1.4. Радиометрическое обогащение радиоактивных руд

Радиометрическое обогащение радиоактивных руд является первым промышленно освоенным процессом. В современной научно-технической литературе этот процесс называют авторадиометрическим обогащением. Авторадиометрический метод основан на использовании излучений естественно-радиоактивных химических элементов. Из трех видов излучений (альфа-, бета- и гамма-излучение) в промышленных аппаратах используется, главным образом, проникающее гамма-излучение, так как альфа- и бета- излучения легко поглощаются стенками аппаратуры и не дают нужной информации. В зависимости от интенсивности гамма-излучения руда разделяется на отдельные продукты. Этот метод широко применяют для обогащения урановых руд, а также для руд, в которых ценный компонент находится в минералах, попутно содержащих также и радиоактивный химический элемент.

Наибольшее распространение среди радиоактивных руд имеют урановые, говоря о обогащении которых следует помнить, что они, как правило, комплексные. Наряду с ураном содержат ряд других ценных компонентов, попутное извлечение которых резко повышает рентабельность производства. Наиболее характерными являются:

золото-урановые, U ~ 0,01%, Au ~ 0,5-1г/т,

фосфорно-урановые, U ~ 0,01-0,02%, P2O5 ~ 5-10%,

ванадий-урановые, U ~ 0,02-0,03%, V2O5 ~ 0,5-1%,

медно-урановые, U ~ 0,02-0,03%, Cu ~ 0,2-0,3%,

пиритно-урановые, U ~ 0,01-0,02%, серы ~ 2-3%,

цирконо-урановые, U ~ 0,01-0,02%, ZrO2 ~ 1-2%,

ниобиево-урановые, U ~ 0,01-0,02%, Nb2O5 ~0 ,05-0,1%,

ториево-урановые, U ~ 0,01-0,02%, ThO2 ~ 0,05-0,1%.

По технике осуществления, технологии и задачам авторадиометрическое обогащение подразделяется на два вида: радиометрическая крупнопорционная сортировка и радиометрическая сепарация.

Радиометрическая крупнопорционная сортировка производится радиометрическими контрольными станциями (РКС).

Радиометрическая сепарация осуществляется при покусковом режиме. Куски должна быть примерно одинаковы по размеру, так как нужно разделять руду не по абсолютной радиоактивности куска, а по относительному содержанию урана. Чтобы

лучше отделить радиоактивные элементы от пустой породы, нужно уменьшать размер кусков или порций, но это снижает производительность установки. Оптимальный размер кусков устанавливается для каждой руды, он зависит от степени контрастности, для сильно контрастных руд он больше. Для руд средней контрастности он составляет 40–60 мм.

Радиометрическая сепарация радиоактивных руд осуществляется на сепараторах различной конструкции. В настоящее время в мире известны сепараторы трёх основных типов:

первый тип – регистрация излучений кусков и их механическое разделение на продукты обогащения осуществляется в период свободного падения кусков с транспортирующего органа сепаратора (сепараторы «Вихрь», «Гранат», «Агат» и др.);

второй тип – измерение излучений выполняются в момент нахождения кусков на транспортирующем органе, а разделение – при их свободном падении (сепараторы М-16, М-19, М-22, «Минерал», «Памир», РВС и др.);

третий тип – измерение излучений и разделение кусков осуществляются в период нахождения руды на транспортирующей ленте сепаратора (сепараторы типа УАС, «Азурит», «Уранит»).

Основные характеристики некоторых типов сепараторов приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4. Основные характеристики авторадиометрических сепараторов

Наименование сепаратора Число каналов Класс, мм Производи-тельность, т/ч Эффективность сепарации, % Потребляемая мощность, кВт
Вихрь-2201Р 1 100-200 75 75-80 7,5
Гранат 2 50-200 40-50 70-80 5
Агат 5 20-50 10-15 60-70 4
Уранит 1 100-200 20-30 90-91 5
Азурит-Р100 2 50-100 10-14 90 6
Азурит-Р50 2 25-50 4-6 85 6
УАС-200 1 100-200 40-50 92-96 2,5
УАС-100 2 50-100 22-30 90-95 2
УАС-50 2 25-50 8-9 88-93 2

Основной недостаток сепараторов первой группы – разброс траектории кусков при их свободном падении, что приводит к снижению технологической эффективности сепарации на 10-15 %.

Более высокая эффективность сепараторов второго типа достигается ценой усложнения конструкции, что в конечном итоге приводит к значительному увеличению их стоимости и снижению надежности в работе.

Сепараторы третьего типа представляют современное направление в конструировании аппаратов.


Рис. 1.13. Схема авторадиометрического сепаратора:

1 – бункер; 2 – транспортер; 3 – сбрасыватели; 4 – детекторы; 5 – блок управления; 6 – блок управления с реле времени

На рисунке 1.13 показана схема авторадиометрического сепаратора. Из бункера (1) руда поступает на транспортёр (2). Сбрасыватели (3), разделяющие богатый концентрат и первый промежуточный продукт, установлены над детекторами (4). Эти сбрасыватели управляются через усилитель быстродействующим реле (5). Сбрасыватель, отделяющий бедный промпродукт, приводится в действие с помощью усилителя и реле времени (6) через детекторы. Управление в данном случае осуществляется с запаздыванием. Это позволяет более точно определить наличие γ-излучения кусков руды с относительно малым содержанием урана.

Сбрасыватели удаляют радиоактивный материал с ленты всякий раз, когда импульсы радиации, превышающие установленный порог, улавливаются соответствующими детекторами. Наличие трёх сбрасывающих устройств позволяет не только выделять отвальные хвосты, но и разделять исходную руду на продукты с различным содержанием радиоактивного элемента. Раздельная переработка богатых и бедных продуктов повышает степень извлечения урана при меньших эксплуатационных затратах.

В табл. 1.5 приведены результаты радиометрической сепарации класса 25-50 мм урановых руд различных типов, отличающихся по контрастности.

Таблица 1.5. Результаты сепарации урановых руд

Продукты

Выход, %

Содержание урана, %

Извлечение урана, %

Эффективность выделения концентрата (хвостов), %
Стрельцовское месторождение (М=1,4-1,6)
Концентрат 18,6 0,384 87,1 84
Хвосты 81,4 0,013 12,9 (92)
Исходная руда 100,0 0,082 100,0 -
Эльконский ураново-рудный район (М=1,1-1,2)
Концентрат 48,0 0,287 93,0 90
Хвосты 52,0 0,02 7,0 (88)
Исходная руда 100,0 0,148 100,0 -

Типовая схема радиометрического обогащения урановой руды (рис. 1.14) включает следующие основные операции:

- разделение на РКС в зависимости от содержания урана на пустую породу, фабричную и богатую руду;

- дробление, классификация, промывка выделенной на РКС фабричной руды;

- покусковая радиометрическая сепарация узких классов крупности;

- обгащение полученного концентрата и мелкой фракции другими методами обогащения: гравитационными, флотацией, выщелачиванием.

Использование авторадиометрического обогащения позволяет выделить из горной массы 24-45% пустой породы, в результате чего содержание ценного компонента в продуктах, поступающих на последующую переработку, повышается в 1,2-1,4 раза.


Рис.1.14. Схема авторадиометрического обогащения урановой руды

<< | >>
Источник: Самойлик В. Г.. Специальные и комбинированные методы обогащения полезных ископаемых: учебное пособие. 2015

Еще по теме 1.4. Радиометрическое обогащение радиоактивных руд:

  1. ОБОГАЩЕНИЕ МУТАНТНЫМИ КЛЕТКАМИ
  2. 14.2. Обязанность возвратить неосновательное обогащение
  3. 14.1. Обязательства вследствие неосновательного обогащения
  4. Глава I. Иски о возврате неправомерного обогащения (кондикции)
  5. Радиоактивное загрязнение биосферы
  6. РАДИОАКТИВНОСТЬ [52—54]
  7. Радиоактивное мечение вируса
  8. РАДИОАКТИВНЫЙ СТРЕСС
  9. § 5. ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ОТ РАДИОАКТИВНОГО ЗАРАЖЕНИЯ
  10. Каков состав законодательства об обращении с опасными и радиоактивными веществами?
  11. Самойлик В. Г.. Специальные и комбинированные методы обогащения полезных ископаемых: учебное пособие, 2015
  12. Тема 17ПРАВОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ОБРАЩЕНИЯ С ОПАСНЫМИ, РАДИОАКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ И ТВЕРДЫМИ ОТХОДАМИ
  13. ОСНОВНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ: ФРАКЦИОНИРОВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИОАКТИВНОСТИ
  14. ВРОЖДЕННЫЕ ПОРОКИ СЕРДЦА С ОБОГАЩЕНИЕМ МАЛОГО КРУГА КРОВООБРАЩЕНИЯ (С АРТЕРИ0ВЕН03НЫМ ШУНТОМ КРОВИ)