Отделение переработки урановой руды с получением концентрата

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 17 Января 2012 в 09:38, курсовая работа

Краткое описание

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.

Содержание работы

Задание на проектирование 5
Введение 6
1 Выбор и обоснование технологической схемы 9
2 Материальный баланс 15
2.1 Измельчение 15
2.2 Классификация 15
2.3 Выщелачивание. 15
2.4 Сорбция 17
2.4.1 Определение числа ступеней сорбции 18
2.4.2 Поведение примесей при сорбции 19
2.5 Отмывка смолы 20
2.6 Десорбция 20
2.7 Нейтрализация 21
2.8 Фильтрация Fe(OH)3 21
2.9 Осаждение диураната 22
2.10 Сгущение 22
2.11 Фильтрация 23
2.12 Приготовление десорбирующего раствора 24
2.13 Сводный материальный баланс 25
3 Выбор оборудования 26
3.1 Выбор основного оборудования 26
3.1.1 Измельчение 26
3.1.2 Классификация 26
3.1.3 Выщелачивание 27
3.1.4 Сорбция 27
3.1.5 Отмывка от пульпы 29
3.1.6 Десорбция 30
3.1.7. Нейтрализация 30
3.1.8 Фильтрация Fe(OH)3 30
3.1.9 Осаждение диураната 31
3.1.10 Сгущение 31
3.1.11 Фильтрация 31
3.1.12 Приготовление десорбирующего раствора. 31
3.2 Вспомогательное оборудование 32
4 Техника безопасности 34
5 Организация гражданской обороны 35
6 Строительная часть 36
7 Экономическая часть 38
7.1 Расчёт капитальных затрат 38
7.2 Расчет численности рабочих 39
7.3 Организация и планирование заработной платы 42
7.4 Расчет годового фонда заработной платы 43
7.5 Планирование себестоимости продукции 47
7.6 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования 48
7.7 Цеховые расходы 49
7.8 Финансово-экономическая оценка проекта 50
7.8.1 Общие инвестиции 50
7.8.2 Источники и условия финансирования проекта 51
7.8.3 Производственные издержки 52
7.8.4 Чистые доходы и денежные потоки 53
7.8.5 Оценка экономической эффективности инвестиций 56
Заключение 59
Список литературы 60

Содержимое работы - 1 файл

Курсовая работа.doc

— 1.21 Мб (Скачать файл)

          Диуранат аммония  осаждаем 25% аммиачной водой в каскаде из трёх аппаратов. 

Таблица 2.10 –  Материальный баланс стадии осаждения  диураната аммония

Стадия  осаждения диураната
Приход кг/ч Расход кг/ч
1. Фильтрат 4954,55 1. Раствор на сгущение   5025,228
в т.ч. в т.ч.
(NH4)2SO4 65,33 Т: 11,241
H2SO4 0,08 (NH4)2U2O7 11,24
H4[UO2(SO4)3] 20,25 Fe(OH)3 0,002
NH4NO3 479,38 Ж: 5013,99
H2O 4389,50 NH4NO3 479,38
Fe2(SO4)3 0,004 NH4OH 8,78
2. NH4OH 70,68 (NH4)2SO4 79,81
в т.ч. H2O 4446,02
NH4OH 17,67  
H2O 53,01
Итого 5025,23 Итого 5025,23
        Невязка 0,00%
 
 
 
 
 
 

Т.к. содержание твёрдого мало, то раствор с осадком отправляем на стадию сгущения

2.10 Сгущение

    Нижний  слив сгустителя с Т:Ж =1:20 отправляем на фильтрацию. Верхний слив отправляем на приготовление десорбирующего раствора.

Таблица 2.11 –  Материальный баланс стадии сгущения

Стадия  сгущения
Приход кг/ч Расход кг/ч
1. Раствор  на сгущение   5025,228 1. Верхний  слив на приготовление десорбирующего  раствора 4901,58
в т.ч.
Т: 11,241 в т.ч.
(NH4)2U2O7 11,24 NH4NO3 468,63
Fe(OH)3 0,002 NH4OH 8,58
Ж: 5013,99 (NH4)2SO4 78,02
NH4NO3 479,38 H2O 4346,35
NH4OH 8,78 2. Нижний слив на фильтрацию 123,65
(NH4)2SO4 79,81 в т.ч.
H2O 4446,02 T: 11,24
  (NH4)2U2O7 11,24
Fe(OH)3 0,002
Ж: 112,41
NH4NO3 10,75
NH4OH 0,20
(NH4)2SO4 1,79
H2O 99,67
Итого 5025,23 Итого 5025,23
        Невязка 0,00%

2.11 Фильтрация

Фильтрацию проводим на барабанном вакуум фильтре (фильтр-пресс). Кек – готовый продукт с влажностью 50%, фильтрат объединяем с верхним сливом сгустителя.

Таблица 2.12 –  Материальный баланс фильтрации

Стадия  фильтрации
Приход кг/ч Расход кг/ч
1. Нижний слив сгустителя 123,65 1. Диуранат 22,48
в т.ч. в т.ч.
Т: 11,24 Т: 11,24
(NH4)2U2O7 11,24 (NH4)2U2O7 11,24
Ж: 112,41 Ж: 11,24
NH4NO3 10,75 NH4NO3 1,07
NH4OH 0,20 NH4OH 0,02
(NH4)2SO4 1,79 (NH4)2SO4 0,18
H2O 99,67 H2O 9,97
  2. Раствор  на приготовление десорбирующего  раствора 101,17
в т.ч.
NH4NO3 9,67
NH4OH 0,18
(NH4)2SO4 1,61
H2O 89,71
Итого 123,65 Итого 123,65
        Невязка 0,00%

2.12 Приготовление десорбирующего раствора

Таблица 2.13 –  Материальный баланс стадии приготовления десорбирующего раствора

Приготовление десорбирующего раствора
Приход кг/ч Расход кг/ч
1. H2SO4 60,229 1. Десорбирующий раствор   4794,27
2. Раствор 5002,75 в т.ч.
в т.ч. NH4NO3 452,612
NH4NO3 478,30 (NH4)2SO4 90,982
(NH4)2SO4 8,76 H2O 4202,710
H2O 79,63 H2SO4 47,943
H2SO4 4436,05 2. Раствор на сброс   268,701
  в т.ч.
NH4NO3 25,690
(NH4)2SO4 5,164
H2O 237,847
Итого 5062,98 Итого 5062,98
        Невязка 0,00%

 

2.13 Сводный материальный  баланс

Таблица 2.14 –  Сводный материальный баланс

Сводный баланс
Приход, т/год Расход, т/год
Руда 62050,00 Пульпа на доизвлечение V 279148,32
в т.ч. в т.ч.
Т: 60746,95 Т: 83890,50
UO3 27,9225 UO3 0,60
UO2 65,1525 UO2 1,41
V2O5 744,6 V2O5 160,92
Fe2O3 707,37 Fe2O3 714,70
FeO 347,48 FeO 206,52
CaO 13030,5 CaO 140,81
MgO 7446 MgO 7643,85
SiO2 38377,925 SiO2 41056,53
Ж: 1303,05 MnO2 124,44
H2O 1303,05 CaSO4 33840,72
H2SO4 26966,51 Ж: 195257,87
MnO2 230,32 H4[UO2(SO4)3] 201,78
Смола 0,43 MnSO4 216,14
NH4NO3 234,90 (VO2)2SO4 927,03
NH4OH 462,60 H2SO4 2180,14
H2O 191759,65 Fe2(SO4)3 594,61
  MgSO4 1201,58
[H2SiO3] 539,10
H2O 189397,48
Разрушенная смола в отвал 0,43
Фильтрат  на сброс 2353,82
в т.ч.
NH4NO3 225,04
(NH4)2SO4 45,24
H2O 2083,54
Диуранат 196,94
в т.ч.
(NH4)2U2O7 98,47
NH4NO3 9,41
NH4OH 0,17
(NH4)2SO4 1,57
H2O 87,31
Кек в отвал 8,01
в т.ч.
Т: 4,00
Fe(OH)3 4,00
Ж: 4,00
(NH4)2SO4 0,05
H2SO4 0,00
H4[UO2(SO4)3] 0,02
NH4NO3 0,39
H2O 3,55
Fe2(SO4)3 0,00
Итого: 281704,41 Итого: 281707,52
        Невязка 0,00%
 

     Степень извлечения урана – 93%, потери в основном на операциях выщелачивания и сорбции.

3 Выбор оборудования

3.1 Выбор основного  оборудования

3.1.1 Измельчение

    Производительность отделения 170 тонн руды в сутки. Руду периодически привозят грузовыми машинами и выгружают в бункер, вместительностью 510 т., расположенный вне цеха, откуда по ленточному питателю руда подается в бункер в цехе, из которого по шнековому питателю подаётся в мельницу. Характеристики ленточного питателя ПЛ-30 (по [7]):

    • Ширина ленты – 400 мм;
    • Производительность – 2.9 - 40 м3/ч;
    • Расстояние между осями барабанов – 3000 мм.

    Необходимая производительность мельницы 20,85 т/ч. По [6] выбираем шаровую мельницу сухого помола МШР-2100Х2200 со следующими параметрами:

        • производительность при начальной крупности 5 мм и крупности конечного продукта 0,074 мм – 26 т/ч;
    • диаметр барабана – 2100 мм;
    • длина барабана – 2200 мм;
    • частота вращения барабана – 25 об/мин;
    • рабочий объем – 6,3 м3;
    • мощность двигателя – 132 кВт;
    • масса мельницы без электродвигателя – 60 т.

3.1.2 Классификация

      Необходимая производительность одного классификатора – 170 т/сут по твердому. По [6] выбираем грохот Гил - 22 со следующими параметрами:

      • производительность – 0,1 ÷ 25 т/ч;
      • Размеры сита – 2000х1000 мм
      • Количество сит – 2
      • Мощность двигателя – 3 кВт
      • Габариты: длина – 2200 мм, ширина – 1835 мм, высота – 1660 мм
      • Масса 825 кг

3.1.3 Выщелачивание

          Выщелачивание проводится в каскаде пачуков. Для расчета каскада можно воспльзоваться следующей формулой [5]:

    

α – вероятность уноса частицы  из каскада состоящего из n аппаратов объемом V (м3) за время τ (ч) при производительности Q (м3/ч) по пульпе.

Информация о работе Отделение переработки урановой руды с получением концентрата