毕业论文-江西某高碳酸盐重选工艺试验.doc

南华大学核资源工程学院毕业设计摘 要:就江西某高碳酸盐铀矿石进行了小型重选试验。试验探索了重选法在除去该矿中碳酸盐的可能和效果。本次试验进行了磨矿试验、摇床重选和溜槽重选。本次试验碳酸盐富集比最高为1.58，铀富集比最高为1.32。试验结果表明，重选法对该矿石中碳酸盐有一定富集，对铀的富集不理想。试验将矿石分成碳酸盐含量高和碳酸盐含量低的两部分，可分别送至碱法浸出和酸法浸出以减少酸耗，为工业应用提供参考。关键词：高碳酸盐铀矿，摇床重选，溜槽重选The exploring reelection experiment of one high carbonate uranium ore from Jiang XiAbstract: For one uranium ore in Jiangxi，we conducted a small-scale re-election experiment. The purpose of the experiment is exploring the possibility and effects on removing the carbonates. We conducted a grinding experiment，shaker chute reelection and re-election. The optimal enrichment ratio of the carbonate is 1.58，the optimal enrichment ratio of the uranium is 1.32.The results shows that the gravity separation has advantages on carbonate enrichment，but not to the uranium. The experiment divided the ore into two parts，the high carbonate content part and the low carbonate content part，which can be taking to alkaline Leaching and acid Leaching，providing a reference for industrial applications.Keyword ：The high carbonate uranium, shaking re-election, chute re-election目 录摘 要i关键词iAbstractiiKeywordii1. 绪论11.1引言11.2试验研究背景12.试验物料、设备和方法22.1试验矿样22.2试验设备42.3试验流程53. 磨矿试验63.1振磨机磨矿试验63.2球磨机磨矿试验74. 摇床重选试验94.1不同磨矿时间矿样摇床重选试验94.2不同粒度矿石样摇床重选试验114.3小结135. 溜槽重选试验145.1溜槽重选试验145.2小结166. 总结176.1试验主要结论176.2本次试验的不足和建议176.2.1本次试验的不足176.2.2本次试验的建议17参考文献18致谢20iv南华大学核资源工程学院毕业论文1. 绪论1.1引言就全球范围来说，能源是维持人类生存发展的必要条件，是国民经济的支柱产业。核能的和平开发利用，是人类征服自然过程中的重大突破。我国能源结构是煤约占63.8%，石油30.1%，天然气3.0%，水电2.5%，核电0.6%。由此可见，我国的能源，绝大部分是依赖于煤炭、石油等化石燃料的燃烧。据规划，到2050年，我国对能源的消耗量将增至目前的3倍，其中对电力的需求更会增长5倍。因此，单纯依靠化石燃料的燃烧，远远不能满足需求。相比于燃煤的火力发电，核电的利用就更表现出优越的性能。据估计，装机容量为1 000MW的核电站，每年仅需25t核燃料，相当于120t天然铀。核电站卸出经处理乏燃料，仅形成约3m3的高放射性废物，较易实现“与世隔离”的封闭处置。传统的火电，不仅产生大量的粉煤灰，而且其中还有相当量的重金属废物，如砷、镉、铅、钒、汞等，同时排放大量温室气体。天然铀是核电发展的基本原料。我国核工业的发展，需要我们加大天然铀的开采和加工力度，以适应大规模发展核电的需求。核工业的发展同时要求铀的提取工艺技术不断地改进和革新。铀提取工艺的革新主要着眼于简化工艺操作、缩短提取流程、节省试剂消耗、降低生产成本。这方面的研究进展，主要体现在低品位铀矿石的处理上。矿石堆浸、微生物浸出、地浸、强酸熟化浸出等技术的研究与应用，为难处理铀矿石的提铀，开辟了新的途径。 目前我国铀矿资源现状形势严峻，不容乐观，因此，我们选矿工作者的任务，就是积极探索研究铀矿采冶新工艺，坚持开发和保护相协调的原则，即合理利用资源，又不损害环境，实现铀提取的高效化和现代化，保证我国核工业健康持续发展。 1.2试验研究背景由于主要有用矿物铀石和少量的铀的氧化物皆易溶于酸中，建议采用化学浸出提铀的方法。其难点在于：矿石中含一定量的CaO、MgO、Al2O3、CO32-等碱性矿物，酸浸时会增加酸的用量。依据有用矿物与脉石矿物的密度性质差异，建议先采用重选方法进行初选，然后采用化学浸出提铀的方法。2.试验物料、设备和方法2.1试验矿样试验矿样来自江西某铀矿山，原矿100Kg。原矿含水，先对矿石进行了烘干后，用堆锥四分法，原矿进行了多次的混匀缩分。矿样制备流程见图1.1。原矿混匀四分法缩分化学分析样多个试验样图1.1 矿样制备流程图为保证矿样代表性，根据公式Q=KD2，原矿最大粒度5mm，对于铀矿石，K取0.1，即化学分析样最小质量Q为2.5Kg。化学分析样制备流程见图1.2。2.5Kg化学分析样破磨混匀缩分出100g样振磨至-200目混匀其余尾弃方格点取50g其余尾弃混匀包装送去分析图1.2 化学分析样制备流程图分析结果见表1.1。表1.1 原矿主要化学组成成分U4+U6+SiO2Al2O3CaOMgOFeOCO2-3P2O5Fe2O3含量0.0760.04961.9814.75.260.460.1934.751.432.1从表1.1可知：矿石主要脉石矿为SiO2；有用组分铀的品位为0.125%，其中有六价和四价铀，且四价铀的含量高于六价铀；原矿含大量的Al2O3、CaO、MgO、FeO、CO32-等的碱性耗酸物。2.2试验设备本次试验，使用的仪器设备见表2.1。表2.1 仪器设备表序号设备名称设备型号设备生产厂家设备用途1鼓风干燥箱鼓风101-2恒温202-2北京中兴伟业仪器有限公司矿石干燥2振动磨样机RK/ZM智能系列武汉洛克粉磨设备制造有限公司矿样制备3球磨机RK/ZQM250100武汉洛克粉磨设备制造有限公司矿样制备4标准振动筛RK/ZS-200武汉洛克粉磨设备制造有限公司矿样粒级筛分5摇床试验6S摇床江西省石城县赣东矿山机械制造厂摇床重选6真空过滤机RK/ZL-260/200武汉洛克粉磨设备制造有限公司矿浆过滤7螺旋溜槽试验小型溜槽江西省石城县赣东矿山机械制造厂溜槽重选2.3试验流程本试验流程是磨矿试验、小型摇床试验、溜槽试验。详细的试验流程见图2.1。试验样3.1-3.8摇床选矿称重试验样2.1-2.5过滤筛分球磨称重试验样4.1-4.4试验样1.1-1.5溜槽选矿称重称重球磨球磨振磨粗粒返回粗粒返回筛分筛分筛分称重化学分析烘干称重过滤烘干称重过滤烘干称重化学分析图2.1 重选试验流程框图3. 磨矿试验矿石选矿前，先进行破磨试验：破磨试验采用振磨机和球磨机两种设备进行。3.1振磨机磨矿试验用振磨机对矿石进行粉碎，以了解该矿石的振磨粉碎性能。试验用缩分混匀后的矿石，试验样编号1.1-1.5,每份200g，时间分别以0.5min，1min，2min，3min，5min进行磨矿。磨矿后用80目筛子进行筛分，充分筛分后对筛上物料和筛下物料称重，计算磨矿后-80目所占百分比，绘制振磨机磨矿细度与时间关系曲线。振磨机磨矿试验结果见表3.1，振磨机磨矿细度与时间曲线见图3.1。表3.1 振磨机磨矿细度与时间关系数据结果序号磨矿时间/min矿石质量/g+80目质量/%-80目质量/%-80目比例/%10.5197.581.7115.858.6321198.352.4145.973.5832198.53.0195.598.4943199.10.3198.899.8555198.80.0198.5100图3.1 振磨机磨矿细度与时间曲线由表3.1和图3.1可知，磨矿进行至3min时，98%以上矿石都可以通过80目筛子。3.2球磨机磨矿试验为使本试验对工业应用更具有参考作用，进行了球磨机湿法磨矿试验。磨矿试验采用武汉洛克粉磨设备制造公司的RK/ZQM(BM)系列智能球磨机进行。试验样编号2.1-2.5，每次矿量200g，磨矿浓度控制约30%，磨矿时间分别控制为10min，20min，30min，40min，50min。每次磨矿后对球磨机进行充分的洗涤并用80目、200目筛子进行湿式筛分，充分筛分后对筛上和筛下物料烘干称重，计算磨矿后-80目和-200目矿所占百分比，绘制球磨机磨矿细度与时间曲线。试验用球磨机见图3.2，球磨机磨矿试验结果见表3.2，球磨机磨矿细度与时间曲线见图3.3。图3.2 球磨机表3.2 球磨机湿法磨矿试验记录序号磨矿时间/min矿石质量/g+80目质量/g-80目+200目质量/g-200质量/g-80目比例/%-200目比例/%110198.297.0239.9461.2451.0530.9220197.440.0732.67124.6679.763.15330197.832.1410.98154.6883.7578.2440198.17.924.28185.99693.85550198.54.443.78187.2896.2594.35图3.3 球磨机磨矿细度与时间曲线根据表3.2和图3.3可知： 随着磨矿时间增长，-80目与-200目矿石含量均有所增加； 磨矿进行至50min时，-80目矿石与-200目矿石含量均超过90%； 随时间增长，-200目与-80目的矿量差逐渐减小，4min后双曲线几乎重合。4. 摇床重选试验4.1不同磨矿时间矿样摇床重选试验首先用不同磨矿时间的矿物进行摇床重选试验。本试验使用实验室小型6s摇床，摇床见图4.1。根据球磨机磨矿细度与时间关系曲线，设计磨矿时间分别为10min，20min，30min，50min的四种矿样，试验样编号3.1-3.4，每次矿量200g，矿浆浓度约25% ，手动均匀给矿，补加冲洗水。摇床重选试验结果见表4.1，产品产率及铀的回收率见表4.2，重产品产率及铀的回收率曲线见图4.2，轻产品产率及铀的回收率曲线见图4.3。图4.1 试验摇床表4.1 不同磨矿时间摇床重选试验结果表序号磨矿时间/min重产物轻产物质量/g产率/%质量/g产率/%110134.767.3553.926.95220118.1459.0769.134.55330106.653.3078.839.445087.843.99547.5表4.2 不同磨矿时间矿样摇床重选试验铀产率及回收率序号磨矿时间/min重产物轻产物质量/g品位/%回收率/%质量/g品位/%回收率/%110134.70.12457.0753.90.12727.38220118.140.11956.3669.10.12835.38330106.60.11850.3278.80.12740.0345087.80.12042.14950.13450.92图4.2 不同磨矿时间矿样摇床重选重产品产率及铀的回收率曲线图4.3 不同磨矿时间摇床重选轻产品产率及铀的回收率曲线据图4.2与图4.3可知，随着磨矿时间的增加，重产物分铀的品位并没有明显的提高，轻产物中铀品位高于重产物，有一定程度的富集。随着磨矿时间增长，矿石粒度减小，轻产物回收率提高。4.2不同粒度矿石样摇床重选试验进行了粒度为-80目、-120目、-160目、-200目矿石摇床重选。试验样编号3.5-3.9，每次矿量500g，矿浆浓度约25%。产物经过滤烘干后送去分析铀品位及碳酸盐含量（碳酸盐用CO32-表示）。不同矿石粒度摇床重选试验结果见表4.3，产品产率、铀及碳酸盐的品位、回收率见表4.4，不同矿石粒度摇床重选试验重产物铀品位及回收率曲线见图4.4，轻产物铀品位及回收率曲线见图4.5，重产物碳酸盐品位及回收率曲线金图4.6，轻产物碳酸盐品位及回收率曲线见图4.7。表4.3 不同粒度矿石摇床重选试验结果表序号矿石粒度/目重产物轻产物质量/g产率/%质量/g产率/%1-80197.639.52290.758.142-120188.737.74290.558.103-16088.917.78391.478.284-200240.148.02234.046.80表4.4 不同粒度矿石摇床重选产品产率、铀品位及碳酸盐含量、回收率表 %序号矿石粒度/目重产物轻产物UCO32-UCO32-品位回收率含量回收率品位回收率含量回收率1-800.14042.084.7235.340.13157.925.8764.652-1200.13939.385.3331.470.13960.627.5468.533-1600.15320.114.9014.870.13879.876.3785.114-2000.12548.024.7548.020.12346.055.0449.66图4.4 不同粒度矿石摇床重选试验重产物铀品位及回收率曲线图4.5 不同粒度矿石摇床重选试验轻产物铀品位及回收率曲线图4.6 不同粒度矿石摇床重选试验重产物碳酸盐含量及回收率曲线图4.7 不同粒度矿石摇床重选试验轻产物碳酸盐含量及回收率曲线从图4.4、4.5、4.6、4.7可知，随着矿石粒度减小，重产物回收率有下降趋势，轻产物产率逐渐提高。轻产物中铀和碳酸盐含量均有提高，这可能有相当量的铀被包裹在碳酸盐矿物中。4.3小结不同粒度矿石摇床重选试验结果显示，轻产物中碳酸盐品位均高于重产物中碳酸盐品位，即碳酸盐，摇床选矿有一定的富集效果。对于原矿碳酸盐含量4.75%，选矿后平均碳酸盐富集1.3倍。在碳酸盐含量提高的同时，铀品位也有相应提高的趋势，可能由于铀赋存在碳酸盐矿物中较多。建议进一步增大矿石粒度进行摇床重选试验，。5. 溜槽重选试验5.1溜槽重选试验探索进行了溜槽重选试验。试验用小型螺旋溜槽见图5.1。设计矿石粒度为-80目、-120目、-160目、-200目的矿石样进行溜槽重选。试验样编号4.1-4.4，每次矿量500g，浓度约25%。溜槽重选试验结果见表5.1，铀、碳酸盐的产率、回收率见表5.2，重产物铀品位及回收率曲线见图5.2，轻产物铀品位及回收率曲线见图5.3，重产物碳酸盐品位及回收率曲线见图5.4，轻产物碳酸盐品位及回收率曲线见图5.5。图5.1 试验用溜槽表5.1 溜槽重选试验结果表序号矿石粒度/目重产物轻产物质量/g产率/%质量/g产率/%1-80357.171.4291.418.282-120334.866.96106.821.363-160315.663.12157.331.464-200286.857.36190.438.08表5.2 溜槽重选试验产品产率及回收率%序号矿石粒度/目重产物轻产物UCO32-UCO32-品位回收率含量回收率品位回收率含量回收率1-800.12671.994.9072.420.16524.137.2927.562-1200.12969.105.0268.430.16027.347.2631.563-1600.11156.064.2356.210.13634.235.7438.024-2000.10648.643.8246.130.11635.345.2642.17图5.2 溜槽重选试验重产物铀品位及回收率曲线图5.3 溜槽重选试验轻产物铀品位及回收率曲线图5.4 溜槽重选试验重产物碳酸盐含量及回收率曲线图5.5 溜槽重选试验轻产物碳酸盐含量及回收率曲线5.2小结溜槽重选试验结果，相比于摇床选矿结果有一定的相似之处，轻产物中碳酸盐含量均高于重产物中碳酸盐含量。溜槽重选轻产物中，粗粒级产品铀的品位较高，-80目铀富集1.32倍。轻产物中碳酸盐富集的同时，铀有一定富集，可能由于铀赋存在碳酸盐矿物中较多。6. 总结6.1试验主要结论从产品碳酸盐和铀富集情况看，-160目的矿石摇床重选碳酸盐富集比最高为1.58，-80目的矿石溜槽重选铀富集比最高为1.32。，随矿石粒度的减小，碳酸盐和铀的富集比均有减小的趋势，说明较粗粒度对碳酸盐的富集有利，矿石过磨对碳酸盐的富集不利。本次试验产品中，碳酸盐富集的同时铀也一定量富集，分析铀赋存在碳酸盐矿物中的含量较多。6.2本次试验的不足和建议6.2.1本次试验的不足本次试验，没有深入对矿石进行工艺矿物学的研究，对铀及碳酸盐矿的赋存状态、嵌布粒度不清楚；针对化学分析铀品时出现精矿和尾矿品位均高于原矿品位的现象，分析矿石中可能存在一定量的有机或无机水溶物，在选矿过程中溶解，导致化验品位偏高； 本次试验限于实验室条件，没有对选矿过程的矿浆浓度进行控制。矿浆浓度也是影响试验选别效果的重要条件；试验给矿均为手动给矿，不能保证给矿量的均匀，这可能导致结果不理想。6.2.2本次试验的建议针对选矿结果，粗粒级选别效果较好，建议对更大粒级的矿石进行重选试验研究；针对矿石轻产品中碳酸盐及铀的富集，建议重产品送至酸法浸出，轻产品送至碱法浸出；针对矿石性质，做更详细的工艺矿物学及矿石化学成分的研究；针对矿山，做详细的矿山地质报告；针对本实验，用更高效的设备，做规模更大的扩大试验，探索更有效的试验条件。参考文献1 王金堂. 铀矿选冶技术的发展趋势J. 核科学与工程, 1984, 3(4): 193-196。2 谢广元. 选矿学M. 徐州:中国矿业大学出版社, 2010. 99-3093 IAEA. 铀矿石加工实验室试验手册M. 奥地利:维也纳, 1990.4 中华人民共和国核工业部. 铀矿石中铀的测定 三氯化钛还原钒酸铵氧化滴定法P. 中国: EJ 267.3-1984 ,1985.3.27.5田树国. 高砷金矿常温常压碱浸预处理工艺研究D.江西理工大学,2009.6孙志富,冯明月,戎嘉树,徐梓阳. 光石沟花岗伟晶岩型铀矿小型重选试验及技术经济初步评价J. 铀矿地质,1994,06:334-342.7杨琳琳,文书明,程坤. 磨矿过程中矿物的解离行为分析及提高单体解离度的方法J. 矿冶,2006,02:13-16.8石仑雷,刘汉钊. 紫金山金矿重选工艺探讨J. 黄金,2006,04:39-42.9陈文耀. 磨矿细度对重选选别指标影响的剖析J. 有色金属(选矿部分),1994,05:21-23+28.10许霞,丁浩,孙体昌,邓雁希. 单一重选法选别湖北绢云母的技术研究J. 中国矿业,2008,No.12905:52-55.11崔学奇,张耀军,吕宪俊. 某高碳质金矿石重选试验研究J. 矿业研究与开发,2007,No.12703:38-39+86.12周家声,李绍华,黄颖. 重选技术的重大突破N. 中国矿业报,2002-12-17.13张予钊. 稀有金属矿石重选分级、磨矿粒度的确定J. 矿产综合利用,1982,03:36-41.14斯科罗瓦罗夫,星火,士满. 苏联贫铀矿石的加工J. 核原料,1978,01:35-41.15. . ,. . ,刘振中. 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