Жерасты шаймалау тәсілімен алынған уран ерітіндісін сорбциялау арқылы десорбат алу
Қазіргі заманғы атомдық техникада уранды ядерлік отынның негізгі көзі ретінде қолданады. Оның қолданылуы металдық уран негізіндегі жүйемен қатар, оның қосылыстары жүйелерін де қолдануға негізделген. Уран технологиясында соңғы, яғни тауарлық өнімді үш түрге бөледі: металдық уран, уранның қос тотығы, уран гексофториді.
Соңғы және аралық уран қосылыстарының әр түрлілігі, демек технологиялық үрдістердің сан алуандығы, өндірістік қайта жасаулар мен кезеңдердің көптігі, соңғы өнімнің сапасына жоғары талаптар қойылуы уран технологиясын күрделендіреді және терең теориялық, дәлірек айтқанда физика – химиялық негіздерді талап етеді.
Қазіргі уақытта ядерлі энергияны қолдану тез дамуда. Алдағы уақытта уран мен плутонийді қолданатын атомдық электр станциялар салу арқылы энергияны пайдалануға үлкен мүмкіндік береді.
Энергияны өндіру және тұтыну – бұл қоғамды дамытудағы техникалық прогрестің және экономикалық деңгейдің басты сипаттарының бірі. Осы уақытқа дейін энергияны алудың негізгі қуат көзі болып органикалық отын: көмір, мұнай, табиғи газ болып табылады. Сондай–ақ маңызды рөл өзендердің гидравликалық энергиясына және атомдық энергияға тән. Бірақ соңғы кездері атом энергиясы ерекше орын алуда.
Атомдық энергия қазіргі уақытта әлемдік энергия өндірісінің шамамен 17 пайыз қамтамасыз етеді. Мұнай және газ қорлары бітуде. Сонымен атомдық энергетика жақын арада әлемнің отындық – энергетикалық кешенінде маңызды орын алатын болады. Экономиканы одан әрі өркендету барысында атомдық энергетиканы дамыту негізгі тапсырма болып табылады. Атомдық техникада уранды пайдалану уранның көптеген басқа түрлі–түсті және сирек кездесетін металдардың қасиеттерінен айрықшаланатын ерекше тамаша қасиеттеріне және нейтронның әсер етуінен көп мөлшерде энергияны бөле отырып ыдырау қабілетіне негізделген.
Соңғы және аралық уран қосылыстарының әр түрлілігі, демек технологиялық үрдістердің сан алуандығы, өндірістік қайта жасаулар мен кезеңдердің көптігі, соңғы өнімнің сапасына жоғары талаптар қойылуы уран технологиясын күрделендіреді және терең теориялық, дәлірек айтқанда физика – химиялық негіздерді талап етеді.
Қазіргі уақытта ядерлі энергияны қолдану тез дамуда. Алдағы уақытта уран мен плутонийді қолданатын атомдық электр станциялар салу арқылы энергияны пайдалануға үлкен мүмкіндік береді.
Энергияны өндіру және тұтыну – бұл қоғамды дамытудағы техникалық прогрестің және экономикалық деңгейдің басты сипаттарының бірі. Осы уақытқа дейін энергияны алудың негізгі қуат көзі болып органикалық отын: көмір, мұнай, табиғи газ болып табылады. Сондай–ақ маңызды рөл өзендердің гидравликалық энергиясына және атомдық энергияға тән. Бірақ соңғы кездері атом энергиясы ерекше орын алуда.
Атомдық энергия қазіргі уақытта әлемдік энергия өндірісінің шамамен 17 пайыз қамтамасыз етеді. Мұнай және газ қорлары бітуде. Сонымен атомдық энергетика жақын арада әлемнің отындық – энергетикалық кешенінде маңызды орын алатын болады. Экономиканы одан әрі өркендету барысында атомдық энергетиканы дамыту негізгі тапсырма болып табылады. Атомдық техникада уранды пайдалану уранның көптеген басқа түрлі–түсті және сирек кездесетін металдардың қасиеттерінен айрықшаланатын ерекше тамаша қасиеттеріне және нейтронның әсер етуінен көп мөлшерде энергияны бөле отырып ыдырау қабілетіне негізделген.
1. Рабочий проект Рудника подземного выщелачивания урана месторождения "Карамурын". Том 1. Книга 1. ТОО «ПКО», Степногорск 2006.
2. Е.С. Бугенов, О.В. Василевский. Уранның химиялық концентратын алудың физика – химиялық негіздері. Алматы, 2006.
3. Громов В.В. Уранның химиялық технологиясына кіріспе. – М.: Атомиздат, 1978.
4. Зеликман А.Н. Торий және уран, сирек жер металдарының металлургиясы. Аударғандар: Ә.Меңлібаев, Б.О.Дүйсебаев, Ж.К.Шайдарбекова т.с.с. - Алматы, «Бастау», 2004.
5. Технико-экономическое обоснование промышленной разработки месторождения «Карамурын». Технические собрания. Алматы, 2002.
6. Ақбердиев Ә., Молдабеков Ш.М. Химиялық технологияның негізгі процестері және аппараттары, 2 бөлім. Алматы, Химия, 1993.
7. Рабочий проект Рудника подземного выщелачивания месторождения "Карамурын". Том 1. Книга 2. ТОО «ПКО». Степногорск, 2006.
8. Рабочий регламент Рудника подземного выщелачивания месторождения "Карамурын". ТОО «ПКО». Степногорск, 2001.
9. Адамбаев М.Ж., Молдыбаева Т.С. Автоматты басқару теориясы. Алматы, 2005.
10. Хакімжанов Т.Е «Еңбек қорғау». Алматы,2008.
11. Улы және радиациялық заттар қауіптілігі СНжЕ 01.04.042 – 08. Ресми басылым. Астана, 2002.
12. Хакимжанов Т.Е. Сборник задач по охране труда и безопасности жизнедеятельности. Алматы, 2007.
13. Асқарова Ұ.Б., Экология және қоршаған ортаны қорғау. Алматы, 2007.
14. Гутенеев В.В., Денисов В.В. Промышленная экология. – Москва.: Март, 2007.
15. Осипова Г.М. Экономикалық теория негіздері. – Алматы, 2002.
2. Е.С. Бугенов, О.В. Василевский. Уранның химиялық концентратын алудың физика – химиялық негіздері. Алматы, 2006.
3. Громов В.В. Уранның химиялық технологиясына кіріспе. – М.: Атомиздат, 1978.
4. Зеликман А.Н. Торий және уран, сирек жер металдарының металлургиясы. Аударғандар: Ә.Меңлібаев, Б.О.Дүйсебаев, Ж.К.Шайдарбекова т.с.с. - Алматы, «Бастау», 2004.
5. Технико-экономическое обоснование промышленной разработки месторождения «Карамурын». Технические собрания. Алматы, 2002.
6. Ақбердиев Ә., Молдабеков Ш.М. Химиялық технологияның негізгі процестері және аппараттары, 2 бөлім. Алматы, Химия, 1993.
7. Рабочий проект Рудника подземного выщелачивания месторождения "Карамурын". Том 1. Книга 2. ТОО «ПКО». Степногорск, 2006.
8. Рабочий регламент Рудника подземного выщелачивания месторождения "Карамурын". ТОО «ПКО». Степногорск, 2001.
9. Адамбаев М.Ж., Молдыбаева Т.С. Автоматты басқару теориясы. Алматы, 2005.
10. Хакімжанов Т.Е «Еңбек қорғау». Алматы,2008.
11. Улы және радиациялық заттар қауіптілігі СНжЕ 01.04.042 – 08. Ресми басылым. Астана, 2002.
12. Хакимжанов Т.Е. Сборник задач по охране труда и безопасности жизнедеятельности. Алматы, 2007.
13. Асқарова Ұ.Б., Экология және қоршаған ортаны қорғау. Алматы, 2007.
14. Гутенеев В.В., Денисов В.В. Промышленная экология. – Москва.: Март, 2007.
15. Осипова Г.М. Экономикалық теория негіздері. – Алматы, 2002.
КІРІСПЕ
Қазіргі заманғы атомдық техникада уранды ядерлік отынның негізгі көзі ретінде қолданады. Оның қолданылуы металдық уран негізіндегі жүйемен қатар, оның қосылыстары жүйелерін де қолдануға негізделген. Уран технологиясында соңғы, яғни тауарлық өнімді үш түрге бөледі: металдық уран, уранның қос тотығы, уран гексофториді.
Соңғы және аралық уран қосылыстарының әр түрлілігі, демек технологиялық үрдістердің сан алуандығы, өндірістік қайта жасаулар мен кезеңдердің көптігі, соңғы өнімнің сапасына жоғары талаптар қойылуы уран технологиясын күрделендіреді және терең теориялық, дәлірек айтқанда физика - химиялық негіздерді талап етеді.
Қазіргі уақытта ядерлі энергияны қолдану тез дамуда. Алдағы уақытта уран мен плутонийді қолданатын атомдық электр станциялар салу арқылы энергияны пайдалануға үлкен мүмкіндік береді.
Энергияны өндіру және тұтыну - бұл қоғамды дамытудағы техникалық прогрестің және экономикалық деңгейдің басты сипаттарының бірі. Осы уақытқа дейін энергияны алудың негізгі қуат көзі болып органикалық отын: көмір, мұнай, табиғи газ болып табылады. Сондай - ақ маңызды рөл өзендердің гидравликалық энергиясына және атомдық энергияға тән. Бірақ соңғы кездері атом энергиясы ерекше орын алуда.
Атомдық энергия қазіргі уақытта әлемдік энергия өндірісінің шамамен 17 пайыз қамтамасыз етеді. Мұнай және газ қорлары бітуде. Сонымен атомдық энергетика жақын арада әлемнің отындық - энергетикалық кешенінде маңызды орын алатын болады. Экономиканы одан әрі өркендету барысында атомдық энергетиканы дамыту негізгі тапсырма болып табылады. Атомдық техникада уранды пайдалану уранның көптеген басқа түрлі - түсті және сирек кездесетін металдардың қасиеттерінен айрықшаланатын ерекше тамаша қасиеттеріне және нейтронның әсер етуінен көп мөлшерде энергияны бөле отырып ыдырау қабілетіне негізделген.
Атом энергетикасы ғылым мен техниканың жаңа салалары сияқты өмірді жақсартуға әкеледі. Ядерлі энергияның мүмкіншіліктері ұлан - ғасыр және де ол адамдарға келешектегі ғарыш әлемін түсінуге көмектеседі.
Осы дипломдық жобада жерасты шаймалау арқылы десорбат алу цехын жобалау орындалған.
Өнімді ерітіндіні сорбциялау арқылы десорбат алу өндірісінің бірінші сатысына жатады.Алынған десорбатты тұнбаға түсіріп, сүзгіден өткізу арқылы
U3O8 (сары кек) алынады.
1 ТЕХНИКА - ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ
1.1 Өндіріс орнының жалпы сипаттамасы және оның техника-экономикалық деңгейі
Өндірістің толық атауы - Уранды жерасты шаймалау кешені. Шығарылтын өнім түрі - уран кені концентраты - (сары кек).
Өндіру тәсілі: Су араласқан күкірт қышқылының әлсіз ерітіндісі - арқылы өнімді ерітіндіні жерасты ұңғымалық шаймалау.
Өнімді ерітіндінің құрамында уран орташа мөлшері 85 мгл. Өнімді ерітіндіні сорбциялық өңдеуге жіберу мөлшері 937 м3 сағ.
Өнімді ерітінділерден уранды сорбциялау үшін (Lewatit K - 6367 U, Amberlit IRA - 910 Cl ) типті ионалмастырғыш шәйірмен толтырылған СНК - 3000 маркалы колонналары қолданылады.
Өнімді күкіртқышқылды ерітінділерде алты валентті түрде болатын уран аниониттарда сорбцияланады.
Қышқылдармен ерітінділеу жағдайында уранды аниониттарда сорбциялау үшін рН мөлшерінің қолайлы шамасы 2 - 3 болуы керек. Ерітінділер қышқылдығының жоғары шамаларында сорбциялау жылдамдығының көбейгенімен шәйір сыйымдылығы азаяды. Басқа жағдайларда аниониттер сыйымдылығы ерітінділерде уран мөлшерінің көбеюіне байланысты артады.
Уранды бөліп алудың сорбциялық әдістері, ион алмасу шәйірлерінің колданылуымен жүргізілетін ион алмасу үрдістеріне негізделген. Иониттер - суда, қышкылдык, сілтілік, тұзды, сонымен қатар органикалық орталарда мүлдем дерлік ерімейтін, ион алмасуға қабілетті, қатты, табиғи немесе жасанды материалдар. Олардың көмегімен ерітінділерден әртүрлі катиондар мен аниондарды бөліп алуға болады. Соңғы 20 - 25 жылдарда, ион алмасу үрдістері, олардың уран технологиясында кең қолданылуына байланысты гидрометаллургияда маңызды роль атқара бастады.
Иондық алмасу тұнбалық үрдістерден мынадай сипаттамалары: мысалы, үрдісте косалқы өнімдердің болмауы, қымбат реагенттердің шығынының жоқтығы және олардың өздеріне тән жоғары бөліп алғыштығы, бөлудің таза орындалуы, осы үрдістерді рН өзгертулерімен, тотығу - тотықсыздану шарттарымен жүйелеп отырудың мүмкіндігі, комплекс түзілуі, аппаратуралық қондырғылардың қарапайымдылығы және жинақылығы, автоматтауды қолдана отырып үрдісті үздіксіз шарттарда жүргізудің мүмкіндігі арқылы ерекшеленеді.
Уран технологиясында, төртіншілік аммонийлік негізді аниониттер функционалдық топ ретінде кең қолданылады:
мұндағы R1, R2, R3 және R4 - органикалық немесе күрделі
радикалдар.
Амберлит ІRА-400 және Дауэкс - 1 типті шет елдік аниониттердің, сонымен қатар Одақтық АВ - 17, АМ, АМП және т.б. аниониттерді стиролды дивинилбензолмен қосалқы полимерлеу аркылы алады.
Бұл жерде, Неліктен уран технологиясы үшін аниониттердің маңызы бар? деген сұрақ туады. Егер уранға тән уранилдің комплекстік аниондарын, яғни күкірт кышқылдық ортадағы - [UО2(SО4)2]4- және карбонаттық ортадағы - [UO2,(СОз)3]4- еске алатын болсак, бұл өздігінен түсінікті болады.
Аниониттердің көмегімен, мысалы уранды, құрамында көп мөлшерде темір, магний, кальций, марганец қоспалары бар ерітінділерден сұрыптап бөліп алуға болады.
Әдетте иониттерді, 0,3 - 2 мм дейінгі өлшемді түйіршіктер түрінде немесе уатып қолданады. Олар жоғарыда айтылып кеткендей, ерігіш емес және химиялық тұрақты, алайда оларды суға немесе сулы ерітінділерге салғанда ісінеді және көлемдері екі еседен де көп ұлғаяды. Бұл ісінудің себебі, гидратациямен және соған байланысты иониттердің кеңістіктік торларының кеңеюімен түсіндіріледі.
Уранды сорбциялық бөліп алудың тиімділігі оны бөліп алу, тазалау және қоюландыру дәрежелерімен анықталады. Бұл - сорбцияның негізгі мақсаттары. Үрдіске қойылатын негізгі талаптар - шәйірдің максималдық сыйымдылығы және уранның сорбциясы мен регенерациясының жақсы көрсеткіштері жағдайында сұрыптылығы. Кейде сұрыптылықты жоғарылату - үрдістің кинетикалық көрсеткіштерінің төмендеуіне және десорбцияның нашарлауына әкеп соғады. Технологиялық көзқарас тұрғысынан, төменгі сұрыпты шәйірді (жақсы кинетикалық сипатты) пайдалану неғұрлым тиімді.
Технологтарды кызықтыратын минималды кажет көрсеткіштерге жататындар: сорбциялық сыйымдылық Е, сорбция сатыларының саны; шәйірдің бір мезгілде жүктелуі, ерітіндінің немесе қоймалжыңның шәйірмен жанасу ұзактығы, десорбция шарттары.
Осы көрсеткіштердің бәрі өзара бірдей немесе жанама байланысты және олар сорбцияның статика мен кинетикасының негізгі физика - химиялық зандылықтарын сипаттайды және де көбіне үрдістің аппаратуралық жабдықталуына байланысты болады. Уранды онын ерітінділерінен сорбциялық бөліп алудың технологиясын жобалау кезінде мынадай кезеңдерді айқындап алу қажет:
- сұйық фазанын физика - химиялық қасиеттерімен және ион алмасу кинетикасы мен статикасы теориясының жалпы жағдайларымен шартталған шәйір түрін тандап алу;
- сорбция мен десорбцияның кинетикасына және статикасына әртүрлі физикалы - химиялық шарггардың әсерін сапалық және мөлшерлік бағалау (температура, ортаның рН, қоспалар концентрациясы және т.б.);
- сорбция және десорбция үрдістерінің тиімділігіне әсер ететін алдыңғы гидрометаллургиялық сатыларының оптималдық көрсеткіштерін анықтау. Осы айтылғандардан, сорбцияға және десорбцияға арналған сұйық фазаның құрамы мен қасиетін жүйеге келтірудің үлкен маңыздылығы айқын көрінеді.
Сұйық фазада, міндетті түрде (ураннан баска) макрокоспалар: SО42-, НSО4-, СО32-, НСО3-, Са2+, Мg2+, Ғе3+, NО3-, А13+ және т.б.; микро - қоспалар: Мо6+, Аs, Сu, Ni, Со, Р, F, Ті, Тһ, СЖЭ, табиғи радиоактивті элементтер және т.б. болады. Сондықтан қолданылатын иониттерге тағы да бір маңызды талап қойылады, ол - микроқоспалардың алмасу константаларының минималды болуы.
Ураннан арылған айдама ерітінділер химиялық реагенттермен байытылып, құю ұңғымалары арқылы жер қыртысына қайтарылады.
Сорбциялық қайта бөлу кезінде өнімді ерітінділерден уранды бөліп алу дәрежесі ерітінділердегі тұздардың құрамы, қышқылдылығы, уранның мөлшеріне байланысты. Сонда да болса бұл көрсеткіш 90 пайыздан асып жатады. Аниониттер сыйымдылығы 20 - 100 кгт мөлшерінде айнып отырады айдама ерітінділердегі уранның қалдық мөлшері 3 мгл аспайды.
Дүниежүзілік тәжірибе бойынша күкірт қышқышқылды ерітінділерден және қойыртпадан уранды ионауыстырымдылық жолмен бөлу үшін көбіне нитрат - ион пайдаланылады. Бұл олардың күшті негіздегі аниониттарға ұқсастығынан және уранил сульфаттарына жоғары десорбциялау белсенділігінен туындаған. Уранның десорбциясы және регенерация үрдістері ДНК колонналары қолданылады. Десорбциялау үрдістерінде нитрат - ион мөлшері 65 гл және қышқылдығы 35 гл ерітінділер пайдаланылады. Бұл ерітінділер үнемі айналымда болады, босаған ерітінділер реагенттермен күшейтіліп, десорбция үрдісіне қайта оралады. Үрдіс ұзақтығы 10 сағат шамасын құрайды, температурасы 20 - 60 градус. Регенераттағы уранның мөлшері 60 гл құрайды.
Табиғи уран тұздарының негізгі физика - химиялық қасиетттері: Тұздардың кристалы мен химконцентраттағы қоспалардың қатынасына байланысты сары түстен қоңыр түске дейін өзгереді [1].
2 Технологиялық бөлім
2.1 Өндіру тәсілі
Су араласқан күкірт қышқылының әлсіз ерітіндісі арқылы өнімді ерітіндіні жерасты ұңғымалық шаймалау.
Алынған өнімді ерітіндіні құбырмен әрі қарай сорбциялық өңдеуге жіберу.
Өнімді ерітінділерден уранды сорбциялау үшін (Lewatit K - 6367 U, Amberlit IRA - 910 Cl ) түрлі ионалмастырғыш шәйірлермен толтырылған СНК - 3000 маркалы колонналары қолданылады.
Уранға қаныққан ионалмастырғыш шәйірді механикалық қоспалардан шаю.
Десорбция қаныққан ерітіндідегі уранил - сульфат ионын нитратты ерітіндімен десорбат алу арқылы жүреді.
Сорбенттің денитрациясы (регенирациясы).
Регениратталған ионалмастырғыш шәйірді техникалық сумен шаю.
Шайылып регениратталған ионалмастырғыш шәйірді сорбция үрдісіне қайтару.
Уранды каустикалық сода арқылы тұнбаға түсіру (натрий гидроксиді).
Натрий диуранаты қойыртпасының қоюлануы.
Қойыртпаны фильтрациялау арқылы дайын өнім (U3O8) - уранның табиғи концентраты - сары кек алу.
Дайын өнім уранның табиғи концентраты сары кек ағын арқылы көлемі V = 2,5 м3 тасымалдау ТУК - 118 контейнерлеріне жүктеліп, Үлбі металлургиялық зауытына жіберуге дайындайды [2].
2.2 Өндірілетін өнімнің сипаттамасы
U3O8 өнім ретінде сары кек ТУ 640 РК - 38229886 - ЗАО - 01 - 2000. Уран тұздарының техникалық талаптары 2.1 - кестеде көрсетілген.
2.1 - кесте
Уран тұздарының техникалық талаптары
Көрсеткіштердің атаулары
Норма
Уранның массалық үлесі , % кемінде
35,0
Азот қышқылында ерімей қалған қалдықтық массалық үлесі , %
1,2
Ылғалдың массалық үлесі , % көп емес
30,0
Табиғи уран тұздарының негізгі физика - химиялық қасиетттері: тұздардың кристалы мен химконцентраттағы қоспалардың қатынасына байланысты сары түстен қоңыр түске дейін өзгереді.
Бастапқы шикізаттың, химиялық реагенттердің, материалдардың, жартылай фабрикаттардың сипаттамалары 2.2 - кестеде көрсетілген.
2.2 - кестеде
Бастапқы шикізаттың, химиялық реагенттердің, материалдардың, жартылай фабрикаттардың сипаттамалары
Аталуы
МЕСТ, ОСТ, ТШ.
Қолдану алдындағы көрсеткіші
Өрт және жарылыс кезіндегі көрсеткіш
1 Бастапқы шикізат
Өнімді ерітінді
Құрамы: U - кемінде 30 мгл;
Қатты заттар - 30 мгл; рН = 1,8 - 2,2
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз
2 Негізгі химиялық реагенттер
Күкірт қышқылы
МЕСТ 2184 - 77
Құрамы: H2SO4 - кемінде 92,5 %
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз, теріге түскен кезде қатты күйдіруі мүмкін
Аммиак селитрасы
МЕСТ 2-85
Азот нитраты мен аммиак құрамдарының қосындысының құрғақ азотқа есептегенде кемінде 34 %.
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз, теріге түскен кезде қатты күйдіруі мүмкін
Каустикалық сода
МЕСТ
11078-78
Құрамы: NaOH - кемінде 44,0 %.
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз, егер көзге түскен жағдайда көру қабілетінен айыруы мүмкін.
Күшті негізді анионит түрі АМ - п, АМ ненесе оладың шетелдік анологы
(Lewatit K - 6367 U; Amberlit IRA - 910 Cl )
МЕСТ
95 - 291 - 75
Жұмысшы фракциялардың құрамы кемінде 95,0 %
Механикалық беріктігі кемінде 97,0 %
Өрт және жарылыс кезіндегі қауіпсіз
Торлы темір
МЕСТ
9074 - 71
Тесіктердің өлшемі - 0,410,41 мм.
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз.
Cүзгі - бельтинг
АРТ 2030
Матаның ені - 110 см.
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз
2.2 - кестенің жалғасы
Cүзгі - мата
АРТ 36278
Матаның ені - 110 см
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз
3 Жартылай өнімдер
Уранға байытылған ион алмастырғыш шәйір
Құрамы: U - кемінде 70,0 кгт
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз
Тауарлы десорбат
Құрамы: U - кемінде 60,0 гл
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз
Өңдеу кешені. Жерасты ұңғымалық шаймалаудан алынған өнімді ерітінді сорбциялық өңдеуге дейін көлемі 630 м3 өнімді ерітіндінің тұндырғышына жиналады.
Тұндырғышта өнімді ерітіндінің құрамындағы құм, қиыршық тас, ылай сияқты механикалық қатты заттар еркін түсу күшімен тұнады.
Тұндырғыштан өнімді ерітінді өнімділігі 800м3сағ және 70 м су бағанды қысыммен АРР - 530 түрлі сорап арқылы уранды сорбциялық ажыратуға беріледі.
Өнімді ерітіндіден өнімділігі жылына 650 тонна өндіретін сорбция үрдісі. Тұндырылған өнімді ерітіндіні сорап арқылы уранды сорбциялық қысымды колоннаға түбінен жоғары қарай береді. Колонналар автономды режимде және өнімді ерітіндінің бағыты ион алмастырғыш шәйірге қарама қарсы жүреді.
Үрдісте өнімді ерітіндімен жаңа шәйірмен әрекеттесу кезінде хлор ионымен сәйкес нитрат және сульфат иандарының алмасуы реакциясы жүреді. Реакция теңдеуі
2 (R4N)+ - Cl- + SO4-2 = (R4N)2+ - (SO4)-2 + Cl- (1)
(R4N)2+ - Cl- + NO3- = (R4N)+ - (NO3)- + Cl- (2)
Күшті негізді шәйір уранил сульфат ионын таңдап ажырату реакциясы, яғни сорбция үрдісінің негізгі химиялық теңдеуі
2(R4N)2+ - (SO4)-2+[(UO2)+2 - (SO4)3-2]-4 = (R4N)4+ - [(UO2)+2 - (SO4)3-2]-4 +2 SO4- (3)
4 (R4N)+ - (NO3)- + [UO2)+2-(SO4)3-2]-4 = (R4N)4+ - [(UO2)+2 - (SO4)3-2]-4 + 4 NO3- (4)
Құрамында 3 мгл дейін уран болатын айдама ерітінді сорбциялық колоннаның жоғары бөлігінен дренаждық касета арқылы бақылау елегішінің көмегімен шәйірмен ертіндінің бөлінуі жүреді. Сорбцияның айдама ерітіндісін ары қарай шаймалаушы ерітіндінің тұндырғышына жинайды. Ал ұсталынған шәйір жинағышқа барады. Шаймалаушы ерітіндінің тұндырғышындағы ерітінді өнімділігі 1200 м3сағ және 80 мм.сын.бағанасы болатын АРР - 530 түрлі сорап арқылы технолгиялық қышқылдық көрсеткішін ретттеу торабында 5 - 7 гл, қышқылдығын реттеп, айдама ұңғымасы арқылы кен денесіне жібереміз.
Сорбциялық колоннада уранға байытылған ісіну деңгейіне байланысты шәйірді түсіріп, орнын регенерацияланған шәйірмен алмастырамыз. Уранға байытылған шәйірді жинағышқа жинамыз. Осы жинағыштан байытылған шәйірді доғалы елегіш арқылы сусыздандырып, жуу колоннасына енгіземіз.
Байытылған шәйірден уранды ажырататын десорбция үрдісі. Шәйірді құм, лай және қиыршық тастан ажыратып жуу үшін сорбциялық айдама ерітіндіні қолданамыз. Жуғаннан кейінгі су өнімді ерітіндінің тұндырғышына жиналады. Жуылған шәйір ауа қысымы арқылы доғалы елегішке беріліп, онда сусыздандырылып, байытудан кейінгі колоннасына беріледі.
Тасымалдаушы ерітінділер - елегіштен шыққан өнімді ерітінді және жуу мұнарасынан шыққан ерітінділер қалдық тұндырғышына беріледі.
Уранға мейлінше байытылған шәйір ауа кысымы арқылы десорбциялық колонналардың тізбегіне беріледі.
Үрдіс барысында сорбент нитратты ортаға түсіп, уранның сорбенттен десорбциялануы жүреді.
Десорбция үрдісінде байытылған шәйірдегі уран иондарын алмастыру нитратты ерітіндімен жүргізіледі. Десорбциялаушы ерітінді десорбция колонналар тізбегіне қысымды жинағыш арқылы беріліп отырады.
Тауарлы десорбат колоннасынан өз ағысымен тауарлы десорбаттың жинағышына жиналады.
Десорбция үрдісі негізгі химиялық теңдеуі
(R4N)4+ [(UO2)+2 (SO4)3-2]-4 + 4NO3- = 4(R4N)+(NO3)++[(UO2)+2 (SO4)3 -2]-4 (5)
Десорбцияланған шәйір денитрациялық колонналар тізбегіне доғалы елегіш беріеді. Десорбциялаушы ерітінді доғалы елегіш арқылы десорбция үрдісі беріледі. Десорбциялық ерітінді қозғалысы калонналар сапымен төменнен жоғары шығу және қысым багінен эрлифт арқылы асырылады.
Десорбциялау ерітіндісі аммиак селитрасы қоймасында шәйірді денитрациялағаннан қалған ерітіндінің негізінде даярланады.
Десорбциялау ерітіндісі көлемі 8 м3 араластырғыш реакторда амммиак селитрамен оны ерітіндісінің жинағышында сорап арқылы даярланады.
Десорбциядан кейінгі шәйірдің регенерациясы. Регенерация үрдісінің негізі денитрация және жуу үрдістері.
Шәйір құрамындағы аммиакпен нитрат ионының көлемін азайту.
Құрамында нитраты бар ерітінділер уранды десорбциялау үрдісінде қажетті ерітіндідегі аммиак селитрасының шығынын азайту мақсатында қолданылады.
Денитрацияның мақсаты болып, сорбенттің нитратты ионнан сульфатты ионды түрге көшуі болып табылады.
Денитрлеуші ерітінді жинағышта күкірт қышқылымен сорбцияның айдама ерітіндісінің қоспасы негізінде даярланады.
Сорбенттің нитрат формасынан сульфат формасуына ауысуы төмендегі реакция теңдеуінде көрсетілген
2 (R4N)+ - (NO3)- + SO4-2 = (R4N)2+ - (SO4)-2 + 2 NO3 - (6)
Регенерациядан кейін шәйірді ауамен доғалы елегіш арқылы жуу колоннасына береді. Денинтрлеуші ерітінді доғалы елегішпен шәйірдің денитрация колоннасына жіберіледі. Регенерацияланғаннан кейінгі шәйірді жуу үрдісі - булы ылғалдың ығысуымен шәйірді сорбция үрдісіне әзірлеу болып табылады. Шәйірді жуу сорбция үрдісінің айдама ерітіндісі арқылы іске асырылады. Регенератталған шәйір жуу калоннасынан эролифт арқылы СНК - 3М калоннасының астында орналасқан 10 м3 болатын бункерге тасымалданады.
Шыққан ерітінді өз ағысымен өнімді ерітіндінің тұндырғышына жиналады.
Уран тұздарын тұндыру және сүзу. Тауарлы регенерат жинағыштан сораппен Құбырда - құбыр деп аталатын жылу алмастырғыш арқылы сатылы тұндыру колоннасына беріледі.
Уранды тұндыру каустикалық содамен (NaON) колонна түріндегі аппараттарда ауамен араластыру арқылы жүргізіледі. Каустикалық сода ерітіндісі автоматикалық рН-метрлік көрсеткішіне сәйкес мөлшерленеді.
Тұндыру сатысындағы рН мәндері:
- поз.3021 - 2,5 3,0;
- поз.3022 - 4,5 5,0;
- поз.3023 - 7,0 7,2.
NaOH ерітіндісін уран ерітіндісіне қосқанда, уранил гидроокисиді емес, натрий тетрауранаты, натрий диуранат және жартылай уранаттар сияқты тұздар қоспасы тұнады.
Мұндағы уран тұзының сутектік ортасының өзгеруіне байланысты тұндыру кезінде уранның ерітіндідегі тепе - теңдік концентрациясына байланысты болады.
Ортаның сутектік көрсеткіші мен уранның ерітіндідегі концентрациясы арасындағы тәуелділігі 2.3 - кестеде көрсетілген.
2.3 - кесте
Ортаның сутектік көрсеткіші мен уранның ерітіндідегі концентрациясы арасындағы тәуелділігі
U[+6] концентрациясы, гл
рН
U[+6] концентрациясы, (гл)
рН
1
2
3
4
285,0
2,9
24,0
4,5
2.3 - кестенің жалғасы
1
2
3
4
200,0
3,0
2,4
5,3
100,0
3,4
0,24
5,9
57,0
3,8
0,024
6,6
28,5
4,2
0,0024
7,2
Уранды түпкілікті түндыру үшін тұндыру соңында ерітіндінің рН мөлшерін жоғары ұстау қажет. Тауарлы регенераттан уранды тұндыру 25 - 40С температурада жүргізіледі. Ортаның сутектік көрсеткіші мәнінің өзгеруіне байланысты тұнба түсетін қосылыстың құрамы әртүрлі болады. Тұндыру кезінде ортаның сутектік көрсеткіші мәнінің тұнба құрамына тәуелділігі 2.4 - кестеде көрсетілген [3].
2.4 - кесте
Тұндыру кезінде ортаның сутектік көрсеткіші мәнінің тұнба құрамына тәуелділігі
рН
Тұнба құрамы
рН
Тұнба құрамы
4,0-5,0
UO2(OH)2
7,0-9,0
Na2U4O13
6,0-6,5
Na2U7O22
9,0-11,0
Na2U2O7
Тұндыру үрдісінің негізгі химиялық теңдеуі
4UO2SO4 + 10NaOH = Na2U4O13 + 5H2O + 4 Na2SO4 (7)
Тұндырылған уран тұздары сыйымдылығы көлемі 20 м3 жинақтау ыдысына жинастырылады да , сол жерден сораппен сүзгі - сыққыштарға мерзімді беріліп тұрады. Сүзгілеуден шыққан айдама ерітінді айдау торабы арқылы содалық ерітінді даярлауға айдалады, ал қалдық ерітінді доғалы елегішке түсіп, сосын ары қарай өз ағысымен өнімді ерітінді ерітіндінің жинағышына жіберіледі. Cүзгі - сыққыш тізбегінің бітуіне қарай тұнба cүзгі - сыққыш техникалық сумен жуылып, Құбырда - құбыр аталатын жылу алмастырғыш арқылы өтіп, ыстық сығылған ауамен кептіріледі. Жуған су айдау торабы арқылы аммиак селитрасы қоймасына, десорбциялаушы ерітіндіні даярлау үшін араластырғышқа беріледі. Сүзгі - сыққыштан шыққан дайын өнім уранның табиғи концентраты сары кек ағын арқылы көлемі V = 2,5 м3 тасымалдау ТУК - 118 контейнерлеріне жүктеліп, гидрометаллургиялық зауыттарға жіберуге дайындалады [4].
3 Материалдық баланс
3.1 Алғашқы мәліметтер
Бұл жобада уран өндіретін сорбция және десорбция аппараттарының сұлбалары келтірілген. Сұлба автономды, кешенді, автоматтандырылған технологиялық аппараттардың тізбегінен тұрады.
Технологиялық регламенке сәйкес өнімді ерітіндіні өңдеу цехына 937 м3сағ өнімді ерітінді беріледі.
Өңдеуге жіберілетін өнімді ерітіндінің сипаттамасы 3.1 - кестеде келтірілген.
3.1 - кесте
Өнімді ерітіндінің құрамы
Қоспалар
U
Mg2+
Na++ K+
Fe2+
Fe3+
Al3+
Si4+
Re
Құрамы, гл
0,07 -0,09
0,4 - 0,45
0,4 - 0,5
0,49 - 0,50
0,61 - 0,75
0,6
0,084
0,3 -0,5 мгл
Қоспалар
SO4[2-]
NO3[-]
HCO3[-]
Cl[-]
Мех.
жүзгін
ділер
Құрғақ
қалдық
ОВП, мВ
pH
Құрамы, гл
7,0 -9,0
0,6 -0,8
0,15 -0,2
1,8 -2,3
0,02
10 - 12
400-440
1,8 -2,0
Дайын өнімнің сапасы. Дайын өнім - U3O8 сары кек.
Ылғалдылығы 15 - 30 пайыз, салмағы 1,9 - 2,2 грсм3. Табиғи уранның химиялық концентраты қышқылдық ортада жақсы ериді, ал суда аз ериді.
Уран тұздарының техникалық талаптары 3.2 - кестеде көрсетілген.
3.2 - кесте
Уран тұздарының техникалық талаптары
Көрсеткіштердің атаулары
Норма
Уранның массалық үлесі, % кемінде
35,0
Азот қышқылында ерімей қалған қалдықтық массалық үлесі, %
1,2
Ылғалдың массалық үлесі, % көп емес
30,0
Табиғи уран тұздарының негізгі физика - химиялық қасиетттері: Тұздардың кристалы мен химконцентраттағы қоспалардың қатынасына байланысты сары түстен - қоңыр түске дейін өзгереді.
Дайын өнім уранның табиғи концентраты сары кек көлемі V = 2,5 м3 тасымалдау ТУК - 118 контейнерлеріне жүктелінеді.
Химиялық концентрат улы, өрт жарылысына қауіпсіз, ағзаға енген жағдайда: бауыр, бүйрек және ас қорыту ағзаларын улайды.
3.2 Уранның материалдық балансының есептелуі
Уранның материалдық балансын есептеу үшін мына теңдік қолданылады, кгсағ
Мu өнімде = Vu · Сu өнімде , (8)
мұндағы Мu өнімде - уақыт бірлігінде берілген көлемдегі уранның
салмағы, кгсағ;
Vu - уақыт бірлігіндегі уранның көлемі;
Сu өнімде - өнімнің уран бойынша жұмыстық сиымдылығы, кгм3.
Жұмыстық сиымдылық мына формуламен есептелінеді:
Сu өнімде = Сmax - С өнімдегі қалдық, (9)
мұндағы Сu өнімде - уран бойынша өнімнің жұмыстық сиымдылығы,
кгм3;
Сmax - уран бойынша өнімнің max сиымдылығы, кгм3;
Сөнімдегі қалдық - уран бойынша өнімнің қалдық сиымдылығы,
кгм3.
Материалдық баланс есептеулерінде қалдық сиымдылығының мөлшері келесідей:
oo шәйірдің қалдық сиымдылығы - 1 кгм3;
oo сорбция үрдісіндегі қайтарымды ертіндінің қалдық сиымдылығы - 0,003 кгм3;
− барлық қалған ерітінділердің қалдық сиымдылығы - 0,5 кгм3.
1 - суретте материалдық баланстың сұлбасы және мәліметтері көрсетілген [5].
74,2 кгч
937 м3ч, 90 мгл
74,2 кгч
СОРБЦИЯ
металла
пескоотстойник маточник сорбции
6,17 кгч 2,58 кгч
ОТМЫВКА
сорбента
186,8 кгч (NH4HCO3) 7,57 м3ч 937 м3ч , 3мгл 77,79 кгч
7,57 м3ч
приготовление карбонатного р-ра
0,44кгч
2,4 м3ч 0,44 кгч , 2,4 м3ч
ДОНАСЫЩЕНИЕ
77,79 кгч (12,94 кгм3) ДОУЛАВЛИВАНИЕ
7,57 м3ч
121,45 кгч (19,2 кгм3), 6,9 м3ч 3,31 кгч (0,46 кгм3), 7,29 м3ч
3,76 кгч (10 кгм3), 0,69 м3ч
0,6 кгч (0,23 кгм3), 3,1 м3ч
195,93 кгч (41,68 кгм3) NH4NO3 310,7 кгч
приготовление десорбир. раствора
ДЕСОРБЦИЯ
металла
5,25 м3ч
ОТСТОЙ
тов. регенерата
205,5 кгч (30,18 кгм3), 6,7м3ч 0,35 кгч, 6,7 м3ч
ДЕНИТРАЦИЯ сорбента
100-120 гл (NO3)
6,4 кгч (0,94 кгм[3])
ОТМЫВКА
сорбента
84,08 кгч 7,87 м[3]ч 2,07 м[3]ч 0,52 кгч, 10 м[3]ч
КАСКАД осаждения
0,52кгч, 10 м[3]ч H2SO4 162,7 кгч
84,52 кгч 4,3 кгч (0,62 кгм[3])
14,5 гл 5,25 м[3]ч
ГОТОВАЯ ПРОДУКЦИЯ
ФИЛЬТРАЦИЯ
ДЕКОНТАЦИЯ
4,4 м[3]ч 0,23 кгч (0,98 кгм[3]), 0,3 м[3]ч
74,2 кгч 000000 - ионообменная смола
000000 - аммиачная селитра (нитрат-ион), кгч
000000 - серная кислота
000000 - углеамонийная соль (бикарбонат-ион)
000000 - металл (товарная продукция)
000000 - технологические растворы (товарный регенерат и тд.)
74,2 кгч 000000 - ПР и ВР
3.3 - кестеде сорбция бөліміндегі материалдық баланс келтірілген.
3.3 - кестеде
Cорбция үрдісіндегі материалдық баланс
Сорбцияға беріледі
Өнімнің аты
U
салмағы, кгсағ
Өнімнің көлем, м[3]сағ
Өнімдегі U мөлшері, мгл
Алыным ε, %
ӨЕ
Ерітінділері
74,2
937
90
97
Жуылған шәйір
6,17
5
0
0
Жалпы
80,37
942
90
97
3.4 - кестеде сорбция бөліміндегі мат.баланстың жалғасы келтірілген.
3.4 - кесте
Cорбция үрдісіндегі материалдық баланс
Сорбциядан шығады
Өнімнің аты
U салмағы, кгсағ
Өнім көлемі, м3сағ
Өнімдегі U мөлшері,
мгл
Алыным ε, %
АЕ
ерітінділері
2,58
937
3
2
Қанықан шәйір
77,79
5
87
95
Жалпы
80,37
942
90
97
3.5 - кестеде қаныққанға дейінгі үрдістегі материалдық баланс келтірілген.
3.5 - кесте
Қаныққанға дейінгі үрдістегі материалдық баланс
Беріледі
Өнімнің аты
U салмағы, кгсағ
Өнімнің көлем, м3сағ
Қалдық сиымдылық, кгм[3]
Қаныққан шәйір
77,79
5
12,94
Қайта қанықтырудағы шәйір
3,76
0,46
10
Тауарлы регенераттың бөлігі
121,45
4,6
19,2
Жалпы
199,24
10,06
42,14
3.6 - кестеде қаныққанға дейінгі үрдістегі мат. баланстың жалғасы келтірілген.
3.6 - кесте
Қаныққанға дейінгі үрдістегі материалдық баланс
Шығады
Өнімнің аты
U салмағы, кгсағ
Өнімнің көлем, м[3]сағ
Қалдық сиымдылық, кгм[3]
Қаныққан шәйір
195,93
5,25
41,68
Тауарлы регенераттың бөлігі
3,31
4,81
0,46
Жалпы
199,24
10,06
42,14
3.7 - кестеде десорбция бөліміндегі мат.баланстың жалғасы келтірілген.
3.7 - кестеде
Десорбция үрдісіндегі материалдық баланс
Беріледі
Өнімнің аты
U салмағы, кгсағ
Өнімнің көлем, м3сағ
Қалдық сиымдылық, кгм[3]
Қаныққан шәйір
195,93
5,25
30,8
Десорбциялаушы шәйір
0,35
6,7
─
Жалпы
196,28
11,95
30,8
3.8 - кестеде десорбция бөліміндегі материалдық баланс келтірілген.
3.8 - кестеде
Десорбция үрдісіндегі материалдық баланс
Шығады
Өнімнің аты
U салмағы, кгсағ
Өнімнің көлем, м3сағ
Қалдық сиымдылық, кгм[3]
Регенератталған шәйір
4,3
5,25
0,62
Тауарлы регенерат
191,98
6,7
30,18
Жалпы
196,28
11,95
30,8
650 тонна жыл өндірудің технологиялық норма режимі 3.9 - кестеде келтірілген.
3.9 - кесте
650 тонна жыл өндірудің технологиялық норма режимі
Көрсеткіштер атауы
Өлшем бірлігі
Көрсеткіш өлшемдер
Ескерту
1
2
3
4
1 Жұмыс режимі
Жұмыс күндердің саны
күн
365
Жұмыс сағатының саны
сағ
8760
2 Уранды ерітіндіден ажырату
Өнімді ерітіндіден қаныққан шәйірге дейінгі уранды ажырату коэффиценті
%
97,0
3 Өнімділігі
Өнімді ерітіндінің өнімділігі:
oo жылына;
- тәулігіне;
- сағатына.
мың м3жыл
м3тәулік
м3сағ
8208,1
22 488
937
4 Уранды шаймалау
Өнімді ерітіндідегі уранның орташа мөлшері
мгл
85
Өнімді ерітіндінің тұндырғышың көлемі
м3
3 000
Өнімді ерітіндідегі H2SO4 құрамы
гл
2
Өнімді ерітіндідегі SO42- мөлшері
гл
5,09,0
Өнімді ерітіндідегі рН мәні
Бірлік рН
1,82,2
Өнімді ерііндінің тығыздығы
тм3
1,01
Айдама ерітіндінің шығыны .
м3cағ
937
Айдама ерітіндінің тұндырғышының көлемі
м3
3 000
Шаймалаушы ерітіндінің қышқылдығы
гл
57
5 Уранның сорбциясы
Колоннадағы шәйір көлемі
м3
46
Сорбциялық колонналар саны
дана
4
Шәйірдің жұмысқабатының биіктігі
м
7,0
Ерітінді қозғалысының сызықтық жылдамдығы
мсағ
25 35
Қаныққан шәйірдегі уранның мөлшері
кгт
кгм3
70
28
Регенератталған шәйірдегі уран мөлшері
кгт
кгм3
3,0
1,2
Айдама ерітіндідегі уранның мөлшері
мгл
3,0
6 Уранға қаныққан шәйірді жуу
Колоннадағы шәйір көлемі
м3
1525
Колонналар арқылы шәйірдің жылжу көлемі
м3сағ
2,3
7 Шәйірге уранды мейлінше қанықтыру
3.9 - кестенің жалғасы
Колоннадағы шәйір көлемі
м3
30
Шәйірдің колонна арқылы жылжу көлемі
м3сағ
2,3
Қанығуға берілетін тауарлы регенераттың жылдамдығы
м3сағ
0,9
Қанығу айдамасындағы уранның мөлшері
гл
0,5
Қанығудан кейінгі шәйірдегі уран мөлшері
кгт
кгм3
100
40
8 Уран десорбциясы
Әрбір десорбциялық колоннадағы шәйір көлемі
м3
30
Десорбциялық тізбектегі колонналар саны
дана
3
Десорбция тізбегіндігі шәйірдің жылжу көлемі
м3сағ
2,3
Десорбция тізбегіндегі басты колоннаға берілетін десорбциялаушы ерітіндінің мөлшері
м3сағ
2,7
Десорбциялаушы ерітіндінің құрамы:
- нитрат ионының
концентрациясы;
- қышқылдығы.
гл
гл
65
35
Десорбция ерітіндісіне берілетін температура
С
30 40
Тауарлы десорбаттың шығыны
м3сағ
2,17
Тауарлы десорбаттағы уранның мөлшері
гл
25
Десорбцияланған шәйірдегі уранның мөлшері
кгт
кгм3
3,0
1,2
9 Уран денитрациясы
Әрбір денитрациялық колоннадағы шәйір көлемі
м3
30
Денитрациялық тізбектегі колонналар саны
дана
2
Десорбция тізбегіндігі шәйірдің жылжу көлемі
м3сағ
2,3
Денитрация тізбегіндегі басты колоннаға берілетін денитрациялаушы ерітіндінің мөлшері
м3сағ
0,9
Денитрациялаушы ерітіндінің қышқылдығы
гл
70
рН 0,6 0,8 бір.
Денитрациядан кейінгі ерітіндінің шығыны
м3сағ
0,9
Денитрациядан кейінгі ерітіндідегі нитрат ионының құрамы
гл
35
3.9 - кестенің жалғасы
Денитрациядан кейінгі шәйірдегі уранның мөлшері
кгт
кгм3
3,0
1,2
10 Регенерацияланған шәйірді жуу
Колоннадағы шәйір көлемі
м3
1525
Шәйірдің колонна арқылы жылжу көлемі
м3сағ
2,3
Шәйірді жууға қажетті сорбция айдамасының мөлшері
м3сағ
3,5
Регенеацияланған шәйірдегі уранның құрамы
кгт
кгм3
3,0
1,2
11 Тауарлы регенераттан уранды тұндыру
Тұндыру колоннасының көлемі
м3
15
Тізбекті тұндыру колонналарының саны
дана
3
Тұндыруға берілетін тауарлы десорбаттың мөлшері
м3сағ
010
Тұндырылуға берілетін тауарлы десорбаттың температурасы
С
3545
Қоймалжың жинағыштағы ерітіндінің рН көрсеткіші
бір рН
7,07,1
12 Қоймалжыңды сүзу
Сүзгі - сыққыш саны
дана
2
Сүзуге берілетін қоймалжың мөлшері
м3сағ
2,05,0
Сүзу қоймалжыңына берілетін температура
С
3040
Тұнбаны жууға берілетін техникалық судың мөлшері
м3сағ
2,03,0
Тұнбаны жууға қажетті техникалық судың температурасы
С
3545
Тұнбаны құрғатуға қажетті сығылған ауаның қысымы
атм.
6 дейін
13 Уранның табиғи химиялық концентратын тиеу ( сары кек )
Уранның табиғи химиялық концентратының сипаттамасы (сары кек):
- уранның массалық үлесі;
- азот қышқылындағы ерімеген үлесі;
- ылғалдың массалық үлесі;
- меншікті салмағы.
%
%
%
кгсм3
35
1,2
30
1,92,2
Тәулігіне өндірілетін уран концентратының мөлшері
кгтәулік
1500
Тәулігіне қажетті контейнерлер саны
дана тәулік
1
3.3 НЕГІЗГІ АППАРАТТЫ ТАҢДАУ ЖӘНЕ ЕСЕПТЕУ
3.3.1 Сорбциялық колоннаның есептелуі
Есептеуге ерітінді бойынша максимальдік өнімділігі 300 м3сағ болатын СНК - 3000 сорбциялық калонналар қолданылады. Ерітінді бойынша қондырғы өнімділігі 937 м3сағ. Ерітіндінің нақты қозғалу жылдамдығы 48 мсағ деп қабылдаймыз, сонда
F = 1.5 . 937 48 =29,28 м3.
СНК - 3М калонналар санын анықтаймыз
N = 29,287 = 4,18.
Колонна диаметрі
d = = = 3,0 м.
Сорбент жұмыс қабатының керекті биіктігі
Н0=2,6 . 3=7,8.
Cорбент қабатының қорғау әрекетті коэффициентін былай бағалайыз.
Сж - Amberlite IRA 910 Cl анионтының жұмыс сыйымдылығы 46 кгм3 және 0,046 гсм3. Нақты ағу жылдамдығы 48 мсағ немесе 1,3 смс. Алғашқы концентрациясы Салғ = 0,00009 гсм3.
K= 0,0461,3 . 0,00009=495 гсм.
Сорбент қабатының қорғау әрекеті уақытын 24 сағ немесе 86400 с тең деп қабылдаймыз. Жобадағы орнатуға 4 СНК - 3М калоннасын қабылдаймын.
3.3.2 Десорбциялық колоннаның есептелуі
Десорбциялаушы ерітіндінің қозғаласының жылдамдығы шәйір қабатында ұсталынып тұруымен сипатталады
Dp=м2,
мұндағы Sp - Колоннаның көлденең қимасының ауданы, ол тәжірибелік
мәліметтер бойынша 3,14 м болады. Колоннаның диаметрі 2
метр, осы мәліметті қолдана отырып, колоннаның биіктігін
есептейміз.
Н = м
ДНК колоннаның стандартты биіктігі 12 м болып табылады. Материалдық баланста көрсетілген десорбция үрдісінің өнімділігін ескере отырып, үрдіске 3 десорбциялық колонна енгіземіз. Десорбция үрдісі барлық стадия бойынша ұзақтылығы 10 сағат. Үрдіс бойынша қажетті аппараттар мен қондырғылар санын жұмыс өнімділігіне байланысты катологтардан таңдалынып алады.
Тұндыру колоннасын таңдау және есептеу. Тұндыру колоннасын тұндыру цикліне бір мезгілде берілетін ерітінді көлеміне қарай есептейміз, м3сағ
Vжалпы = Vтр + Vб.е ,
мұндағы Vжалпы - жалпы көлем, м[3]час;
Vтр - тауарлы регенераттың көлемі, м3сағ;
Vб.е - бикарбонатты ерітінді көлемі, м3сағ.
Vжалпы = 2,07 + 0,26 = 2,33 м3сағ.
Тұндыру үрдісінде тауарлы регенераттың рН 1,2 - 7,5 дейін бейтараптануы жүреді. Тәжірибе көрсеткендей, тұндыру үрдісі неғұрлым баяу жүрсе, соғұрлым сары кектің физикалық қасиеті сапалы болады. Колоннаның құрылымы тауарлы регенераттың рН біркелкі көтеріп отыруға мүмкіндік береді. Сондықтан орнатуға 3 дана, көлемі 18м3 АОП 1500(булы тұндыру аппараты) қабылдаймыз.
3.3.3 Сүзгіш - сыққыштың есептелуі
Есептеуге ФПАКМ 12 маркалы сүзгіш - сыққышты қолданамыз.
ФПАКМ 12 маркалы қондырғының техникалық сипаттамасы:
− сүзу беті 40 м2;
− қайта сүзу көлемі 1,15 м3;
− жұмыстық қысымы 0,5 МПа;
− сыққыштардың максималды сығу өлшемі 550 мм;
− салмағы 5130 кг;
− жиектердің қалыңдығы 40 мм;
− сығу қуаттылығы 40 000 кгс;
− сүзгіш − сықыштың өлшемі: ұзындығы 4705 мм; ені 1100 мм; биіктігі 2000 мм.
Сүзгіш - сыққышты есептеуге арналған алғашқы мәліметтер 3.10 - кестеде көрсетілген.
3.10 - кесте
Сүзгіш - сыққышты есептеуге арналған алғашқы мәліметтер
Атауы
Шартты белгілер
Ұзындығы
Уранды концентраттың салмағы, кгтәу
Мгп
6000
Сүзгіш - сыққыштың жұмыстық беті, м[2]
Sр
50
1 м[2] сағ, кгм[2] сағ арналған шектеулі жүктеме
q
50
Сүзгіш - сыққышты өнімділігін төмендегі формула бойынша есептейміз
Qф = q ∙ Sр, кгсағ, (10)
Qф = 40 ∙ 38 = 1520 кгсағ.
Өндірістік өнімділігін ескере отырып, ФПАКМ 12 маркалы сүзгіш − сықыштың 2 данасын қолданамын.
Көмекші қондырғыларды таңдау және есептеу. Өнімді және айдама ерітінділерге арналған тұндырғыштар.
Жобада қабылданған:
− өнімді ерітіндіге арналған тұндырғыш (ӨЕ) 1 дана;
oo айдама ерітіндіге арналған тұндырғыш (АЕ) 3дана [6].
4 Бас жоспар және көлік
4.1 Бас жоспар
Жобаланған өндіріс орны ауданының эканомикалық ахуалы, физико - географиялық, климаттық жағдайы туралы қысқаша мәлімет.
Жобаланған Қарамұрын жер асты шаймалау кен орнының өндірістік аймағы Сырдария өзенінің оң жағалауында орналасқан.
Кен орнының әкімшілік аймағы Қызылорда облысының Шиелі ауданына қарасты.
7 желтоқсан 2005 жылы Қазақстан Республикасы Қызылорда облысы Шиелі әкімінің нөмірі 1170 бұйрығына сәйкес жер бөлігі рәсімделген. 38,16 га жер бөлігі 25 жыл жалға пайдалануға берілді, сонымен қатар:
- құрылыс алаңына - 7,98 га;
- көлік жүруге - 0,18 га;
- полигон ұңғымаларына - 30,0 га.
Жақын маңдағы тұрғылықты аймақтар - Қызылорда облысының орталықтары - 130 шақырымда Шымкент қаласы, аудан орталықтары - 20 шақырымда Шиелі, 50 шақырымда Жаңақорған, 150 шақырымда Түркістан, кен өндіруші ауылдар 24 шақырымда РУ - 6,65 шақырымда Шалқия, 100 шақырымда Кентау және көптеген ауылшаруашылық меншіктер.
Жердің жазық беті 152,50 159,50 м дейін өзгермелі. Жерге сексеуіл, жынғыл тағы басқалар таралған. Гидрографикалық желі Сырдария өзенімен ұсынылған. Жер асты сулары жер бетінен 4,8 - 8,6 м дейін.
Жер асты суларын Сырдария өзенінің суы мен атмосфералық жауын - шашындар толықтырып тұрады.Ауытқу амплитудасы: 1,5 - 2,0 м.
Аймақтың ауа - райы құбылмалы.
Негізгі ерекшеліктері: күндіз - түні, қысы - жазы температураның жоғары ауытқулары, ауа құрғақтылығы, күннің көзінің көп түсуі және жауын - шашынның сирек болуы.
Шиелі ауданының климаттық көрсеткіштері 4.1 - кестеде келтірілген.
4.1 - кесте
Климаттық көрсеткіштер
Көрсеткіштер атауы
Саны
Көрсетілімі
1
2
3
Сыртққы ауа t, 0C
Ортажылдық
9,2
Ең ыстық ай (шілде)
+26,4
Ең суық ай (қаңтар)
-9,1
Абсолютті максимал сан
+46,0
Абсолютті минимал сан
-38,0
Ең суық тәуліктердің орташасы (0,92)
-30,0
Бес күндік ең суық тәуліктердің орташасы (0,92)
-24,0
4.1 - кестенің жалғасы
1
2
3
Ең суық мерзім орташасы (0,92)
-12,0
Жердің қату тереңдігі, см
Батпақ, балшық
109
Құмдар
133
Қызылорда
Қар қалыңдығы 5 пайыз, см
20
Қызылорда
Орташа жылдық жауын шашын мм
151
Көктайғақ күндері
45
Тұманмен
23
Боранмен
2
Желмен, 15 мсек жоғ
36
Жел бойынша климаттық көрсеткіштер 4.2 - кестеде көрсетілген.
4.2 - кесте
Жел бойынша көрсеткіш
Көрсеткіштер
атауы
ай
өлшем
бірлік
Румба бойынша көрсеткіштері
С
СШ
Ш
ОШ
О
ОБ
Б
СБ
Желдің қайталануы
қаңтар
пайыз
8
4
45
7
10
12
6
3
Орта жылдық
қаңтар
мсек
4
6,5
5,4
3,7
4,9
5,7
5
5,2
Желдің қайталануы
шілде
пайыз
21
24
6
2
2
5
20
20
Орта жыдық
шілде
мсек
2,6
4,5
4,7
3,7
3,4
3,7
4,5
4,6
Қардың орын
ауысуы көлемі
м[3]лм
0
42
20
2
5
19
9
9
Құрылыс алаңының орналасуы:
- климаттық аудан - IY;
- жолды климаттық аудан - Y;
- қар ауданы - I;
- мұз қалыңдығы ауданы - II;
- жел қысымы ауданы - III.
Ауданның сейсмикалығы 6 балл.
Ірі кәсіпорындарға РУ - 6 ҰАҚ кен орны жатады. Жобалау алаңының электроқауіпсіздігі ВЛ - 55 кв бойынша жүзеге асады.Қазіргі кезде ВЛ - 35 кв құрылысына дайындық жүріп жатыр. Жобалау алаңының сумен қамсыздандыру артезианды бұрғыма арқылы жүзеге асуы белгіленген. Жобалаушы өндірістің өндірістік алаңдарын орналастыру.
Жерасты шаймалаушы Қарамұрын кен орнын жобалаушы өндірісіне келесілер жатады:
oo бұрғыма полигонының алаңы;
oo өнімді ерітінділер өңдеу алаңы.
Жобалаушы өндірістің обьектілерін орналастыру алаңдары геологиялық шарттарға, техника - экономикалық қамтамасыздандыруға, жалпы мемлекеттік нормативті құжаттарға талаптарды ескеруге негізделген.
1 - алаңы - қосымша кешен, мұнда бұрғымалар, өнімді ерітінділерді сілтілеу, құбырлар мен энергиямен қамсыздандырудың технологиялық жүйесі орналасқан.
2 - алаңы - негізгі, көмекші және шаруашылық обьектілерінің жобалаушы өндірістен алынатын соңғы өнімнің кешені.
Екінші ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Қазіргі заманғы атомдық техникада уранды ядерлік отынның негізгі көзі ретінде қолданады. Оның қолданылуы металдық уран негізіндегі жүйемен қатар, оның қосылыстары жүйелерін де қолдануға негізделген. Уран технологиясында соңғы, яғни тауарлық өнімді үш түрге бөледі: металдық уран, уранның қос тотығы, уран гексофториді.
Соңғы және аралық уран қосылыстарының әр түрлілігі, демек технологиялық үрдістердің сан алуандығы, өндірістік қайта жасаулар мен кезеңдердің көптігі, соңғы өнімнің сапасына жоғары талаптар қойылуы уран технологиясын күрделендіреді және терең теориялық, дәлірек айтқанда физика - химиялық негіздерді талап етеді.
Қазіргі уақытта ядерлі энергияны қолдану тез дамуда. Алдағы уақытта уран мен плутонийді қолданатын атомдық электр станциялар салу арқылы энергияны пайдалануға үлкен мүмкіндік береді.
Энергияны өндіру және тұтыну - бұл қоғамды дамытудағы техникалық прогрестің және экономикалық деңгейдің басты сипаттарының бірі. Осы уақытқа дейін энергияны алудың негізгі қуат көзі болып органикалық отын: көмір, мұнай, табиғи газ болып табылады. Сондай - ақ маңызды рөл өзендердің гидравликалық энергиясына және атомдық энергияға тән. Бірақ соңғы кездері атом энергиясы ерекше орын алуда.
Атомдық энергия қазіргі уақытта әлемдік энергия өндірісінің шамамен 17 пайыз қамтамасыз етеді. Мұнай және газ қорлары бітуде. Сонымен атомдық энергетика жақын арада әлемнің отындық - энергетикалық кешенінде маңызды орын алатын болады. Экономиканы одан әрі өркендету барысында атомдық энергетиканы дамыту негізгі тапсырма болып табылады. Атомдық техникада уранды пайдалану уранның көптеген басқа түрлі - түсті және сирек кездесетін металдардың қасиеттерінен айрықшаланатын ерекше тамаша қасиеттеріне және нейтронның әсер етуінен көп мөлшерде энергияны бөле отырып ыдырау қабілетіне негізделген.
Атом энергетикасы ғылым мен техниканың жаңа салалары сияқты өмірді жақсартуға әкеледі. Ядерлі энергияның мүмкіншіліктері ұлан - ғасыр және де ол адамдарға келешектегі ғарыш әлемін түсінуге көмектеседі.
Осы дипломдық жобада жерасты шаймалау арқылы десорбат алу цехын жобалау орындалған.
Өнімді ерітіндіні сорбциялау арқылы десорбат алу өндірісінің бірінші сатысына жатады.Алынған десорбатты тұнбаға түсіріп, сүзгіден өткізу арқылы
U3O8 (сары кек) алынады.
1 ТЕХНИКА - ЭКОНОМИКАЛЫҚ БӨЛІМ
1.1 Өндіріс орнының жалпы сипаттамасы және оның техника-экономикалық деңгейі
Өндірістің толық атауы - Уранды жерасты шаймалау кешені. Шығарылтын өнім түрі - уран кені концентраты - (сары кек).
Өндіру тәсілі: Су араласқан күкірт қышқылының әлсіз ерітіндісі - арқылы өнімді ерітіндіні жерасты ұңғымалық шаймалау.
Өнімді ерітіндінің құрамында уран орташа мөлшері 85 мгл. Өнімді ерітіндіні сорбциялық өңдеуге жіберу мөлшері 937 м3 сағ.
Өнімді ерітінділерден уранды сорбциялау үшін (Lewatit K - 6367 U, Amberlit IRA - 910 Cl ) типті ионалмастырғыш шәйірмен толтырылған СНК - 3000 маркалы колонналары қолданылады.
Өнімді күкіртқышқылды ерітінділерде алты валентті түрде болатын уран аниониттарда сорбцияланады.
Қышқылдармен ерітінділеу жағдайында уранды аниониттарда сорбциялау үшін рН мөлшерінің қолайлы шамасы 2 - 3 болуы керек. Ерітінділер қышқылдығының жоғары шамаларында сорбциялау жылдамдығының көбейгенімен шәйір сыйымдылығы азаяды. Басқа жағдайларда аниониттер сыйымдылығы ерітінділерде уран мөлшерінің көбеюіне байланысты артады.
Уранды бөліп алудың сорбциялық әдістері, ион алмасу шәйірлерінің колданылуымен жүргізілетін ион алмасу үрдістеріне негізделген. Иониттер - суда, қышкылдык, сілтілік, тұзды, сонымен қатар органикалық орталарда мүлдем дерлік ерімейтін, ион алмасуға қабілетті, қатты, табиғи немесе жасанды материалдар. Олардың көмегімен ерітінділерден әртүрлі катиондар мен аниондарды бөліп алуға болады. Соңғы 20 - 25 жылдарда, ион алмасу үрдістері, олардың уран технологиясында кең қолданылуына байланысты гидрометаллургияда маңызды роль атқара бастады.
Иондық алмасу тұнбалық үрдістерден мынадай сипаттамалары: мысалы, үрдісте косалқы өнімдердің болмауы, қымбат реагенттердің шығынының жоқтығы және олардың өздеріне тән жоғары бөліп алғыштығы, бөлудің таза орындалуы, осы үрдістерді рН өзгертулерімен, тотығу - тотықсыздану шарттарымен жүйелеп отырудың мүмкіндігі, комплекс түзілуі, аппаратуралық қондырғылардың қарапайымдылығы және жинақылығы, автоматтауды қолдана отырып үрдісті үздіксіз шарттарда жүргізудің мүмкіндігі арқылы ерекшеленеді.
Уран технологиясында, төртіншілік аммонийлік негізді аниониттер функционалдық топ ретінде кең қолданылады:
мұндағы R1, R2, R3 және R4 - органикалық немесе күрделі
радикалдар.
Амберлит ІRА-400 және Дауэкс - 1 типті шет елдік аниониттердің, сонымен қатар Одақтық АВ - 17, АМ, АМП және т.б. аниониттерді стиролды дивинилбензолмен қосалқы полимерлеу аркылы алады.
Бұл жерде, Неліктен уран технологиясы үшін аниониттердің маңызы бар? деген сұрақ туады. Егер уранға тән уранилдің комплекстік аниондарын, яғни күкірт кышқылдық ортадағы - [UО2(SО4)2]4- және карбонаттық ортадағы - [UO2,(СОз)3]4- еске алатын болсак, бұл өздігінен түсінікті болады.
Аниониттердің көмегімен, мысалы уранды, құрамында көп мөлшерде темір, магний, кальций, марганец қоспалары бар ерітінділерден сұрыптап бөліп алуға болады.
Әдетте иониттерді, 0,3 - 2 мм дейінгі өлшемді түйіршіктер түрінде немесе уатып қолданады. Олар жоғарыда айтылып кеткендей, ерігіш емес және химиялық тұрақты, алайда оларды суға немесе сулы ерітінділерге салғанда ісінеді және көлемдері екі еседен де көп ұлғаяды. Бұл ісінудің себебі, гидратациямен және соған байланысты иониттердің кеңістіктік торларының кеңеюімен түсіндіріледі.
Уранды сорбциялық бөліп алудың тиімділігі оны бөліп алу, тазалау және қоюландыру дәрежелерімен анықталады. Бұл - сорбцияның негізгі мақсаттары. Үрдіске қойылатын негізгі талаптар - шәйірдің максималдық сыйымдылығы және уранның сорбциясы мен регенерациясының жақсы көрсеткіштері жағдайында сұрыптылығы. Кейде сұрыптылықты жоғарылату - үрдістің кинетикалық көрсеткіштерінің төмендеуіне және десорбцияның нашарлауына әкеп соғады. Технологиялық көзқарас тұрғысынан, төменгі сұрыпты шәйірді (жақсы кинетикалық сипатты) пайдалану неғұрлым тиімді.
Технологтарды кызықтыратын минималды кажет көрсеткіштерге жататындар: сорбциялық сыйымдылық Е, сорбция сатыларының саны; шәйірдің бір мезгілде жүктелуі, ерітіндінің немесе қоймалжыңның шәйірмен жанасу ұзактығы, десорбция шарттары.
Осы көрсеткіштердің бәрі өзара бірдей немесе жанама байланысты және олар сорбцияның статика мен кинетикасының негізгі физика - химиялық зандылықтарын сипаттайды және де көбіне үрдістің аппаратуралық жабдықталуына байланысты болады. Уранды онын ерітінділерінен сорбциялық бөліп алудың технологиясын жобалау кезінде мынадай кезеңдерді айқындап алу қажет:
- сұйық фазанын физика - химиялық қасиеттерімен және ион алмасу кинетикасы мен статикасы теориясының жалпы жағдайларымен шартталған шәйір түрін тандап алу;
- сорбция мен десорбцияның кинетикасына және статикасына әртүрлі физикалы - химиялық шарггардың әсерін сапалық және мөлшерлік бағалау (температура, ортаның рН, қоспалар концентрациясы және т.б.);
- сорбция және десорбция үрдістерінің тиімділігіне әсер ететін алдыңғы гидрометаллургиялық сатыларының оптималдық көрсеткіштерін анықтау. Осы айтылғандардан, сорбцияға және десорбцияға арналған сұйық фазаның құрамы мен қасиетін жүйеге келтірудің үлкен маңыздылығы айқын көрінеді.
Сұйық фазада, міндетті түрде (ураннан баска) макрокоспалар: SО42-, НSО4-, СО32-, НСО3-, Са2+, Мg2+, Ғе3+, NО3-, А13+ және т.б.; микро - қоспалар: Мо6+, Аs, Сu, Ni, Со, Р, F, Ті, Тһ, СЖЭ, табиғи радиоактивті элементтер және т.б. болады. Сондықтан қолданылатын иониттерге тағы да бір маңызды талап қойылады, ол - микроқоспалардың алмасу константаларының минималды болуы.
Ураннан арылған айдама ерітінділер химиялық реагенттермен байытылып, құю ұңғымалары арқылы жер қыртысына қайтарылады.
Сорбциялық қайта бөлу кезінде өнімді ерітінділерден уранды бөліп алу дәрежесі ерітінділердегі тұздардың құрамы, қышқылдылығы, уранның мөлшеріне байланысты. Сонда да болса бұл көрсеткіш 90 пайыздан асып жатады. Аниониттер сыйымдылығы 20 - 100 кгт мөлшерінде айнып отырады айдама ерітінділердегі уранның қалдық мөлшері 3 мгл аспайды.
Дүниежүзілік тәжірибе бойынша күкірт қышқышқылды ерітінділерден және қойыртпадан уранды ионауыстырымдылық жолмен бөлу үшін көбіне нитрат - ион пайдаланылады. Бұл олардың күшті негіздегі аниониттарға ұқсастығынан және уранил сульфаттарына жоғары десорбциялау белсенділігінен туындаған. Уранның десорбциясы және регенерация үрдістері ДНК колонналары қолданылады. Десорбциялау үрдістерінде нитрат - ион мөлшері 65 гл және қышқылдығы 35 гл ерітінділер пайдаланылады. Бұл ерітінділер үнемі айналымда болады, босаған ерітінділер реагенттермен күшейтіліп, десорбция үрдісіне қайта оралады. Үрдіс ұзақтығы 10 сағат шамасын құрайды, температурасы 20 - 60 градус. Регенераттағы уранның мөлшері 60 гл құрайды.
Табиғи уран тұздарының негізгі физика - химиялық қасиетттері: Тұздардың кристалы мен химконцентраттағы қоспалардың қатынасына байланысты сары түстен қоңыр түске дейін өзгереді [1].
2 Технологиялық бөлім
2.1 Өндіру тәсілі
Су араласқан күкірт қышқылының әлсіз ерітіндісі арқылы өнімді ерітіндіні жерасты ұңғымалық шаймалау.
Алынған өнімді ерітіндіні құбырмен әрі қарай сорбциялық өңдеуге жіберу.
Өнімді ерітінділерден уранды сорбциялау үшін (Lewatit K - 6367 U, Amberlit IRA - 910 Cl ) түрлі ионалмастырғыш шәйірлермен толтырылған СНК - 3000 маркалы колонналары қолданылады.
Уранға қаныққан ионалмастырғыш шәйірді механикалық қоспалардан шаю.
Десорбция қаныққан ерітіндідегі уранил - сульфат ионын нитратты ерітіндімен десорбат алу арқылы жүреді.
Сорбенттің денитрациясы (регенирациясы).
Регениратталған ионалмастырғыш шәйірді техникалық сумен шаю.
Шайылып регениратталған ионалмастырғыш шәйірді сорбция үрдісіне қайтару.
Уранды каустикалық сода арқылы тұнбаға түсіру (натрий гидроксиді).
Натрий диуранаты қойыртпасының қоюлануы.
Қойыртпаны фильтрациялау арқылы дайын өнім (U3O8) - уранның табиғи концентраты - сары кек алу.
Дайын өнім уранның табиғи концентраты сары кек ағын арқылы көлемі V = 2,5 м3 тасымалдау ТУК - 118 контейнерлеріне жүктеліп, Үлбі металлургиялық зауытына жіберуге дайындайды [2].
2.2 Өндірілетін өнімнің сипаттамасы
U3O8 өнім ретінде сары кек ТУ 640 РК - 38229886 - ЗАО - 01 - 2000. Уран тұздарының техникалық талаптары 2.1 - кестеде көрсетілген.
2.1 - кесте
Уран тұздарының техникалық талаптары
Көрсеткіштердің атаулары
Норма
Уранның массалық үлесі , % кемінде
35,0
Азот қышқылында ерімей қалған қалдықтық массалық үлесі , %
1,2
Ылғалдың массалық үлесі , % көп емес
30,0
Табиғи уран тұздарының негізгі физика - химиялық қасиетттері: тұздардың кристалы мен химконцентраттағы қоспалардың қатынасына байланысты сары түстен қоңыр түске дейін өзгереді.
Бастапқы шикізаттың, химиялық реагенттердің, материалдардың, жартылай фабрикаттардың сипаттамалары 2.2 - кестеде көрсетілген.
2.2 - кестеде
Бастапқы шикізаттың, химиялық реагенттердің, материалдардың, жартылай фабрикаттардың сипаттамалары
Аталуы
МЕСТ, ОСТ, ТШ.
Қолдану алдындағы көрсеткіші
Өрт және жарылыс кезіндегі көрсеткіш
1 Бастапқы шикізат
Өнімді ерітінді
Құрамы: U - кемінде 30 мгл;
Қатты заттар - 30 мгл; рН = 1,8 - 2,2
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз
2 Негізгі химиялық реагенттер
Күкірт қышқылы
МЕСТ 2184 - 77
Құрамы: H2SO4 - кемінде 92,5 %
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз, теріге түскен кезде қатты күйдіруі мүмкін
Аммиак селитрасы
МЕСТ 2-85
Азот нитраты мен аммиак құрамдарының қосындысының құрғақ азотқа есептегенде кемінде 34 %.
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз, теріге түскен кезде қатты күйдіруі мүмкін
Каустикалық сода
МЕСТ
11078-78
Құрамы: NaOH - кемінде 44,0 %.
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз, егер көзге түскен жағдайда көру қабілетінен айыруы мүмкін.
Күшті негізді анионит түрі АМ - п, АМ ненесе оладың шетелдік анологы
(Lewatit K - 6367 U; Amberlit IRA - 910 Cl )
МЕСТ
95 - 291 - 75
Жұмысшы фракциялардың құрамы кемінде 95,0 %
Механикалық беріктігі кемінде 97,0 %
Өрт және жарылыс кезіндегі қауіпсіз
Торлы темір
МЕСТ
9074 - 71
Тесіктердің өлшемі - 0,410,41 мм.
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз.
Cүзгі - бельтинг
АРТ 2030
Матаның ені - 110 см.
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз
2.2 - кестенің жалғасы
Cүзгі - мата
АРТ 36278
Матаның ені - 110 см
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз
3 Жартылай өнімдер
Уранға байытылған ион алмастырғыш шәйір
Құрамы: U - кемінде 70,0 кгт
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз
Тауарлы десорбат
Құрамы: U - кемінде 60,0 гл
Өрт және жарылыс кезінде қауіпсіз
Өңдеу кешені. Жерасты ұңғымалық шаймалаудан алынған өнімді ерітінді сорбциялық өңдеуге дейін көлемі 630 м3 өнімді ерітіндінің тұндырғышына жиналады.
Тұндырғышта өнімді ерітіндінің құрамындағы құм, қиыршық тас, ылай сияқты механикалық қатты заттар еркін түсу күшімен тұнады.
Тұндырғыштан өнімді ерітінді өнімділігі 800м3сағ және 70 м су бағанды қысыммен АРР - 530 түрлі сорап арқылы уранды сорбциялық ажыратуға беріледі.
Өнімді ерітіндіден өнімділігі жылына 650 тонна өндіретін сорбция үрдісі. Тұндырылған өнімді ерітіндіні сорап арқылы уранды сорбциялық қысымды колоннаға түбінен жоғары қарай береді. Колонналар автономды режимде және өнімді ерітіндінің бағыты ион алмастырғыш шәйірге қарама қарсы жүреді.
Үрдісте өнімді ерітіндімен жаңа шәйірмен әрекеттесу кезінде хлор ионымен сәйкес нитрат және сульфат иандарының алмасуы реакциясы жүреді. Реакция теңдеуі
2 (R4N)+ - Cl- + SO4-2 = (R4N)2+ - (SO4)-2 + Cl- (1)
(R4N)2+ - Cl- + NO3- = (R4N)+ - (NO3)- + Cl- (2)
Күшті негізді шәйір уранил сульфат ионын таңдап ажырату реакциясы, яғни сорбция үрдісінің негізгі химиялық теңдеуі
2(R4N)2+ - (SO4)-2+[(UO2)+2 - (SO4)3-2]-4 = (R4N)4+ - [(UO2)+2 - (SO4)3-2]-4 +2 SO4- (3)
4 (R4N)+ - (NO3)- + [UO2)+2-(SO4)3-2]-4 = (R4N)4+ - [(UO2)+2 - (SO4)3-2]-4 + 4 NO3- (4)
Құрамында 3 мгл дейін уран болатын айдама ерітінді сорбциялық колоннаның жоғары бөлігінен дренаждық касета арқылы бақылау елегішінің көмегімен шәйірмен ертіндінің бөлінуі жүреді. Сорбцияның айдама ерітіндісін ары қарай шаймалаушы ерітіндінің тұндырғышына жинайды. Ал ұсталынған шәйір жинағышқа барады. Шаймалаушы ерітіндінің тұндырғышындағы ерітінді өнімділігі 1200 м3сағ және 80 мм.сын.бағанасы болатын АРР - 530 түрлі сорап арқылы технолгиялық қышқылдық көрсеткішін ретттеу торабында 5 - 7 гл, қышқылдығын реттеп, айдама ұңғымасы арқылы кен денесіне жібереміз.
Сорбциялық колоннада уранға байытылған ісіну деңгейіне байланысты шәйірді түсіріп, орнын регенерацияланған шәйірмен алмастырамыз. Уранға байытылған шәйірді жинағышқа жинамыз. Осы жинағыштан байытылған шәйірді доғалы елегіш арқылы сусыздандырып, жуу колоннасына енгіземіз.
Байытылған шәйірден уранды ажырататын десорбция үрдісі. Шәйірді құм, лай және қиыршық тастан ажыратып жуу үшін сорбциялық айдама ерітіндіні қолданамыз. Жуғаннан кейінгі су өнімді ерітіндінің тұндырғышына жиналады. Жуылған шәйір ауа қысымы арқылы доғалы елегішке беріліп, онда сусыздандырылып, байытудан кейінгі колоннасына беріледі.
Тасымалдаушы ерітінділер - елегіштен шыққан өнімді ерітінді және жуу мұнарасынан шыққан ерітінділер қалдық тұндырғышына беріледі.
Уранға мейлінше байытылған шәйір ауа кысымы арқылы десорбциялық колонналардың тізбегіне беріледі.
Үрдіс барысында сорбент нитратты ортаға түсіп, уранның сорбенттен десорбциялануы жүреді.
Десорбция үрдісінде байытылған шәйірдегі уран иондарын алмастыру нитратты ерітіндімен жүргізіледі. Десорбциялаушы ерітінді десорбция колонналар тізбегіне қысымды жинағыш арқылы беріліп отырады.
Тауарлы десорбат колоннасынан өз ағысымен тауарлы десорбаттың жинағышына жиналады.
Десорбция үрдісі негізгі химиялық теңдеуі
(R4N)4+ [(UO2)+2 (SO4)3-2]-4 + 4NO3- = 4(R4N)+(NO3)++[(UO2)+2 (SO4)3 -2]-4 (5)
Десорбцияланған шәйір денитрациялық колонналар тізбегіне доғалы елегіш беріеді. Десорбциялаушы ерітінді доғалы елегіш арқылы десорбция үрдісі беріледі. Десорбциялық ерітінді қозғалысы калонналар сапымен төменнен жоғары шығу және қысым багінен эрлифт арқылы асырылады.
Десорбциялау ерітіндісі аммиак селитрасы қоймасында шәйірді денитрациялағаннан қалған ерітіндінің негізінде даярланады.
Десорбциялау ерітіндісі көлемі 8 м3 араластырғыш реакторда амммиак селитрамен оны ерітіндісінің жинағышында сорап арқылы даярланады.
Десорбциядан кейінгі шәйірдің регенерациясы. Регенерация үрдісінің негізі денитрация және жуу үрдістері.
Шәйір құрамындағы аммиакпен нитрат ионының көлемін азайту.
Құрамында нитраты бар ерітінділер уранды десорбциялау үрдісінде қажетті ерітіндідегі аммиак селитрасының шығынын азайту мақсатында қолданылады.
Денитрацияның мақсаты болып, сорбенттің нитратты ионнан сульфатты ионды түрге көшуі болып табылады.
Денитрлеуші ерітінді жинағышта күкірт қышқылымен сорбцияның айдама ерітіндісінің қоспасы негізінде даярланады.
Сорбенттің нитрат формасынан сульфат формасуына ауысуы төмендегі реакция теңдеуінде көрсетілген
2 (R4N)+ - (NO3)- + SO4-2 = (R4N)2+ - (SO4)-2 + 2 NO3 - (6)
Регенерациядан кейін шәйірді ауамен доғалы елегіш арқылы жуу колоннасына береді. Денинтрлеуші ерітінді доғалы елегішпен шәйірдің денитрация колоннасына жіберіледі. Регенерацияланғаннан кейінгі шәйірді жуу үрдісі - булы ылғалдың ығысуымен шәйірді сорбция үрдісіне әзірлеу болып табылады. Шәйірді жуу сорбция үрдісінің айдама ерітіндісі арқылы іске асырылады. Регенератталған шәйір жуу калоннасынан эролифт арқылы СНК - 3М калоннасының астында орналасқан 10 м3 болатын бункерге тасымалданады.
Шыққан ерітінді өз ағысымен өнімді ерітіндінің тұндырғышына жиналады.
Уран тұздарын тұндыру және сүзу. Тауарлы регенерат жинағыштан сораппен Құбырда - құбыр деп аталатын жылу алмастырғыш арқылы сатылы тұндыру колоннасына беріледі.
Уранды тұндыру каустикалық содамен (NaON) колонна түріндегі аппараттарда ауамен араластыру арқылы жүргізіледі. Каустикалық сода ерітіндісі автоматикалық рН-метрлік көрсеткішіне сәйкес мөлшерленеді.
Тұндыру сатысындағы рН мәндері:
- поз.3021 - 2,5 3,0;
- поз.3022 - 4,5 5,0;
- поз.3023 - 7,0 7,2.
NaOH ерітіндісін уран ерітіндісіне қосқанда, уранил гидроокисиді емес, натрий тетрауранаты, натрий диуранат және жартылай уранаттар сияқты тұздар қоспасы тұнады.
Мұндағы уран тұзының сутектік ортасының өзгеруіне байланысты тұндыру кезінде уранның ерітіндідегі тепе - теңдік концентрациясына байланысты болады.
Ортаның сутектік көрсеткіші мен уранның ерітіндідегі концентрациясы арасындағы тәуелділігі 2.3 - кестеде көрсетілген.
2.3 - кесте
Ортаның сутектік көрсеткіші мен уранның ерітіндідегі концентрациясы арасындағы тәуелділігі
U[+6] концентрациясы, гл
рН
U[+6] концентрациясы, (гл)
рН
1
2
3
4
285,0
2,9
24,0
4,5
2.3 - кестенің жалғасы
1
2
3
4
200,0
3,0
2,4
5,3
100,0
3,4
0,24
5,9
57,0
3,8
0,024
6,6
28,5
4,2
0,0024
7,2
Уранды түпкілікті түндыру үшін тұндыру соңында ерітіндінің рН мөлшерін жоғары ұстау қажет. Тауарлы регенераттан уранды тұндыру 25 - 40С температурада жүргізіледі. Ортаның сутектік көрсеткіші мәнінің өзгеруіне байланысты тұнба түсетін қосылыстың құрамы әртүрлі болады. Тұндыру кезінде ортаның сутектік көрсеткіші мәнінің тұнба құрамына тәуелділігі 2.4 - кестеде көрсетілген [3].
2.4 - кесте
Тұндыру кезінде ортаның сутектік көрсеткіші мәнінің тұнба құрамына тәуелділігі
рН
Тұнба құрамы
рН
Тұнба құрамы
4,0-5,0
UO2(OH)2
7,0-9,0
Na2U4O13
6,0-6,5
Na2U7O22
9,0-11,0
Na2U2O7
Тұндыру үрдісінің негізгі химиялық теңдеуі
4UO2SO4 + 10NaOH = Na2U4O13 + 5H2O + 4 Na2SO4 (7)
Тұндырылған уран тұздары сыйымдылығы көлемі 20 м3 жинақтау ыдысына жинастырылады да , сол жерден сораппен сүзгі - сыққыштарға мерзімді беріліп тұрады. Сүзгілеуден шыққан айдама ерітінді айдау торабы арқылы содалық ерітінді даярлауға айдалады, ал қалдық ерітінді доғалы елегішке түсіп, сосын ары қарай өз ағысымен өнімді ерітінді ерітіндінің жинағышына жіберіледі. Cүзгі - сыққыш тізбегінің бітуіне қарай тұнба cүзгі - сыққыш техникалық сумен жуылып, Құбырда - құбыр аталатын жылу алмастырғыш арқылы өтіп, ыстық сығылған ауамен кептіріледі. Жуған су айдау торабы арқылы аммиак селитрасы қоймасына, десорбциялаушы ерітіндіні даярлау үшін араластырғышқа беріледі. Сүзгі - сыққыштан шыққан дайын өнім уранның табиғи концентраты сары кек ағын арқылы көлемі V = 2,5 м3 тасымалдау ТУК - 118 контейнерлеріне жүктеліп, гидрометаллургиялық зауыттарға жіберуге дайындалады [4].
3 Материалдық баланс
3.1 Алғашқы мәліметтер
Бұл жобада уран өндіретін сорбция және десорбция аппараттарының сұлбалары келтірілген. Сұлба автономды, кешенді, автоматтандырылған технологиялық аппараттардың тізбегінен тұрады.
Технологиялық регламенке сәйкес өнімді ерітіндіні өңдеу цехына 937 м3сағ өнімді ерітінді беріледі.
Өңдеуге жіберілетін өнімді ерітіндінің сипаттамасы 3.1 - кестеде келтірілген.
3.1 - кесте
Өнімді ерітіндінің құрамы
Қоспалар
U
Mg2+
Na++ K+
Fe2+
Fe3+
Al3+
Si4+
Re
Құрамы, гл
0,07 -0,09
0,4 - 0,45
0,4 - 0,5
0,49 - 0,50
0,61 - 0,75
0,6
0,084
0,3 -0,5 мгл
Қоспалар
SO4[2-]
NO3[-]
HCO3[-]
Cl[-]
Мех.
жүзгін
ділер
Құрғақ
қалдық
ОВП, мВ
pH
Құрамы, гл
7,0 -9,0
0,6 -0,8
0,15 -0,2
1,8 -2,3
0,02
10 - 12
400-440
1,8 -2,0
Дайын өнімнің сапасы. Дайын өнім - U3O8 сары кек.
Ылғалдылығы 15 - 30 пайыз, салмағы 1,9 - 2,2 грсм3. Табиғи уранның химиялық концентраты қышқылдық ортада жақсы ериді, ал суда аз ериді.
Уран тұздарының техникалық талаптары 3.2 - кестеде көрсетілген.
3.2 - кесте
Уран тұздарының техникалық талаптары
Көрсеткіштердің атаулары
Норма
Уранның массалық үлесі, % кемінде
35,0
Азот қышқылында ерімей қалған қалдықтық массалық үлесі, %
1,2
Ылғалдың массалық үлесі, % көп емес
30,0
Табиғи уран тұздарының негізгі физика - химиялық қасиетттері: Тұздардың кристалы мен химконцентраттағы қоспалардың қатынасына байланысты сары түстен - қоңыр түске дейін өзгереді.
Дайын өнім уранның табиғи концентраты сары кек көлемі V = 2,5 м3 тасымалдау ТУК - 118 контейнерлеріне жүктелінеді.
Химиялық концентрат улы, өрт жарылысына қауіпсіз, ағзаға енген жағдайда: бауыр, бүйрек және ас қорыту ағзаларын улайды.
3.2 Уранның материалдық балансының есептелуі
Уранның материалдық балансын есептеу үшін мына теңдік қолданылады, кгсағ
Мu өнімде = Vu · Сu өнімде , (8)
мұндағы Мu өнімде - уақыт бірлігінде берілген көлемдегі уранның
салмағы, кгсағ;
Vu - уақыт бірлігіндегі уранның көлемі;
Сu өнімде - өнімнің уран бойынша жұмыстық сиымдылығы, кгм3.
Жұмыстық сиымдылық мына формуламен есептелінеді:
Сu өнімде = Сmax - С өнімдегі қалдық, (9)
мұндағы Сu өнімде - уран бойынша өнімнің жұмыстық сиымдылығы,
кгм3;
Сmax - уран бойынша өнімнің max сиымдылығы, кгм3;
Сөнімдегі қалдық - уран бойынша өнімнің қалдық сиымдылығы,
кгм3.
Материалдық баланс есептеулерінде қалдық сиымдылығының мөлшері келесідей:
oo шәйірдің қалдық сиымдылығы - 1 кгм3;
oo сорбция үрдісіндегі қайтарымды ертіндінің қалдық сиымдылығы - 0,003 кгм3;
− барлық қалған ерітінділердің қалдық сиымдылығы - 0,5 кгм3.
1 - суретте материалдық баланстың сұлбасы және мәліметтері көрсетілген [5].
74,2 кгч
937 м3ч, 90 мгл
74,2 кгч
СОРБЦИЯ
металла
пескоотстойник маточник сорбции
6,17 кгч 2,58 кгч
ОТМЫВКА
сорбента
186,8 кгч (NH4HCO3) 7,57 м3ч 937 м3ч , 3мгл 77,79 кгч
7,57 м3ч
приготовление карбонатного р-ра
0,44кгч
2,4 м3ч 0,44 кгч , 2,4 м3ч
ДОНАСЫЩЕНИЕ
77,79 кгч (12,94 кгм3) ДОУЛАВЛИВАНИЕ
7,57 м3ч
121,45 кгч (19,2 кгм3), 6,9 м3ч 3,31 кгч (0,46 кгм3), 7,29 м3ч
3,76 кгч (10 кгм3), 0,69 м3ч
0,6 кгч (0,23 кгм3), 3,1 м3ч
195,93 кгч (41,68 кгм3) NH4NO3 310,7 кгч
приготовление десорбир. раствора
ДЕСОРБЦИЯ
металла
5,25 м3ч
ОТСТОЙ
тов. регенерата
205,5 кгч (30,18 кгм3), 6,7м3ч 0,35 кгч, 6,7 м3ч
ДЕНИТРАЦИЯ сорбента
100-120 гл (NO3)
6,4 кгч (0,94 кгм[3])
ОТМЫВКА
сорбента
84,08 кгч 7,87 м[3]ч 2,07 м[3]ч 0,52 кгч, 10 м[3]ч
КАСКАД осаждения
0,52кгч, 10 м[3]ч H2SO4 162,7 кгч
84,52 кгч 4,3 кгч (0,62 кгм[3])
14,5 гл 5,25 м[3]ч
ГОТОВАЯ ПРОДУКЦИЯ
ФИЛЬТРАЦИЯ
ДЕКОНТАЦИЯ
4,4 м[3]ч 0,23 кгч (0,98 кгм[3]), 0,3 м[3]ч
74,2 кгч 000000 - ионообменная смола
000000 - аммиачная селитра (нитрат-ион), кгч
000000 - серная кислота
000000 - углеамонийная соль (бикарбонат-ион)
000000 - металл (товарная продукция)
000000 - технологические растворы (товарный регенерат и тд.)
74,2 кгч 000000 - ПР и ВР
3.3 - кестеде сорбция бөліміндегі материалдық баланс келтірілген.
3.3 - кестеде
Cорбция үрдісіндегі материалдық баланс
Сорбцияға беріледі
Өнімнің аты
U
салмағы, кгсағ
Өнімнің көлем, м[3]сағ
Өнімдегі U мөлшері, мгл
Алыным ε, %
ӨЕ
Ерітінділері
74,2
937
90
97
Жуылған шәйір
6,17
5
0
0
Жалпы
80,37
942
90
97
3.4 - кестеде сорбция бөліміндегі мат.баланстың жалғасы келтірілген.
3.4 - кесте
Cорбция үрдісіндегі материалдық баланс
Сорбциядан шығады
Өнімнің аты
U салмағы, кгсағ
Өнім көлемі, м3сағ
Өнімдегі U мөлшері,
мгл
Алыным ε, %
АЕ
ерітінділері
2,58
937
3
2
Қанықан шәйір
77,79
5
87
95
Жалпы
80,37
942
90
97
3.5 - кестеде қаныққанға дейінгі үрдістегі материалдық баланс келтірілген.
3.5 - кесте
Қаныққанға дейінгі үрдістегі материалдық баланс
Беріледі
Өнімнің аты
U салмағы, кгсағ
Өнімнің көлем, м3сағ
Қалдық сиымдылық, кгм[3]
Қаныққан шәйір
77,79
5
12,94
Қайта қанықтырудағы шәйір
3,76
0,46
10
Тауарлы регенераттың бөлігі
121,45
4,6
19,2
Жалпы
199,24
10,06
42,14
3.6 - кестеде қаныққанға дейінгі үрдістегі мат. баланстың жалғасы келтірілген.
3.6 - кесте
Қаныққанға дейінгі үрдістегі материалдық баланс
Шығады
Өнімнің аты
U салмағы, кгсағ
Өнімнің көлем, м[3]сағ
Қалдық сиымдылық, кгм[3]
Қаныққан шәйір
195,93
5,25
41,68
Тауарлы регенераттың бөлігі
3,31
4,81
0,46
Жалпы
199,24
10,06
42,14
3.7 - кестеде десорбция бөліміндегі мат.баланстың жалғасы келтірілген.
3.7 - кестеде
Десорбция үрдісіндегі материалдық баланс
Беріледі
Өнімнің аты
U салмағы, кгсағ
Өнімнің көлем, м3сағ
Қалдық сиымдылық, кгм[3]
Қаныққан шәйір
195,93
5,25
30,8
Десорбциялаушы шәйір
0,35
6,7
─
Жалпы
196,28
11,95
30,8
3.8 - кестеде десорбция бөліміндегі материалдық баланс келтірілген.
3.8 - кестеде
Десорбция үрдісіндегі материалдық баланс
Шығады
Өнімнің аты
U салмағы, кгсағ
Өнімнің көлем, м3сағ
Қалдық сиымдылық, кгм[3]
Регенератталған шәйір
4,3
5,25
0,62
Тауарлы регенерат
191,98
6,7
30,18
Жалпы
196,28
11,95
30,8
650 тонна жыл өндірудің технологиялық норма режимі 3.9 - кестеде келтірілген.
3.9 - кесте
650 тонна жыл өндірудің технологиялық норма режимі
Көрсеткіштер атауы
Өлшем бірлігі
Көрсеткіш өлшемдер
Ескерту
1
2
3
4
1 Жұмыс режимі
Жұмыс күндердің саны
күн
365
Жұмыс сағатының саны
сағ
8760
2 Уранды ерітіндіден ажырату
Өнімді ерітіндіден қаныққан шәйірге дейінгі уранды ажырату коэффиценті
%
97,0
3 Өнімділігі
Өнімді ерітіндінің өнімділігі:
oo жылына;
- тәулігіне;
- сағатына.
мың м3жыл
м3тәулік
м3сағ
8208,1
22 488
937
4 Уранды шаймалау
Өнімді ерітіндідегі уранның орташа мөлшері
мгл
85
Өнімді ерітіндінің тұндырғышың көлемі
м3
3 000
Өнімді ерітіндідегі H2SO4 құрамы
гл
2
Өнімді ерітіндідегі SO42- мөлшері
гл
5,09,0
Өнімді ерітіндідегі рН мәні
Бірлік рН
1,82,2
Өнімді ерііндінің тығыздығы
тм3
1,01
Айдама ерітіндінің шығыны .
м3cағ
937
Айдама ерітіндінің тұндырғышының көлемі
м3
3 000
Шаймалаушы ерітіндінің қышқылдығы
гл
57
5 Уранның сорбциясы
Колоннадағы шәйір көлемі
м3
46
Сорбциялық колонналар саны
дана
4
Шәйірдің жұмысқабатының биіктігі
м
7,0
Ерітінді қозғалысының сызықтық жылдамдығы
мсағ
25 35
Қаныққан шәйірдегі уранның мөлшері
кгт
кгм3
70
28
Регенератталған шәйірдегі уран мөлшері
кгт
кгм3
3,0
1,2
Айдама ерітіндідегі уранның мөлшері
мгл
3,0
6 Уранға қаныққан шәйірді жуу
Колоннадағы шәйір көлемі
м3
1525
Колонналар арқылы шәйірдің жылжу көлемі
м3сағ
2,3
7 Шәйірге уранды мейлінше қанықтыру
3.9 - кестенің жалғасы
Колоннадағы шәйір көлемі
м3
30
Шәйірдің колонна арқылы жылжу көлемі
м3сағ
2,3
Қанығуға берілетін тауарлы регенераттың жылдамдығы
м3сағ
0,9
Қанығу айдамасындағы уранның мөлшері
гл
0,5
Қанығудан кейінгі шәйірдегі уран мөлшері
кгт
кгм3
100
40
8 Уран десорбциясы
Әрбір десорбциялық колоннадағы шәйір көлемі
м3
30
Десорбциялық тізбектегі колонналар саны
дана
3
Десорбция тізбегіндігі шәйірдің жылжу көлемі
м3сағ
2,3
Десорбция тізбегіндегі басты колоннаға берілетін десорбциялаушы ерітіндінің мөлшері
м3сағ
2,7
Десорбциялаушы ерітіндінің құрамы:
- нитрат ионының
концентрациясы;
- қышқылдығы.
гл
гл
65
35
Десорбция ерітіндісіне берілетін температура
С
30 40
Тауарлы десорбаттың шығыны
м3сағ
2,17
Тауарлы десорбаттағы уранның мөлшері
гл
25
Десорбцияланған шәйірдегі уранның мөлшері
кгт
кгм3
3,0
1,2
9 Уран денитрациясы
Әрбір денитрациялық колоннадағы шәйір көлемі
м3
30
Денитрациялық тізбектегі колонналар саны
дана
2
Десорбция тізбегіндігі шәйірдің жылжу көлемі
м3сағ
2,3
Денитрация тізбегіндегі басты колоннаға берілетін денитрациялаушы ерітіндінің мөлшері
м3сағ
0,9
Денитрациялаушы ерітіндінің қышқылдығы
гл
70
рН 0,6 0,8 бір.
Денитрациядан кейінгі ерітіндінің шығыны
м3сағ
0,9
Денитрациядан кейінгі ерітіндідегі нитрат ионының құрамы
гл
35
3.9 - кестенің жалғасы
Денитрациядан кейінгі шәйірдегі уранның мөлшері
кгт
кгм3
3,0
1,2
10 Регенерацияланған шәйірді жуу
Колоннадағы шәйір көлемі
м3
1525
Шәйірдің колонна арқылы жылжу көлемі
м3сағ
2,3
Шәйірді жууға қажетті сорбция айдамасының мөлшері
м3сағ
3,5
Регенеацияланған шәйірдегі уранның құрамы
кгт
кгм3
3,0
1,2
11 Тауарлы регенераттан уранды тұндыру
Тұндыру колоннасының көлемі
м3
15
Тізбекті тұндыру колонналарының саны
дана
3
Тұндыруға берілетін тауарлы десорбаттың мөлшері
м3сағ
010
Тұндырылуға берілетін тауарлы десорбаттың температурасы
С
3545
Қоймалжың жинағыштағы ерітіндінің рН көрсеткіші
бір рН
7,07,1
12 Қоймалжыңды сүзу
Сүзгі - сыққыш саны
дана
2
Сүзуге берілетін қоймалжың мөлшері
м3сағ
2,05,0
Сүзу қоймалжыңына берілетін температура
С
3040
Тұнбаны жууға берілетін техникалық судың мөлшері
м3сағ
2,03,0
Тұнбаны жууға қажетті техникалық судың температурасы
С
3545
Тұнбаны құрғатуға қажетті сығылған ауаның қысымы
атм.
6 дейін
13 Уранның табиғи химиялық концентратын тиеу ( сары кек )
Уранның табиғи химиялық концентратының сипаттамасы (сары кек):
- уранның массалық үлесі;
- азот қышқылындағы ерімеген үлесі;
- ылғалдың массалық үлесі;
- меншікті салмағы.
%
%
%
кгсм3
35
1,2
30
1,92,2
Тәулігіне өндірілетін уран концентратының мөлшері
кгтәулік
1500
Тәулігіне қажетті контейнерлер саны
дана тәулік
1
3.3 НЕГІЗГІ АППАРАТТЫ ТАҢДАУ ЖӘНЕ ЕСЕПТЕУ
3.3.1 Сорбциялық колоннаның есептелуі
Есептеуге ерітінді бойынша максимальдік өнімділігі 300 м3сағ болатын СНК - 3000 сорбциялық калонналар қолданылады. Ерітінді бойынша қондырғы өнімділігі 937 м3сағ. Ерітіндінің нақты қозғалу жылдамдығы 48 мсағ деп қабылдаймыз, сонда
F = 1.5 . 937 48 =29,28 м3.
СНК - 3М калонналар санын анықтаймыз
N = 29,287 = 4,18.
Колонна диаметрі
d = = = 3,0 м.
Сорбент жұмыс қабатының керекті биіктігі
Н0=2,6 . 3=7,8.
Cорбент қабатының қорғау әрекетті коэффициентін былай бағалайыз.
Сж - Amberlite IRA 910 Cl анионтының жұмыс сыйымдылығы 46 кгм3 және 0,046 гсм3. Нақты ағу жылдамдығы 48 мсағ немесе 1,3 смс. Алғашқы концентрациясы Салғ = 0,00009 гсм3.
K= 0,0461,3 . 0,00009=495 гсм.
Сорбент қабатының қорғау әрекеті уақытын 24 сағ немесе 86400 с тең деп қабылдаймыз. Жобадағы орнатуға 4 СНК - 3М калоннасын қабылдаймын.
3.3.2 Десорбциялық колоннаның есептелуі
Десорбциялаушы ерітіндінің қозғаласының жылдамдығы шәйір қабатында ұсталынып тұруымен сипатталады
Dp=м2,
мұндағы Sp - Колоннаның көлденең қимасының ауданы, ол тәжірибелік
мәліметтер бойынша 3,14 м болады. Колоннаның диаметрі 2
метр, осы мәліметті қолдана отырып, колоннаның биіктігін
есептейміз.
Н = м
ДНК колоннаның стандартты биіктігі 12 м болып табылады. Материалдық баланста көрсетілген десорбция үрдісінің өнімділігін ескере отырып, үрдіске 3 десорбциялық колонна енгіземіз. Десорбция үрдісі барлық стадия бойынша ұзақтылығы 10 сағат. Үрдіс бойынша қажетті аппараттар мен қондырғылар санын жұмыс өнімділігіне байланысты катологтардан таңдалынып алады.
Тұндыру колоннасын таңдау және есептеу. Тұндыру колоннасын тұндыру цикліне бір мезгілде берілетін ерітінді көлеміне қарай есептейміз, м3сағ
Vжалпы = Vтр + Vб.е ,
мұндағы Vжалпы - жалпы көлем, м[3]час;
Vтр - тауарлы регенераттың көлемі, м3сағ;
Vб.е - бикарбонатты ерітінді көлемі, м3сағ.
Vжалпы = 2,07 + 0,26 = 2,33 м3сағ.
Тұндыру үрдісінде тауарлы регенераттың рН 1,2 - 7,5 дейін бейтараптануы жүреді. Тәжірибе көрсеткендей, тұндыру үрдісі неғұрлым баяу жүрсе, соғұрлым сары кектің физикалық қасиеті сапалы болады. Колоннаның құрылымы тауарлы регенераттың рН біркелкі көтеріп отыруға мүмкіндік береді. Сондықтан орнатуға 3 дана, көлемі 18м3 АОП 1500(булы тұндыру аппараты) қабылдаймыз.
3.3.3 Сүзгіш - сыққыштың есептелуі
Есептеуге ФПАКМ 12 маркалы сүзгіш - сыққышты қолданамыз.
ФПАКМ 12 маркалы қондырғының техникалық сипаттамасы:
− сүзу беті 40 м2;
− қайта сүзу көлемі 1,15 м3;
− жұмыстық қысымы 0,5 МПа;
− сыққыштардың максималды сығу өлшемі 550 мм;
− салмағы 5130 кг;
− жиектердің қалыңдығы 40 мм;
− сығу қуаттылығы 40 000 кгс;
− сүзгіш − сықыштың өлшемі: ұзындығы 4705 мм; ені 1100 мм; биіктігі 2000 мм.
Сүзгіш - сыққышты есептеуге арналған алғашқы мәліметтер 3.10 - кестеде көрсетілген.
3.10 - кесте
Сүзгіш - сыққышты есептеуге арналған алғашқы мәліметтер
Атауы
Шартты белгілер
Ұзындығы
Уранды концентраттың салмағы, кгтәу
Мгп
6000
Сүзгіш - сыққыштың жұмыстық беті, м[2]
Sр
50
1 м[2] сағ, кгм[2] сағ арналған шектеулі жүктеме
q
50
Сүзгіш - сыққышты өнімділігін төмендегі формула бойынша есептейміз
Qф = q ∙ Sр, кгсағ, (10)
Qф = 40 ∙ 38 = 1520 кгсағ.
Өндірістік өнімділігін ескере отырып, ФПАКМ 12 маркалы сүзгіш − сықыштың 2 данасын қолданамын.
Көмекші қондырғыларды таңдау және есептеу. Өнімді және айдама ерітінділерге арналған тұндырғыштар.
Жобада қабылданған:
− өнімді ерітіндіге арналған тұндырғыш (ӨЕ) 1 дана;
oo айдама ерітіндіге арналған тұндырғыш (АЕ) 3дана [6].
4 Бас жоспар және көлік
4.1 Бас жоспар
Жобаланған өндіріс орны ауданының эканомикалық ахуалы, физико - географиялық, климаттық жағдайы туралы қысқаша мәлімет.
Жобаланған Қарамұрын жер асты шаймалау кен орнының өндірістік аймағы Сырдария өзенінің оң жағалауында орналасқан.
Кен орнының әкімшілік аймағы Қызылорда облысының Шиелі ауданына қарасты.
7 желтоқсан 2005 жылы Қазақстан Республикасы Қызылорда облысы Шиелі әкімінің нөмірі 1170 бұйрығына сәйкес жер бөлігі рәсімделген. 38,16 га жер бөлігі 25 жыл жалға пайдалануға берілді, сонымен қатар:
- құрылыс алаңына - 7,98 га;
- көлік жүруге - 0,18 га;
- полигон ұңғымаларына - 30,0 га.
Жақын маңдағы тұрғылықты аймақтар - Қызылорда облысының орталықтары - 130 шақырымда Шымкент қаласы, аудан орталықтары - 20 шақырымда Шиелі, 50 шақырымда Жаңақорған, 150 шақырымда Түркістан, кен өндіруші ауылдар 24 шақырымда РУ - 6,65 шақырымда Шалқия, 100 шақырымда Кентау және көптеген ауылшаруашылық меншіктер.
Жердің жазық беті 152,50 159,50 м дейін өзгермелі. Жерге сексеуіл, жынғыл тағы басқалар таралған. Гидрографикалық желі Сырдария өзенімен ұсынылған. Жер асты сулары жер бетінен 4,8 - 8,6 м дейін.
Жер асты суларын Сырдария өзенінің суы мен атмосфералық жауын - шашындар толықтырып тұрады.Ауытқу амплитудасы: 1,5 - 2,0 м.
Аймақтың ауа - райы құбылмалы.
Негізгі ерекшеліктері: күндіз - түні, қысы - жазы температураның жоғары ауытқулары, ауа құрғақтылығы, күннің көзінің көп түсуі және жауын - шашынның сирек болуы.
Шиелі ауданының климаттық көрсеткіштері 4.1 - кестеде келтірілген.
4.1 - кесте
Климаттық көрсеткіштер
Көрсеткіштер атауы
Саны
Көрсетілімі
1
2
3
Сыртққы ауа t, 0C
Ортажылдық
9,2
Ең ыстық ай (шілде)
+26,4
Ең суық ай (қаңтар)
-9,1
Абсолютті максимал сан
+46,0
Абсолютті минимал сан
-38,0
Ең суық тәуліктердің орташасы (0,92)
-30,0
Бес күндік ең суық тәуліктердің орташасы (0,92)
-24,0
4.1 - кестенің жалғасы
1
2
3
Ең суық мерзім орташасы (0,92)
-12,0
Жердің қату тереңдігі, см
Батпақ, балшық
109
Құмдар
133
Қызылорда
Қар қалыңдығы 5 пайыз, см
20
Қызылорда
Орташа жылдық жауын шашын мм
151
Көктайғақ күндері
45
Тұманмен
23
Боранмен
2
Желмен, 15 мсек жоғ
36
Жел бойынша климаттық көрсеткіштер 4.2 - кестеде көрсетілген.
4.2 - кесте
Жел бойынша көрсеткіш
Көрсеткіштер
атауы
ай
өлшем
бірлік
Румба бойынша көрсеткіштері
С
СШ
Ш
ОШ
О
ОБ
Б
СБ
Желдің қайталануы
қаңтар
пайыз
8
4
45
7
10
12
6
3
Орта жылдық
қаңтар
мсек
4
6,5
5,4
3,7
4,9
5,7
5
5,2
Желдің қайталануы
шілде
пайыз
21
24
6
2
2
5
20
20
Орта жыдық
шілде
мсек
2,6
4,5
4,7
3,7
3,4
3,7
4,5
4,6
Қардың орын
ауысуы көлемі
м[3]лм
0
42
20
2
5
19
9
9
Құрылыс алаңының орналасуы:
- климаттық аудан - IY;
- жолды климаттық аудан - Y;
- қар ауданы - I;
- мұз қалыңдығы ауданы - II;
- жел қысымы ауданы - III.
Ауданның сейсмикалығы 6 балл.
Ірі кәсіпорындарға РУ - 6 ҰАҚ кен орны жатады. Жобалау алаңының электроқауіпсіздігі ВЛ - 55 кв бойынша жүзеге асады.Қазіргі кезде ВЛ - 35 кв құрылысына дайындық жүріп жатыр. Жобалау алаңының сумен қамсыздандыру артезианды бұрғыма арқылы жүзеге асуы белгіленген. Жобалаушы өндірістің өндірістік алаңдарын орналастыру.
Жерасты шаймалаушы Қарамұрын кен орнын жобалаушы өндірісіне келесілер жатады:
oo бұрғыма полигонының алаңы;
oo өнімді ерітінділер өңдеу алаңы.
Жобалаушы өндірістің обьектілерін орналастыру алаңдары геологиялық шарттарға, техника - экономикалық қамтамасыздандыруға, жалпы мемлекеттік нормативті құжаттарға талаптарды ескеруге негізделген.
1 - алаңы - қосымша кешен, мұнда бұрғымалар, өнімді ерітінділерді сілтілеу, құбырлар мен энергиямен қамсыздандырудың технологиялық жүйесі орналасқан.
2 - алаңы - негізгі, көмекші және шаруашылық обьектілерінің жобалаушы өндірістен алынатын соңғы өнімнің кешені.
Екінші ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz