CC BY
15
--© A.B. Курков, И.Г. Балакина,
А.Ю. Карксшкина, 2013
УДК 614.841.345
А.В. Курков, И.Г. Балакина, А.Ю. Каркешкина
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ЗАВИСИМОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПРОЦЕССА СЕПАРАЦИИ УРАНОВОЙ РУДЫ КЛАССА -25+15 мм ОТ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ АППАРАТУРЫ
Для определения возможных технологических показателей обогащения мелкого класса урановых руд в зависимости от чувствительности аппаратуры1 был создан экспериментальный стенд на базе рудосепарационного комплекса РСМ-10. В состав комплекса входит сепаратор УАС-50. На примере руд различной степени обогатимости месторождений Эльконского района проведена опыттная сепарация класса -25+15 мм с оценкой показателей процесса. Определено необходимое количество блоков детектирования на стадии вышеления хвостов - три БД для легко- и среднеобогатимыгх руд, четыре БД для труднообогатимыгх руд. Ключевые слова: урановые руды, Эльконский район, чувствительность, блок детектирования, сепарация, радиометрический метод.
и ш ри обогащении урановых руд л Л сепарации подвергаются только классы крупности от 25 до 200 мм, выход которых составляет 50-60 % от добытой руды. Вовлечение в процесс радиометрического обогащения мелкого класса крупности -25+15(10) мм (выход составляет 10-14 %) позволит в зависимости от технологических свойств руды увеличить количество отвальных хвостов с соответствующей экономией энергетических и материальных затрат.
Снижение границы сортируемых классов до +15 мм при сепарации радиометрическим методом сдерживалось по причине недостаточной чувствительности радиометрической аппаратуры для класса -25+15 мм. Развитие автоматических методов сепарации, новейшие достижения в области разработки электронной аппаратуры и компьютерной техники позволяют в современных условиях обогащать мелкий класс урановых руд.
Ранее [1] были проведены исследования, в том числе, на основе моделирования процесса разделения, с целью определения и обоснования типа и количества блоков детектирования (БД) в узле измерения сепаратора, необходимых для сепарации класса крупности -25+15(10) мм. Были изучены характеристики и параметры блоков детектирования с различными размерами кристаллов Ыа1(Т1) (30x30 мм, 40x40 мм и 63x63 мм).
Исследования показали, что для достижения необходимой чувствительности на стадии выделения хвостов сепаратор должен быть оснащен измерительным узлом «эстафетного» типа с использованием трех - четырех блоков детектирования на стадии выделения хвостов со сцинтилляцион-ными кристаллами Ыа1(Т1) размером 63х63 мм.
Для определения возможных технологических показателей обогащения мелкого класса урановых руд в зависимости от количества блоков
Рис. 2. Сепаратор УАС-50. Проведение сепарации 170
детектирования на стадии выделения хвостов был создан экспериментальный стенд на базе рудосепарационно-го комплекса РСМ-10 [2]. На рис. 1 и 2 представлен сепаратор УАС-50 входящий в рудосепарационный комплекс РСМ-10.
При создании стенда радиометрической сепарации руды класса -25+15 мм в узлы комплекса РСМ-10 и, прежде всего, в блок сепарации трехстадиального сепаратора УАС-50 (для сепарации руды класса -50+25 мм) были внесены следующие основные конструктивные изменения:
- на III стадии (стадии выделения хвостов) сепаратора УАС-50 был смонтирован узел измерения из пяти блоков детектирования;
Таблица 1
Технологические параметры измерительных узлов стенда сепарации класса -25+15 мм (масса образца - 13 г)
Параметры Единицы Измерительные узлы
измерения 1-11 стадия III стадия
Количество БД шт. 1 5
Размер кристаллов мм 63x63 63x63
Уровень фона имп/с 35 175
Максимальная чувствительность имп/с-% 480 2400
Экспозиция с 0,03 0,02-0,05
Коэффициент кривой скорости счета дол.ед. 0,96 0,97-0,92
Рабочая чувствительность за экспозицию имп/% 14 46-116
Порог разрешающей способности % 0,436 0,185-0,104
Таблица 2
Обобщенная технологическая характеристика класса -25+15 мм рудных проб
Параметры Единицы Пробы
измерения № 1 № 2 № 3
(ЭЁ-2) (ЭЁП) (Т-3)
Содержание урана в классе -25+15 мм % 0,073 0,123 0,213
Показатель контрастности, М отн.ед. 1,29 1,26 1,18
Теоретический выход хвостов
с содержанием урана (%): %
0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 Категория обогатимости руды 57,9 81,0 88,0 91,0 93,7 легкообо- 52,3 68,2 74,0 78,6 83,0 среднеобо- 32.6 43.7 51,7 58,9 64,0 труднообо
гатимая гатимая гатимая
- длина направляющих лопаток, - давление воздуха на входе кла-установленных над лентой сепарато- панов КВ-110П снижено до 4 атм ра, увеличена до 320 мм; (0,4 МПа);
- диаметр сопла клапанов уменьшен с 11 до 6 мм для повышения селективности отбора кусков (снижения ширины струи выбрасываемого воздуха).
Разработано программное обеспечение процесса сепарации класса -25+15 мм.
В табл. 1 приведены технологические параметры измерительных узлов модернизированного радиометрического ручья сепаратора УАС-50.
Для проведения опытной сепарации были подготовлены три технологические пробы руды Эльконского района различной степени обогати-мости массой по 40-50 кг. Обобщенная технологическая характеристика проб представлена в табл. 2.
Руда пробы № 1 (ЭЁ-2) по технологическим свойствам относится к типу легкообогатимых руд: содержание урана в классе -25+15 мм составляет 0,073 %; показатель контрастности М=1,29 отн.ед; теоретический выход хвостов с содержанием 0,015-0,020 % урана находится на уровне 80-88,5 %; количество промежуточных фракций (4-5 фр.) невысокое — 11%.
Руду пробы № 2 (ЭЛП) с содержанием урана 0,123 % по технологическим свойствам можно отнести к категории среднеобогатимых руд. Показатель контрастности составляет 1,26 отн.ед, теоретический выход хвостов с содержанием 0,015-0,020 % урана - 68-74 %, количество промежуточных фракций ~ 19 %.
Руда пробы № 3 (Т-3) с содержанием урана в классе -25+15 мм 0,213 % по показателю контрастности (М=1,18 отн.ед) относится к среднеконтрастным рудам, однако по теоретическому выходу хвостов с содержанием 0,015-0,020 % урана (4452 %) и высокому количеству проме-
жуточных фракций (26 %) руду следует отнести к категории труднообога-тимых руд.
Проба руды загружалась на вибропитатель рудосортировочного комплекса РСМ-10. В программе сепарации устанавливались необходимые (исследуемые) параметры и включался последовательно весь тракт комплекса РСМ-10.
Все полученные продукты сепарации взвешивались и измерялись на установке экспресс-анализа (РКС-Я) с целью определения содержания урана. Первый и второй концентрат первого опыта на каждой пробе анализировались на установке контрастности (УК) и выводились из дальнейших экспериментов. Все последующие опыты проводились на хвостах второй стадии сепарации, поскольку главной задачей исследований являлась оценка возможности получения хвостов третьей стадии с отвальным содержанием урана. После анализа продуктов очередного опыта третий концентрат и хвосты смешивались и снова загружались на вибропитатель для проведения следующего опыта.
В каждом опыте контролировались: время прохождения материала пробы через узел подачи, выход продуктов сепарации, содержание урана в продуктах сепарации (на установке РКС-Я).
Определение количества блоков детектирования в узле измерения стадии выделения хвостов (III стадии) проводилось на хвостах II стадии последовательно на одном, двух, трех, четырех и пяти БД при постоянных параметрах алгоритма сепарации и производительности процесса.
Для достоверности оценки величины изменения технологических показателей при изменении количества блоков детектирования необходимо
Таблица 3
Результаты параллельных опытов
№ опыта Легкообогатимая проба Среднеобога-тимая проба Труднообогатимая проба
3 БД 3 БД 3 БД 5 БД
выход, % содержание, % выход, % содержание, % выход, % содержание, % выход, % содержание, %
1 2 3 75,0 72,4 73,3 0,022 0,022 0,021 55,6 57,2 55,2 0,023 0,024 0,022 48,5 51,1 50,1 0,037 0,040 0,040 42,5 44,4 42,4 0,033 0,035 0,031
среднее 73,6 0,0217 56,1 0,0230 49,5 0,039 43,1 0,033
Таблица 4
Статистическая оценка воспроизводимости опытов
Параметры Легкообога-тимая проба Среднеобога-тимая проба Труднообогатимая проба
3 БД 3 БД 3 БД 5 БД среднее
Среднеквадратичное
отклонение:
- по выходу хвостов
(Ухе), % 1,32 1,23 1,40 1,13 1,27
- по содержанию ура-
на в хвостах (0), % 0,0006 0,001 0,0017 0,0020 0,0019
2ахв (Р = 95 %) 2,64 2,46 2,80 2,26 2,54
2ае (Р = 95 %) 0,0012 0,002 0,0034 0,004 0,0038
Таблица 5
Результаты сепарации в зависимости от количества блоков детектирования в узле измерения
Количество Легкообогатимая Среднеобогатимая Труднообогатимая
БД в узле из- проба проба проба
мерения, шт выход, содер- выход, содер- выход, содер-
% жание, % % жание, % % жание, %
1 81,2 0,024 64,0 0,032 62,9 0,056
2 76,2 0,023 59,1 0,027 55,9 0,045
3 73,6 0,020 56,1 0,023 49,5 0,039
4 73,2 0,021 55,2 0,022 45,1 0,035
5 71,2 0,021 54,4 0,022 43,1 0,033
знать величину случайного разброса знать среднеквадратичное отклонение показателей, в частности выхода хво- по выходу хвостов и содержанию в стов и содержания в них урана, т.е. них урана.
Для оценки воспроизводимости опытов на хвостах второй стадии сепарации было выполнено по три параллельных опыта на трех и пяти БД в узле измерения на труднообогати-мой пробе и на трех БД на легко- и среднеобогатимых пробах. Результаты сепарации и статистическая оценка воспроизводимости приведена в табл. 3 и 4. (Выход хвостов в табл. 3 приведен от исходной руды).
Из данных табл. 4 следует, что при изменении параметров сепарации значимое изменение технологических показателей с вероятностью 95 % составляет по выходу хвостов более ± 2,6 % (независимо от обогатимости руды и количества БД в узле измерения), а по содержанию урана в хвостах зависит от обогатимости руды и изменяется от 0,001 % для легкообога-тимых до 0,004 % для труднообога-тимых.
В табл. 5 приведены результаты сепарации в зависимости от количества БД в узле измерения для всех исследованных проб.
Достигнуты приемлемые показатели сепарации. Для легко- и средне
обогатимых руд значимое изменение технологических показателей происходит до трех БД в узле измерения. Добавление в узел измерения четвертого, а затем и пятого БД приводит к изменению выхода хвостов и содержания в них урана в пределах статистической погрешности.
При сепарации труднообогатимой руды значимое изменение выхода хвостов и содержания в них урана происходит при увеличении БД в узле измерения до четырех штук. При добавлении пятого БД изменение показателей находится в пределах погрешности эксперимента.
Выводы
1. Проведена опытная сепарация руды класса -25+15 мм Эльконского района различной степени обогати-мости с оценкой показателей обогащения на стадии выделения хвостов.
2. Определено необходимое количество блоков детектирования на стадии выделения хвостов - три БД для легко- и среднеобогатимых руд, четыре БД для труднообогатимых
руд.
1. Каркешкина А.Ю., Курков А.В., Ба-лакина И.Г., Коновалов Г.Н. Обоснование условий и параметров процесса обогащения, необходимых для эффективной сепарации мелкого класса крупности (-25+15 мм) урановых руд радиометрическим методом. - Материалы международного совеща-
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ния «Плаксинские чтения - 2012», г. Петрозаводск. 2012. С.80-81.
2. Татарников А.П., Звонарев В.Н., Абрамов Н.С., и др. Рудосепарационный модуль РСМ-10. III Конгресс обогатителей стран СНГ. Материалы Конгресса. - М.: Альтекс, 2001. ДИВ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Курков Александр Васильевич — доктор технических наук, профессор, действительный член Академии горных наук, kurkovav@gmai1.com,
Балакина Ирина Геннадьевна — нач. лаборатории «Автоматические методы обогащения», Каркешкина Анна Юрьевна —научный сотрудник, anna_vniiht@mai1.ru, Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии.
