СЕВЕРСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЯДЕРНОГО УНИВЕРСИТЕТА

СЕВЕРСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЯДЕРНОГО УНИВЕРСИТЕТА « МИФИ» УСТАНОВКА ПОДГОТОВКИ К ВЫЩЕЛАЧИВАНИЮ УПОРНЫХ УРАНСОДЕРЖАЩИХ РУД РАСТВОРАМИ БИФТОРИДА АММОНИЯ КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Бурова Е. А. Руководитель – старший преподаватель кафедры Хи. ТМСЭ, к. т. н. Андреев В. А. Северск 2012

Цель и задачи проекта Цель курсового проекта: проектирование и расчет установки подготовки к выщелачиванию упорных урансодержащих руд растворами бифторида аммония. Задачи проекта: разработка технологической и аппаратурной схемы процесса; выбор основного аппарата; выполнение материального, теплового, конструктивного и прочностного расчетов основного аппарата. 2

Введение Разведанные российские запасы урана оцениваются в 546 тысяч тонн. К сожалению, многие из них находятся в труднодоступных регионах. Самым крупным среди них является месторождение Элькон на юге Якутии. Его запасы исчисляются в 344 тыс. т. Из за значительного содержание в рудах этого месторождения кремния, ни один из известных методов выщелачивания не является эффективным. Следовательно извлечение урана из Эльконского месторождения требует применения новых эффективных и экологичных технологий. Например, применение фтораммонийной технологии. 3

Специфика выщелачивания руд Эльконского месторождения 4 Основное количество урана ассоциировано с браннеритом, трудность его переработки связана с особым минералогическим составом. Руды не менее чем на 60% сложены очень мелким минералом – полевым шпатом, породообразующих минералов из класса силикатов. Урансодержащий минерал практически не растворим в содовых растворах, очень устойчив и трудно растворим в серной кислоте. При высоких температурах примерно 1% силикатов вскрывается серной кислотой с образованием труднофильтрующейся кремневой кислоты, что в дальнейшем затрудняет переработку пульпы.

Химический состав руды с Эльконского месторождения 5

Вскрытие упорных урансодержащих руд БФА Предложена фтораммонийная технология с применение БФА. В основе способа разделения лежит свойство NH 4 F·HF образовывать комплексные фтораммониевые соли с различными свойствами, что обеспечивает глубокое разделение и очистку компонентов. Si. O 2 + 3 NH 4 F∙HF = (NH 4)2 Si. F 6 + 2 H 2 O + NH 3 Бифторид аммония обладает следующими преимуществами: 1) при фторировании кремнистых руд позволяет избежать образования токсичного газа Si. F 4; 2) его можно вернуть в голову процесса, так как фторид аммония регенерируется. 6

Переработка отходов процесса фторирования Отходами процесса фторирования будут являться раствор ГФСА, газообразный аммиак и H 2 O. Утилизация этих продуктов осуществляется следующими методами: • Абсорбция аммиака (поглощение водой); • Растворение ГФСА в растворе аммиака с получением фторида аммония. При взаимодействии ГФСА с раствором аммиака, степень превращение ГФСА в Si. O 2 достигает 95% уже при концентрации 5%. Полученный фторид аммония можно отправить на выпаривание с получение БФА(стадия регенерации БФА) или на утилизацию, путем перевода в твердое состояние. Перевод в твердое состояние осуществляется при нагревании фторида аммония с гидроксидами или хлоридами: NH 4 F + Ca(OH)2 = NH 3 + H 2 O + Ca. F 2 NH 4 F + Ca. Cl 2 = 2 NH 4 Cl + Ca. F 2. 7

Физико – химические основы процесса 8

Технологическая схема 9

Аппаратурно – технологическая схема 10

11 Основной аппарат Для фторирования перемешиванием. выбран Основные размеры: H= 5 м. D= 3, 5 м. агитатор, с механическим

Опасные и вредные производственные факторы 12 При работе на установке могут иметь место следующие опасные и вредные факторы: 1) Вредные химические вещества - бифторид аммония, 2 класс опасности (ПДКр. з. = 0, 5 мг/м 3) - гексафторосиликат аммония, 3 класс опасности (ПДКр. з. = 1 мг/м 3) - аммиак, 4 класс опасности (ПДКр. з. = 20 мг/м 3) 2) Виброакустические факторы 3) Нагретые поверхности 4) Вращающиеся части оборудования

Заключение В соответствии с поставленными целями был произведен расчет установки подготовки к выщелачиванию упорных урансодержащих руд растворами бифторида аммония. Разработана технологическая и аппаратурная схемы процесса; выбран основной аппарат; выполнен материальный, тепловой, конструктивный и прочностной расчеты основного аппарата. 13

14