xx浸出液处理工艺设计Word文档格式.docx
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一是尽快找到大量的可地浸开采的砂岩铀矿资源，改变这部分资源目前只占总储量不到5%的现状，这在短期内显然是难以实现的；
二是加紧进行铀矿堆浸工艺技术的研究，开发出适应我国矿性多变、品位相对较低的硬岩铀矿堆浸技术。
只有通过进行深入系统的铀矿堆浸工艺技术的研究，加紧提高我国天然铀堆浸生产的技术水平，才有可能有效地扩大我国铀矿资源可开发利用的范围，降低我国天然铀生产成本，从而提高我国天然铀产量，满足我国国防建设的需要。
3.设计原则及工作制度
总的设计原则是：
安全、经济、环保、方便易行等。
即：
（1）遵循因地制宜、高效快速的原则。
在工艺流程的选择上既考虑到技术的可行性,又要根据地形条件做到因地制宜,在工艺设备的布置上尽量使物料自流,这样可以节省能源动力消耗；
（2）尽可能多地采用新工艺、新材料；
（3）遵循在保证工艺要求的前提下尽可能节约投资的原则,使矿山开发建设的投资额度控制在较低的水平；
（4）遵循将安全与环境保护放在第一位的原则。
工作制度：
一年工作330天，余下35天作为检修时间。
吸附淋洗车间一天工作4班，每班6小时。
沉淀一天一班，一班8小时。
4.主要工艺流程
4.1主要工艺技术指标，见附录一
4.2矿石破碎
从各工区或选厂来的矿石进到700t的原矿仓，经电磁振动给料机和皮带运输机送到PEF600×
900颚式破碎机粗碎到-80mm，通过皮带运输机送到SZZ单层振动筛筛分，筛上物（+25mm）用皮带运输机返回到φ1650液压圆锥破碎机中碎后与粗碎矿石一起再次进到振动筛；
筛下物（-25mm）用皮带运输机送到球磨厂房的350t粉矿仓。
以上设备设施是目前常规生产线所使用的矿石破碎系统，原设计处理能力为50万t／a，而现有常规生产线每年矿石破碎量不到10万t／a，由于其处理能力有足够的富余量，完全可以满足渗滤浸出用矿石的粗碎和中碎的要求，因此本次技改渗滤浸出流程中破碎系统的粗碎和中碎设施不再新建。
球磨厂房粉矿仓中的-25mm矿石经电振给料机和皮带运输机送到细碎系统的直线振动筛加水筛分，筛上物（+5mm）用皮带机给到细碎设备惯性圆锥破碎机（暂定）破碎后再用皮带运输机返回到直线振动筛。
筛下物直接进到螺旋分级机分级洗泥。
分级机粗砂（0.2～5mm）通过高架皮带运输机送到堆矿场，溢流（-0．2mm）流到φ15000浓密机浓缩（必要时加絮凝剂），浓密机溢流返回振动筛，底流（矿泥）则直接进到常规搅拌浸出系统处理。
4.3渗滤浸出设施
新建10个容积为1000m3的渗浸池并对内壁做防腐处理，每个渗浸池对应一个容积为300m3的集液池（兼配液池）。
矿石通过皮带运输机或装载机从堆矿场运到渗浸池，再用安装在渗浸池上的轨道式电动耙矿机将矿石在池内运移和耙平。
电耙机还用于松堆和卸堆。
渗浸池底部和上部都装有布液系统，溶浸液在配液池配制，用泵送到渗浸池，可分别从底部和顶部进料。
当矿石堆到约1.3m高时进行首次酸化，随后用电耙机松堆，全部矿石堆完后，再进行第二次酸化和松堆。
渗浸池流出液自流到集液池，若酸度和铀浓度符合一定要求，则送到600m3的浸出液高位贮池，否则加酸和氧化剂后串到下—级渗浸池浸出。
浸出结束后，尾渣用水洗涤，用电耙机、挖掘机和汽车配合出渣。
4.4离子交换与产品沉淀过滤设施
利用现有闲置的13＃厂房经改造后作离子交换和产品沉淀过滤厂房，其附属的贮液池经改造后作为浸出剂、转型剂配制池和淋洗合格液、吸附尾液贮池。
吸附过程在吸附塔内进行【1】，3个塔串联吸附，吸附原液从首塔进入，经三塔串联吸附后，尾液从末塔排出，返回浸出工序循环使用或作为废水外排处理。
当首塔吸附流出液铀浓度等于进料液铀浓度时，认为首塔吸附饱和，把它从吸附系统切断，末塔接入新塔，组成新的串联吸附塔序。
即原来的第二塔变为首塔，末塔变为二塔，新接上塔变为末塔。
淋洗也使用三塔串联长距离淋洗，淋洗剂以一定流速从首塔进入，经过三塔串联淋洗，从三号塔流出的淋洗液均为合格液。
当淋洗首塔流出液铀浓度达到15g·
L-1左右时，淋洗首塔可从淋洗系统中切断，返回吸附工序。
淋洗系统又接上新的饱和塔作末塔，组成新淋洗序进行淋洗，如此反复进行。
淋洗剂在淋洗剂配制池中配好后用泵经流量计进到吸附塔顶部，淋洗合格液流到合格液贮池。
淋洗后的树脂用10％硫酸转型，转型剂在转型剂配制池中配制，转型液则流入淋洗剂配制池。
合格液贮池中的淋洗合格液用泵打到沉淀槽，用氢氧化钠沉淀，沉淀操作时加入部分经浓缩和陈化的沉淀物，即采用沉渣循环工艺。
沉淀产物用泵送到沉降分离槽，分离槽底流部分返回沉淀、部分进到板框压滤机过滤，过滤进料结束后，用清水洗涤滤饼并用压风吹干。
卸出的滤饼即为“111”产品，装入产品桶待运。
4.5废水处理与尾渣处置设施
废水处理利用现有的尾矿中和设施，经处理后的中和产物通过溜槽和泵送到尾矿库。
渗滤浸出结束后，浸出尾渣卸堆前用清水洗涤，使流出液pH达3.5以上，然后用汽车倒入尾渣场并按1％比例拌合石灰。
尾渣场出口建透水拦渣坝和集液池，尾渣场排液集中于集液池，用泵返回渗浸场配制溶浸液，达到排放要求则外排。
5.浸出液处理主要工艺流程
自己动手用cad画！
6主要工艺参数
根据项目简介中列出的数据以及常规铀水冶厂所确定的工艺参数可将吸附、淋洗、沉淀及过滤四个流程的主要工艺参数如下表列出：
序号
参数名称
参数
一、吸附工序
1
吸附方式
三塔串联顺流吸附
2
树脂类型
强碱性阴离子交换树脂
3
溶液流量
16m3/h
4
空塔线速度
8m/h
5
吸附段数
3段
6
吸附原液U浓度
1g/L
7
吸附尾液U浓度
<
10mg/L
8
贯穿时间
15min
9
孔隙度
40%
二、淋洗工序
淋洗剂
1.0MNH4NO3+0.1MH2SO4
淋洗方式
三塔串联顺流淋洗
淋洗段数
淋洗效率
97%
1m/h
合格液U浓度
15g·
L-1
三、沉淀工序
沉淀剂
氢氧化钠片碱
沉淀pH
7.0～7.5
沉淀时间
1h
老化时间
23h
沉淀温度
常温
沉淀母液U浓度
10mg·
沉淀形式
重铀酸钠
四、产品过滤工序
过滤设备
加压过滤机
台数
2台
滤板规格
800mm×
800mm
滤饼厚度
32mm
产品“111”含水
30%
“111”产品含U
＞60%
7设备计算
7.1吸附塔尺寸计算[4]
根据我国铀水冶厂生产实践统计，以及设计任务的要求，可确定水冶厂的工作制度。
取年工作日为330天，连续工作，即一天工作四班，每班工作6小时【3】。
则：
每年处理的原液量：
V=m3/a
每年处理的U：
m=t/a
7.1.1塔径
由已知参数：
吸附空塔线速度8m/h，溶液流量16m3/h可计算：
吸附塔截面积：
S=m2
由S得塔径：
d=m
7.1.2单塔树脂床高
由已知参数：
吸附空塔线速度8m/h，孔隙度40%，贯穿时间15min，吸附段数3段可计算：
在树脂中溶液流速：
v=m/h
15min内溶液流过的距离：
L=m
所以，总树脂床高为m
单塔树脂床高：
h=m
生产中实际所需的树脂量比理论所需树脂量大，故取单塔树脂床高h=m。
7.1.3塔高
吸附塔高度为树脂床层、自由空间、上下封头及底柱高度组成【5】。
令：
H1为树脂床层高度，由上可知H1=m
H2为自由空间高度，其一般取树脂床层高度的1/3-2/3，现取1/2，即为m
H3为上下封头高度，其一般为半球形，故总高为塔径，即为m
H4为底柱高度，取m
故塔高：
H=H1+H2+H3+H4=m.
由于上下封头部分的容积可以装树脂，所以实际塔高m即可。
7.2树脂选型
离子交换树脂的选型与酸法堆浸采铀浸出液成分特点息息相关，酸法堆浸采铀是借助硫酸溶浸液将铀成份从固体转化成液体的化学采矿方法【9】。
因此，浸出液含硫酸，显酸性，浸出液中铀浓度1g/L，同时其中也包含了浸出时残留的氧化剂以及随着浸出过程进入溶液中的少量铁、铝等其他杂质离子。
综合各种因素以及关于不同的离子交换树脂对吸附与淋洗的影响的大量试验，现决定采用交换树脂进行吸附淋洗。
树脂常用的有：
酸性阳离子树脂：
001×
7强酸性苯阳离子交换树脂；
D001大孔树脂
碱性阴离子树脂：
201*7强碱性阴离子；
201*8强碱性阴离子；
D231大孔树脂
自己去查他们的性能，再决定选哪种！
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7.2.1树脂用量的计算
塔径：
d=1.6m，总树脂床高为5m，湿视密度0.66-0.73g/ml。
树脂体积：
V=m3
树脂质量：
m=kg
7.3吸附效率
吸附原液铀浓度1g/L，吸附尾液铀浓度<
10mg/L。
α=%
7.4淋洗
7.4.1淋洗液的用量
取一天24小时，则：
24小时内树脂上吸附的U：
kg
因淋洗效率为97%，故淋洗下的U：
×
97%=kg
根据淋洗合格液U浓度15g·
L-1可计算：
合格液的体积：
V1=÷
15kg/m3=m3取m3
7.4.2淋洗剂用量
根据淋洗剂：
1.0MNH4NO3+0.1MH2SO4淋洗液体积25m3可计算：
24小时内所需H2SO4物质的量：
m1=25m3×
100M/m3=2500M
所需H2SO4的质量：
m=2500M×
98g/M=245kg
因浓H2SO4的比重为：
1.84×
103kg/m3
故所需浓H2SO4的体积：
245kg÷
（1.84×
103kg/m3）=0.133m3
24小时内所需NH4NO3的摩尔数：
25m3×
1kmol/m3=25kmol
故所需NH4NO3的质量：
m=25kmol×
80g/mol=2000kg
7.5沉淀
产品的沉淀采用片碱（氢氧化钠），常温沉淀pH控制在7.5，沉淀母液铀浓度：
小于10mg/L；
沉淀采用板框压滤，滤饼含水≤30%，产品铀含量≥60%。
沉淀时铀主要是以碳酸铀酰离子的形式存在，为了保证沉淀母液中的铀浓度在小于10mg/L，则需要加入H2SO4使碳酸铀酰离子变成硫酸铀酰离子，再把沉淀池中的沉淀通过压滤机专用泵打到板框压滤机压滤得到产品。
7.5.1沉淀效率【6】
假设合格液与沉淀母液体积相等，根据淋洗合格液U浓度15g·
L-1、沉淀母液U浓度≤10mg·
最小沉淀效率为：
=%
取沉淀效率为：
99.9%
7.5.2沉淀反应物、产物质量计算
根据上述计算中合格液体积25m3、合格液U浓度15g·
L-1、沉淀时间：
1h，老化时间23h、沉淀效率99.9%可计算：
沉淀总时间=沉淀时间+老化时间=1+23=24h
24h内参与沉淀的U：
m=25m3×
15kg/m3×
99.9%=375.37kg
根据铀沉淀过程的主要化学反应【7】：
铀的沉淀：
2UO2SO4+6NaOH→NaU2O7↓+2Na2SO4+3H2O
酸碱中和：
H2SO4+2NaOH→Na2SO4+2H2O
由化学反应方程式可知：
2UO2SO4～6NaOH～NaU2O7↓
261
375.37/238x/40y/634
解得：
NaOH质量x=
NaU2O7质量y=
H2SO4～2NaOH
12
245/98z/40
NaOH质量z=
故：
24小时内总NaOH用量m1=1
所以碱耗为：
NaOH）kg/（U）kg
7.6过滤
7.6.1浓浆体积
根据相关文献、铀水冶厂的基本参数和项目建设以及浓浆运输的要求【8】，取浓浆含水70%，浓浆比重1.5×
103kg/m3，浓浆含NaU2O7：
499.97kg可计算一天中：
浓浆体积V=m3
7.6.2产品体积
已知产品“111”含水：
30%、“111”产品含U：
60%、黄饼比重2.5×
故可知产品“111”含NaU2O7：
77%
产品质量m=÷
77%=649.31kg
产品体积V=÷
（2.5×
103）kg/m3=0.26m3
7.5.3过滤时间
根据铀水冶厂日处理“111”产品体积0.26m3，可假设板框压滤机的板框面积5m2，板框数50个，滤饼厚度50mm。
根据24h内产品“111”含U：
g，产品质量kg可计算：
“111”产品含U：
389.5kg÷
649.31kg=60.01%＞60%符合项目参数要求
故上述计算合理。
8所需设备的计算及选型
8.1设备选择原则
（1）在满足生产工艺要求的前提下，选择成熟可靠、结构简单、便于操作和维护的设备。
（2）工艺设备选型首先立足于选择国产先进、高效节能设备。
（3）关键设备易于实现机械化和自动化，减少岗位操作人员，降低作业人员劳动强度。
（4）尽量选择性价比较高设备，节省设备投资。
8.2吸附塔、淋洗塔选型【10】
由上述计算可知：
塔径1.6m，塔高4m，由此可确定塔的尺寸。
同时因为铀浸出液回收工艺采用的是新型固定床吸附，即三塔串联顺流吸附、三塔串联顺流淋洗共6塔，各塔之间的尺寸都是一样的。
8.3所需管道的选型
地浸矿山因浸出铀的需要，需注入酸、碱、氧化剂，造成了腐蚀的条件【13】，同时使浸出液具有了酸性。
因工艺流程中含有酸性液体，具有腐蚀性，不宜采用金属管道。
因此不管在质量、成本、要求等方面塑料管比较金属管更加适合水冶厂中的管道要求。
在抽出浓浆时，考虑到浓浆时中性，而且是运送固体颗粒多，易磨损等特性，所以选用钢管。
8.3.1淋洗管
进行淋洗时淋洗剂流量2m3/h，取管内流速5400m/h可得到下式：
解得：
d=mm
确定淋洗管型号为PE80级聚乙烯管材。
其主要参数如下：
型号
规格
公称压力（MPa）
公称外径（mm）
壁厚（mm）
计算管径（mm）
PE80级聚乙烯管材
SDR11型
1.25
25
2.3
20.4
8.3.2吸附管、反冲水管
在进行吸附时，溶液流量为16m3/h，故管内流量也为16m3/h。
根据铀水冶厂工艺要求，管内流速不能超过1.5m/s，即5400m/h。
吸附管与反冲水管管内流量相等，故两者的规格相同。
管的直径可由管内流量与管内流速计算得到【14】，即：
d=mm
根据上述工艺要求，对吸附管、反冲水管选择PE80级聚乙烯管材。
0.6
75
4.3
66.4
8.3.3浓浆管
取浓浆管内流量1.1m3/h，控制流速0.5m/s，即1800m/h根据下式：
3.14×
d2÷
4×
1800m/h=1.1m3/h解得：
d=30mm
确定浓浆管型号为焊接钢管：
DN32
8.4所需池子选型
8.4.1集液池与尾液池
工业设计上用到的集液池有两个，一个是用于收集地浸产生的浸出液，其大小与浸出液的流量和进入吸附塔溶液流量有关；
另一个是用于收集反冲水的，其大小与前者一样大。
一般按5h的溶液流量体积来确定集液池的大小.。
已知溶液流量16m3/h，故：
集液池：
V1=5h×
16m3/h=80m3
尾液池是用于收集吸附尾液，然后将其送往井场。
其大小和吸附尾液流量有关，而吸附尾液流量与原液流量相等，故尾液池体积与集液池体积相等。
尾液池：
V2=V1=80m3
集液池与尾液池的体积形状一般为圆筒状，现取高径比为1.0，即高度h等于直径d，考虑安全因素取高度h小于3m，则:
S=V/H=80/3=26.67㎡
S=3.14d2/4d=5.83m
故池的规格为Φ6000×
3000
又因为工艺所处理的浸出液是在酸法地浸条件下产生，故无论是浸出液还是吸附尾液中都具有一定的酸性。
所以，集液池与尾液池必须要耐酸，不易腐蚀且使用寿命长，再考虑池子的大小以及经济等因素，采用钢筋混泥土衬软塑建造的池子最佳。
8.4.2淋洗剂配置槽与洗水槽
工业设计上用到的淋洗剂配置槽池用于配置淋洗剂，其大小与淋洗剂的流量有关。
洗水槽的规格一般与前者同等。
一天内可得到m3。
根据工艺要求，取1天内淋洗剂的用量来确定淋洗剂配置槽的体积。
一般而言，槽的体积是其体内液体体积的1.0～1.2倍，故取淋洗剂配置槽的体积为m3
淋洗剂配置槽的体积形状一般为圆筒状，其高径比在1.0～1.5之间，现取高径比为1.0，即高度h等于直径d，则:
淋洗剂配置槽体积：
V=m3
解得d=m则h=d=m
故淋洗剂配置槽的规格为铀因为淋洗剂中含有一定量的H2SO4，使的整个淋洗剂显酸性。
因此，设计淋洗剂配置槽时一定要考虑它的耐酸、耐腐蚀等问题，对于其也应使用钢筋混泥土衬软塑来建造。
8.4.3沉淀槽
沉淀槽是用于进行沉淀反应以及使沉淀颗粒能顺利沉降的设备，其大小与沉淀总时间，即沉淀时间、老化时间，以及单位时间淋洗合格液的流量m3/d有关。
同淋洗剂配置槽的体积确定一样，沉淀槽的确定也按1天内淋洗合格液的体积来确定。
1天内，淋洗合格液的体积：
V=3
铀水冶厂在工艺上一般都是设置两个沉淀槽，其中一个沉淀槽进行沉淀工序，另一个沉淀槽进行合格液的收集工作。
故两个沉淀槽的体积为淋洗合格液体积的一半，即为m3。
同上，槽的体积是其体内液体体积的1.0～1.2倍，取单个沉淀槽体积为m3。
同上，沉淀槽的体积形状一般也为圆筒状，其高径比在1.0～1.5之间，现取高径比为1.0，即高度h等于直径d，则:
沉淀槽体积：
V=14m3
d=m则h=d=m
故沉淀槽的规格为Φ3000×
合格液是由淋洗剂而来，淋洗饱和树脂的过程中，淋洗剂中的H2SO4几乎没什么变化，因此，合格液也是显酸性的。
故沉淀槽必须要耐酸，同上述槽体设计一样，沉淀槽也应使用钢筋混泥土衬软塑来建造。
8.5板框过滤机选型
工作制度：
一天取一次产品
一天处理浓浆体积V=1.111m3
为了便于工作的连续生产，我们选两个板框压滤机，其型号为XMY70/800-UB，单个可处理容积为1.12m3。
所以选择板框压滤机XMY70/800-UB。
过滤面积m2
滤板规格mm
滤饼厚度mm
滤板数量（块）
容积dm3
过滤压力MPa
地脚中心mm
外形尺寸mm
质量
长L1
宽B
长L
宽K
高H
XMY70/800-UB
70
800×
800
32
1120
4300
660
5290
1100
1265
3937
8.6各类泵选型
选泵需要考虑流量、扬程。
流量需要考虑装置的富余能力及装置内各设备能力的协调平衡和工艺过程影响流量变化范围；
泵的扬程需要留有适当的余量，一般为正常需要扬程的1.05～1.1倍【15】；
装置的有效汽蚀余量应该大于泵所需要的允许汽蚀余量；
介质液面高于泵中心者，应取最低液面；
介质液面低
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