Интенсификация технологии кучного выщелачивания бедного уранового сырья стрельцовского рудного поля

Морозов, Александр Анатольевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Интенсификация технологии кучного выщелачивания бедного уранового сырья стрельцовского рудного поля
ВАК РФ 25.00.22, Геотехнология(подземная, открытая и строительная)

Автореферат диссертации по теме "Интенсификация технологии кучного выщелачивания бедного уранового сырья стрельцовского рудного поля"

На правах рукописи

Морозов Александр Анатольевич

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ БЕДНОГО УРАНОВОГО СЫРЬЯ СТРЕЛЬЦОВСКОГО РУДНОГО ПОЛЯ

Специальность: 25.00.22 — Геотехнология подземная,

открытая и строительная

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Чита 2006

Работа выполнена в ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение» Федерального агенства РФ по атомной энергии и ГОУ ВПО «Читинский государственный университет»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Лизункин Владимир Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Рашкин Анатолий Васильевич

кандидат технических наук, доцент Глотова Евгения Владимировна

Ведущая организация

ИНСТИТУТ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ, ЭКОЛОГИИ И КРИОЛОГИИ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РАН (ИГТРЭК СО РАН)

Защита состоится 6 ОМ'тясЗЪЯ 2006 г. в часов на засе-

дании диссертационного совета Д 212.299.01 при Читинском государственном университете по адресу: г.Чита, ул. Александро-Заводская, 30, зал заседаний ученого совета.

Отзывы в двух экземплярах, подписанные и заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, ЧитГУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.299,01 Н.П. Котовой.

Факс: (3022) 26-43-93; Web-server: www.chitgii.ru: e-mail: root@chitgu.rii

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Читинского государственного университета

Автореферат разослан « S » сентября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. геол.-минерал, наук Н.П.Котова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время запасы богатого уранового сырья, в том числе и на крупнейшем в России производителе природного урана ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение» (ОАО «ППГХО»), истощаются. Поэтому в разработку вовлекаются бедные и «упорные» к химической технологии руды методами кучного (КВ) и подземного (ПВ) выщелачивания. При этом продолжительность их переработки составляет до 2-2,5 лет с повышенным расходом реагентов и низкой степенью извлечения металла на уровне 60-65 %. Промышленная практика эксплуатации отечественных и зарубежных предприятий показала возможность применения различных методов интенсификации процессов КВ и ПВ. Многие из них прошли апробацию в производственных условиях отечественной и зарубежной практики и показали обнадеживающие результаты. В то же время они далеко не универсальны. В связи с чем большинство из этих способов не нашли широкого применения, в том числе и на площадке ОАО «ППГХО», по ряду причин: суровые климатические условия, высокая стоимость реагентов, громоздкость оборудования и т.п.

Таким образом, актуальность работы обусловлена необходимостью вовлечения в отработку запасов бедных и забалансовых руд более эффективными методами КВ и ПВ, основанными на использовании собственной материально-технической базы предприятия.

Объектом исследований являются бедные алюмосиликатные и карбонатные урановые руды.

Предмет исследований: технологические процессы кучного выщелачивания урана.

Целью работы является разработка эффективных технологических схем кучного выщелачивания металла из бедного уранового сырья применительно к условиям Стрельцовского рудного поля.

Идея работы.

Повышение эффективности технологии кучного выщелачивания урана из различных типов бедного сырья за счет классификации перерабатываемого материала, совершенствования схемы ра:створооборота и использования активирующих веществ.

Основные задачи исследований:

1. Анализ и обоснование перспективных методов интенсификации КВ.

2. Оценка геотехнологических условий извлечения урана из бедного сырья.

3. Экспериментальные исследования различных методов интенсификации процесса КВ.

4. Опытно-промышленные испытания разработанных технологий и схем КВ урана из бедных апюмосиликатных и карбонатных руд.

5. Разработка и технико-экономическая оценка эффективности технологических схем переработки бедных урановых руд в условиях «ППГХО»

Методы исследований. Анализ и обобщение методов интенсификации КВ. Изучение вещественного, химического состава руд и растворов с использованием химических, рентгено-флуоресцентных, спектрально-эмиссионных, плазменно-фотометрических и минералогических методов анализа. Лабораторные исследования и опытно-промышленные испытания. Методы математической статистики при обработке результатов экспериментов. Технико-экономический анализ эффективности разработанных методов интенсификации КВ.

Защищаемые научные положения.

1. Повышение эффективности переработки бедного уранового сырья методом КВ достигается путем рециркуляции продуктивных растворов через дорабатываемые руды с рекомендуемыми рациональными параметрами орошения.

2. Интенсификация КВ бедных «упорных» урановых руд обеспечивается:

- алюмосиликатных - предварительным дроблением исходного материала до крупности -15(-10) мм с удалением мелких и шламовых фракций -5 мм;

- карбонатных - выводом из исходного сырья класса -10 мм.

3. Повышение извлечения урана при КВ достигается:

- из бедных алюмосиликатных руд (до уровня 80-85 %) - применением не-ионогенных ПАВ на основе фенолов с расходом 0,4-0,6 кг/т руды;

- из бедных высококарбонатных руд Аргунского месторождения (до уровня 70-75 %) путем использования в качестве активатора поверхностно-активных веществ на основе гуминовых соединений с расходом 6-8 кг/т руды.

Достоверность научных выводов, положений и рекомендаций подтверждается достаточным и представительным объемом изученных проб, лабораторных и экспериментальных данных, удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных и опытно-промышленных испытаний, положительными результатами внедрения в производство разработанных методов интенсификации КВ урана из бедных руд.

Научная новизна работы.

- установлены зависимости извлечения урана из бедных алюмосиликатных руд от различных режимов орошения рудного материала;

- впервые разработан способ извлечения урана из руд с рециркуляцией продуктивных растворов через дорабатываемые штабели КВ;

- установлены закономерности изменения извлечения урана из бедного «упорного» алюмосиликатного и карбонатного сырья Стрельцовского рудного поля в зависимости от их крупности;

- получены зависимости изменения технологических показателей КВ бедных алюмосиликатных и карбонатных урановых руд при применении различных активирующих добавок;

- определены рациональные параметры рудоподготовки и орошения при выщелачивании урана из бедного алюмосиликатного и карбонатного материала;

- впервые обоснована эффективность использования в качестве поверхностно-активных веществ высокомолекулярных гуминовых соединений, получаемых из углей, при КВ бедных высококарбонатных урановых руд.

Приоритет разработок по теме диссертации подтверждён одним патентом РФ на изобретение.

Практическая значимость. На основе выполненных исследований впервые разработаны эффективные методы интенсификации и технологические схемы КВ. урана из бедного алюмосиликатного и карбонатного сырья Стрель-цовского рудного поля, внедрение и использование которых повышает производительность, полноту извлечения металла, снижает себестоимость полученной продукции и расширяет сырьевую базу предприятия.

Реализация исследований. Разработанная технология кучного выщелачивания бедных алюмосиликатных урановых руд на основе рециркуляции продуктивных растворов внедрена на участке КВ гидрометаллургического завода (ГМЗ) ОАО «ППГХО» в 2001 году. Экономический эффект от применения данной разработки в период 2001-2005 гг. составил 7,5 млн. рублей. В 2004 году реализован первый этап внедрения интенсификации процесса КВ урана путем снижения крупности перерабатываемого алюмосиликатного рудного материала до -70 мм и предварительного удаления из него мелких и шламовых фракций (5 мм), при этом экономический эффект за первый (пусковой) год составил 0,79 млн. руб.

Разработанная технология КВ бедного карбонатного уранового сырья включена в бизнес-план технического развития ОАО «ППГХО» с 2008 года. Ожидаемый экономический эффект от ее использования - 1,8 млн. руб/год.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на экспертном совете «ППГХО» (Краснокаменск, 2000 г.), четвертой и пятой научно-технических конференциях Горного института (Чита, 21-27 апреля 2003 г., 26-28 октября 2004 г.), международной выставке технологий (Москва, 2003 г.), научно-технической секции технологического направления «ППГХО» (Краснокаменск, 2004 г.), XXXII научно-технической конференции Читинского Государственного университета (Чита, апрель 2005 г.), научно-техническим совете «ППГХО» (Краснокаменск, 2005 г.).

Личный вклад автора состоит в: - анализе и обобщении отечественного и зарубежного опыта переработки урановых руд методами КВ, проведении тестовых и экспериментальных исследований, обработке и анализе полученных результатов, выявлении и научном обосновании закономерностей изучаемых процессов;

- разработке технологических схем КВ урана из бедных руд и участии в полупромышленных и опытно-промышленных испытаниях;

- обосновании использования высокомолекулярных гуминовых соединений в качестве поверхностно-активных веществ при выщелачивании высококарбонатных урановых руд.

Публикации. По результатам выполненных работ опубликовано 6 печатных работ (в т.ч. получен 1 патент РФ на изобретение).

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и заключения, содержит 164 страницы машинописного текста, 36 таблиц, 37 рисунков, список использованной литературы из 134 наименований и 6 приложений.

Работа выполнена по целевой программе Министерства РФ по атомной энергии «Уран России» по темам: «Развитие низкозатратных технологий переработки различных типов сырья, разработка схем извлечения и использования попутных ценных компонентов» и «Исследование и разработка технологии кучного выщелачивания для добычи урана из карбонатных руд Аргунского месторождения».

Автор приносит искреннюю благодарность и признательность за поддержку и методическую помощь при подготовке диссертации: научному руководителю д.т.н., проф. Лизункину В.М., д.т.н. Литвиненко В.Г., д.т.н., проф. Овсей-чуку В.А., д.т.н. Култышеву В.И., к.т.н. Шелудченко В.Г., сотрудникам «ППГХО» за помощь в проведении исследований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Изученность вопроса. Совершенствованию процессов КВ и ПВ ценных компонентов из различных типов руд уделено большое внимание в работах Зе-фирова А.П., Лобанова Д.П., Мамилова В.А., Лунева Л.И., Бахурова В.Г., Лу-ценко И.К., Шаталова В.В., Смирнова И.П., Скороварова Д.И., Мосинца В.Н, Тедеева М.Н., Мязина В.П., Литвиненко В.Г., Овсейчука В.А., Анастасова В.В., Шелудченко В.Г. и др. Однако исследования в этих работах проведены преимущественно для легко выщелачиваемых руд с низким содержанием карбонатных соединений. Изучению вопросов переработки «упорных» урановых руд внимание в основном уделялось для богатого сырья в области гидрометаллургии. Для бедного же сырья процессы его переработки малоизученны. Результатами тестовых исследований установлена принципиальная возможность их вовлечения в отработку при условии применения различных активаторов (окислителей, ПАВ). Практика КВ отечественных и зарубежных предприятий, в том числе и ОАО «ППГХО», показала значительную продолжительность выщелачивания данных руд (до 2,0-2,5 лет) с достижением невысоких показателей извлечения металла (60-65 %) при ведении процесса по стандартной технологии. Получение приемлемого извлечения металла и сокращение сроков их переработки возможны за счет совершенствования и интенсификации процесса выщелачивания различными методами.

Известно, что скорость процесса выщелачивания урана из скальных руд лимитируется скоростью диффузии растворов внутрь монолита и обратной диффузией обогащенного извлекаемым компонентом раствора и зависит от режима и плотности орошения. Наиболее благоприятным режимом орошения является поверхностное орошение штабеля КВ через форсунки сплошного конуса распыла, обеспечивающих равномерное распределение растворов по его поверхности с плотностью, необходимой для полного водонасыщения рудной массы.

Для определения рациональной плотности подачи растворов на штабель КВ в лабораторных условиях была проведена серия опытов (на навесках по 15 кг) на рудном материале валовой пробы «упорных» алюмосиликатных руд, представленных трахидацитами и андезито-базальтами с мелковкрапленной минерализацией и с содержанием карбонатных соединений по СаСОз — 7,4 %. Руда крупностью —25+0 мм подвергалась орошению растворами серной кислоты с поддержанием плотности орошения от 2 до 16 л/(час-т) руды при одинаковых (стандартных) условиях ведения процесса.

В результате проведенных исследований (рис. 1) определено, что снижение плотности орошения (р) менее 4 л/(час-т) ведет к увеличению продолжительности процесса в частности периода «закисления» рудной массы, и свидетельствует о низких скоростях просачивания растворов и выноса растворенного металла. Ее повышение влечет за собой значительный рост съема продуктивных растворов (/) при одновременном снижении в них концентрации урана и описывается выражением

/= 1,2174р+ 0,0843, м3/т (1)

с величиной достоверности аппроксимации Я1 = 0,999, При этом изменение среднего содержания урана (С[„]) в продуктивных растворах - степенной функцией (II2 = 0,996)

См = 0,4418 р -п'ш?, г/дм3 (2)

10 20 30 40 50 60 70 80 90 Продолжительность выщелачивания, сутки

Рис.1. Зависимость извлечения урана от продолжительности выщелачивания при различной плотности орошения: —»— 1 - 2 л/час*т —■— 2-3 л/час*т -•*■•• 3 - 4 л/час*т — -*- - 4 - б л/час*т —*— 5-7 л/час*т —•— 6-8 л/час*т —ь — 7 - 9 л/час*т

-8-10 л/час*т

---9-12 л/час*т

—•— 10 - 16 л/час*т

Исходя из практики, целесообразно достижение конечного соотношения Ж:Т в пределах от 5 до 10 м3/т. Тогда рациональная плотность подачи растворов на орошение по уравнениям (1,2) изменяется в диапазоне от 4 до 8 л/(час-т) руды.

Однако использование предлагаемого поверхностного орошения не позволяет поддерживать стабильные концентрации металла в продуктивных рас-

творах на конечной стадии (достижение проектных величин извлечения урана) отработки штабеля КВ. В результате этого на предприятии увеличивается объем дорабатываемых руд, что приводит к увеличению времени их переработки и себестоимости продукции.

Решение данной задачи возможно путем применения последовательного орошения «свежей» и частично выщелоченной рудной массы или рециркуляции продуктивных растворов КВ через дорабатываемую рудную массу (рис. 2, 3).

Доукрепление | растиорп по | Н,НО,_,

Маточники сорбции

Сорбция урана

Рудный штабель №1 (режим дорпботки)

Продуктивный раствор

Рудный штабель №2 (прямоточный режим)

Продуктивный раствор

Рис. 2. Схема последовательного орошения штабелей КВ

Растворы рециркуляции

Рис. 3. Схема орошения штабелей КВ с рециркуляцией продуктивных растворов

Результаты исследований данных схем показали их преимущество относительно базовой технологии. При одинаковой продолжительности выщелачивания (60 суток) достигаемое извлечение металла из руд на 10 % выше базовой схемы прямоточного орошения.

Однако, по сравнению с рециркуляцией, при последовательном орошении не достигается стабилизация потока металла на сорбционный передел, т.к. концентрация металла в продуктивных растворах постепенно снижается, как и в базовом варианте. Кроме того, увеличивается общий расход растворителя и

дополнительные затраты на оборудование промежуточного узла подкисления растворов.

Проведенные опытно-промышленные испытания (ОПИ) схемы рециркуляции на участке КВ ГМЗ при совместной переработке «свежих» и дорабатываемых руд показали увеличение выпуска готовой продукции с дорабатываемого штабеля на 25 % относительно базовой технологии и сокращение времени переработки руд в 1,7 раза.

Внедрение данной схемы растворооборота на комплексе КВ ГМЗ позволило за пять лет получить экономический эффект около 7,5 млн. руб. в ценах 2004 г.

Известно, что эффективность выщелачивания во многом зависит от крупности орошаемого рудного куска. Особенно это имеет место при выщелачивании «упорных» ашомосиликатных и карбонатных руд, т.к. скорость проникновения растворителя в монолит куска составляет 5-6 мм/год в сравнении с 10-15 мм/год для легко выщелачиваемых руд (фельзиты, конгломераты).

2. Интенсификация КВ бедных «упорных» урановых руд обеспечивается:

- карбонатных — выводом из исходного сырья класса -10 мм.

Практика развития технологии КВ алюмосиликатного сырья «забойной» крупности на ОАО «ППГХО» при существующей динамике изменения литоло-гического состава в сторону преобладания «упорных» руд и повышения их ки-слотоемкости показала, что период переработки рудного сырья с прожилковой, трещиноватой минерализацией достигал 1,2-1,5 лет при степени извлечения 70-75 %, а с мелковкрапленной - до 2,0-2,5 лет с извлечением урана на уровне 60-65 %.

Кроме того, невысокие показатели извлечения обусловлены активным образованием водоупорных зон за счет вымывания, переотложения и уплотнения в штабеле иловых и глинистых фракций материала как исходного сырья, так и полученных под действием химических процессов при поверхностном разрушении рудных кусков.

В этих условиях интенсификация процесса КВ возможна за счет повышения проницаемости рудного массива путем удаления из него мелких и шламовых фракций, а также увеличения площади контакта раствора - реагента с рудной минерализацией за счет дробления исходного сырья.

Результаты исследований влияния крупности руды на показатели извлечения металла представлены на рис. 4.

Из графиков видно, что извлечение урана из додробленного рудного сырья с предварительным удалением мелких фракций (-10 мм) в 1,6-1,9 раза выше, чем из исходного (-100 +0 мм), при этом оно закономерно увеличивается с уменьшением крупности, а сроки переработки соответственно сокращаются.

^ юо

Рис. 4. Зависимость извлечения урана из бедных алюмосили-катных руд от продолжительности выщелачивания при различной крупности:

о.

§ 90

3 70

гг бо!

-♦—-70 +10 мм (Си=0,048 %) —•—-50 +10 мм (Си=0,04б %)

—*—-25 +10 мм (Си=0,045 %)

-о--70 +25 мм (Си=0,035 %)

-Ж--100 +0 мм (Си=0,087 %) -•--10 +0,4 мм (Си=0,063 %)

10 ¡,

0 60 120 180 240 300 360 Время выщелачивания, сут

Причем даже при увеличении крупности выводимого из процесса сырья (-25 +0 мм) эффективность выщелачивания дробленого материала выше исходного в 1,4 раза. Максимальное извлечение металла и сокращение времени переработки достигается при выщелачивании руды класса -10 мм и удалении класса -0,4 мм грохочением (отмывкой). Учитывая проблематичность выделения из исходного материала фракции -0,4 мм, на практике целесообразно производить грохочение по классу -5 мм.

Карбонатное же сырье, менее устойчивое к химическому воздействию, подвержено активному разрушению с образованием мелкодисперсных фракций, способствующих снижению интенсивности и прекращению процесса при содовом КВ. Это подтверждено исследованиями, проведенными на руде карбонатного состава (месторождение «Аргунское») различной крупности (-100, -50, -25 и -10 мм) с применением в качестве окислителя КМп04 с расходом 5-9 кг/т руды (рис.5).

Из графиков видно, что наиболее приемлемая крупность выщелачиваемого карбонатного сырья составляет -100 (-50) мм. Его додрабливание до более мелких фракций (-25, -10 мм) не целесообразно, т.к. с уменьшением крупности руды снижается проницаемость рудного материала за счет повышения в 3,2 -3,6 раза, относительно исходного сырья, количества алевроглинистых частиц в кеках выщелачивания (табл. 1). В свою очередь, они способствуют сорбированию и частичному осаждению карбонатных комплексов урана.

Опытно-промышленные испытания технологии КВ отмытых дробленных алюмосиликатных руд крупностью -70 +-5 мм были проведены на штабеле № 5 участка КВ ГМЗ. Руду в штабеле орошали как традиционным способом путем подачи растворов через перфорированные трубки (расстояние между отверстиями 0,8 - 1,2 м), так и через оросители форсуночного типа («воблеры»). Плотность орошения варьировала от 2,5 до 4 л /(част).

Рис. 5. Зависимость извлечения урана из карбонатных руд различной крупности от продолжительности выщелачивания:

--ЮО+Омм ■-50 +0 мм --25 +0 мм --10+0 мм

90 120 150 180 210 240 Время выщелачивания, сутки

Таблица 1

Гранулометрический состав выщелоченной руды в зависимости

Класс крупности, мм Выход класса, %

- ЮО + Омм -50 + 0 -25 + 0 - 10 + 0

Исход Кек Исход Кек Исход Кек Исход Кек

- 100 + 50 18,6 17,8 - - - - - -

-50 + 25 25,1 18,5 40,2 36,2 - - - -

-25 + 10 12,0 19,5 13,2 15,6 47,3 43,6 - -

- 10 + 0,1 41,1 32,0 42,8 35,8 48,6 42,4 95,5 83,5

-0,1* 3,2 12,1 3,8 12,3 4,1 13,9 4,5 16,4

Итого: 100 99,9 100 99,9 100 99,9 100 99,9

*алевроглинистые фракции

Результаты проведенных ОПИ (рис. 6) показали, что, несмотря на повышенную крупность (-70 +5 мм) руды, приемлемая полнота извлечения металла (70-75 %) достигается за 7-9 месяцев в отличие от 2-2,5 лет времени переработки не классифицированного сырья. Причем, наиболее высокие показатели (78 % за 216 суток) получены при орошении штабеля через форсунки.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанного данного метода интенсификации КВ бедных «упорных» алюмосиликатных урановых руд составляет около 6 млн. руб/год. Фактический экономический эффект за первый (пусковой) год внедрения составил 0,79 млн. руб.

Многочисленными исследованиями установлено, что скорость проникновения растворов в глубину куска незначительна. Поэтому вынос растворенного металла за его пределы лимитируется скоростью диффузии. Повышение скорости проникновения реагента в рудный кусок возможно при условии снижения поверхностного натяжения растворов, которое может быть обеспечено применением поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Рис. 6. Результаты ОПИ по КВ алюмосиликатных руд крупностью -70 +5 мм: Способы орошения:

♦ 1 секция (без форсунок) ■ 2 секция (без форсунок)

* 3 секция (с форсунками)

—0—4 секция (частичное исп. форсунок)

• 1 штабель (крупность -100 +0 мм)

120 150 180 210 240 270 Время выщелачивания, сут

3. Повышение извлечения урана при КВ достигается:

- из бедных алюмосиликатных руд (до уровня 80-85 %) - применением неионогенных ПАВ на основе фенолов с расходом 0,4-0,6 кг/т руды;

Ввиду отсутствия на ОАО «ППГХО» производств, включающих в себя синтез органических веществ и приемлемой для этого сырьевой базы, для проведения исследований по изучению влияния ПАВ на процесс КВ алюмосиликатных руд были выбраны наиболее распространенные из них, диссоциирующие в кислых средах. Из неионогенных - на основе фенола (полиоксиэтилиро-ванные алкилфенолы - ПОЭАФ); из ионогенных - на основе бензольных соединений (алкилбензолсульфонаты - АБС) и синтетических жирных кислот (ал-килсульфаты - АС). Катионоактивные и амфолитные ПАВ для исследований не использовались.

Результаты исследований (рис. 7) показали, что применение неионогенных ПАВ на основе фенола позволяет достичь полноты извлечения на уровне 82,0 %, что на 15 % выше процесса выщелачивания без использования ПАВ.

Технологические показатели КВ с ионогенными ПАВ существенно хуже. Так при использовании АБС извлечение металла в сравнительный период ниже значений стандартного процесса, а для достижения приемлемой степени извлечения требуется в 1,5 раза больше времени. Применение АС позволяет повысить извлечение металла до уровня 75-80 %, однако его расход значителен и требует применения механической агитации с повышением температуры при растворении, что приводит к существенному росту себестоимости конечной продукции. Кроме того, установлено, что использование ПАВ интенсифицирует процесс растворения некоторых химических элементов, таких как Mg, Ca, Si, Mo, F (табл. 2), которые в обычных условиях выщелачивания обладают более

низкой растворимостью, чем способствуют переосаждению урана.

Рис. 7. Зависимость извлечения урана от продолжительности выщелачивания алюмосиликатных руд при использовании различных ПАВ:

1 - без ПАВ

2-е добавлением ПОЭАФ

3-е добавлением АБС

4-е добавлением АС

90 120 150 Время выщелачивания, сут

Таблица 2

Проба ПАВ Анализируемые химические элементы, г/дм3

Мо ЫОз 804 Са 81 А1 Р Ре2+ Ре3+ Р

Без ПАВ 0,006 н/о 34,4 0,098 0,341 0,062 0,805 0,168 н/о 3,55 0,55

ПОЭАФ 0,005 н/о 66,0 0,125 0,493 0,058 0,99 0,044 0,28 3,35 0,1

АБС 0,010 н/о 59,2 0,155 0,176 0,092 2,39 0,196 0,39 5,95 1,2

АС 0,035 н/о 42,0 0,115 0,328 0,055 0,003 сл. н/о 2,26 1,33

При содовом выщелачивании карбонатных руд в качестве альтернативы применяемых дорогостоящих ПАВ и окислителей (перманганата калия, перекиси водорода и т.п.) могут быть использованы дешевые высокомолекулярные вещества или их смеси, в частности гуминовые, получаемые из углей.

Данным веществам характерны свойства ингибиторов, позволяющие связывать глинистые фракции, не допуская миграции, снижая при этом их сорбци-онные свойства. Кроме того, они не препятствуют доставке раствора-реагента к урановому минералу, его растворению и выносу обогащенных растворов за пределы рудного куска.

В результате проведенных лабораторных исследований установлено (рис. 8), что применение в качестве ПАВ гуминовых соединений (полученных из угля Уртуйского месторождения, разрабатываемого ОАО «ППГХО») позволило улучшить фильтрацию раствора через рудную массу, обеспечить извлечение урана 65,6 % за 226 суток. Это сопоставимо с процессом выщелачивания при использовании КМПО4 (67,3 %) за аналогичный период. При совместном использовании гуминовых соединений и перманганата калия извлечение урана составило 72 %.

О 30 60 90 120 150 180 210 ' 240

Время выщелачивания, сутки

Рис. 8. Зависимость извлечения урана из бедных карбонатных руд от времени выщелачивания при использовании различных активаторов:

Ш без использования ПАВ -♦—с исп. ПАВ (гумат натрия) с расходом 7,0 кг/т —♦—с исп. перманганата калия с расходом 9,3 кг/т

совместное исп. перманганата калия (10,5 кг/т) и гуминовых соединений (7,1 кг/т)

Высокая эффективность применения гуминовых соединений определяется не только низкой стоимостью, высокой скоростью фильтрации растворов, но и наличием в них карбоксильных кислородсодержащих функциональных групп. За счет повышения проницаемости кислород из данных групп активно доставляется в глубь рудного куска, повышая эффективность окисления и4+, тогда как перманганат калия взаимодействует в основном с поверхностными минералами.

В результате дополнительных исследований (результаты приведены в диссертации) установлен рациональный диапазон расхода гуминовых соединений, составляющий 6-10 кг/т, при котором извлечение урана достигается 65-75 % за 8-12 месяцев.

Эффективность их применения в качестве ПАВ в процессе содового КВ была подтверждена полупромышленными испытаниями (рис, 9),

Результаты проведенных работ показали, что даже при минимальном расходе гуминовых веществ (до 1 кг/т) извлечение при содовом выщелачивании превышает показатели относительно стандартной технологии без использования ПАВ на 14-15 % и позволяет достичь извлечения урана на уровне 75 % за 12 месяцев.

Ожидаемый экономический эффект от использования разработанной технологии составляет 1,8 млн. руб./год.

На основе выполненных исследований разработаны аппаратурно-технологические схемы рудоподготовки и переработки бедных урановых алю-

мосиликатных (рис. 10) и карбонатных (рис. 11) руд. Перечень необходимого оборудования представлен в табл. 3.

Рис. 9. Результаты полупромышленных испытаний по содовому КВ бедных карбонатных руд с г/ +1,14Ч1 применением гуминовых

соединений:

0,319

А - с добавкой гуминовых веществ

• - без добавления ПАВ

0 * I I ! I I О 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Время выщелачивания, сутки

Таблица 3

Экспликация оборудования к аппаратурно-технологическим схемам

№ поз. Наименование оборудования Количество, шт № поз. Наименование оборудования Количество, шт

1 2 3 4 5 6

11,2 Сорбционные напорные колонны (СНК) 2 9 Склад обратного меланжа (реакторы растворения реагентов для карб. сх.) 1(2)

2 Колонна десорбции (КД) 1 Ю,.з Зумпф сбора продуктивных растворов 3(2)

3 Колонна конверсии (КК) 1 П1.2 Бункер-накопитель с вибрационным питателем 2

4 Емкость приготовления растворов орошения 1 12,-э Дробилки крупного, среднего и мелкого дробления 3(2)

51,2 Емкости приготовления и хранения жидких ПАВ 2 13,.з Ленточный конвейер 3(2)

б 1.2 Реакторы приготовления растворов десорбции 2 14 Инерционный грохот 1

7 Емкость сбора товарных регенератов 1 15 Реактор приготовления растворов обезвреживания 1

8 Склад серной кислоты 1

Основное отличие схемы переработки карбонатного сырья от схемы переработки алюмосиликатных руд заключается в упрощении узла рудоподготов-ки материала и использовании в качестве ПАВ гуминовых соединений, получаемых из собственного угольного сырья ОАО «ППГХО».

Рис. 10 Принципиальная аппаратурно-технологическая схема переработки бедных алюмосиликатных руд методом КВ

Рис. 11 Принципиальная аппаратурно-технологическая схема переработки бедных карбонатных руд методом КВ

Предлагаемая технологическая схема может быть дополнена либо изменена в зависимости от задач и условий ее эксплуатации. Так, при отсутствии автоклавного выщелачивания либо другого метода гидрометаллургической переработки данного сырья на узле рудоподготовки производится сухое грохочение класса -100 +0 мм с направлением подгрохотного продукта (-10 мм) на окомкование. Последнее производится в грануляторе барабанного типа с частотой вращения 5-6 об/мин, углом наклона 3°. В качестве связующих материалов используются цемент с расходом 5-6 кг/т рудной массы и растворы гуминовых веществ.

Разработанные аппаратурно-технологические схемы являются универсальными, т.к. позволяют с минимальными затратами и в короткие сроки перейти от технологии сернокислотного выщелачивания алюмосиликатных руд к содовому выщелачиванию карбонатных руд.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологической схемы переработки алюмосиликатных руд составляет около 22 млн. руб./год, карбонатных - 19 млн. руб./год.

Заключение

В результате выполненных исследований решена актуальная задача повышения эффективности технологии КВ бедного алюмосиликатного и карбонатного сырья Стрельцовского рудного поля, использование которых повышает производительность, степень извлечения ценных компонентов, снижает себестоимость получаемой продукции, что имеет существенное значение для наиболее полного использования сырьевой базы ОАО «ППГХО». При этом получены следующие основные научные и практические результаты:

1. Существующие на предприятии технологии КВ алюмосиликатных и карбонатных урановых руд отличаются низкой эффективностью их переработки при отсутствии рекомендаций по режимам и параметрам выщелачивания. Анализ мирового и отечественного опыта применения технологии КВ показал, что данная технология применяется преимущественно для легковскрываемых и низкокарбонатных руд. В процессе исследований обосновано, что низкие показатели полноты извлечения урана из «упорных» алюмосиликатных и карбонатных руд с вкрапленной минерализацией в значительной мере обусловлены малой эффективностью массопередачи растворенного металла из пор и капилляров в общий объем растворителя; активным образованием водоупорных зон за счет вымывания, переотложения и уплотнения в рудной массе иловых и глинистых фракций материала как исходного сырья, так и полученных под действием химических процессов при поверхностном разрушении рудных кусков. Перспективными направлениями совершенствования технологии КВ бедных «упорных» урановых руд являются совершенствование схемы растворооборота с применением рациональных режимов орошения, снижение крупности перерабатываемого сырья с предварительным удалением из него мелких и шламовых фракций, а так,же применение ПАВ.

2. Тестовыми исследованиями установлено, что исследуемые руды являются «упорными» к химической технологии, при этом существует возможность их вовлечения в промышленную переработку методом КВ при условии активации процесса окислителями и ПАВ.

3. Установлены зависимости технологических показателей КВ урана из бедных «упорных» алюмосиликатных руд от режимов и плотности их орошения. Определен рациональный диапазон плотности орошения в пределах 4-8 л/(част), что обеспечивается применением оросительной системы с форсунками сплошного конуса распыла растворов.

4. На основании лабораторных исследований и опытно-промышленных испытаний впервые разработан эффективный способ извлечения урана из руд путем использования рециркуляции продуктивных растворов через дорабатываемые руды, что обеспечило сокращение времени доизвлечения ценного компонента из «дорабатываемого» рудного материала в 2,5 - 3,0 раза, повышение производительности выпуска готовой продукции на 15-17 % и экономический эффект более 7,5 млн. руб. за 5 лет эксплуатации.

5. Установлены зависимости извлечения урана из бедных «упорных» руд от различной крупности выщелачиваемого куска. При этом максимальное извлечение металла достигается: из алюмосиликатных руд на уровне 80-85 % при рациональной крупности -15(-10) мм с удалением фракций -5 мм; карбонатных - 70 - 75 % при крупности -100 мм с удалением класса -10 мм.

6. Впервые обоснована эффективность использования в качестве поверхностно-активных веществ высокомолекулярных гуминовых соединений, получаемых из углей, при КВ бедных высококарбонатных урановых руд. На основе полученных результатов разработана и опробована в полупромышленных условиях технология кучного выщелачивания урана из бедных высококарбонатных руд с использованием гуминовых веществ, позволяющая за счет повышения в 1,3-1,5 раза скорости фильтрации растворов уменьшить до минимума кольматационные явления и достичь извлечения металла на уровне 75 % за 12 месяцев, как и при применении дорогостоящего КМпОф

7. Разработаны технологические схемы КВ бедного алюмосиликатного и карбонатного уранового сырья с использованием предлагаемых методов интенсификации, обеспечивающих повышение производительности его переработки с достижением высоких показателей извлечения металла за сравнительно короткие сроки и ожидаемым экономическим эффектом более 19 млн. руб./год.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Морозов, А. А. Кучное выщелачивание карбонатных урансодержащих руд / A.A. Морозов, В.М. Лизункин // Четвертая научно-техническая конференция Горного института : мат-лы конф. - Чита: ЧитГТУ, 2003. - Ч. III. - С. 81-84.

2. Морозов, A.A. Интенсификация процесса перколяционного выщелачивания урана / А. А. Морозов [и др.] // Пятая научно-техническая конференция Горного института: мат-лы конф., посвященной 30-летию Горного института -Чита: ЧитГТУ, 2004. - № 36 - С. 140-147.

3. Морозов, A.A. Интенсификация процесса кучного выщелачивания урана из карбонатных руд / В.Г. Литвиненко, В.М. Лизункин, A.A. Морозов // Горный информационно-аналитический бюллетень. - М.: МГГУ, 2005. - №3. -С.274-277

4. Морозов, A.A. Повышение эффективности кучного выщелачивания урана из бедных высококарбонатных руд / А. А. Морозов // Вестник ЧитГУ. -Чита: ЧитГУ, 2006.-№41.-С. 162-169.

5. Морозов, A.A. Совершенствование процессов кучного выщелачивания бедных «упорных» урановых руд / A.A. Морозов // Вестник ЧитГУ. - Чита: ЧитГУ, 2006.-№41.-С. 169-177.

6. Пат. № 2226564, РФ, МПК7 С. 22 В 60/02, 3/04. Способ извлечения урана из руд / А. А. Морозов [и др.] // заявитель и патентообладатель АООТ «ППГХО». -№ 2002119772/02; заявл. 22.07.02; опубл. 10.04.04. Бюл. № 10.

Лицензия ЛР № 020525 от 02.06.97 Подписано в печать Формат 60x84 1/16

Усл.печ.л. 1.0_Тираж 100 экз._Заказ N 76

Читинский государственный университет ул. Александро-Заводсуг,ч. 30. г. Чита. 672039 РИК ЧитГУ

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Морозов, Александр Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ УРАНОВОГО СЫРЬЯ МЕТОДОМ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Практика развития технологии кучного и подземного выщелачивания бедных урановых руд.

1.2. Анализ основных направлений интенсификации кучного выщелачивания урана из бедных руд.

1.3. Обоснование перспективных методов совершенствования технологии кучного выщелачивания бедного "упорного"уранового сырья.

1.4. Цель и задачи исследований.

ГЛАВА 2. ОЦЕНКА ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УРАНА ИЗ БЕДНОГО СЫРЬЯ МЕТОДОМ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ.

2.1. Химико-технологические основы процесса выщелачивания урана.

2.2. Методика проведения исследований.

2.3. Предварительная оценка геотехнологических условий извлечения урана из бедного сырья.

2.3.1. Изучение вещественного и минералогического состава сырья.

2.3.2. Анализ результатов тестовых исследований.

2.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНА ИЗ БЕДНОГО СЫРЬЯ

3.1. Обоснование рациональной технологической схемы орошения алюмосиликатных руд.

3.2. Исследование влияния крупности алюмосиликатных и карбонатных руд на извлечение металла.

3.3. Исследование влияния различных активных веществ на технологические показатели кучного выщелачивания урана из бедных руд.

3.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ МЕТОДОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ БЕДНЫХ УРАНОВЫХ РУД И ИХ АНАЛИЗ.

4.1. Рациональная схема растворооборота KB ГМЗ.

4.2. Кучное выщелачивание бедных "упорных" алюмосиликатных урановых руде их предварительным дроблением и классификацией

4.3. Использование в процессе KB поверхностно-активных веществ.

4.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЙ ИНТЕНСИФИКАЦИИ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ БЕДНЫХ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ И КАРБОНАТНЫХ РУД.

5.1. Технологическая схема кучного выщелачивания урана из алюмосиликатных руд.

5.2. Технологическая схема кучного выщелачивания урана из карбонатных руд.

5.3. Технико-экономическая оценка эффективности разработанных методов интенсификации технологии кучного выщелачивания.

5.4. Выводы по главе.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Интенсификация технологии кучного выщелачивания бедного уранового сырья стрельцовского рудного поля"

Актуальность работы. В настоящее время запасы богатого уранового сырья, в том числе и на крупнейшем в России производителе природного урана ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение» (ОАО «ППГХО»), истощаются. Поэтому в разработку вовлекаются бедные и «упорные» к химической технологии руды методами кучного (KB) и подземного (ПВ) выщелачивания. При этом продолжительность их переработки составляет до 2-2,5 лет с повышенным расходом реагентов и низкой степенью извлечения металла на уровне 60-65 %. Промышленная практика эксплуатации отечественных и зарубежных предприятий показала возможность применения различных методов интенсификации процессов KB и ПВ. Многие из них прошли апробацию в производственных условиях отечественной и зарубежной практики и показали обнадеживающие результаты. В то же время они далеко не универсальны. В связи с чем большинство из этих способов не нашли широкого применения, в том числе и на площадке ОАО «ППГХО», по ряду причин: суровые климатические условия, высокая стоимость реагентов, громоздкость оборудования и т.п.

Таким образом, актуальность работы обусловлена необходимостью вовлечения в отработку запасов бедных и забалансовых руд более эффективными методами KB и ПВ, основанными на использовании собственной материально-технической базы предприятия.

Объектом исследований являются бедные алюмосиликатные и карбонатные урановые руды.

Предмет исследований: технологические процессы кучного выщелачивания урана.

Идея работы. Повышение эффективности технологии кучного выщелачивания урана из различных типов бедного сырья за счет классификации перерабатываемого материала, совершенствования схемы растворооборота и использования активирующих веществ.

Основные задачи исследований:

1. Анализ и обоснование перспективных методов интенсификации КВ.

2. Оценка геотехнологических условий извлечения урана из бедного сырья.

3. Экспериментальные исследования различных методов интенсификации процесса КВ.

4. Опытно-промышленные испытания разработанных технологий и схем KB урана из бедных алюмосиликатных и карбонатных руд.

5. Разработка и технико-экономическая оценка эффективности технологических схем переработки бедных урановых руд в условиях «ПГТГХО»

Защищаемые научные положения.

1. Повышение эффективности переработки бедного уранового сырья методом KB достигается путем рециркуляции продуктивных растворов через дорабатываемые руды с рекомендуемыми рациональными параметрами орошения.

2. Интенсификация KB бедных урановых руд обеспечивается:

- алюмосиликатных - предварительным дроблением исходного материала до крупности -15(-10) мм, с удалением мелких и шламовых фракций -5 мм;

- карбонатных - выводом из исходного сырья класса -10 мм.

3. Повышение извлечения урана при KB достигается:

Научная новизна работы.

- впервые разработан способ извлечения урана из руд с рециркуляцией продуктивных растворов через дорабатываемые штабели KB;

- получены зависимости изменения технологических показателей KB бедных алюмосиликатных и карбонатных урановых руд при применении различных активирующих добавок;

- впервые обоснована эффективность использования в качестве поверхностно-активных веществ высокомолекулярных гуминовых соединений, получаемых из углей, при KB бедных высококарбонатных урановых руд.

Приоритет разработок по теме диссертации подтверждён одним патентом РФ на изобретение.

Практическая значимость. На основе выполненных исследований впервые разработаны эффективные методы интенсификации и технологические схемы KB урана из бедного алюмосиликатного и карбонатного сырья Стрель-цовского рудного поля, внедрение и использование которых повышает производительность, полноту извлечения металла, снижает себестоимость полученной продукции и расширяет сырьевую базу предприятия.

Реализация исследований. Разработанная технология кучного выщелачивания бедных алюмосиликатных урановых руд на основе рециркуляции продуктивных растворов внедрена на участке KB гидрометаллургического завода (ГМЗ) ОАО «1111ГХО» в 2001 году. Экономический эффект от применения данной разработки в период 2001-2005 гг. составил 7,5 млн. рублей. В 2004 году реализован первый этап внедрения интенсификации процесса KB урана путем снижения крупности перерабатываемого алюмосиликатного рудного материала до -70 мм и предварительного удаления из него мелких и шламовых фракций (5 мм), при этом экономический эффект за первый (пусковой) год составил 0,79 млн. руб.

Разработанная технология KB бедного карбонатного уранового сырья включена в бизнес-план технического развития ОАО «ППГХО» с 2008 года. Ожидаемый экономический эффект от ее использования - 1,8 млн. руб/год.

Личный вклад автора состоит в:

- анализе и обобщении отечественного и зарубежного опыта переработки урановых руд методами KB, проведении тестовых и экспериментальных исследований, обработке и анализе полученных результатов, выявлении и научном обосновании закономерностей изучаемых процессов;

- разработке технологических схем KB урана из бедных руд и участии в полупромышленных и опытно-промышленных испытаниях;

Заключение Диссертация по теме "Геотехнология(подземная, открытая и строительная)", Морозов, Александр Анатольевич

5.4. Выводы по главе

1. Разработаны технологические схемы KB бедного алюмосиликатного и карбонатного уранового сырья Стрельцовского рудного поля с использованием эффективных методов интенсификации, обеспечивающих повышение производительности комплекса KB ГМЗ с достижением высоких показателей извлечения металла за сравнительно короткие сроки.

2. Сопоставимость аппаратурных схем переработки алюмосиликатных и карбонатных руд методом KB позволяет с минимальными затратами и в сжатые сроки перейти от одной технологии выщелачивания (сернокислотной) к другой (содовой).

3. В результате проведенных расчетов установлено, что применение KB с системой рециркуляции продуктивных растворов на «дорабатываемых» рудах позволяет получить экономический эффект более 13 млн. руб. в год.

4. Снижение крупности перерабатываемого методом KB рудного материала обеспечивает увеличение производительности выпуска готовой продукции в 1,7-2 раза и извлечение металла из руд до 70-75 % за 1 год для карбонатных, до 80-85 % за 6-8 мес. для алюмосиликатных. При этом ожидаемый экономический эффект от эксплуатации данной технологии составит 5,9 млн. руб./год для сернокислотного KB, 4,3 млн. руб./год для содового КВ.

5. Применение ПАВ в процессе KB бедного уранового сырья позволит: для алюмосиликатных руд с использованием неионогенных ПАВ на основе фенола увеличить производительность в 1,9 раз с эффективностью 2,8 млн. руб./год; для карбонатных руд с использованием высокомолекулярных гуминовых соединений в 1,7 раз с эффективностью 1,8 млн. руб./год.

Заключение

В результате выполненных исследований решена актуальная задача повышения эффективности технологии KB бедного алюмосиликатного и карбонатного сырья Стрельцовского рудного поля, использование которых повышает производительность, степень извлечения ценных компонентов, снижает себестоимость получаемой продукции, что имеет существенное значение для наиболее полного использования сырьевой базы ОАО «ППГХО». При этом получены следующие основные научные и практические результаты:

1. Существующие на предприятии технологии KB алюмосиликатных и карбонатных урановых руд отличаются низкой эффективностью их переработки, при отсутствии рекомендаций по режимам и параметрам выщелачивания. Анализ мирового и отечественного опыта применения технологии KB показал, что данная технология применяется преимущественно для легковскрываемых и низкокарбонатных руд. В процессе исследований обосновано, что низкие показатели полноты извлечения урана из «упорных» алюмосиликатных и карбонатных руд с вкрапленной минерализацией в значительной мере обусловлены малой эффективностью массопередачи растворенного металла из пор и капилляров в общий объем растворителя; активным образованием водоупорных зон, за счет вымывания, переотложения и уплотнения в рудной массе иловых и глинистых фракций материала, как исходного сырья, так и полученных под действием химических процессов при поверхностном разрушении рудных кусков. Перспективными направлениями совершенствования технологии KB бедных «упорных» урановых руд являются совершенствование схемы растворооборота с применением рациональных режимов орошения, снижение крупности перерабатываемого сырья с предварительным удалением из него мелких и шламовых фракций, а так же применение ПАВ.

2. Тестовыми исследованиями установлено, что исследуемые руды являются «упорными» к химической технологии, при этом существует возможность их вовлечения в промышленную переработку методом KB при условии активации процесса окислителями и ПАВ.

3. Установлены зависимости технологических показателей KB урана из бедных «упорных» алюмосиликатных руд от режимов и плотности их орошения. Определен рациональный диапазон плотности орошения в пределах 4-8 л/(час-т), что обеспечивается применением оросительной системы с форсунками сплошного конуса распыла растворов

5. Установлены зависимости извлечения урана из бедных «упорных» руд от различной крупности выщелачиваемого куска. При этом максимальное извлечение металла достигается: из алюмосиликатных руд на уровне 80-85 % при рациональной крупности -15(-10) мм с удалением фракций -5 мм; карбонатных -70-75 % при крупности -100 мм с удалением класса -10 мм.

6. Впервые обоснована эффективность использования в качестве поверхностно-активных веществ высокомолекулярных гуминовых соединений, получаемых из углей, при KB бедных высококарбонатных урановых руд. На основе полученных результатов разработана и опробована в полупромышленных условиях технология кучного выщелачивания урана из бедных высококарбонатных руд с использованием гуминовых веществ, позволяющая за счет повышения в 1,3-1,5 раза скорости фильтрации растворов уменьшить до минимума кольматационные явления и достичь извлечения металла на уровне 75 % за 12 месяцев, как и при применении дорогостоящего КМп04.

7. Разработаны технологические схемы KB бедного алюмосиликатного и карбонатного уранового сырья с использованием предлагаемых методов интенсификации, обеспечивающих повышение производительности его переработки с достижением высоких показателей извлечения металла за сравнительно короткие сроки и ожидаемым экономическим эффектом по каждой схеме более 19 млн. руб./год.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Морозов, Александр Анатольевич, Чита

1. Кротков В.В. Состояние и пути развития атомной промышленности России // Горный журнал. 2003. - № 20. - С 52-54.

2. Кучное и подземное выщелачивание металлов / Лисовский Г.Д. и др..; под ред. С.Н. Волощука. М.: Недра, 1982.

3. Кучное выщелачивание при разработке урановых месторождений / Р.П. Петров и др..; под ред. Д.И. Скороварова. М.: Энергоиздат, 1988. - 152 с.

4. Добыча урана методом подземного выщелачивания / В.А. Мамилов и др..; под ред. В.А. Мамилова. М.: Атомиздат, 1980. - 248 с.

5. Лунев Л.И. Шахтные системы разработки месторождений урана подземным выщелачиванием / Л.И. Лунев. М.: Энергоиздат, 1982.

6. Зеликман А.Н. Теория гидрометаллургических процессов / А.Н. Зелик-ман, Г.М. Вольдман, А.В. Беляевская. М.: Металлургия, 1975. - 504 с.

7. Бахуров В.Г. Подземное выщелачивание урановых руд / В.Г. Бахуров, С.Г. Вечеркин, И.К. Луценко ; под ред. А.П. Зефирова. М.: Атомиздат, 1969. -150 с.

8. Шевченко В.Б. Технология урана / В.Б. Шевченко, Б.Н. Судариков. -М.: Госатомиздат, 1961.

9. Извлечение урана из руд: сб. докладов ин. ученых на Междун. конф. по мирному исп. атомной энергии : пер. с анг. / сост. Г. Мервин и др. М.: доклады ГОНТИ химической литературы, 1956. - С. 91-101.

10. Арене В.Ж. Геотехнологические методы добычи полезных ископаемых / В.Ж. Арене М.: Недра, 1975.

11. The Canadian Mining and Metallurical Bulletin / Mac. Cregor R. 59, 649, 583. - 1966.

12. Бодю P. Опыты по выщелачиванию урановых руд без предварительного измельчения / Р.Бодю и др. // Обогащение полезных ископаемых : материалы VIII Междун. конгресса. Л.: изд. Механобра, 1969. - Т. 2.

13. Harel М. Извлечение урана из урановых руд и других источников / М. Harel, P. Sugier // Доклад Франции на Междун. симп. : пер. с анг. Сан-Пауло, Бразилия, 1970. - № М 135/4,

14. Чесноков Н.И. Уранодобывающая промышленность капиталистических стран : современный этап развития / Н.И. Чесноков, Е.А. Котенко, М.В. Грязнов М.: Атомиздат, 1979. - 144 с.

15. Опыт выщелачивания урана на предприятиях Советско-Германского акционерного общества «Висмут» : отчет о НИР / исполн. : И.Г. Абдульманов и др.. М., 2000. - Т. II. - 310 с. - фонды «ППГХО», инв. № Ф-1504.

16. Опыт выщелачивания урана на предприятиях ГХО «Редкие металлы» в Болгарии : отчет о НИР / исполн. : И.Г. Абдульманов и др.. М., 2000. - Т. III. - 170 с. - фонды «ППГХО» инв. № Ф-1504.

17. Лобанов П.Д. Основи на инженерните разчети и пректирането на руд-ничните системи за подземно излужване : метод. Пособие / П.Д. Лобанов. -НРБ : изд-во «Редки метали», 1989.

18. Лобанов П.Д. Подземно излужване на неиздържани рудни тела без раздробяване на массива / П.Д. Лобанов, Ст. Маринов. НРБ, София : Списание «Минно дело». - 1990. - № 1.

19. Опыт выщелачивания урана на горнодобывающих предприятиях бывшего СССР : отчет о НИР / исполн.: И.Г. Абдульманов и др.. М., 2000. -Т. I. - 151 с. - фонды «ППГХО», инв. № Ф-1503.

20. Шаталов В.В. Подземное выщелачивание урана и пути его совершенствования / В.В. Шаталов, М.И. Фазлулин // Цветные металлы. 2003. - № 4. -С. 35-39.

21. Ларин В.К. Опыт промышленного применения кучного выщелачивания урановых руд / В.К. Ларин, Р.В. Зайцев // Горный журнал. 1999. - № 12. -С. 51-53.

22. Меньшов Ю.А Определение удельных скоростей растворения урановых минералов в карбонатных средах / Ю.А. Меньшов, К.М. Смирнов, Г.А. Мартынов // Цветные металлы. 2003. - № 4. - С. 45-47.

23. Skorovarov J.I. The Recovery of Uranium / Skorovarov J.I. et. al. Vienna: IAEA, 1976.-P. 141-153.

24. Смирнов И.П. Переработка руд в автоклавах // Цветные металлы. -1988.-№ 12.-С. 34-35.

25. Skorovarov J.I. Proc. intern, conf. of uranium extraction // Skorovarov J.I. et.al. Beijing (China) IAEA, 1996. Oct. 22-25. - P. 25-34.

26. Говорин B.A. Исследования и разработка технологии комплексной переработки флюоритсодержащих молибденовых и урановых руд на примере месторождений Жерловое и Аргунское : дис. . канд. техн. наук. -Краснокаменск, 1990. Фонды «ППГХО», инв. № 43/1202.

27. Mining Congress Journal / Marrs L.F. 56,11, 35. - 1970.

28. Современные способы и средства интенсификации выщелачивания скальных руд / А.В. Абрамов и др.. М.: Изд-во Вузов, Геология и разведка, 1977.-№6.-188 с.

29. Якимов Ю.И. Применение методов выщелачивания для добычи полезных ископаемых. / Ю.И. Якимов, Р.В. Зайцев, К.В. Зайцев // Безопасность труда и пром. 2003. - № 8. - С. 12-14.

30. Абрамов А.В. Подготовка месторождений скальных руд для выщелачивания / А.В. Абрамов, Э.С. Ивановский, Н.В. Синелыцикова. М.: Цветме-тинформация, 1975.

31. А.с. № 1168701. Способ кучного выщелачивания полезных ископаемых / А.В. Абрамов, И.В. Пеньковский, Е.Н. Щемерова (СССР). опубл. в Б.И., 1985, бюл. №27.

32. Строительство и эксплуатация рудников подземного выщелачивания / В.Н. Мосинец и др.. М.: Недра, 1987. - 304 с.

33. Воробьев В.В. К вопросу о роли газообразных продуктов детонации при взрывах в сыпучих средах / Воробьев В.В. и др.. // ФТПРПИ. Новосибирск, 1980.-№4.-С. 42-47.

34. А.с. № 1317103. Способ кучного выщелачивания полезных ископаемых / В.Ф. Саенко и др. (СССР). опубл. В Б.И., 1987. - бюл. № 22.

35. А.с. № 1361313 (СССР) опубл. в Б.И., 1987. - бюл. № 47

36. А.с. № 883360. Способ кучного выщелачивания / В.Н. Мосинец и др. (СССР) опуб. В Б.И., 1981, бюл. №43.

37. Халезов Б.Д. Кучное выщелачивание на Коунрадском руднике / Б.Д. Халезов, Б.М. Токман // Цветная металлургия. 1976. - № 5. - С. 33-35.

38. Зайцев В.Ф. Совершенствование геотехнологических методов извлечения урана / В.Ф. Зайцев, Р.В. Зайцев // Горный вестник. 1998. - № 3. - С. 2125.

39. Argol J.O. Leaching dumps to recovere more Southwerst cooper at lover cost. // Argol J.O. Mining World, 1963. Vol. 25.1II.

40. Andersen I.E. Heap leaching at Run Ingle / Andersen I.E., Harwig Ct.L., Moffit R.B. // Australian Mining, 1966. № 4. - Vol. 58.

41. Malouf Е.Е. New technology of leaching Waste dumps / Malouf E.E., Prater I.D. // Mining Congress Journall, 1962, Novenber.

42. Арене В.Ж. Интенсификация процесса подземного выщелачивания в электромагнитных полях / В.Ж. Арене, Н.В. Перов, Л.И. Лунев. М.: МГРИ им. С. Орджоникидзе, 1978.

43. Ультразвук в гидрометаллургии / Б.А. Агранат идр.. М.: Металлургия, 1969. - 303 с.

44. А.с. № 613086. Способ подземного выщелачивания полезных ископаемых / А.В. Абрамов, Н.В. Демин, Л.С. Хейфец (СССР). опубл. в Б.И., 1978, бюл. № 24.

45. Роль микроорганизмов в выщелачивании металлов из руд / Г.И. Кара-вайко, С.И. Кузнецов, А.И. Голомзик. М.: Наука, 1972.

46. Miller R. Natural leaching of Uranium ores / Miller R., Napier E., Wells R.A. // Bullrtin of Institution of Mining and Metallurgy, 1963. № 674. - vol. 72.

47. Гидрометаллургия. Пер. с англ. ; под ред. Б.Н. Ласкорина. М. «Металлургия», 1978. - С. 134-142.

48. Floter W. Mikrobielle Laugung / Floter W., Sadowski Fc.R., Wirth G. // Metall (W.-Berlin), 1979. № l. - V.33, P. 56-58.

49. Livesey-Goldblatt E. An Oscar for bacteria // Nucl. Active, 1979. № 20. -P. 8-11.

50. Новик-Качан В.П. Добыча металлов способом выщелачивания / В.П. Новик-Качан и др.. // Цветметинформация. 1970.

51. Бахуров В.Г. Химическая добыча полезных ископаемых / В.Г. Бахуров, И.К. Руднева. М.: Недра, 1972. - 133 с.

52. Фуко Ито. Горные разработки способом выщелачивания // Журнал «Сайко то хоан». 1961. - Т. 7, №№ 10 и 11.

53. Пат. № 3713698, США, МКИ С 22 В 60/02, Е 21 В 43/28 Подземное выщелачивание урана из руды водными растворами, насыщенными кислорода воздуха 1973.

54. Edging and Mining J., 1979. V. 180, № 3. - P. 232.

55. Edging and Mining J., 1980, v. 181, № 1, p. 43,47.

56. Herman K. Durchfurung von Pilotversuch in fur Vorhaben mit Losung bergbal auf Uran / Herman KM Erzmetall, 1983. Bd 36. N 11. - S. 534-539.

57. Несмеянова Г.М. Некоторые вопросы теории и практики выщелачивания урана и молибдена из руд : дисс. . докт. техн. наук. М., 1969. - Фонды предприятия п/я А-1997, инв. №12889.

58. Харрингтон Ч. Технология производства урана : пер. с англ. / Хар-рингтон Ч., Рюэле А.; под ред. А.С. Займовского и Г.Л. Зверева М.: Атомиз-дат, 1961.

59. Зефиров А.П. Заводы по переработке урановых руд в капиталистических странах / А.П. Зефиров, Б.В. Невский, Г.Ф. Иванов. М. : Атомиздат, 1962.-С. 21, 33.

60. Каневский Е.А. О взаимодействии между твердыми UO2 и МпОг в сернокислом растворе / Е.А. Каневский, В.А. Пчелкин. Атомная энергия, 1961. - Т.10, вып. 2.

61. Hague К.Е. Comparision of oxidans for the leaching of uranium ores in Sulphure acid / Hague K.E., Ritceu G.M // CIM Bull. 1982. - 75, № 841. - P. 127133.

62. Овсейчук В.А. Формирование сырьевой базы уранодобывающего предприятия в условиях рыночной экономики : дис. . докт. техн. наук. -Краснокаменск. 1997.

63. Литвиненко В.Г. Технический прогресс на объектах рудоперерабаты-вающего комплекса / В.Г. Литвиненко, В.А. Телятников // Горный вестник. -1998.-№3.-С. 29-31.

64. Пат. № 2226564, Российская Федерация, МПК7 С 22 В 60/02, 3/04 Способ извлечения урана из руд / А.А. Морозов и др.; заявитель и патентообладатель ОАО «ППГХО». № 2002119772/02 ; заявл. 22.07.02 ; опубл. 10.04.04, Бюл. № 10.-8 с.

65. Громов Б.В. Введение в химическую технологию урана / Б.В. Громов. М.: Атомиздат, 1978. - 83 с.

66. Андреев В.Е. Математическое моделирование процесса подземного выщелачивания карбонатных пород / В.Е. Андреев, В.В. Баширов, К.М. Федоров // Бурение геотехнологических скважин : материалы семинара-симп. М.: ГИГХС, 1984.-С. 155-157.

67. Баширов В.В. Исследование статики и кинетики процесса растворения карбонатных пород соляной кислотой /В.В. Баширов, В.Е. Андреев, М.С. Ги-зетдинов // Бурение геотехнологических скважин : материалы семинара-симп. -М.: ГИГХС, 1984. С. 124-127.

68. Глазунов И.С. Прогноз изменения концентрации полезного компонента в продуктивных растворах подземного выщелачивания // III Всесоюзная конф.: материалы науч. конф. по геотехнологическим методам добычи пол. ис-коп.-М.: ГИГХС, 1983.-С. 187-193.

69. Рафальский Р.П. Фазовый состав синтетических и природных окислов урана / Р.П. Рафальский, В.А. Алексеев, Л.А. Ананьева // Геохимия. 1979. - № 11.-С. 161-165.

70. Луценко И.К. Бесшахтная разработка рудных месторождений / И.К. Луценко, В.И. Белецкий, Л.Г. Давыдова. М.: Недра, 1986. - 177 с.

71. Abel Е. Monatsh, 1936. V. 69.

72. Schroer Е. //Z. phys. Chem. 1936. -Bd. 176.

73. Пат. № 47-32503, Япония, кл. 15АО (COIg). заявл. 02.07.70 ; опубл. 23.08.74.

74. А. с. № 368190, МКИ С01 49/12. Способ получения сернокислого окисного железа / И.К. Лукаш и др.. (СССР). Открытия, изобретения, промышленные образцы, товарные знаки, 1973, бюлл. № 9.

75. Пат. № 3617562, США, кл. 210-48 (С02-5/04). заявл. 08.05.70 ; опубл. 02.11.71.

76. Пат. № 49-26617, Япония, кл. 91 С 91 (С02 с 5/04). заявл. 08.04.70 ; опубл. 11.07.74.

77. Thomas G. Unit processes in hydrometallurgy / Thomas G., Ingraham T.P. Dallas, Texas, 1963. - V. 24.

78. Калабин А.И. Добыча полезных ископаемых подземным выщелачиванием и другими геотехнологическими методами / А.И. Калабин. М. : Атомиз-дат, 1981.

79. Зеликман А.Н. Металлургия редких металлов / А.Н. Зеликман, Б.Г. Коршунов. М.: Металлургия, 1991. - 431с.

80. Грабовников В.А. Геотехнологические исследования при разведке металлов / В.А. Грабовников. 2-е изд. - М.: Недра, 1995.

81. Разведка месторождений для отработки методом подземного выщелачивания / под ред. М.В. Шумилина. М.: Недра, 1985.

82. ГОСТ 14180-80. Руды и концентраты цветных металлов. Методы отбора и подготовки проб для химического анализа и определения влаги // Стандарты по горному делу. введ. 01.06.80.

83. CTTI 144-84. Опробование горных выработок, скважин и отбитой горной массы с отбором вещества // Стандарт предприятия. введ. 01.05.84. -Краснокаменск, 1984. - инв. 43/327, фонды «ППГХО». -12 с.

84. СТП 83-81. Молибден. Уран. Рентгеноспектральный анализ руд и ке-ков выщелачивания // Стандарт предприятия. введ. 01.07.81. - Краснокаменск, 1981. - инв. № 43/459, фонды «ППГХО». - 10 с.

85. СТП 94-81. Уран. Радий. Радиометрический анализ руд // Стандарт предприятия. введ. 01.07.81. - Краснокаменск, 1981. - инв. № 43/460, фонды ППГХО. - 14 с.

86. ТУ 95.1931-89. Уран. Ферро(титано)-фосфатно-ванадатные методы определения // Технические условия проведения анализов. Краснокаменск, 1990. - инв. № 43/1184, фонды «ППГХО».

87. ОСТ 95.922-91. Руды ураново-молибденовые. Метод определения содержания молибдена. введ. 01.11.92. - инв. № 43/1263, фонды «ППГХО».

88. ГОСТ 24598-81 (СТ СЭВ 1996-79) Руды и концентраты цветных металлов. Ситовой и седиментационный методы определения гранулометрического состава, 1981.

89. Технико-экономическое обоснование эксплуатационных кондиций для месторождений Стрельцовского рудного поля. Т. 1. - М.: ВНИПИПТ. - 2002. -фонды ЦНИЛ, инв. № 43/682.

90. Освоение, дальнейшее усовершенствование технологии переработки руд Стрельцовской группы месторождений и разработка схемы для руд новых участков : отчет о НИР / ЦНИИ, «ППГХО» ; исполн. : С.Г. Вечеркин и др.. -Чита, 1978. Фонды ЦНИЛ, инв. № 43/308.

91. Изучение петрографии вмещающих пород, минералогического состава и технологических свойств руд Аргунского месторождения : отчет о НИР / «ППГХО» ; исполн. : Б.Н. Хоментовский и др.. Чита, 1983. - Фонды ЦНИЛ, инв. № 43/744.

92. Говорин В.А. Исследования и разработка технологии комплексной переработки флюоритсодержащих молибденовых и урановых руд на примере месторождений Жерловое и Аргунское : дисс. канд. техн. наук. Чита, 1990.

93. Исследование некоторых процессов технологической схемы переработки урановых карбонатных руд Аргунского месторождения : сообщение о НИР / ЦНИЛ, «ППГХО» ; рук. В.Г. Литвиненко ; исполн.: В.А. Говорин и др.. Чита, 1989. - Фонды ЦНИЛ, инв. № 43/1142.

94. Разработка технологии подземного и кучного выщелачивания бедных и забалансовых руд Стрельцовской группы месторождений : отчет о НИР / ЦНИЛ, «ППГХО» ; рук. В.Г. Литвиненко ; исполн. : В.В. Анастасов и др.. -Чита, 1987. Фонды ЦНИЛ, инв. № 43/1107.

95. Лабораторные исследования по определению технологических свойств руды месторождения Мало-Тулукуевское : отчет о НИР / ЦНИЛ, «ППГХО» ; рук. В.Г. Литвиненко ; исполн. : В.В. Анастасов и др.. Чита, 1989. - Фонды ЦНИЛ, инв. № 43/1121.

96. Результаты лабораторных исследований и опытно-промышленных испытаний по выщелачиванию проб руды, намеченной к переработке после 2000 г в условиях ГМЗ и способом KB : сообщение о НИР / НИИ КИПР,

97. ППГХО» ; рук. В.Г. Шелудченко ; исполн. : Р.В. Зайцев и др.. Краснока-менск, 1999. - Фонды ЦНИЛ, инв. № 43/795.

98. О проведении научно-исследовательских работ по переработке карбонатных руд "Аргунского" месторождения : отчет о НИР / ЦНИЛ, «ППГХО» ; рук. В.Г. Шелудченко ; исполн.: А.А. Морозов и др.. Краснокаменск, 2001. - Фонды ЦНИЛ, инв. № 43/566.

99. Шелудченко В.Г. Разработка и совершенствование процессов кислотного агитационного выщелачивания урана из руд Стрельцовской группы месторождений : дисс. . канд. техн. наук. Чита, 1999. - Фонды «ППГХО», инв. №43/1301.

100. Совершенствование технологии переработки урановых руд методом ПВ и KB : отчет о НИР / ЦНИЛ, «ППГХО» ; рук. В.И. Култышев ; исполн. : А.А. Морозов и др.. Краснокаменск, 2000. - Фонды ЦНИЛ, инв. № 43/1096.

101. Распыливание жидкостей / Ю.Ф. Дитякин и др.. М.: «Машиностроение», 1977. - 208 с.

102. Справочник инженера химика : в 2т / сост. Дж. Пери. ; пер. с англ. изд. под ред. акад. Н.М. Жаворонкова и чл. корр. АН СССР П.Г. Романкова -М., «Химия», 1969. - Т. 2. - 504 с.

103. Извлечение металлов из замагазинированной руды в блоках подземного и штабелях кучного выщелачивания / В.К. Бубнов и др.. Целиноград, ИПЦ «Жана-Арка», 1992. - 306 с.

104. Вечеркин С.Г. Определение скорости проникновения растворов в рудный кусок / С.Г. Вечеркин и др.. // Реферативные материалы. Краснокаменск, 1985. - Фонды ЦНИЛ, инв. 43/217.

105. Пинигин С.А. Кучное выщелачивание золотосодержащих руд с применением окомкования / С.А. Пинигин, А.В. Фатьянов // Обогащение руд. -2003.-№1.-С. 20-25.

106. Смирнов И.П. Преимущества автоклавного карбонатного выщелачивания по сравнению с выщелачиванием в пачуках на примере руд Желтая речка // VII технологическая конференция отрасли : доклады / И.П. Смирнов и др.. М., 1972. - ОНТИ предприятия п/я А-1997.

107. Исходные данные на проектирование / ЦНИЛ, «ППГХО» ; рук. В.Г. Шелудченко ; исполн.: B.C. Филоненко, К.Г. Черный Краснокаменск, 2003. -Фонды ЦНИЛ, инв. №43/287.

108. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза / Н.Н. Лебедев. М.: изд. Химия, 1971. - 840 с.

109. Бухштаб З.И. Технология синтетических моющих средств / З.И. Бухштаб, А.П. Мельник, В.М. Ковалев. М.: Легпромбытиздат, 1988. - 319 с.

110. Славинская Л.П. Влияние неорганических реагентов на выход, состав и свойства гуматов из бурых окисленных углей Туаркырского месторождения : дисс. канд. техн. наук. Ташкент. -1991.

111. Кучное выщелачивание бедных руд на ГМЗ : технологический регламент / ЦНИЛ, «ППГХО» ; рук. В.Г. Литвиненко ; исполн. : В.Г. Шелудченко, А.А. Морозов и др.. Краснокаменск, 2001. - Фонды ЦНИЛ, № 43/1308.

112. Минералогический и вещественный состав валовой пробы бедного алюмосиликатного сырья текущей добычи, предполагаемого к переработке методом KB на ГМЗ ОАО «ППГХО»

113. Исследуемый рудный материал представлен следующими вмещающими породами:трахидацитами ~ 55 %; андезито-базальтами ~ 30 %; гранитами ~ 8 %;фельзитами ~ 5 %; конглобрекчиями ~ 2 %.

114. Количество флюорита в трахидацитах составляет 1 %, им сложены мелкие вкрапленники, иногда гнезда.

115. Общее содержание кальцита по трахидацитам составило 4-5 %, иногда достигает 8 %.

116. Обломочные породы представлены конглобрекчиями. Обломки составляют от 40-50 % до 70 % пород. Материал обломков несортированный, неока-танный, разноориентирован и представлен как обломками минералов, иногда их кристаллами, так и обломками пород.

117. Цементация обломков выполнена гидрослюдами с примесью гидроокислов железа, что придает железу розоватый и бурый оттенок. Тип цементации базальный и породовый.

118. Урановая минерализация в конглобрекчиях связана с обломками андези-то-базальтов и трахидацитов. Количество урановых минералов по данному виду пород составило 1-2 %.

119. Андезито-базальты темные породы, вишневого, бордового оттенков, мелкопористые, массивного облика.

120. Проба изучалась на глинистость. Данные представлены в табл. 1.1.

121. По данным произведенного анализа проба является существенно гравийной с примесью песка и алеврита.

122. Данные рентгеноспектрального анализа представлены в табл. 1.2

Информация о работе

Морозов, Александр Анатольевич
кандидата технических наук
Чита, 2006
ВАК 25.00.22

Диссертация

Интенсификация технологии кучного выщелачивания бедного уранового сырья стрельцовского рудного поля - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы