ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

ГОУ ВПО  “Уральский государственный технический  университет -УПИ”

Физико-технический  факультет 
 

      Кафедра редких металлов и наноматериалов

      Оценка     

      Председатель

      комиссии    
 
 

     КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

     240601 53.37.37 809 КП

     Пояснительная записка 

 Отделение переработки урановой руды с получением концентрата 

                                                

     Руководитель                                                             канд. техн. наук

                                                                    М.Л. Черный

                                         подпись

     Консультант       доц., канд. экон. наук 

                                                                 Л.А. Романова

                                         подпись

     Нормоконтролер       доц., канд. техн. наук

                                                                 В.Н. Оносов

                                         подпись 

     Студент Фт-53014       Ю.С. Лыгалов

                                         подпись 
 
 
 
 

     Екатеринбург 2008

 

Реферат

Пояснительная записка 60 с., 38 табл., 11 источников, 5 рис.

     Графическая часть содержит два листа: план здания отделения и

аппаратурно-технологическая  схема отделения.

ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ, ПАЧУК, ФИЛЬТРАЦИЯ, СОРБЦИЯ, ЧИСТЫЙ ДИСКОНТИРОВАННЫЙ ДОХОД (ЧДД)

      Предметом курсового проекта является отделение  переработки урановой руды гидрометаллургическим методом производительностью 170 тонн в сутки.

      В ходе работы дано обоснование выбранной  технологической схемы, проведены материальный и энергетический расчеты основной технологической цепочки. На основании расчётов выбрано необходимое оборудование, осуществлено проектирование здания отделения выщелачивания и предложена возможная компоновка оборудования в нем. Произведена оценка возможных чрезвычайных ситуаций и необходимых мер по технике безопасности. Экономическая часть проекта включает расчет капитальных вложений, организацию и планирование заработной платы. Произведен расчет себестоимости передела.

Курсовой проект оформлен согласно ГОСТ 7.32-2001

 

 Содержание

 

 Задание на проектирование

       Тема: Отделение переработки урановой руды с получением концентрата производительностью по руде 170 т/сутки 

      Содержание  проекта: Выбор аппаратурно-технологической схемы. Материальный баланс. Графические материалы: Технологическая схема, план и разрез здания отделения по переработке урановой руды.

Особые дополнительные сведения: Руда окружностью 3-5 мм. Химический состав руды, масс.%: U₃O₈ – 0.15; CaO – 21; MgO – 12; Fe₃O₄ – 1,7; V₂O₅ – 1,2; H₂O – 2,1; SiO₂ – остальное.

 

Введение

    1. Основные страны  – производители  урана (статистика  по добыче, применяемые  технологии, основные  рудники и компании).

    2. В целом по отрасли,  применяемые технологии  добычи и переработки. 
 

    За  последние полвека в ряде стран возникла новая крупная отрасль хозяйства, связанная с добычей и переработкой атомного сырья. Налажено производство ядерного топлива, конструкционных материалов, необходимых в реакторостроении, а также целого ряда вспомогательных продуктов, используемых в ядерных реакторах. Особенно широкий размах получило производство природного урана.

    В настоящее время, как по количеству перерабатываемых руд, так и по количеству получаемой в концентратах окиси уран прочно занял место в группе промышленных металлов.

    Промышленная  добыча и переработка урановых руд  была начата около века назад. С 1906 года перерабатывалась на радий урановая смоляная руда месторождения Яхимово (Чехословакия); уран извлекался в качестве побочного продукта. В 1913 году начата промышленная переработка на радий карнотитовых руд плато Колорадо (США). Крупнейшее урановое месторождение Шинколобве (Республика Конго) разрабатывалось с целью добычи радия с 1923 года. С 1933 года началась промышленная добыча и переработка на радий урановых руд другого крупного месторождения - Эльдорадо на берегу Большого Медвежьего озера (Канада). К 1938 году практически всё производство радия было связано с эксплуатацией этих двух крупнейших месторождений урановых руд.

    За период с 1906 по 1939 год было получено всего 1000 г. радия и выделено попутно около 4000 т. урана. Это количество урана значительно превышало потребности в нём ряда отраслей промышленности (например, в стекольной - для окраски стёкол).

    С открытием цепной ядерной реакции деления в 1939 году положение в урановорудной промышленности резко изменилось. Количество урана, извлекаемое попутно с радием, уже не удовлетворяло все возрастающий спрос. Потребовалось перерабатывать на уран руды, извлечение радия из которых было нецелесообразным. Это послужило началом бурного развития добычи урана в последующие годы. За 10 лет добыча урана увеличилась с 200 до 40000 т. в год.

    В годы наивысшего подъёма добычи урана  в зарубежных странах были построены и действовали многочисленные урановые заводы: в США -28, в Канаде - 19, в ЮАР - 17, в Австралии - 6, во Франции - 6 и, по крайней мере, по одному урановому заводу в Англии, Индии, Аргентине, Швеции, Италии, ФРГ, Испании, Португалии, Габоне, Японии. Мексике, Бразилии, Конго (Заир), некоторых других странах.

    Современная урановая промышленность - новая крупнейшая и быстро развивающаяся отрасль химико-металлургической промышленности, в которой сконцентрированы последние достижения химической технологии, гидрометаллургии, автоматизации, кибернетики, приборостроения, контрольно-измерительной и вычислительной техники. Она является одной из самых передовых среди других отраслей химической индустрии в некоторых промышленно развитых странах. В урановой промышленности широко применяют новые процессы: ионный обмен на синтетических ионообменных смолах; жидкостную экстракцию органическими растворителями; используют высокопроизводительное оборудование, совершенную аппаратуру.

    Во  второй половине 20-го века в СССР создана  совершенно новая отрасль индустрии - атомная промышленность. Построены современные горнорудные предприятия по добыче и обогащению урановых руд. Пущены заводы по переработке урановых руд химическими методами с широким применением ионообменной сорбции и экстракции. Действуют аффинажные заводы по производству металлического урана и некоторых его соединений исключительной чистоты (с содержанием примесей 10-5%). Построены ядерные реакторы, атомные электростанции. Организованы уникальные производства урана-235 и плутония-239. Получены многие трансурановые элементы.

    Быстрому  развитию урановой промышленности в  период 1940 - 1960 гг. способствовали использование урана для военных целей, гонка вооружения и политика холодной войны. Создание огромных запасов неиспользуемого атомного оружия привело к уменьшению спроса на уран и сокращению его производства. Максимальное количество урана было произведено в 1960 году, а к 1966 году его производство снизилось до 43% этого количества, что сопровождалось закрытием и консервацией некоторых урановых заводов или работой их не на полную мощность. Однако примерно с 1967 года наметился, правда, довольно медленный, рост производства урана. Совершенно определённо проявилась качественно новая тенденция развития потребления урана и использования атомной энергии, обусловивших новый подъём производства. Речь идёт о мирном использовании атомной энергии. Теперь уран понадобился для развивающейся атомной энергетики.

    Одна  из важнейших операций получения  высокочистого урана – операция извлечения урановых руд из месторождений, обогащение руд и переведение урана в раствор. Это наиболее дорогостоящие операции из всех этапов, поэтому внимание им уделено особое – качественное и наиболее оптимальное проведение их будет обуславливать дальнейшую цену на системы на основе, как самого металлического урана, так и его соединений для использования в атомной энергетике.

 

1 Выбор и обоснование технологической схемы

      Основным  методом вскрытия является выщелачивание  урановых руд и рудных концентратов кислотными и карбонатными реагентами. Гидрометаллургическая операция выщелачивания  в технологии производства урана имеет универсальное значение и пременяется для урановых руд, не поддающихся механическому обогащению, для рудных концентратов после радиометрического, гравитационного и флотационного обогащения, а также для обожжённых урановых руд и спеков.

      Основной  целью операции выщелачивания урановых руд является перевод ценного  компонента в раствор для дальнейшего  его очищения и получения в  необходимом виде. Это одна из самых  дорогостоящих операции, обусловленная большими объемами реагентов, а как следствие, и большими размерами оборудования и затратами на транспортировку. Вскрываемая порода состоящая, в основном, из кремнезёма, глинозёма и алюмосиликатов, чрезвычайно устойчивых и трудно вскрываемых как кислыми, так и карбонатными растворами, всегда обнажена в большей степени, чем рудные минералы, поэтому для эффективного вскрытия необходимо предварительное измельчение исходного сырья. Увеличение  вскрытия урана с ростом измельчения несравненно выше, чем пустой породы. Но измельчение – дорогая операция, поэтому необходимо точно установить и обосновать предел помола выщелачиваемого сырья. Существующие на сегодняшний день основные способы выщелачивания – кислотный и щелочной предъявляют различные требования к размеру помола. Кислотное выщелачивание – более «грубое», чем щелочное, поэтому тонина помола отличается в несколько раз.

      Выбор метода вскрытия в основном обусловлен характером урановой минерализации  – если минералы, где уран находится  в форме трехокиси урана и ее производных легко вскрываются и карбонатными растворами, то уранит и настуран главным образом выщелачивается кислотами. Но кислотный метод выщелачивания не универсальный – он не рентабелен для минералов, содержащих большое количество карбонатов – это вещество хорошо реагирует с кислотой и помимо «съедания» дорогостоящего компонента загипсовывает оборудование. Рентабельным признается содержание карбонатов до 5 массовых процента.

      В настоящее время основное количество урана добывается из высококремнистых урановых руд. Содержания карбонатов кальция и магния в этих рудах сравнительно не велико; преобладающим процессом вскрытия таких руд является сернокислотное выщелачивание; в связи с тонкой вкраплённостью урановых минералов методы механического обогащения для них не используются.

      В результате сернокислотного выщелачивания  урановых руд получаются кислые урановые пульпы. Они представляют сложные  системы, состоящие из водного раствора урана и примесей и нерастворённых частичек руды. Соотношение твёрдого и жидкого выщелоченных пульп Т : Ж колеблется в пределах от 1:1 до 1: 3. Следует подчеркнуть, что основная масса твёрдого (50-70%) – это зёрна кварцевого песка и силикатов, практически не содержащие урана и обладающие высокой абразивной способностью; размер их определяется тониной помола исходной руды.

      Что же касается состава водных растворов, то он подвержен значительному изменению  в зависимости от состава исходной руды. В большинстве своём эти  растворы сильно разбавлены; содержание урана в них меньше, чем содержание таких обычных примесей, как железо, алюминий, кремниевая кислота, а иногда и фосфор, ванадий, кальций, магний и т.д. Поэтому требуется, во-первых, сконцентрировать уран, максимально сократив первоначальные объёмы производства, и, во-вторых, очистить уран от основной массы примесей.

      В настоящее время для переработки  выщелоченных урановорудных пульп  ипользуют три метода: осадительный, сорбционный и экстракционный.

      Первый  из них, классический основан на осаждении  урановорудных концентратов; его обязательным условием является предварительное полное выделение твёрдого из пульп и получение осветлённых урановорудных щелоков. Это полное отделение твёрдого достигается либо в системе фильтрации, либо в системе противоточной непрерывной декантации.