Аппаратура заводов по переработке урановых руд

Дробильно-размольное оборудование. Применяемые в урановой промышленности дробильные установки обычного типа дробят руду до крупности 15—35 мм. На первой стадии наиболее широко используются щековые дробилки размером 380x600 и 760x1000 мм и производительностью 75—350 т руды/ч. На первой стадии измельчения большое распространение получили стержневые мельницы диаметром 1,5 и 2,7 м и длиной 3,6 м или шаровые мельницы размером 3x1,65 м. Расход стали 0,3-0,4 кг/т руды. Диаметр мельниц «Каскад» до 6 м, длина 1,8 м, производительность до 200 т руды/ч.

Выщелачивание. Аппаратами для кислотного выщелачивания на большей части заводов США служат чаны, оборудованные мешалками. Типичны следующие соотношения между диаметрами чанов и мешалок:

На заводах Канады и ЮАР кислотное выщелачивание проводят в пачуках с воздушным перемешиванием. Общее отношение высоты к диаметру при этом составляет (2-2,5):1. Широкое использование пачуков объясняется меньшими затратами на эксплуатацию и более простым техническим обслуживанием по сравнению с чанами, оборудованными механическими мешалками.

Содовое выщелачивание обычно осуществляют в пачуках или автоклавах. Обычное отношение высоты к диаметру (2-3):1, хотя у пачуков с относительно небольшим диаметром (3 м или меньше) это отношение может достигать 6:1 или более. Типичная рабочая температура в пачуках 75—80° С при расходе воздуха 0,0.11—0,028 м3/мин на 1 т руды. При содовом выщелачивании в пачуках при атмосферном давлении наблюдается тенденция к усовершенствованию системы аэрации пульпы и использованию в качестве окислителя технического кислорода. Рабочие условия в автоклавах: температура 95—120° С, давление 2,1—6,3 ат. Расход, воздуха колеблется в широких пределах (0,98—76,4 м3/т руды) в зависимости от типа руды и продолжительности выщелачивания, но обычно требуется подавать 0,04—0,084 м3/мин на 1 т руды.

Разделительные и осветлительные аппараты. Для выделения урансодержащих растворов после выщелачивания наиболее широко-применяются методы противоточной декантации в сгустителях (диаметр 27—33 м, высота 3,6 м), что характерно для многих американских заводов, работающих по схеме кислотного выщелачивания.

В Канаде и ЮАР растворы получают преимущественно многоступенчатой фильтрацией (на барабанных вакуум-фильтрах). Кроме того, фильтрация типична для заводов, работающих по схеме содового выщелачивания (в две-три ступени). Для разделения песков и шламов на заводах с кислотным выщелачиванием и сорбцией из пульп служат реечные и спиральные классификаторы, а также гидроциклоны (совместно с классификаторами). На отдельных заводах с экстракцией урана выделение раствора после выщелачивания производят в классификаторах и гидроциклонах.

Экстракция. Для экстракционных процессов используют раздельные или встроенные смесители-отстойники. Последние обычно устанавливают внутри прямоугольного чана, разделенного на секции. Применяют и раздельные круглые смесители и отстойники для каждой ступени. В этом случае импеллер поднимает уровень жидкости в смесителе и создает достаточный напор для перемещения раствора через аппарат, вследствие чего отпадает необходимость во внутренних насосах или эрлифтах. Экстракционные аппараты часто изготавливают из стали, футерованной стеклопластиком. Диаметр смесителей 2,4 м, высота 1,8-2,3 м, диаметр отстойников до 12 м, высота 2,7 м.

Сорбция. Сорбцию из осветленных растворов производят в колоннах как с неподвижным слоем сорбента, так и с подвижным слоем (с перекачкой смолы). Ионообменные колонны обычно изготавливают из стали с резиновой футеровкой. Диаметр колонн 1,8—2,7 м, высота 3,6—4,5 м. Наиболее часто применяют колонны размером 2,1x3,6 и 2,4x4,2 м, вмещающие 5,6—8,5 м3 смолы. Высота неподвижного слоя сорбента 1,5—1,8 м, подвижного — 2,7—3 м.

Для сорбции из пульп используются аппараты с воздушным и механическим перемешиванием типа «Инфилко» или пачуки. Плотность пульпы при сорбции в контейнерных аппаратах — 8—10% твердого, при непрерывной сорбции в аппаратах с механическим перемешиванием — 11—12%, с пневматическим перемешиванием — до 30% твердого.

Обычно сорбция проводится в 6—10 ступеней, десорбция в 7—14 ступеней.

Осаждение. На подавляющем большинстве заводов для осаждения химического концентрата используют аммиак, реже едкий натр, известь, окись магния (в последнем случае осаждение проводят в две ступени: сначала известью, затем окисью магния). Процесс осаждения аммиаком обеспечивает получение готового продукта, более полно удовлетворяющего требованиям по содержанию примесей. Однако этот процесс не обеспечивает требуемое содержание ванадия и молибдена при осаждении из раствора с относительно высокой концентрацией указанных элементов. Поэтому в последние годы проводили исследования в направлении разработки более эффективного процесса осаждения из таких растворов. На заводах фирмы «Атлас» (США) и фирмы «Рио-Алгом Майнз» (Канада) осаждение урана из растворов после карбонатного выщелачивания производят аммиаком и перекисью водорода с получением пероксида урана.

В ходе лабораторных, а затем и заводских испытаний было установлено, что осаждение урана перекисью водорода обеспечивает получение уранового концентрата высокой чистоты и большую полноту извлечения урана. В табл. 8.1 приведены сравнительные данные по осаждению различными методами.

Как видно из таблицы, содержание урана в маточнике при осаждении Н2О2 ниже, чем при осаждении другими реагентами. Продолжительность осаждения — 0,5—1,5 ч. Несмотря на большую стоимость Н2О2, более высокая чистота получаемого конечного продукта оправдывает использование этого реагента. Получаемый осадок легко фильтруется и промывается. Кроме того, плотность U3O8, получаемой при осаждении Н2О2, в 1,25 раза выше, чем при осаждении аммиаком, что обеспечивает дополнительную экономию тары и транспортных расходов.