Интенсификация процесса кучного выщелачивания урана из карбонатных руд Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

он весь может быть охвачен воздействием возбуждаемых импульсов. Однако высокий расход электроэнергии вряд ли позволит использовать этот способ постоянно. Видимо, использовать электрогидравлический эффект следует периодически, в течение некоторого времени с целью нейтрализации факторов, снижающих интенсивность выщелачивания.

Гидроимпульсаторы могут использоваться непрерывно при закачке выщелачивающих растворов в блок. Их воздействие будет более

1. Аренс В.Ж., Перов Н.В., Лунев Л.И. Интенсификация процесса подземного выщелачивания в электромагнитных полях. М., МГРИ им. С. Орджоникидзе, 1978.

2. Русихина Л.П. Влияние постоянного тока на кинетику гетерогенных реакций. / Совершенствование техники и технологии разработки месторождений полезных ископаемых. МГИ, 1968.

3. Озолин Л.Т., Русихина Л.П. Выщелачивание меди из медьсодержащих руд под воздействием внешних полей. МГИ, 1968.

4. Халезов Б.Д., Перов Н.В., Руденко Н.К. и др. Исследования интенсификации процесса выщелачивания меди из руд в электрических полях высокой частоты. /

ощутимым, если гидроимпульсаторы размещать не на устье закачных скважин, а в их забое. Постоянное воздействие гидроимпульса-торов, возможно, будет препятствовать коль-матации и каналированию растворов. Представляется, что импульсы высокого давления будут влиять на кинетику выщелачивания -скорость диффузии и массопередачу на границе твердой и жидкой фаз.

Однако это влияние требует детального изучения.

----------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Тр. Института «Унипромедь». Свердловск, 1973, вып. 16.

5. Мосинец В.Н., Абрамов А.В. Разрушение трещиноватых и нарушенных горных пород. М.: Недра, 1982.

6. Ракишев Б.Р. и др. Ослабление трудно-разрушаемых пород взрывом. Алма-Ата, Наука, 1974.

7. Юткин Л А. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. Л., Машиностроение, 1986.

8. Емелин МА., Морозов В.Н. и др. Новые методы разрушения горных пород. - М.: Недра, 1990, - 240 с.

9. Потоцкий В.Б. Основы теории и проектирования гидроударных буровых машин пульсационно-прессового действия. Алма-Ата, Изд. АН КазССР, 1964.

— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------------------------

Жалгасулы Н - доктор технических наук, зав. лаб. физико-химических процессов переработки минерального сырья,

Битимбаев МЖ. - доктор технических наук, профессор, гл. научный сотрудник лаб. физико-хим. процессов переработки минерального сырья,

Черний Г.М. - кандидат технических наук, ст. научный сотрудник,

Тумаков В.А - кандидат технических наук, ст. научный сотрудник лаб. физико-химических процессов переработки минерального сырья,

Республика Казахстан, г. Алматы.

----------------------------------- © В.Г. Литвиненко, В.М Лизункин,

А. А. Морозов, 2005

УДК 622.234/42

В.Г. Литвиненко, В.М. Лизункин, А.А. Морозов

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНА ИЗ КАРБОНАТНЫХ РУД

Семинар № 15

Современный этап развития производственной деятельности ОАО ППГХО характеризуется истощением сырьевой базы, представленной в основном алюмосиликатны-

ми рудами. Данное обстоятельство повлекло за собой необходимость вовлечения в отработку более бедного по урану и реагентоемкого упорного сырья. При этом соотношение пере-

рабатываемых на гидрометаллургическом заводе «богатых» по урану руд к «бедным» смещается в сторону последних, что может привести к значительным дополнительным затратам на переработку и, как следствие, повышению себестоимости готовой продукции. Выходом из данной ситуации явилось применение кучного сернокислотного выщелачивания «бедных» руд, позволившее существенно расширить сырьевую базу предприятия и наращивать объемы производства.

Однако, в ближайшей перспективе объединение планирует вовлечение в отработку глу-бокозалегающих, а так же запасов карбонатного сырья, которое потребует переоборудование завода под карбонатную технологию переработки. Мировой опыт и ранее проводимые исследования показывают, что наиболее эффективным, но в тоже время довольно дорогостоящим методом переработки данных руд является автоклавное содовое выщелачивание, при котором достигается степень извлечения 95-96 %. Другие методы переработки пока не составляют конкуренцию последнему [1]. Так при выщелачивании карбонатных руд в пачуке степень извлечения урана не превышает 75 %

Таблица 1

Гранулометрический состав выщелоченной руды в зависимости от степени дробления исходного материала

при продолжительности процесса 72 часа. Кучное содовое выщелачивание обеспечивает извлечение 50-55 %, при довольно длительном времени переработки. Однако они могут стать перспективными при решении вопроса повышения извлечения, так как отличаются простотой технологической схемы и невысокими капитальными и экспериментальными затратами.

Интенсификация технологии перколяцион-ного извлечения урана может быть достигнута применением нескольких, наиболее приемлемых методов. В мировой практике изучены и широко применяются методы механической (дробление руд, агломерация и т.п.), физической (воздействие электрическим током, магнитными полями и т.п.), биологической (применение бактерий) и химической (использование окислителей, активных добавок и т.п.) интенсификации процесса выщелачивания [2, 3, 4]. Эффективность данных методов в конечном итоге сводится к сокращению сроков переработки рудной массы и повышению степени извлечения полезного компонента. Однако эти методы интенсификации применительно к карбонатному выщелачиванию урана мало изу-ченны и сводятся в основном к применению

Класс круп- Выход класса, %

ности, - 100 + 0 мм - 50 + 0 - 25 + 0 - 10 + 0

мм Исход Кек Исход Кек Исход Кек Исход Кек

+ 100 9,6 0 - - - - - -

- 100 + 50 9,0 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

Таблица 2

Фракционное распределение урана и молибдена в классе -1,0 + 0 мм выщелоченного кека

Фракция, Степень дробления исходной руды

мм - 100 + 0 мм - 50 + 0 - 25 + 0 - 10 + 0

и, % Мо, % и, % Мо, % и, % Мо, % и, % Мо, %

+ 1 0,021 0,002 0,025 0,004 0,025 0,001 0,037 0,005

- 1+0,5 0,022 0,002 0,025 0,004 0,024 0,002 0,026 0,003

- 0,5 +0,3 0,013 0,002 0,013 0,004 0,018 0,002 0,036 0,004

- 0,3 +0,1 0,010 0,002 0,008 0,006 0,022 0,003 0,035 0,005

-0,1 0,012 0,002 0,012 0,008 0,024 0,003 0,036 0,005

Врем в выщглачнааннв, сут

дорогостоящих окислителен, таких как перманганат калия (КМп04) [5].

С целью определения возможности механической интенсификации процесса содового выщелачивания урана были проведены лабораторные исследования по определению оптимальной степени дробления карбонатных руд. Для чего изучаемый материал, содержанием урана 0,0150 %, был предварительно додроб-лен до крупности: -100, -50, -25 и -10 мм. Определение технологических параметров выщелачивания проводилось в инфильтрационном режиме на материале 11 частных проб. Орошение рудной массы осуществлялось растворами соды с добавкой в качестве окислителя перманганата калия круглосуточно с интенсивностью 5-6 л/час-м2.

В результате проведенных работ (рис. 1) установлено, что при более мелком дроблении процесс фильтрации растворов и выщелачивания урана значительно замедляется вплоть до его полной остановки. Так, на перколяторе с фракцией рудного материала -10 мм фильтрация растворов прекратилась на 1 1 5 сутки, на фракции -25 мм извлечение металла в раствор 64 % было достигнуто за 160 суток, а остальные 1,4 % за 65 суток. Фильтрация растворов через рудную массу крупностью -50 и -100 мм протекала более стабильно. Ухудшение технологических показателей обусловлено интенсивным разрушением поверхности рудного куска с образованием в большом

количестве алевроглинистых частиц, присутствие которых приводит к кольматации пор и трещин в отрабатываемом материале. При этом чем меньше класс крупности руды, тем быстрее происходит снижение фильтрации растворов и повышается количество алев-роглинистых частиц в кеках выщелачивания в 3,2-3,6 раза относительно исходного сырья.

Кроме того, в отличии от алюмосиликатных руд (сернокислотное выщелачивание), где остаточное содержание урана в классе -0,1 мм не превышает 0,002 %, при изучении гранулометрического состава выщелоченной карбонатной руды выявлено, что происходит сорбирование и частичное осаждение карбонатных комплексов урана алевроглинистыми частицами. Это приводит к повышенным остаточным содержаниям урана в классе -0,1 мм. Полученные результаты представлены в табл. 1, 2.

По высоте слоя рудной массы отмечено перераспределение глинистой фракции из верхней части колонки к ее основанию, а присутствие ионов Ка вызывает набухание глинистых частиц, вследствие чего снижается проницаемость рудного материала вплоть до полного прекращения фильтрации раствора. Данный факт является одной из основных причин длительности процесса выщелачивания и низкой степени извлечения металла.

В результате максимальная степень извлечения урана (74 %) достигнута на классе крупности - 100 + 0 мм, при этом процесс фильтрации растворов через рудный материал на протяжении всего периода выщелачивания был

*.80

И

| 70

0

1 60 150

40

30

Рис. 1. Кинетика содового выщелачивания урана из карбонатных руд различных классов крупности

20

10

♦ 1

с.... щТгИ &

'ъ Нин1

& к* г

Г""

Лг

ш крупность -100 +0 мм —И— крупность -50 +0 мм —&— крупность -25 +0 мм —— крупность -10+0 мм

ф—■—

20 40 60

80 100 120 140 160 180 200 220 240

Время выщелачивания, сутки

стабилен.

Попытки улучшить фильтрацию растворов путем вывода из процесса фракции -5 мм ни к чему не привели (рис. 2). Разрушение рудных кусков с образованием алевроглинистых частиц и снижение фильтрации растворов происходит интенсивно во всех исследуемых пробах. При этом полное прекращение фильтрации во всех пробах произошло практически одновременно.

Таким образом, наиболее приемлемая крупность дробления исходного сырья -100 (50) мм. Додрабливание исходного материала до более мелких фракций (-25, -10 мм) не эффективно. Данные фракции необходимо пред-

1

*

—♦— Выщелачивание с добакой К Мл 04 • Выщелачивание с ПАВ

Время выщелачивания,

варительно подвергать окомкованию, либо выводить из процесса и направлять на автоклавное выщелачивание.

Одним из наиболее эффективных методов интенсификации кучного выщелачивания

Рис. 2. Кинетика содового выщелачивания урана из карбонатных руд крупностью -10 мм.

Рис. 3. Зависимость извлечения урана из карбонатных руд от продолжительности выщелачивания

можно считать применение поверхностноактивных веществ (ПАВ), позволяющих усилить смачиваемость руд, улучшить взаимодействие твердой и жидкой фаз, снизить интенсивность разрушения рудных кусков. Так на материале крупностью -50 мм были проведены исследования по перколяционному выщелачиванию с использованием ПАВ (рис. 3).

Применение ПАВ позволило повысить эффективность процесса содового выщелачивания -достигнута степень извлечения на уровне выщелачивания с дорогостоящим окислителем КМп04. Кроме того, фильтрация растворов через рудную массу протекала значительно стабильнее без снижения интенсивности. На данном этапе исследований эти результаты являются предварительными и требуют дополнительного изучения всего спектра вопросов ведения процесса содового кучного выщелачивания урана из карбонатных руд.

В настоящее время исследования продолжаются.

1. Смирнов И.П., Семченко А.Ф., Веселова Л.Н. и др. Преимущества автоклавного карбонатного выщелачивания по сравнению с выщелачиванием в пачуках на примере руд Желтая речка. // VII технологическая конференция отрасли (Москва, 1972): доклады.- М.: Предприятие п/я А,-1997.

2. Пат. 5112582 США. Заяв. 11.05.90. Опубл. 12.05.92.

---------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

3. Пат. 5077021 США. Заяв. 08.04.91. Опубл. 31.12.91.

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

5. Изучение процесса карбонатного выщелачивания урана из руд с применением в качестве окислителей соединений марганца. Отчет о НИР/ п/я А-1997; Рук. А.П., Филлипов Фонды предприятия; инв. 17272.- М, 1974 г.

— Коротко об авторах

Литвиненко В.Г. — доктор технических наук, заместитель директора по производству, ОАО «Производственное горно-химическое объединение»

Лизункин В.М. - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», Читинский государственный университет.

Морозов А.А. — горный инженер, заведующий геотехнологической лабораторией ЦНИЛ, ОАО «Производственное горно-химическое объединение».

Рис. 1. Влияние продолжительности паузы между измельчением шлака и окомкованием на прочностные характеристики

Рис. 2. Влияние продолжительности окомкования на прочностные характеристики окатышей

Продолжительность выдержки, сут

■Свежеизмельченный шлак ^^»Пауза 1 час ^^"Пауза 3 часа ^^Сутки выдержки

----------------------------------- © И. В. Шадрунова, Д.Н. Радченко,

2005

УДК 622.001

И.В. Шадрунова, Д.Н. Радченко

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИИ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ТЕХНОГЕННОГО ТОНКОДИСПЕРСНОГО МЕДЬСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ *

Семинар № 15

тработка техногенных образований

Чы/ обогатительных фабрик является одной из основных эколого-экономических проблем Южноуральского региона. Повышенная запыленность в зонах их размещения, сброс и миграция загрязненных стоков в природные водоемы и нестабильная гидротехническая ситуация на хвостохранилищах [1] определяют комплексный подход к использованию такого сырья - важно не только доизвлечение ценных компонентов, но и последующая его утилизация. Вместе с тем, многие существующие процессы доизвлечения металлов из отходов обогащения механическими методами не дают положительных результатов, что препятствует использованию их вмещающей части в строительстве, поэтому наиболее целесообразным представляется применение физико-

химических методов.

Промышленное внедрение таких технологий для извлечения меди из хвостов обогаще-

ния медноколчеданных руд возможно лишь с применением чанового выщелачивания, но часто является экономически нецелесообразным. Реализация процесса кучного выщелачивания (КВ) сдерживается главным образом трудностью управления процессами фильтрации рабочих растворов, т.к. главной задачей является обеспечить доступ растворителя в массив тонкодисперсного материала. Наиболее целесообразным способом укрупнения структур мелких материалов по опыту эксплуатации участков КВ золота является предварительное окомкование. Гранулометрический состав хвостов обогащения медноколчеданных руд (до 80% класса -0,044+0 мм) и наличие значительного количества нерудных шламистых фракций, являющихся естественными пластификаторами, позволяют считать этот способ наиболее привлекательным.

В результате проведения факторного анализа процесса окомкования хвостов обогаще-

*Работа выполнена при поддержке РФФИ-Урал грант № 01-05-96415