Процессы и аппараты урановых производств Курс лекций Ассистент кафедры ХТРЭ Кантаев Александр Сергеевич МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 1

Лекция 3 РУДНОЕ СЫРЬЕ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ 2

Технологический расчет шнековых конвейеров Производительность: 3 - объемная, м 3 /с - весовая кг/с где: F – площадь поперечного сечения винта F = 0,785·D 2 шн S – шаг винта, м; n – частота вращения винта, с; φ – коэффициент заполнения шнека; С 2 – коэффициент, учитывающий снижение производительности шнека с увеличением угла наклона; ρ н – насыпная плотность, кг/м 3.

Технологический расчет шнековых конвейеров 4 Шаг винта зависит от свойств материала и принимается в пределах: Для хорошо сыпучих материалов S = D т.е. к =1. Для плохо сыпучих материалов и влажных грузов S =0,8·D. Если в выражение для весовой производительности подставить значения для F и S, то: β 0 – угол наклона:

Технологический расчет шнековых конвейеров 5 Мощность двигателя: Θ сум – суммарный КПД двигателя и редуктора; L r – горизонтальная проекция пути перемещения материала; f – коэффициент сопротивления; H – высота подъема в метрах («+» - при подъеме «-» - спуск); β м – коэффициент запаса мощности.

Установки пневмотранспорта 6 В них пылевидный или зернистый материал перемещается струей воздуха. Достоинства: 1.Полная герметичность и надежность в работе; 2.Пригодность для транспортировки гигроскопичных и пожароопасных, пылевидных материалов; 3.Незначительная потеря транспортируемого материала; 4.Простота устройства и компактность; 5.Высокая скорость транспортировки грузов; 6.Возможность ведения совместно с транспортировкой технологических операций; 7.Значительная длина транспортирования (до 1800 м). Недостатки: 1. Непригодность для транспортировки влажных, высокообразивных, сливающихся материалов; 2.Повышенный расход энергии.

Установки пневмотранспорта 7 Классификация установок 1. Всасывающие - в них груз перемещается при давлении воздуха менее атмосферного; 2. Нагнетательные - материал перемещается при давлении около восьми атмосфер; 3.Смешанные - в них часть трубопровода работает под давлением, часть под напряжением; 4.Гравитационные - в них груз перемещается под углом к горизонту под давлением сил тяжести (mg), а воздух подается лишь для псевдоожижения материала. Основные конструкционные части установок пневмотранспорта: 1.Загрузочное устройство; 2.Трубопровод; 3.Загрузочное устройство; 4.Аппарат очистки транспортируемого воздуха; 5.Воздуховодная машина; 6.Аппарат разгрузочного устройства,

Установки пневмотранспорта 8 Установки всасывающего типа Рисунок – 1 Схема установки всасывающего типа 1.Загрузочное сопло, 2.Трубопровод; 3.Разгрузочное устройство; 4.Секторный затвор; 5.Циклон; 6.Рукавный фильтр; 7.Воздуходувная машина.

Установки пневмотранспорта 9 Нагнетательная установка Рисунок – 2 Схема нагнетательной установки 1.Бункер с сыпучим материалом; 2.Питательное устройство; 3.Нагнетательный трубопровод; 4.Воздуходувная машина, 5.Разгрузитель; 6.Рукавный фильтр.

Техническая производительность пневмотранспорта 10 Производительность: где: G T – техническая производительность установки, (кг/с); G p – заданная средняя производительность по транспортируемому материалу, (кг/с); K 1 – коэффициент запаса прочности (K 1 = 1,1-1,25); К 2 – коэффициент учитывающий неравномерность подачи груза (для установок непрерывного действия К 2 = 1, для подъемных однокамерных насосов К 2 = 1,35-2).

Техническая производительность пневмотранспорта 11 Расход воздуха в транспортном трубопроводе: где: G T – техническая производительность (кг/с); μ H – концентрация материала в воздухе (кг/кг); ρ H – насыпная плотность твердого материала. Внутренний диаметр транспортного трубопровода: где: V – (15-20) м/с скорость воздуха.

Бункера и затворы 12 Для обеспечения устойчивой работы любой технологической линии необходимо иметь определенный запас сырья. Сыпучие материалы хранят в бункерах. Форма бункеров определяются свойствами материалов и величиной частиц. где: t – время хранения; φ – коэффициент запаса бункера (0,85-0,90); G р – расчетная производительность; ρ H – насыпная плотность. Затворы - устройства, для предотвращения самопроизвольного вытекания сыпучего материала из бункера. В зависимости от свойств материала, размера частиц используются затворы различных конструкций: Клапанные; Лотковые; Секторные (челюстные); Шиберные. Объем бункера:

Дозаторы сыпучих материалов 13 Все дозаторы по принципу действия подразделяются на объемные и весовые. Находят применение и объемно- весовые дозаторы, в которых дозируемый материал отмеривается по объему, а затем его масса доводится до нужной величины на массо- измерительном устройстве. а – пневматический дозатор, б – барабанный дозатор, в – винтовой дозатор, г – спиральный дозатор, д – вертикальный дозатор Рисунок – 3 Основные типы дозаторов порошкообразных материалов

РУДОПОДГОТОВКА 14 Подготовка руды к обогащению Сводится к уменьшению размеров кусков руды до такой крупности, при которой обнажаются ценные минералы. К этим процессам относятся: дробление с грохочением и измельчение с классификацией. Перед химико-металлургическим переделом сырье, как правило, проходит механическую обработку. В отличие от руд черных и цветных металлов, предварительная обработка которых связана с дроблением, измельчением и обогащением, большинство урановых руд не поддается механическому обогащению и сразу же после операций дробления и измельчения поступает на химическую переработку. Поэтому механический передел урановых руд особенно важен, так как эти руды, как правило, бедные, и все затраты дробильно-размольного цикла приходятся на относительно небольшое количество извлекаемого металла. Интересно отметить, что стоимость операций дробления и измельчения урановых руд, несмотря на их кажущуюся простоту по сравнению с дальнейшим гидрометаллургическим переделом, составляет 10-20% от стоимости урана в концентрате.

15 Подготовка урановой руды к выщелачиванию Рисунок – 4 Схема дробильно- размольной переработки урановой руды Руда со склада ленточным транспортером с шириной ленты, снабженным магнитным сепаратором для удаления металлического железа, направляется на грохочение. Для грохочения установлен неподвижный колосниковый грохот; более крупный продукт додрабливается отдельно и вместе с более мелким материалом подается в дробилку. Материал дробится в щековой дробилке; весь дробленый продукт направляется на транспортер. Для транспортировки материала из щековой дробилки служит ленточный транспортер с шириной ленты. Дробленый продукт поступает в бункера, а затем транспортером с гибкой лентой подается на операцию грохочения.

16 Подготовка урановой руды к выщелачиванию Грохочение происходит на виброгрохоте. Прошедший через сито продукт подается в бункера дробленой руды, более крупный продукт ленточным подается на дробление в короткоконусную дробилку. Из нижней части виброгрохота для очистки от пыли воздух засасывается в три пылеуловителя. Материал из короткоконусной дробилки нижний продукт виброгрохота и пыль из пылеуловителей объединяются и ленточным транспортером подаются на склад дробленой руды. Перед складированием дробленая руда проходит радиометрическое опробование на специальной установке. В системе, связанной с хранением и транспортировкой дробленой руды, установлен один пылеуловитель. Со склада дробленой руды ленточным транспортером материал направляется в бункера дробленой руды. Установлено всего десять бункеров дробленой руды емкостью по 300 т руды. От каждого бункера дробленая руда ленточными транспортерами подается на четыре ленточных транспортера такой же ширины. Двумя потоками по двум параллельным транспортерам дробленая руда после взвешивания направляется на стадию тонкого измельчения. Для измельчения используют две шаровые мельницы, причем в одну мельницу подают руду два транспортера. Обе мельницы работают в замкнутом цикле со спиральными классификаторами (один классификатор на одну мельницу). Верхний слив пульпы классификатора направляется в зумпф, а оттуда двумя пульповыми насосами – в объединенную линию питания узла выщелачивания.

17 Законы дробления, измельчения и принципы избирательного раскрытия минералов Рисунок – 5 Способы измельчения материалов а - раздавливание; б - раскалывание; в - разламывание; г - резание; д - распиливание; е - истирание; ж - стесненный удар; з - свободный удар

18 Законы дробления, измельчения и принципы избирательного раскрытия минералов 1. Гипотеза Риттингера: 2. Объемная теория В.Л. Кирпичева: Использование названных теорий в практике сводится не к расчету абсолютных затрат энергии на измельчение, что в большинстве случаев недостижимо, так как трудноопределимы коэффициенты пропорциональности, а также КПД, а к возможности экстраполяции данных одного режима, одних условий измельчения на другие.

Крупное дробление 19 Щековые дробилки Рисунок – 5 Схемы движения щек в дробилках с наибольшим размахом в шпальте (I); с наибольшим размахом в зеве (II); с параллельным движением щеки (III). Недостатки: требуется изготовление массивных фундаментов, невозможность установки таких дробилок на межэтажных перекрытиях; неоднородность продукта. Достоинства: простота конструкции; легкость замены деталей; удобство ремонта.

Крупное дробление 20 Щековая дробилка с наибольшим размахом в шпальте Рисунок – 6 Щековая дробилка с наибольшим размахом в шпальте 1 – станина; 2 – подвижная щека; 3 – неподвижная щека; 4 – ось подвижной щеки; 5 – эксцентриковый вал; 6 – шатун; 7 – распорные плиты; 8, 9 – регулировочные клинья; 10 – тяга; 11 – пружина; 12 – маховик; 13 – шкив.

21

Крупное дробление 22 Щековая дробилка с наибольшим размахом в зеве Рисунок – 7 Щековая дробилка с наибольшим размахом в зеве 1 – подвижная щека; 2 – ось; 3 – шатун; 4 – эксцентриковый вал; 5 – станина; 6 – маховик

Крупное дробление 23 Расчет производительности щековых дробилок где а – ширина шпальта, L – длина зева, м. Мощность двигателя гдеС – коэффициент, зависящий от размеров дробилки, L и B – длина и ширина зева.

Крупное дробление 24 Конусная дробилка с верхней опорой вертикального вала Рисунок – 8 Конусная дробилка с верхней опорой вертикального вала 1 – станина; 2 – наружный неподвижный конус; 3 – внутренний конус (дробящая головка); 4 – вал дробилки; 5 – гайка вала; 6 – опорная втулка; 7 – вкладыш- эксцентрик; 8 – коническая зубчатая передача; 9 – загрузочная воронка; 10 – головка корпуса; 11 – привод

Крупное дробление 25 Конусная дробилка с консольным расположением вертикального вала Рисунок – 9 Конусная дробилка с консольным расположением вертикального вала 1 – станина; 2 – неподвижный конус; 3 – подвижный конус; 4 – вал дробилки; 5 – вкладыш- эксцентрик; 6 – распределительная тарелка; 7 – предохранительное устройство (стяжные болты с пружинами); 8 – броневые плиты; 9 – коническая зубчатая передача; 10 – привод.