую конвейерную ленту. Конвейерная лента движется со скоростью 55 м/мин, что способствует тому, что куски руды разлетаются во время свободного падения. Производительность таких машин 15—25 т/ч. Выход хвостов со средним содержанием 0,025% урана составляет 50—60% сортируемых классов. В отвал направляется 17% по массе руды; 2% урана теряется с хвостами.

На французском заводе в Бессине для непрерывного радиометрического обогащения бедной руды крупностью +50 мм используются ленточные машины (рис. 2.5). Благодаря радиометрической сепарации в хвосты удается выделить около 40 000 т/год пустой породы с содержанием урана <0,01%, что составляет более 10% руды, подаваемой на переработку на завод. Производительность машин 50 т руды/ч.

При дальнейших исследованиях по повышению чувствительности датчиков, скорости и четкости срабатывания разделительного механизма были созданы новые машины, в частности две машины типа «Оре Сортерс MK VIA» для сортировки руд крупностью —150 + 50 и —50 + 25 мм соответственно. Принцип действия обеих машин почти одинаков.

При использовании машины, предназначенной для более мелких классов, (рис. 2.6) руда крупностью —50+25 мм подается из питающего бункера первичным вибропитателем, оборудованным колосниковым грохотом для удаления кусков крупностью —19 мм, которые образуются на пути между грохочением и подачей руды из бункера. Руда с первичного питателя в один слой подается на вторичный питатель специальной конструкции; он состоит из шести полукруглых лотков (желобов), расположенных по направлению движения руды. Куски руды, падающие с первичного питателя, быстро перемещаются на дно лотков, образуя один ряд кусков, касающихся друг друга. В лотках (желобах) предусмотрено устройство, разбивающее куски, если они движутся попарно. В нижнем конце питателя шесть рядов кусков движутся со скоростью 15 м/мин. Затем они подаются к поверхности рудоотборной ленты, движущейся со скоростью 60 м/мин. Увеличение скорости перемещения кусков в четыре раза способствует тому, что куски руды на рудоотборной ленте отделяются друг от друга на 150 мм, что очень важно для снижения наложения у-излучения от куска богатой руды на соседний кусок бедной руды.

Транспортерная лента доставляет шесть рядов кусков к шести сортировочным каналам с электронным устройством для измерения площади кусков, затем руда проходит под сцинтилляционными счетчиками, которые размещены в свинцовом экране, содержащем 10 т свинцовой дроби и предназначенном для уменьшения фонового излучения. Куски руды сбрасываются у головного барабана ленточного конвейера. Во время свободного падения куски руды с промышленным содержанием урана отделяются быстродействующими воздушными эжекторами и поступают на специальный транспортер, подающий их на завод. Руда с непромышленным содержанием урана или пустая порода по транспортеру направляются в отвал.

В последнее время в ряде стран начинают внедрять фотометрическую сортировку на урановых и золото-урановых рудниках. Принцип действия фотометрической сортировочной машины заключается в следующем: куски руды, перемещающиеся через зону сортировки, сканируются в поляризованном свете (во избежание зеркального отражения вследствие влажности поверхности и для генерирования электрического сигнала, характеризующего отражательную способность отдельных участков поверхности породы). Сигнал проверяется соответствующей электронной схемой для оценки каждого куска породы с точки зрения содержания в нем металла. Куски с содержанием урана ниже бортового сбрасываются в отвал системой быстродействующих воздушных эжекторов. Сканирующее устройство содержит лазерный источник света, вращающуюся систему зеркал и фотоумножитель. Рудоотборная лента изготовлена из полихлорвинила. Производительность установки около 60 и 200 т/ч соответственно при крупности руды от —60 до +30 мм и от —150 до +70 мм.

В настоящее время ведутся разработки сортировочных машин, способных отсортировать куски руды крупностью —40+16 мм при производительности 400 кусок/с на один канал. Установка машин для кусковой (фотометрической) сортировки может оказаться выгодной по крайней мере в трех случаях: во-первых, для обогащения руды, которую в противном случае экономически невыгодно перерабатывать; во-вторых, в качестве составной части нового рудника и завода — применение сортировки на новом заводе может, согласно расчетам, обеспечить при общих эксплуатационных затратах — 0,3 долл./т руды снижение стоимости производства одного килограмма урана на 0,3 долл.; в-третьих, для увеличения производительности существующего завода путем повышения содержания урана перед выщелачиванием. Кроме того, установка оборудования для сортировки потребует меньше места и обойдется дешевле, чем расширение завода по производству урановых концентратов.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна