Переработка урановой руды

Переработка природных соединений урана включает обогащение руд (получение рудных концентратов), ураново-рудный передел (получение химических концентратов), аффинаж (получение чистых соединений урана, например, UF₄), сублиматное (гексафторидное) и металлургические производства (получение металла). При выборе метода извлечения урана из руд большую роль играет физико-химическая характеристика урановых минералов, возможность выделения из руды, помимо урана, остальных ценных её компонентов и тип пустой породы.

Конечными продуктами переработки природного уранового сырья являются химически чистые его соединения.

Концентрирование урановой руды

Первая стадия переработки урановой руды — концентрирование.

На этой стадии проводится отделение соединений урана от основной массы сопровождающей его пустой породы. Получаемый продукт представляет собой технически чистое соединение урана (70-^90% U₃Os). Ввиду' необходимости переработки больших объёмов руд предпочитают пользоваться недорогими реактивами. В последующих операциях предусматривается регенерация этих реактивов. В руде содержится малое количество урана, поэтому обогащение обычно проводят вблизи источника руды, чтобы свести к минимуму транспортные расходы.

Добытая руда подвергается процессам обогащения. В зависимости от конкретных особенностей руд применяют радиометрическое обогащение; механическое обогащение и другие способы (флотация, электромагнитная сепарация, термическая обработка ит.д.).

Рис. 1. Рентгенорадиометрическая сортировка кусков урановой руды.

При использовании флотационного метода, породу' дробят и смешивают с водой. Тяжёлые компоненты взвеси осаждаются быстрее. Первичные минералы уфана осаждаются быстро — это тяжёлые минералы. Вторичные минералы урана легче, в этом случае сначала оседает тяжёлая пустая порода. Обогащение руд может быть проведено путём пенной флотации. Тонко измельчённая руда смешивается с водой, к пульпе добавляется моющее средство и натриевые соли жирных кислот. Пульпа энергично перемешивается до образования обильной пены, которая увлекает с собой на поверхность частицы урановых минералов, после чего пена легко разрушается водой, освобождая урановые минералы.

Однако «мокрые» методы плохо подходят переработке руд урана. Сейчас рудники переходят на «сухие» методы, в частности, на радиометрическое обогащение, в котором производительная покусковая сепарация проводится на радиометрических сепараторах.

Методы радиометрической сепарации включают в себя использование разных видов излучения для распознавания ценных компонентов в кусках полезных ископаемых (естественная радиоактивность, световое, рентгеновское, ядерное, электромагнитное излучение различных диапазонов). В автоматическом методе покусковой сепарации руд применяются радиометрические сепараторы, работающие по естественной радиоактивности и рентгенолюминесценции полезных минералов.

Метод рентгенорадиометрической сепарации — наиболее универсальный и селективный способ.

Рентгенорадиометрический метод (PPM) — метод анализа вещественного состава различных материалов и руд на основе внешних источников ионизирующего излучения.

Подлежащая обогащению руда подаётся в приёмный бункер сортировочного сепаратора. Вибропитатель сортировочной машины обеспечивает дозированную непрерывную разгрузку руды из приёмного бункера и подачу её на раскладчик. Раскладчик формирует 4 потока руды с покусковой подачей её в зону измерения и отбора в режиме свободного падения. Каждый кусок подвергается сканирующему рентгеновскому облучению при движении куска в узкощелевой полосе облучения. Спектр вторичного флуоресцентного излучения от куска подвергается компьютерной обработке, определению аналитического параметра разделительного признака и сравнению полученной величины с заданным пороговым значением. Измерительно-управляющая система сепаратора вырабатывает сигнал управления на срабатывание исполнительного механизма на кусок с повышенным или пониженным содержанием ценных компонентов. Исполнительный механизм срабатывает, изменяя траекторию падения куска, который.

направляется в ёмкость отбираемого продукта. Остальные куски падают без отклонения траектории в другую ёмкость, например, «хвостов». Сигнал управления по силе удара пропорционален линейному размеру отбиваемого куска.

Рис. 2. Технологическая схема обогащения урановых руд (радиометрическая обогатительная фабрика, ППГХО, г. Краснокаменск).

Этот метод ;

единственный «прямой» метод оценки содержания большинства элементов в руде или любом кусковом материале. Метод позволяет сортировать крупнокусковой материал в диапазоне крупности от 20 до 300 мм, а в исключительных случаях (особо ценное сырье) и мелкокусковой материал от 5 до 20 мм. Процесс сортировки производится без отмывки руды (сухая технология). Эффективность метода базируется на следующих двух основных факторах: физический — высокая селективность и информативность рентгеновского излучения; технологический — руда при взрывании и дроблении разламывается по плоскостям низкой прочности — плоскостям минерализации, отсюда поверхность кусков более обогащена ценными компонентами, что способствует распознаванию кусков.

В результате обогащения получают концентраты, в которых содержание металла в 100+200 раз выше, чем в исходной руде.