Литвиненко В.Г., Суханов Р.А., Тирский А.В., Тупиков Д.Г.
(Приаргунское Производственное Горно-химическое объединение)


Традиционным и единственным методом предварительного обогащения (сепарации) урановых руд до 2004 года считался радиометрический (РМО), при котором разделение кусков производится по мощности дозы (МД) естественного гамма излучения.

В Приаргунском горно-химическом комбинате промышленная радиометрическая фабрика (РОФ) эксплуатировалась с 1982 по 1993г. Фабрика была оснащена одно-стадиальными сепараторами конусного типа «Гранат», «Агат» и «Вихрь», а позднее - ленточными сепараторами «Лотос». Радиометрическому обогащению подвергалась бедная руда с содержанием урана менее 0,1%, при этом выход хвостов с содержанием урана 0,015- 0,030%, составлял 22 - 26% от перерабатываемой руды (54-59% от машинного класса). Технологическая эффективность выделения хвостов составляла 70-74%. С 1993 года РОФ не работала по ряду причин, среди которых одной из основных - была низкая эффективность и нестабильная работа основного рудосортировочного оборудования - сепараторов.

Последующие разработки ВНИИХТа и ВостГОКа (г. Желтые Воды) значительно улучшили технические характеристики сепараторов, но принципиальных изменений в конструкцию сепараторов не внесли: радиометрический принцип работы, ленточный или конусный раскладчик, 2-3 стадиальная сортировка, пневматические разделяющие устройства. Недостатками этих сепараторов являются:

  1. ошибки связанные с подсветкой соседнего куска, высоким и переменным по своей величине гамма-фоном, влиянием массы куска, косвенным методом определения урана - по радию, нарушением радиоактивного равновесия между членами уранового ряда и диффузионно-газового режима в них;
  2. ленточный (конусный) раскладчик имеет вращающиеся и постоянно движущиеся части, которые сложны и опасны в обслуживании;
  3. 2-3 стадиальная сортировка усложняет оборудование и увеличивает количество довольно ненадежного и дорогостоящего комплектующего - пневмоклапанов;
  4. пневматические разделяющие устройства создают высокий уровень шума-120 дБ каждый. Для обеспечения их работы необходимо постоянно поддерживать давление сжатого воздуха 6,3 атм. и производить его очистку от влаги и масел. Кроме того, пневмоклапаны поднимают в воздух аэрозоль - влагу и шламовую фракцию, оставшиеся на куске после отмывки, что создает неблагоприятную производственную среду.

Сепараторы, разрабатываемые ВНИИХТом – УАС и собираемые на их основе модули РСМ-100, РСМ-200 не имеют окончательной технической документации, не внедрены в промышленных условиях. Сепараторы ВостГОКа позволяют разделить руду на 2-3 продукта с удовлетворительными показателями, однако вопросы обеспечения надежной работы, удаленность материально-технической базы, таможенные барьеры, высокая стоимость оборудования и все недостатки, присущие радиометрическим сепараторам, делают их мало привлекательными.

Таким образом, при использовании в качестве основного разделительного принципа мощности дозы (МД) естественного гамма излучения, в настоящее время отсутствуют какие-либо предпосылки заметного, а тем более резкого улучшения технико-экономических показателей эксплуатации РОФ.

В последние годы на нашем предприятии резко снизилось содержание урана в добываемой руде, возросли объемы добычи, появилась потребность обогащения исходного сырья, экономии материалов и энергоресурсов, что привело к необходимости восстановления РОФ.

Повышение требований к культуре обращения с радиоактивным веществом, улучшению эргометрических характеристик, созданию базы для производства и обслуживания сепараторов потребовали провести поиск другой технологии. Так в 2004 году в ОАО ППГХО была испытана технология рентгенорадиометрической сепарации (РРС), предложенная Красноярской фирмой «РАДОС»

Для опытно производственных испытаний на предприятие был доставлен сепаратор СРФ2-150. Испытания проводились на крупнотоннажной пробе, предварительно классифицированной, отмытой и изученной на предмет контрастности, гранулометрического и фракционного состава. За период испытаний проведено около 40 опытов, рассортировано более 15 т классифицированной рудной массы. Эксперименты проведены с различными настройками сепараторов, разными классами крупности и различными содержаниями в исходной руде.

По результатам испытаний:

    - доказана принципиальная и практическая возможность использования новой технологии РРС для переработки бедных, рядовых и частично богатых урановых руд с целью выделения из руд отвальных хвостов;
    - по критерию эффективности выделения хвостов, который составил для всех изученных типов руд в пределах 90-98%, технологию РРС можно рассматривать как высокоэффективный процесс предварительного обогащения данного типа руд;
    - технологию РРС можно рекомендовать как перспективную для переработки и других типов урановых руд (в т. ч. комплексных урано-молибденовых) и особенно для предварительного обогащения накопленных отвалов забалансовых руд.

В 2004-2005 годах проведено проектирование реконструкции РОФ, а в августе 2006 года запуск фабрики с новой рентгенорадиометрической (РРС) технологией обогащения урановой руды.

На реконструированной фабрике реализована новая схема переработки бедной руды. Бедная руда выделяется при крупнопорционной сортировке на РКС ОТК, дробится до кл. –200 мм и подается на вход ГМЗ. На первой стадии грохочения и отмывки (грохота ГИТ-52Н) из бедной руды выделяются классы: –5 мм, –40+5 мм и +40 мм.. Класс –5 мм, обогащен в 2 раза к исходной руде, направляется в гидрометаллургическую переработку (ГМП) без обогащения.

Класс –40+5 мм выводится в бункер, откуда вывозится на штабель кучного выщелачивания (КВ). Этот мелкий класс, решено не обогащать сепарацией из-за низкой производительности и эффективности процесса. Класс не содержит илов, затрудняющих фильтрацию растворов и является благоприятным для КВ, сокращает сроки выщелачивания и повышает извлечение по сравнению с ранее применявшимся способом выщелачивания из неклассифицированных руд забойной крупности. С вводом РОФ все процессы переработки увязаны в единую схему.

Машинный класс (+40 мм) транспортером подается на РОФ на 2 стадию грохочения и отмывки (конвейер-грохот вибрационный КГВ1,2х10,8). На этой стадии производится окончательная отмывка машинного класса, разделение его на крупный (+90 мм) и мелкий (+40-90 мм) и вывод не сортируемого класса (-40 мм), образующегося из-за передрабливания кусков в процессе грохочения и транспортирования.

Сортируемые классы (+90 мм и +40-90 мм) складируются в бункера, расположенные на двух цепочках. Каждая цепочка состоит из трех сепараторов: один СРФ2-300 и два СРФ4-150. Такое соотношение сепараторов выбрано исходя из их производительности и распределения объема сортируемого материала по классам. Обе цепочки могут работать одновременно или самостоятельно.

В качестве разделительного признака, используемого при сепарации, применяется способ спектральных отношений, реализованный на аналитических линиях урана (Lα и Lβ), К линии железа и вторичного рассеянного излучения. При этом в процессе сортировки отбивается концентрат, объем которого составляет 25-30% от сортируемого класса, что способствует менее интенсивному режиму работы исполнительных механизмов.

Всего за первый год эксплуатации РОФ с РРС рассортировано 610 тыс. т. исходной руды, получено 142 тыс. т. (23,3%) хвостов содержанием в них урана 0,017% и 217 тыс. т. (35,6%) продукта для КВ. За этот период месячная производительность РОФ и выход хвостов достигли проектной величины.

Сепараторы СРФ2-300 и СРФ4-150 работали в штатном режиме с частотой срабатывания исполнительных механизмов 0,8-1 и 2-2,5 куска в секунду соответственно. Это обеспечивало производительность 18-20 т/час для СРФ2-300 и 11-13 т/час для СРФ4-150. Общая производительность комплекса достигла 82 т/час по сортируемому классу.

Выход хвостов составлял от 20,6% до 31,6%. Содержание урана в хвостах составляло от 0,015% до 0,021%. Зависимости выхода хвостов от частоты срабатывания исполнительных механизмов (ИМ) в пределах паспортных данных не установлено. Эффективность выделения хвостов (отношение фактического выхода к теоретическому при равном содержании урана) составляла 85-91%.

Сепараторы позволяют исправить природное неравновесие между слабо активным ураном и радием: среди хвостов наблюдаются радиоактивные (с радием) куски, не содержащие урана, за счет чего средний коэффициент радиоактивного равновесия в хвостах составил 1,38.

Питатель позволяет регулировать производительность так, чтобы куски на раскладчике выстраивались с небольшим интервалом и поступали в зону измерения по одному. Влияния соседних кусков и их массы на результаты замера в пределах одного класса крупности не установлено.

Работа исполнительных механизмов, вибрационных питателей и раскладчиков всех 6 сепараторов, расположенных в одном машинном зале не создают значительного шума. Запыленность, содержание в атмосфере долгоживущих продуктов распада и скрытой энергии находятся в пределах санитарных норм.

Ремонт рентгеновских блоков, исполнительных механизмов, раскладчиков и других механизмов не представляет большого труда при наличии комплектующих, поставляемых с сепараторами, либо по отдельным заявкам.

Таким образом, результаты рентгенорадиометрической сепарации в первый год ее применения на предприятии оцениваются как положительные. Характеристики сепараторов: прямой метод сортировки - по урану, производительность, частота срабатывания ИМ, уровень шума, эргометрия, ремонтопригодность удовлетворяют производство. Полученные показатели обогащения: выход хвостов, эффективность выделения и содержание в них урана, коэффициент обогащения исходной руды по принятой схеме переработки близки к проектным.

В первый год работы практически все затраты, связанные с реконструкцией РОФ окуплены за счет снижения затрат на гидрометаллургическую переработку руд, экономию материалов и энергоресурсов, сокращения сроков выщелачивания руды и повышению коэффициента извлечения металла из руд на КВ.

Предприятие предусматривает расширение РОФ с установкой еще 6 сепараторов типа СРФ и выделение до 400 тысяч тонн хвостов в год. Считаем, что применение современной технологии сортировки и обогащения руд, плодотворное сотрудничество с фирмой «РАДОС» являются основой для успешного решения поставленных задач.