Разработка процесса подготовки глинистых комплексных урановых руд к кучному выщелачиванию

• Автор: Кузнецов, Иван Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 173 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1 Состояние проблемы

1.1 История развития кучного выщелачивания

1.2 Минералы - носители урана в промышленных месторождениях

1.3 Основные минералы горных пород и руд

1.4 Типы и структуры руд

1.5 Основы метода гранульной сульфатизации

Глава 2 Методы исследований и аппаратурное оформление процессов

2.1 Описание лабораторных установок и методики проведения экспериментов
2.2 Стендовые установки и методики проведения экспериментов по рудоподготовке
исходной руды
2.3 Стендовая установка грануляции
2.4 Стендовая установка кучного выщелачивания
2.5 Методы аналитического контроля
Г лава 3 Характеристика глинистых минералов изучаемых руд
3.1 Каолинит
3.2 Монтмориллонит
Глава 4 Изучение процесса подготовки руды месторождения Оловское
к кучному выщелачиванию методом гранульной сульфатизации
4.1 Минералогический и химический состав руды месторождения Оловское
4.2 Лабораторные исследования
4.3 Укрупненные испытания
Г лава 5 Изучение процесса подготовки руды месторождения Горное к
кучному выщелачиванию методом гранульной сульфатизации
5.1 Минералогический и химический состав руды месторождения Горное
5.2 Лабораторные исследования
5.3 Укрупненные испытания
Глава 6 Изучение процесса подготовки руды месторождения Шаргадык
к кучному выщелачиванию методом гранульной сульфатизации
6.1 Минералогический и химический состав руды месторождений Калмыкии

6.2 Лабораторные исследования по гранульной сульфатизации и
кучному выщелачиванию
6.3 Стендовые испытания в периодическом режиме
6.4 Обоснование выбора окислителя для стендовых испытаний в
непрерывном режиме
6.5 Укрупненные испытания в непрерывном режиме
6.6 Эксперименты по кучному выщелачиванию укрупненной пробы
Глава 7 Физико-химические основы механизма формирования
гранул при гранульной сульфатизации
7.1 Химические процессы, протекающие при гранульной
сульфатизации урановых руд
7.2 Теоретические основы процесса образования кремниевых кислот
7.3 Механизм образования гранул
7.4 Исследования гранулированного материала методом сканирующей
электронной микроскопии и энергодисперсионного микроанализа
Заключение
Список сокращений и условных обозначений
Список литературы
Приложения
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Технология кучного выщелачивания (КВ) давно используется для извлечения ценных компонентов из рудных материалов. В атомной отрасли такая технология применяется для извлечения урана и других ценных компонентов на уранодобывающих предприятиях ГК «Росатом»[1]. Совершенствованию процессов КВ для извлечения урана и других ценных компонентов из различных типов урановых руд уделено большое внимание в работах таких специалистов атомной отрасли, как Шаталов В.В., Камнев Е.Н., Литвиненко В.Г., Зефиров А.П., Лобанов Д.П., Мамилов В.А., Лунев Л.И., Бахуров В.Г., Луценко И.К., Смирнов И.П., Скороваров Д.И., Мосинц В.Н, Тедеев М.Н. и др.
Наряду с явными экономическими преимуществами технологии КВ для извлечения урана, метод имеет ограничения по типу используемого исходного сырья. При переработке рудных материалов коры выветривания и глинистого сырья возникают серьёзные проблемы в виде кольматации (заиливания) материала, что приводит к снижению водопроницаемости, нарушению процесса выщелачивания и в результате к полной его остановке. Не смотря на это, для отработки бедных, забалансовых урановых руд, месторождения которых имеются в России, метод КВ является наиболее рентабельным.
Имеется несколько вариантов реализации технологии КВ, позволяющих решить проблему кольматации. Чаще всего используется технология подготовки с окускованием рудной мелочи различными вяжущими (цемент, известь и т.д.). При золотодобыче проблему кольматации решали в 2006 - A.B. Рашкин с послойной отсыпкой штабеля рудой разного класса крупности [2]; в 2008 - И.А. Яшкин с послойной отсыпкой и взрывным рыхлением штабеля [3]. Для отработки бедных, забалансовых урановых руд такие методы не подходят [4].
В атомной отрасли реализация технологии кучного сернокислотного выщелачивания бедных, высокоглинистых и склонных к переизмельчению забалансовых урановых руд, без предварительной подготовки невозможна. Актуальной задачей, для вовлечения таких рудных материалов в переработку технологией КВ, является разработка процесса его специальной подготовки.
Внедрение процесса подготовки глинистых комплексных урановых руд с высоким содержанием глинистых минералов к выщелачиванию по технологии КВ позволит вовлечь в техническую эксплуатацию бедные, высокоглинистые, забалансовые руды, а также небольшие месторождения урановых руд, переработка которых ранее считалась экономически нецелесообразной. Предварительная подготовка таких материалов позволит значительно

существу является тонкозернистым мусковитом, смешанным или переслаивающимся с монтмориллонитом, а вермикулит - это аналог монтмориллонита с тальковой структурой. Хлорит в глинах обычно смешан с другими глинистыми минералами и часто его трудно определить.
У глинистых минералов много общих физических свойств; за исключением каолинитовых минералов, они не встречаются в виде макроскопических кристаллов, а образуют землистые липкие массы. Содержание воды в глинистых минералах изменяется в зависимости от влажности атмосферы, и соответственно изменяется их плотность. Следовательно, различить глинистые минералы по их физическим свойствам крайне трудно и поэтому удовлетворительная идентификация минералов глинистой фракции осадков или почв представляет собой одну из наиболее трудных проблем для минералога. Для этих целей необходимо сочетание нескольких видов анализа - оптических, рентгеновских, а в некоторых случаях дифференциально-термического и химического.
3.1 Каолнннт А148ЦОю(ОН)
Каолинит обычно встречается в виде землистых агрегатов, псевдогексагональные пластинчатые кристаллы этого минерала представлены на рисунке 3.1.
Это белый минерал, часто окрашенный примесями в красноватый, коричневый или серый цвет.
Состав каолинита близок к формуле, атомные замещения незначительны или отсутствуют. Из четырех политипов каолинит наиболее распространен, остальные представлены диккитом, накритом и метагаллуазитом. Диккит и накрит встречаются редко, метагаллуазит распространен умеренно. Политипы отличаются способом наложения основной структурной единицы (каолинитового слоя), состоящего из тетраэдрического слоя, соединенного со слоем гиббситового типа. Правильная последовательность из одного, двух и шести каолинитовых слоев обнаружена в каолините, дикките и накрите соответственно. Метагаллуазит образуется из галлуазита, А14814(0Н)я0ю-8Н20, состоящего из закономерно чередующихся каолинитовых слоев и межслоевой воды. По существу метагаллуазит представляет собой галлуазит, из которого удалена большая часть межслоевой воды; характерно несимметричное наложение.
Каолинит образуется при разложении других алюмосиликатов, главным образом полевых шпатов, а также в процессах выветривания и гидротермальной деятельности. Мощные отложения образовывались в процессе гидротермального изменения полевых шпатов, гранитов и гранитных пегматитов. Некоторые месторождения возникли в результате эрозии