Уранды күкіртқышқыл ерітінділерден сорбциялау тәсілімен өндіру процесі

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 20 бет
Таңдаулыға:

Курстық жұмыс
Н 2-1-31-2022
1 баспа 05.01.2022

Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
М.Х.Дулати атындағы Тараз өңірлік университеті

6B07221-Пайдалы кен орындарын ашық әдіспен игерумамандығының
Сілтілеу әдісімен пайдалы қазбаларды өндіру пәнінен
студенттердің курстық жұмысын орындау үшін

курстық жұмыс

Тақырыбы: Уранды сілтімен шөктіру
Орындаған: Иманқұлов Арнұр

Тараз 2022жыл
Курстық жұмыс
Н 2-1-31-2022
1 баспа 05.01.2022

Курстық жұмыстың мақсаты: Сілтілеу әдісімен пайдалы қазбаларды өндіру кенорындарын ашық игеру технологиясы және кешенді механикаландыру пәнін оқып үйрену барысында алған теориялық және практикалық білімдерін жүйелеу, тереңдету және бекіту, оларды тау-кен өндірісі мәселелерін өз бетімен шешу кезінде қолдану.
- кен орындарының жұмыс аймағының қалыптасу заңдарын білу және олардың кенорнын ашуда вариантын, сілтілеу және өндіру жұмыстарын жүргізудің технологиясы мен техникасын таңдауда қолдану;
- жер қойнауын тиімді және кешенді пайдалану, қоршаған ортаны қорғаудың, кен жұмыстарын жүргізудің біріңғай қауіпсіздік ережелері талаптарының орындалуын қамтамасыз ете білу;
- арнайы техникалық әдебиеттерді, тау-кен ісі ғылымы мен техникасының алдыңғы қатарлы жетістіктерін білу және оларды жобалауда экономикалық тұрғыдан тиімді пайдалану;
- техникалық жобалаудың құжаттамаларын сауатты рәсімдеу.
Жоба тақырыбы келесі түрде кұрылады: "Уранды сілтімен шөктіру ". Жобалауға қажетті шөктіру әдістері мен тау-кен техникалық жағдайлары берілген бастапқы мәліметтер көрсетіледі.Рудадан уранды сілтіден айырудың физико-химиялық негізі. Қышқылдық сілтіден айырудың химиясы.Уранды рудаларды жер асты сілтіден айыру. Уранды рудаларды жер асты сілтіден айыруды қолдану шарттарымен әдістері көрсетіледі.

Курстық жұмыс
Н 2-1-31-2022
1 баспа 05.01.2022

Курстық жұмыстың мазмұны:
Кіріспе____________________________ ___4
1.1 Уранды сілтімен шөктіру____________________________ ___5
1.2 Уранды күкіртқышқыл ерітінділерден сорбциялау тәсілімен өндіру процесі. Сорбциялық процестің негізгі заңдылықтары_______________________ ________5
0.3 Рудадан уранды сілтіден айырудың физико-химиялық негізі. Қышқылдық сілтіден айырудың химиясы____________________________ ___6
0.4 Уранды рудаларды жер асты сілтіден айыру. Уранды рудаларды жер асты сілтіден айыруды қолдану шарттары___________________________ ____6
0.5 Уранды тауарлық десорбаттардан шөктіру арқылы сары кекті өндіру. Сілтілегеннен кейін ағартылған ерітінділерден уранды шөктіру____________________________ __8
0.6 Тауарлық регенераттардан сары кекті шөктіру____________________________ __9
0.7 Уранды нитраттық регенераттардан шөктіру____________________________ ___10
0.8 ЭД - процесс. (Уранды экстракциондық десорбциялау)______________________ ___11
0.9 Конверсиялау тәсілі_____________________________ __11
Қорытынды:_________________________ ______13
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі:____________________________ ___14

Кіріспе:
Қазіргі таңда автоматтандыру және басқару сонымен қатар басқа да ғылыми техникалық салаларда қолданылатын өзекті тақырыптардың бірі болып, сапа көрсеткіші, жылдамдық, дәлдік және үнемділік болып табылады. Осындай нәтижелерге жету үшін, ғалымдар жүйенің тиімділігін анықтау үшін көбіне оның яғни жүйенің математикалық моделін жасауды ұйғарады. Математикалық модельдер арқылы жасалатын эксперименттер нақты басқару объектілерінде жүретін эксперименттерге қарағанда қауіпсіз әрі тиімді болып саналады.6
Қазақстандағы уран алудың жалғыз және тиiмдi әдiсі оның (ЖҰС) жер астындағы ұңғыма сілтіден айыруы болып табылады. Жер астындағы сілтіден айыру әдiсі олардың кендерді дәстүрлi таулы өндiру тәсiлiмен алудың және зауытта өңдеумен маңызды артықшылығы болады, өйткенi уран кендерiнiң өзiндiк құнын және толықтау уран шикiзатын қолдануға өндіруге зор мүмкiндiк бередi.
Қазір автоматтандыру және басқару сонымен қатар басқа да ғылыми техникалық салаларда қолданылатын өзекті тақырыптардың бірі болып, сапа көрсеткіші, жылдамдық, дәлдік және үнемділік болып табылады. Осындай нәтижелерге жету үшін, ғалымдар жүйенің тиімділігін анықтау үшін көбіне оның яғни жүйенің математикалық моделін жасауды ұйғарады. Математикалық модельдер арқылы жасалатын экперименттер нақты басқару объектілерінде жүретін экперименттерге қарағанда қауіпсіз әрі тиімді болып саналады. Өйткені біз дәл осы математикалық модель арқылы әртүрлі процестерге шарт бере отырып оның нәтижелерін байқай аламыз. Нәтижелерді бағалау басқару объектісіне қатысты ақпараттарды дұрыс өңдеу үшін көптеген әдістер арқылы математикалық анализ жасаудың дербес және үлкен бөлігі болып табылады. Басқару объектісі жайлы априорлы ақпаратты алғаннан соң жүйеге иденфикация жасай аламыз және барлық параметірлерді бағалап, жүйенің орнықтылығын анықтап динамикалық жүйеге беймделген модель жасап нақты басқару объектісі мен модель арасындағы айырмашылықты минималдай аламыз. Технологиялық үрдістерді автоматтандыру жүйелерінде компьютерлі басқару жүйелерін енгізу, соның ішінде SCADA- жүйелерін енгізу кеңінен қолданылып жатыр. Өндірістік кәсіпорындарда пайдаланушы қызыметкерлер құрамын дайндау кезінде, оларды жаңа автоматтандыру техникасымен таныстыра қоймай компьютерлі басқару жүйелерімен практикалық түрде таныстыру қажет.

1.1 Уранды сілтімен шөктіру:
Бұл тәсіл бірқатар зауыттарда уран кендерін карбонаттық сілтілеуден кейін ерітінділердегі уранды шығарып алу үшін қолданылады. Ерітіндінің рН деңгейі тең және одан да жоғары болғанда үшкарбонаттық кешен гидролизге ұшырап, уран төмендегі реакция бойынша натрий диуранаты түрінде шөгеді:
2UO2CO3+2NA+6OH--Na2U2O2+6CO3+3H2O .
Бұлреакцияданбұрынерітіндіқұрамында ғынатрийкарбонатыныңнатрийбикарбона тынатүрлендіруреакциясыжүреді:
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O.
Шөктіру процесінде артық сілте мөлшері 5-10 гл шамасында болады. Шөктіру процесінде жақсы сүзілетін ірікристалды шөгінділер алу үшін алдымен ерітіндіні қыздырады.
Сода ерітінділері құрамындағы уран сілтемен шөктірілмейді, шөгу процесі аяқталған кезде аналық ерітінділердегі уранның мөлшері 100 мгл мөлшерінде болады. Алайда аналық ерітінділер арқылы көмірқышқыл газды барботаждағаннан кейін оларды сілтілеу үшін қайтадан пайдалана береді. Карбонизация процесінде артық сілте натры натрий карбонатына айналдырылады. Карбонаттық ерітінділерді сілтемен өңдегенде уранның толығымен шөкпеуі бұл тәсілді кедей кендерді өңдегенде пайдалануды қиындатады.
1.2 Уранды күкіртқышқыл ерітінділерден сорбциялау тәсілімен өндіру процесі. Сорбциялық процестің негізгі заңдылықтары:
Кедей кендерді қышқылдық сілтілеу тәсілімен өңдегенде алынған ерітінділер құрамында көптеген қоспалар болады (темір, магний, алюминий, марганец, сілтілік металдар, т б.), олардың концентрациясы ондаған, тіптен кейде жүздеген есе уранның концентрациясынан артық болады. Кедей және ластанған ерітінділерден уранды химиялық шөктіру тәсілімен өндіру реагенттер шығынын жоғарылатады, уран шығындарын көбейтеді және құрамындағы уран мөлшері тым аз химиялық концентраттар шығарылады.
Уранды пульпадан иондық алмасу тәсілімен өндіру технологиялық сүлбеден сілтіленген кеннен ерітіндіні ажыратудың аса күрделі және қымбат операциясын және ерітілген уранды сүзгілеу немесе қарсы ағымдық декантация тәсілімен ажыратып алу операцияларын шығарып тастауға кономикалық тиімділігі арқасында уранды органикалық еріткіштермен экстракциялаумен қатар тез арада сілтілегеннен кейін уранды химиялық шөктіру тәсілдерін ығыстыруға септігін тигізді. Уранды иондық алмасу тәсілін пайдалану арқылы өндіру процесі иондық алмасу шайырлардың селективтік және сандық жағынан сілтілеуден кейін уранды ерітінділер мен пульпалардан сіңіру қасиетіне негізделген.
Уранды бойына сіңіргеннен кейін иондарды алмастыратын шайырлар ерітінділер мен пульпалардан ажыратылып, регенерацияланады (десорбцияға ұшырайды, қалпына келтіріледі). Регенерация процесінде уран десорбцияланады, нәтижесінде концентрациясы жоғары (сорбцияға жұмсалатын бастапқы ерітінді көлемімен салыстырғанда регенерацияға көлемі азырақ ерітінділер жұмсалады), қоспалардан тазартылған уранды сіңірудің келесі циклында қолдануға жарайтын уран ерітіндісі мен шайыр шығарылады.
Иондық-алмасу шайырлар суда ерімейтін, ерітінділер мен пульпалардан оң және теріс иондарды тура сондай заряды бар басқа иондардың эквиваленттік мөлшеріне ауыстырып бойына сіңіріп алатын қатты заттар түрінде болады. Алмастырылатын иондардың зарядтық белгісі бойынша катиондарды алмастыратын шайырларға (катиониттер) және аниондарды алмастыратын шайырларға (аниониттерге) жіктеледі.
Шайырлардың иондарды алмастыру қасиеті иониттің құрылымына байланысты анықталады. Әр ионит валенттік күштермен немесе тор күштерімен байланыстырылатын қаңқадан тұрады. Иониттің қаңқасында оң немесе теріс заряд болады, ол заряд қарсы иондар деп аталатын иондар зарядымен компенсацияланады. Қарсы иондар қаңқаның ішінде жылжып тұрады және заряды тура сондай болатын басқа иондармен алмастырыла алады. Катиониттің қаңқасын жоғарымолекулярлық полианион, ал аниониттің қаңқасын - жоғары молекулярлы поликатион ретінде қарастыруға болады. Н+ түріндегі катионит - қаңқаның зарядын компенсациялайтын (орнын толтыратын) қарсы иондар рөлін суда ерімейтін жоғарымолекулярлы қышқыл түрінде болатын сутегі иондары атқарады; ОН- түріндегі анионит - гидроксил иондарымен қосылған формада қарсы иондар ретінде суда ерімейтін негіз түрінде болады.
1.3 Рудадан уранды сілтіден айырудың физико-химиялық негізі. Қышқылдық сілтіден айырудың химиясы.
Сілтілер ретінде NaOH, N [401!, Ca(0H)2, Mg(0H)2 қолданылады. Каустикалық сода тұндыру үшін пайдаланылды, бұл кезде босатылған тұз шыны мен фарфорға белгілі бір түс беру үшін өнеркәсіптік препарат ретінде қызмет етті. Қазіргі уақытта бұл тұндырғыш жоғары бағаға байланысты сирек қолданылады. Тұндырғыш ретінде каустикалық соданың артықшылықтары оның жақсы тасымалдануын қамтиды; каустикалық сода әдетте өнеркәсіпте қатты күйде шығарылады және ауа өткізбейтін болат барабандарға оралады.Сода ерітінділерінен әкпен тұндыру экономикалық тұрғыдан тиімсіз, өйткені уран концентраттары нашар және сода құндылығы төмен өнімге - кальций карбонатына айналуынан жоғалады. Шаймалау сатысында барий хлориді әдетте кеннің ерімеген бөлігінде қалуы үшін радийді тасымалдаушы ретінде енгізіледі. Кальций гидроксидін қосу арқылы қышқыл сығындысының рН мәні 2,8-ге дейін реттеледі, содан кейін ерімейтін темір арсенаты түріндегі мышьякты жою үшін темір хлориді қосылады. Фильтратқа натрий карбонатының артық мөлшері қосылады, ол уранды ерітіндіде ұстауға және темір, алюминий, марганец гидроксидтерін және т.б. тұндыру үшін жеткілікті. Декантациядан кейін Oi-дан Na-ны тұндыру үшін уран трикарбонатының ерітіндісіне натрий гидроксиді қосылады. Натрий диуранатын тұз қышқылында еріту және ерітіндіні күкіртсутекпен қанықтыру арқылы тазартады, ол мыс пен мышьяк сульфидтерін тұндырады. Күйдіргіш сілтілермен тұндыру арқылы анықтау. Сілтілік металды диуранаттар түріндегі күйдіргіш сілтілермен тұндыру арқылы уранның салмағын анықтау өте сирек қолданылады. Қосылған сілтінің мөлшеріне байланысты алынған тұнбалар әртүрлі құрамды негіздік тұздар [46, 389], олар күйдіргіш сілтінің концентрациясы одан әрі жоғарылағанда, уранил гидроксидіне, ең соңында, күйдіргіш сілтінің жоғары концентрациясына өтеді. сәйкес сілтілі металдың аз еритін диуранаты түрінде уранды сандық тұнбаға түсіруге мүмкіндік береді. Осылайша фосфаттардың қатысуымен уранды анықтауға болады. Бұл жағдайда каустикалық соданың қажетті концентрациясы кемінде 9 Н болуы керек. Құрамында уран және карбонаттар бар кендердің көптеген түрлерін өңдеу кезінде (мысалы,кальций мен магний) қышқылмен шаймалау экономикалық тұрғыдан алғанда қолайсыз, сілті карбонаттарының ерітінділерін пайдаланып ыдырауды қолданыңызметалдар.Карбонатты шаймалау реакцияға негізделгенUO3 + 3Na2CO3 + H2O -- Na4[UO2(CO3)3] + 2NaOH. Бұл жағдайда уран суда салыстырмалы түрде жақсы еритін кешенге өтеді.қосылыс - натрий трикарбонаты уранилат. Осы реакцияға сәйкес сода қолдану ерітіндісі, барлық шөгінді уран жыныстары, триоксид және моноуранаттар.
Механикалық байыту әдістерімен уранды шығарып алу мен байытудың қанағаттандырарлық дәрежесіне қол жеткізу әрдайым мүмкін бола бермейді. Сондықтан, уранды кендерді байыту және бай, әрі таза уранды концентраттарды алудың негізі болып химиялық концентраттар болып табылады, ол рудалық шикізаттан уранды селективті сілтіден айырумен түйінделеді, кейін ерітіндіден селективті тұндыру әдісімен әжептәуір таза қосылысты уран - уранды химиялық концентраттарды алу үшін қолданылады.
Уранды рудаларды бұндай өңдеу жер-жерде гидрометаллургиялық әдіспен жүргізіледі. Гидрометаллургиядағы негізгі операция - металлды сол немесе басқа қосылыстар түрінде сілтіден айырылады. Сілтіден айырудың негізгі мақсаты - еріткіштегі уранды көбіне толық және селективті еріту.
Уран құрамындағы рудалар мен минералдардың көп типтілігіне қарамастан, олардың көп бөлігі минералды қышқылдар мен сілтілік металлдардың карбондық ыстық ерітінділерінде ериді. Осыған сәйкес уранды рудаларды сілтіден айырудың екі негізгі әдісі бар: қышқылдық және карбонды (содалы). Реагенді таңдау жалпы алғанда руда типіне, уран минералдарының сипатына және бос жыныстың құрамына тәуелді. Мұнда бірінші ретті минералды уран қиын еритін оксидтермен химиялық байланыстағы уранинит және жартылай настуран сияқты карбонаттармен қиын бұзылады. Оны ашу үшін сол сағатта концентрцияланған қышқыл қажет. Барлық екінші ретті минералдар сілтіден айырудың белгілі шарттарын ұстанғанда қышқылдың да, сілтінің де әсеріне беріледі. Бірақ рудада кальцит, доломит және магнетиттің болуынан қышқылдық сілтіден айыру кезінде реагентті жұмсау көтеріледі, бұл жағдайда руданы сілтіден айырудың карбондық әдісі тиімді болады.
Егер сілтіден айыру процесі руда құрамына тәуелсіз болса, онда әдісті таңдау реагент пен жабдықтардың құнымен, уранды тотықтыру әдісімен, қоспалармен былғану дәрежесімен, пульпа және ерітінділерден уранды шығарып алу әдісімен және т.б. анықталады. Үнемді ретінде қышқылды сілтіден айыру кеңінен қолданыста, бұған азотты, күкірт және тұзды қышқылдар жарамды. Барлық уранды рудалардың 90% сұйытылған ерітінділерге тотықтандырғышты қосып немесе қоспай сілтіден айырылып өңделеді.
Ерітіндіден сілтісіздендіруден кейін уранды алу уранның аз болуымен және ерітіндінің әртүрлі қоспалармен ластануымен қиындатады, оның мөлшері кейде ураннан бірнеше есе жоғары болады. Уранды химиялық тұнбаға түсірудің әртүрлі әдістері жасалған. Қышқыл ерітінділер үшін: аммиак немесе натрий диуранаттарын аммиакпен немесе күйдіргіш содамен қышқылдандыру және тұндыру, нашар концентраттарды аммиакпен және басқа сілтілі реагенттермен тікелей тұндыру арқылы уранилкарбонат кешенін жою арқылы сода өңдеу сәйкес рН мәніне ерітінділер, алты және төрт валентті уранның селективті тұндыру фосфаттары мен арсенаттары және т.б. сода ерітінділері үшін: аммоний немесе натрий диуранаттарын қышқылдандыру және тұндыру арқылы уранның карбонатты кешенін бұзу, уранды сілтімен, әкпен тұндыру және т.б.
Бұл әдістердің кемшіліктері: реагенттердің көп жұмсалуы, уранның айтарлықтай жоғалуы, химиялық концентраттардағы уранның құрамын төмендететін қоспалардан нашар тазартылуы. Сондықтан сілтісіздендіруден кейінгі ерітінділерден уранды химиялық тұнбаға түсірудің орнына ион алмастырғыш шайырларды қолданып сорбциялау және органикалық еріткіштермен экстракциялау әдістері қолданылады. Уранның сілтімен сода ерітінділерінен тұнбаға түсуі уранды тікелей пульпалардан сорбциялаумен ауыстырылуда. Француздық Гуенбон зауытында уранды ілеспе қоспалардан фракциялық әкпен тұндыру арқылы бөлу қолданылады. Ерітіндіні құрамында 0,1-0,8% ураны бар кендерді пиролузит күкірт қышқылымен шаймалау арқылы алады. Қоспалардың негізгі бөлігі рН=2,7 кезінде әкпен тұндыру арқылы бөлінеді. Алынған тұнба кальций сульфатынан, темір гидроксидінен және темір фосфатынан тұрады. Осы рН мәніндегі уран фосфаттарының тұнбаға түсуін болдырмау үшін барлық қол жетімді фосфат иондарын күрделі қосылыспен байланыстыру үшін ерітіндіде темір иондарының жеткілікті мөлшері болуы қажет.Алты валентті уранды тотықсыздандыру арқылы уранды тұндырусутегі
Алты валентті уранның сутегімен тотықсыздануы карбонатты ерітінділерде ерімейтін гидратталған уран диоксидін тұнбаға түсіреді. Сутекті тотықсыздандыру келесі реакцияға сәйкес қысыммен жүргізіледі [UО2(СО3)3]4- + Н2 + Н2О UO2-nH2O + СО32- + 2НСО3 Бұл жағдайда ерітінді өзгермейді, ал уран тұнбасын тұндырғаннан кейін оны сілтісіздендіруге қайтаруға болады.

1.4 Уранды рудаларды жер асты сілтіден айыру. Уранды рудаларды жер асты сілтіден айыруды қолдану шарттары:
Жер асты сілтіден айыру жаңа және прогрессивті әдісі ретінде қазіргі кезде уранды өндіруде Қазақстанда кеңінен қолданылады. Бұл әдіс қысқа уақытта зерттеулердің, құрастырудың, және гидрогенді кен орындарында өнеркәсіптік ендірудің барлық сатыларынан өтті.
Бұл әдісті қолданғанда қымбатқа түсетін кеніштерді құру немесе карьер және гидрометаллургиялық заводтарды тұрғызудың керегі жоқ; кен орындарын эксплуатациялауда құрылыста жұмыс орындары қысқарады; табиғи жер асты шикізат ресурстары көбейеді.
Бұл жерде еңбек шарттары жақсарады, жер қойнауының байлығын толық қолданыла бастады, өндіру және өңдеу процесінді уранды жоғалту минимумға жетеді, баланыстырылған рудалардан уран шығарып алынады. Жер асты сілтіден айыру қоршаған ортаны қорғауда маңызы өте зор, өйткені оны қолданғанда жердің үстіңгі қабаты және ауа бассейні ластанбайды деуге болады.
Руданың өтімділігі мен сыйғызушы жыныс сілтіден айыру ерітіндісінің ең басты шарттарының бірі болып табылады, сондықтан кен орындарын барлау кезінде фильтрациялау қасиеттері ең бастысы болып табылады.
Руданың өтімділігінің және жыныс сыйымдылығының сандық көрсеткіші фильтрация коэффициентімен анықталады, оның өлшем бірлігі мтәулік (немесе смс). Бұл жерде руда фильтрациясының бір типті еместігі және жыныстың руда сыйымдылығы үлкен рөл атқарады, ол конвективті дисперсиясын және ерітіндінің таралуын анықтайды. Жақсырақ деп қазіргі кездегі максимал өтімділікті және уран минералдарының конценртациясы көп рудалардың орнын айтады. Біржақты құрамында ураны жоқ жыныстарда максимал өтімділік тиесілі болғанда, жағдайда жұмыстың құны өндірілмейтін реагенттерге жұмсалатындықтан өседі.
Кен орындарында жер асты сілтіден айыру әдісімен өңделетін уран минералдарының арасында уран оксидтері - настуран және уранит, уран силикаттары - коффинит және ненадкивет, сирек түрде уранның фосфаты - отенит, уранил ванадаты - тюямунит, уранил сульфаты - уранопилпт және цеппетит дамыған. Рудада браннерит және басқа титандардың бар болуы, сонымен қатар құрамында уран бар циркондар, аршиновиттер, монациттер және апатиттердің бар болуы рудадан уранды сілтіден айыруын қиындатады.
Табиғаттағы сульфатты қышқыл суда барлық уран минералдары активті ериді, оған қоса құрамында UO2 бар күрделі оксидтер, бұл кезде олрдың химиялық әрекеті рН ортасына тәуелді болады. Бірақ та, ол минералдар да әр түрлі кен орындарындағы рудалардың ерітімділігі бірдей емес.
Настурандардың ішінде күкірт қышқылында коффиннің бұзылысынан пайда болған түрлері жақсы ериді. Сонымен, руданың құрамында коффиниттің ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.