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 12 Осаждение и фильтрация 2

Общие сведения 3 Процессы осаждения часто применяют в технологии урана. Их используют для выделения урана из карбонатных, а иногда и из кислых растворов, полученных в результате выщелачивания рудного сырья. В виде довольно богатых химических концентратов уран осаждают из сорбционных регенератов и реэкстрактов после сорбционного или экстракционного концентрирования и аффинажа. Осадительную технологию применяют также при очистке урана от примесей, получении тетрафторида, переработке разнообразных урансодержащих отходов и во многих других случаях, где необходимо концентрирование урана, отделение его от примесей и получение в виде тех или иных соединений, пригодных для последующего изготовления ядерного горючего. В качестве фильтрующих аппаратов в технологии урана наиболее распространены барабанные и дисковые вакуум-фильтры, фильтрпрессы и ленточные фильтры. В ряде случаев для обезвоживания используют центрифуги.

Осаждение урана из раствора 4 Рисунок – 1 Схема цепи аппаратов узла осаждения химического концентрата урана: 1 сборник регенерата; 2 насос; 3 напорный бак; 4 аппараты осаждения гидроокиси железа; 5 трубопровод подачи флоккулянта; 6 сгуститель; 7 агитатор; 8 патронный фильтр; 9 сборник фильтрата; 10 зумпф для осадка гид­роокиси железа; 11 промежуточная емкость; 12 напорный бак; 13 аппараты осаждения химического концентрата урана; IS сгуститель; 16 емкость для при­готовления десорбирующего раствора; 17 агитатор; 18 патронный фильтр; 19 сборник фильтрата; 20 центрифуга; 21 зумпф для уранового концентрата; 22 трубопровод подачи извести; 23 трубопровод подачи аммиака; 24 ручной вен­тиль; 25 автоматический вентиль; 26 трубопровод подачи азотной кислоты; 27 трубопровод для десорбирующего раствора; 28 вакуумная линия; 29 тру­бопровод подачи пульпы гидроокиси железа; 30 трубопровод для концентрата урана. 4

Теория процессов осаждения 5 Число зародышей (центров кристаллизации) п можно связать со степенью пресыщения С 1 /С 2 следующим соотношением: Линейная скорость роста кристаллов Уравнение массопередачи

Теория процессов осаждения 6 Число зародышей (центров кристаллизации) п можно связать со степенью пресыщения С 1 /С 2 следующим соотношением: Линейная скорость роста кристаллов Уравнение массопередачи

Теория процессов осаждения 7 Рисунок – 2 Зависимость степени осаждения вещества (или концентрации осадка в пульпе) от времени

Каскад аппаратов осаждения Рисунок – 3 Зависимость истинной скорости осаждения от степени осаждения 8

Теория процессов осаждения 9

10

Фильтрация и центрифугирование Рисунок – 4 Циклограмма работы барабанного вакуум-фильтра непрерывного действия 11

Фильтрация и центрифугирование Рисунок – 5 Схемы работы фильтр-пресса: а – при фильтрации; б – при промывке осадка; 1 – плита; 2 – рама; 3 – промывная плита 12

Фильтрация и центрифугирование Рисунок – 6 Схема цепи аппаратов фильтрационной переработки пульпы: 1 – сгуститель; 2 – зумпф для сгущенного продукта; 3 – песковый центробежный насос; 4 – диафрагмовый насос; 5 – буферный чан с мешалкой; 6 – насос; 7 – напорный распределительный бачок; 8 – барабанный (или дисковый) вакуум- фильтр; 9 – транспортер для осадки; 10 – сборник для фильтрата; 11 – зумпф 13

Фильтрация и центрифугирование 14 Эффективность работы центрифуги главным образом определяется так называемым фактором разделения, представляющим собой отношение центробежного ускорения к ускорению силы тяжести: где ω угловая скорость вращения барабана в рад/сек; r радиус барабана в м; g ускорение силы тяжести в м/сек 2 ; п скорость вращения барабана в об/мин.

Фильтрация и центрифугирование Рисунок – 7 Горизонтальная центрифуга непрерывного дейст­вия со шнековой выгрузкой осадка: 1 барабан; 2 полая цапфа; 3 барабан-шнек; 4 труба для промывной воды; 5 труба подачи суспензии; 6 кожух; а отверстия для пульпы; б окна для фильтрата; в разгрузочные окна для осадка 15

Фильтрация и центрифугирование Рисунок – 8 Схема противоточного фильтрационно-репульпационного каскада 16

Фильтрация и центрифугирование 17

Фильтрация и центрифугирование 18

Фильтрация и центрифугирование 19

Фильтрация и центрифугирование 20

Фильтрация и центрифугирование 21

Фильтрация и центрифугирование 22

Фильтрация и центрифугирование 23

Фильтрация и центрифугирование Рисунок – 9 Схема автоматического регулирования уровня пульпы в вакуум-фильтрах: 1 – сгуститель; 2 – вариатор; 3 – диафрагмовый насос; 4 – контрольный вентиль; 5 – гидроциклон; 6 – приборы контроля уровня; 7 – трубопровод подачи пульпы; 8 – фильтры первой ступени; 9 – воздушные трубки; 10 – фильтры второй ступени; 11 – трубопровод транспортировки осадка; 12 – трубопровод сжатого воздуха; 13 – трубопровод пульпы 24