Разработка принципиальной технологической схемы процесса переработки ПР

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 12Следующая ⇒

Для производства урановой продукции на данном месторождении необходимо осуществить следующие основные химико-металлургические процессы:

- выщелачивание урансодержащей руды растворами, подаваемыми непосредственно в рудные пласты через скважины;

- концентрирование урана из растворов подземного выщелачивания до уровня удобного для транспортировки;

- возврат растворов на выщелачивание, с обеспечением необходимых технологических требований.

Для получения урановой продукции применены технологические решения, эффективность которых подтверждена промышленной практикой, проведенными исследованиями и испытаниями.

Из анализа теоретической части проекта была разработана следующая принципиальная технологическая схема представленная на рисунке 4.1.

Выщелачивание урансодержащей руды проводится разбавленными растворами серной кислоты. Решение принято с учетом минеральной формы урана в руде данного месторождения (в основном силикат урана - коффинит), с экологической точки зрения и доступности серной кислоты, как реагента.

Продуктивные растворы (ПР) подземного скважинного выщелачивания урана поднимаются эрлифтом из откачных скважин, расположенных на эксплутационных блоках геотехнологического поля, в пескоотстойник ПР.

В пескоотстойнике происходит отстой и осветление ПР от твердых механических взвесей (песков, илов) за счет действия силы тяжести.

Твердый осадок по мере накопления чистится из пескоотстойников и вывозится на площадку временного хранения твердых слаборадиоактивных отходов (ТРО), далее, он транспортируется на захоронение.

Осветленные продуктивные растворы насосами подаются на сорбцию урана в нижнюю часть напорных сорбционных колонн СНК-3М. Колонны работают в автономном режиме, движение растворов осуществляется снизу вверх противотоком по отношению к движению ионообменной смолы.

В процессе контакта свежих анионитов с продуктивными растворами происходит переход анионитов из хлоридной формы в сульфатно-бисульфатную форму по уравнению реакции:

2 (R₄N)⁺ - CI^- + SO₄^-2 = ( R₄N )₂⁺ - (SO₄)^-2 + CI^- (4.1)

Сильноосновные аниониты селективно извлекают уранил-сульфатные ионы из сернокислых растворов по уравнению реакции:

2(R₄N)₂⁺-(SO₄)^-2 + [(UO₂)⁺² - (SO₄)₃^-2]^-4 = (R₄N)₄⁺[(UO₂)⁺²(SO₄)₃^-2]^-4+2SO₄^-2 (4.2)

Маточники сорбции (МС) с содержанием урана до 3 мг/л выводятся из верхней части колонн СНК-3М через дренажные кассеты и направляются на контрольное сито для улавливания проскочившего через дренаж сорбента. Далее маточники сорбции собираются в пескоотстойнике выщелачивающих растворов (ВР). Уловленный сорбент через буферную колонну возвращается в процесс.

Растворы из пескоотстойника ВР насосами подаются в технологические узлы закисления (ТУЗ), где доукрепляются поступающей со склада серной кислотой до кислотности 5-7 г/л, после чего подаются в закачные скважины.

Технологическая схема предполагает использование на узле регенерации насыщенной ураном смолы колонн типа СДК-1500, в которой при сернокислотной десорбции получают товарные десорбаты с высоким содержанием урана.

Выгрузка насыщенного сорбента производится гидроэлеваторами через дуговое сито и бункер сорбента в буферную колонну. На гидроэлеваторы подаются насосами маточники сорбции из пескоотстойника. Из буферной колонны насыщенный сорбент эрлифтом направляется в колонну СДК – 1500, где проходит стадию донасыщения. Донасыщение осуществляется подачей в ветвь донасыщения продуктивного раствора. После донысыщения в этой же колонне проходит десорбция.

Регенерирующий раствор готовится смешением концентрированной серной кислоты и маточников сорбции в смесителе. Приготовленный десорбирующий раствор через расходную емкость насосом направляется на регенерацию насыщенного ионита. При регенерации происходит десорбция урана, в результате чего получают концентрированный (так как на регенерацию падают растворы примерно на порядок меньше по объему, чем исходный объем раствора на сорбцию), освобожденный от примесей раствор урана и смолу, пригодную для следующего цикла поглощения урана.

Смола после регенерации отправляется на отмывку от сульфат – ионов технической водой. На данном этапе производится отмывка ионита от регенерирующего раствора и некондиционных фракций ионита.

Колонна десорбционного концентрирования (СДК) предназначена для извлечения урана из насыщенного ионита с одновременным концентрированием до получения готовой продукции – товарного регенерата.

Товарный регенерат насосами закачивается в хранилище и далее поступает в аффинажный цех для переработки его до октооксида три урана (закиси-окиси урана).

Рисунок 4.1– Технологическая схема переработки продуктивных растворов

Расчетная часть

Материальный баланс

По заданию нужно было разработать проект цеха по получению товарного десорбата мощностью 3000 т/г, но т.к. в ТОО «Каратау» в цехе переработки продуктивных растворов конечным продуктом является товарный десорбат, производим расчёт конечной мощности производства.

Определяем часовую производительность:

- время работы предприятия (количество рабочих дней в году) – 365 дней;

- коэффициент использования рабочего времени – 0,93;

- количество смен в сутки – 2;

- продолжительность смены – 12 часов.

Часовая продолжительность работы предприятия

365 × 0,93 × 2 × 12 = 8147 ч/год.

Тогда часовая производительность по урану

Q_час = = 368,23 (кг/ч).