Выщелачивание просачиванием растворителя через слой твердого материала (перколяция) в урановой технологии

30.05.2018
Перколяционное выщелачивание применяют обычно для обработки рудного материала, имеющего относительно крупный помол и допускающего просачивание жидкости через слой материала значительной толщины, при условии, что ценные составляющие, в частности уран, легко переходят в раствор из рудного материала. При этом способе выщелачивания процесс протекает медленно и в ряде случаев приводит к меньшему извлечению, чем выщелачивание при перемешивании. Однако перколяционное выщелачивание успешно применяется на ряде урановых заводов, например в Швеции, так как стоит дешевле из-за уменьшения затрат на предварительное измельчение рудного материала. При этом одновременно осуществляются две операции — выщелачивание и фильтрация, — что позволяет исключить как самостоятельную такую дорогостоящую операцию, как фильтрация.

Выщелачивание просачиванием идет медленнее, чем при перемешивании, потому что при этом длительность процесса определяется не только скоростью растворения, но и скоростью просачивания. Перколяционное выщелачивание считается невыгодным, если скорость просачивания менее 2 см/ч. Хорошей скоростью просачивания является скорость 5 см/ч и выше. Фильтрационная способность выщелачиваемого материала, влияющая на скорость процесса просачивания, зависит от высоты загрузки рудного материала в аппарат, пористости и степени заиленности материала, характера его загрузки, вязкости раствора и других факторов.

Длительность просачивания раствора через материал при данной скорости просачивания можно определить с помощью уравнения

где т — продолжительность процесса, ч; H — высота слоя загрузки, м; р — объемный вес твердого материала, т/м3; w — скорость просачивания, см/ч; к — отношение объема раствора к весу материала (Ж:Т). Кроме того, нужно учесть также время загрузки и выгрузки материала в аппарате.

Высоту загрузки материала обычно принимают не более 3 м.

Чем крупнее куски рудного материала, тем меньшее сопротивление его слой оказывает просачивающейся жидкости и тем легче идет процесс.

В перколяторы обычно загружают куски материала крупностью от 3 до 6 мм. Важно стремиться использовать однородный материал, так как слишком крупные куски трудно выщелачиваются, а наличие мелочи, особенно иловых фракций крупностью менее 200 меш, резко снижает скорость просачивания.

На продолжительность просачивания заметно влияет также структура отдельных кусков материала и их взаимное расположение. Рекомендуется вести загрузку таким образом, чтобы слой материала был равномерным, максимально рыхлым и не содержал пустот в виде каналов, способствующих быстрому проскоку жидкости.

Величину пористости материала, характеризующую количество жидкости, помещающейся в материале при заполнении его пор, можно ориентировочно определить из уравнения

где V — пористость материала, %; P — объемный вес материала, т/м3; у — удельный вес материала, т/м3.

Известны методы определения пористости слоя с достаточно высокой точностью, например с помощью прибора Дерягина.

Методика перколяционного выщелачивания определяется способом подачи жидкости на слой материала и порядком заливки растворов различной концентрации. Растворы можно подавать в аппарат сверху и снизу. Жидкость заливают сначала сверху вниз, так как при этом сокращается длительность процесса в результате совмещения загрузки аппарата рудным материалом и подачи раствора. Кроме того, в этих условиях улучшается равномерность последующего просачивания и сокращается время вытеснения предшествующего раствора. После того как уровень жидкости поднимается над слоем материала не менее чем на 5—8 см, начинают выпуск раствора. При этом можно изменить направление движения жидкости через слой.

Процесс выщелачивания просачиванием рекомендуется вести при непрерывной заливке растворов в аппарат. В этом случае растворы переменной концентрации последовательно проходят несколько аппаратов по принципу противотока. Каждую порцию материала обрабатывают последовательно крепким, средним и слабым растворителями, а затем промывают водой. Растворы с максимальной концентрацией растворителя подают в аппараты, содержащие наиболее выщелоченный материал. Время контактирования материала с данным объемом раствора можно увеличить рециркуляцией. В этом случае раствор, выходящий из аппарата, вновь возвращают в тот же перколятор.

Процесс выщелачивания просачиванием обычно ведется в чанах цилиндрической или прямоугольной формы с периферическим желобом и плоским днищем (табл. 6.4), которые могут быть выполнены из дерева или из листового металла, футерованного кислотоупорной плиткой (рис. 6.7) Внутри чанов (перколяторов) устанавливают ложные днища, покрываемые фильтрующей тканью (бязью, грубым холстом). Поверх ткани укладывают решетку из деревянных планок. В некоторых случаях ложное днище выполняют из кислотоупорных плиток сцеживающего типа с конусообразными отверстиями.

Перколяторы устанавливают на основании из бутовой кладки или на опорах.

Материал в перколятор можно загружать сухим или мокрым способом. В первом случае материал транспортируют экскаватором или транспортером, а во втором — гидравлическим способом, при котором материал смывается в аппарат по желобам или трубам через специальный распределитель, вращающийся в центре перколятора. Чтобы избежать быстрого заиливания фильтрующей ткани, на дно аппарата помещают подушку из наиболее крупного материала.

Выгрузку материала из перколятора чаще всего выполняют гидравлическим способом, используя обезвоживающие приспособления. В толщу материала подают воду, которая вымывает материал из аппарата.
Выщелачивание просачиванием растворителя через слой твердого материала (перколяция) в урановой технологии

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: