CS257663B1 - Způsob omezení tvorby nánosů při tlakovém loužení rud, zejména uranových, kyselinou sírovou - Google Patents

Abstract

Na suspenzi rozemleté rudy v roztocích uvedených zpét do oběhu ,1e působeno práškovým síranem vápenatým, který vytváří nukleaění zárodky a tak vyčerpává přesycení roztoků síranem vápenatým způsobená vzrůstem teploty v procesu tlakového loužení. Větší část přesycení je tak vyčerpána Interakcemi se zavedenými nukleačníml zárodky a jen menší část Interakcemi se stěnami zařízení.

Description

Předmětem vynálezu je způsob omezení tvorby nánosů na vnitřních stěnách loužicích reaktorů, na vnitřních stěnách potrubí a armatur, na povrchu míchadel a jiných vnitřních vestaveb při procesu tlakového loužení rud, zejméně uranových. '

Loužení rud kyselinou sírovoujpři teplotách v rozmezí 100 až 250° C a tlaku vyšším než je tlak atmosferický;se používá pro získávání cenných kovů, zejména uranu, ale i mě- g di, niklu, kobaltu a dalších, z rud, které se při teplotách pod 100° C vyluhují velmi pomalu anebo s nedostatečnou účinností.

Je také známou skutečností, že suspenze vyloučené rudy s obsahem volné zbytkové kyseliny sírové po separaci užitkového kovu je před vypuštěním na odkáliště zneutralizována hydroxidem, oxidem nebo uhličitanem vápenatým. Při neutralizaci loužicích roztoků s obsahem kyseliny sírové suspenzí hydroxidu vápenatého na vhodné pH dochází k vylučování sraženiny síranu vápenatého, které je doprovázeno současnou tvorbou galovitých sraženin hydroxidu železitého, hlinitého a případně dalších hydroxidů přítomných kovů.

H₂S0₄ * Ca(0H)₂ —-»· CaS0₄ + 2H₂O

Fe₂(SO₄)₃ + 3Ca(OH)₂ ---> 2Fe(0H>₃ + 3CaSO₄

A1₂(S°₄)₃ + 3Ca(°^H)2 —2^A1(OH)3 ♦ 3^caS°₄

Vzniklá suspenze;představující směs vyloužených částic rudy, síranu vápenatého a galovitých hydroxidů;je v současné době ukládána jako odpad na odkališti. Na odkališti dochází k sedimentaci vyloužených částic rudy, nerozpustných hydroxidů a síranu vápenatého. V případš uzavřeného vodního hospodář257663

- 2 ství je vyčeřený roztok použit znovu v procesu úpravy rudy. Roztok použitý pro zpracování rudy je takto tvořen roztokem uvedeným zpět do oběhu, který obsahuje rozpustné sírany alkalických kovů, to je síran sodný NdgSO^, síran draselný I^SO^ a síran vápenatý CaSO^ v mezích jeho rozpustnosti. Tento roztok je používán při fyzikální úpravě rudy mletím za mokra. Po rozemletí je vzniklá suspenze předehřátá přímým nebo nepřímým způsobem a je na ni v loužicích reaktorech za zvýšeného tlaku a teploty působeno kyselinou sírovou. Zvýšená teplota a tlak příznivě působí na rychlost loužicích reakcí. Nevýhodou tohoto způsobu je intenzivní vznik nánosů v celém zařízení loužení.

Nánosy, ve své podstatě bezvodý síran vápenatý znečištěný částicemi rudy, narůstají na vnitřních stěnách potrubí a armatur, na povrchu míchadel a všech vestaveb, které jsou ve styku s reakční směsí. Rychlost tvorby nánosů dosahuje -5 -1 hodnot 3.10 ^J m.h a často je místně i řádově větší. Narůstající nánosy zhoršují i funkci loužicích reaktorů a nutně tak vyvstává potřeba jejich odstraňování. Odstraňování nánosů vynucuje periodické odstavování loužicích reaktorů, což způsobuje nízké časové využití zařízení, které nepříznivě ovlivňuje ekonomiku procesu. Nánosy jsou odstraňovány mechanicky s vysokou spotřebou ruční práce, kterou nelze mechanizovat a navíc za velmi obtížných hygienických podmínek. Je známou skutečností, že rozpustnost síranu vápenatého ve vodě se zvyšováním teploty klesá.

teplota ?°cl	5	10	20	40
Rozpustnost W fkg CeSO,/ /kg h2<3 4	0,00181	0,00190	0,00206	0,00213
teplota	60	80	100	120
Rozpustnost W Ckg CaSO./ /kg h2o} 4	0,00138	0,00093	0,00064	0,00045

- 3 teplota (°<ή 130 140 150

Rozpustnost W (kg C^S0₄ /kg H₂0j ⁴ 0,00035 0,00026 0,00019

I když dochází na odkaliSti k ředění roztoku deětovou vodou, obsahuje recyklovaný roztok o teplotě 5 až 20° C, panující na odkaliěti, vždy více síranu vápenatého než je jeho rozpustnost při teplotě procesu 150° C. Aktuální koncentrace síranu vápenatého v roztoku při teplotě 150° C je pak vyěší než rovnovážné koncentrace síranu vápenatého v roztoku. Tento rozdíl,nazývaný také přesycení roztoku, je hlavní příčinou vzniku nánosu síranu vápenatého a jeho růstu na plochách, které jsou v kontaktu s reakční směsí. Zpočátku rostou nánosy na exponovaných plochách jen velmi pomalu, zejména při malých hodnotách přesycení roztoku. To odpovídá představám o růstovém mechanismu, podle nichž se na exponovaném povrchu vytvoří krystalové zárodky, které se postupně rozrůstají, až je celá plocha pokryta rovnoměrně vrstvou nánosu, jehož tlouštka se pak zvyšuje rychlostí úměrnou přesycení. Při známé tendenci síranu vápenatého tvořit přesycené nestabilní roztoky je pak přesycení vyčerpáváno hlavně růstem krystalů na stěnách, to je sekundární nuklěacl kontaktem a nikoliv primární nukleací.

Známý inhibiční efekt hydrogen-fosforečnanových iontů HPO^ a polyfosforečnanových iontů (PO^”^ na nukleaci málo rozpustných síranů nelze využítjprotože uvedené anionty negativně ovlivňují separační proces. Jiným známým způsobem omezení tvorby nánosů síranu vápenatého je snížení koncentrace vápenatých iontů v roztoku přídavkem uhličitanu sodného NagCOp který reaguje se síranem vápenatým CaSO^ na síran sodný NagSO^ a uhličitan vápenatý CaCO^

NagCO^ CaSO^ — ► CaCO^ + NaSO^

Nevýhodou tohoto způsobu je to, že přídavek uhličitanu sodného zvyšuje spotřebu kyseliny sírové v loužení a tak zhoršuje ekonomiku procesu.

Jiné známé způsoby na omezení vzniku a růstu nánosů,

2.57663

- 4 jako je hydrofobizace exponovaných ploch nebo magnetická předúprava reakční směsi,nejsou v případě tlakového loužení rud kyselinou sírovou účinné.

Stejně tak způsoby odstraňování nánosů vibracemi, ultrazvukem nebo mechanickým stíráním nelze v silně korozivním prostředí tlakového loužení použít.

Tyto nevýhody nemá způsob omezení tvorby nánosů při tlakovém loužení rud podle vynálezu, jehož podstatou je působení práškového síranu vápenatého na neutrální suspenzi rozemletých částic rudy v roztoku uvedeném zpět do oběhu v množství 0,1 až 1 kg síranu vápenatého na 1 m^ suspenze.

S výhodou lze využít jako zdroje síranu vápenatého vyloužený rmut po neutralizaci hydroxidem vápenatým v množství 2.10^ až 2.10 ni recyklovaného zneutralizovaného rmutu na 1 m^J čerstvé suspenze.

Rovněž je výhodným provedením vynálezu to, že se pevný síran vápenatý přidává přímo do rudy před mletím.

Podstatou vynálezu je úmyslné zavádění určitého množství nukleačnlch zárodků síranu vápenatého do systému, které vyvolají kolizní nukleací krystalizaci přesyceného roztoku síranu vápenatého.

Výhody tohoto způsobu jsou zřejmé. Převážná část přesycení se vyčerpá kolizní nukleací se zavedenými zárodky a odejde ze zařízení společně se suspenzí a jen menší část přesycení se vyčerpá interakcemi se stěnami zařízení.

Další výhodou tohoto způsobu omezení růstu nánosů je, že nezanáší do systému nové cizorodé látky, které by mohly negativně ovlivňovat následné separační procesy, případně ovlivňovat složení roztoků uvedených zpět do oběhu nebo zvyšovat spotřebu loužicího činidla.

Příklad 1

1000 kg je množství roztoku m_Q uvedeného zpět do oběhu pro mletí 1000 kg rudy a obsahuje při teplotě 10° C W » 1,7 kg síranu vápenatého na 1000 kg roztoku. Po předehřevu na 50 až 60° C je k suspenzi přidáno 0,1 kg práěkovitého síranu vápenatého za stálého míchání. Potom se suspenze předehřeje ne teplotu 95 až 105° C, při které se v tlakovém reaktoru mísí s kyselinou sírovou v množství 0,150 m^ až 0,300 m^ kyseliny sírové o koncentraci 90 až 98 %, přičemž vzroste

- 5 teplota reakční směsi na 140 až 160 °C. Zahřátíto na 150° C se vyloučí m nánosů síranu vápenatého

W - W 150 0,00170 - 0,00020 _n x 1000 -------—— « 1000 -------------------- 1 ,5 kg .

W + 1 1 + 0,00170 ^r kde W je rozpustnost síranu vápenatého při teplotě 10° Cfkg CaS0₄Ag H₂0j

W 150 je rozpustnost síranu vápenatého při teplotě 150°C Příklad 2

Na 1000 kg roztoku uvedeného zpět do oběhu a 1000 kg rozemleté rudy je recyklováno 2.10*3 _m3 _ag g. 1 nP řinutu po loužení, který je před vypuětěním na kalojem zneutralizován hydroxidem vápenatým a obsahuje 5 % síranu vápenatého. Příklad 3

Na 1000 kg zpracované rudy je přímo do mlýnice dávkováno 0,15 až 15 kg síranu vápenatého.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob omezení tvorby nánosů při tlakovém loužení rud kyselinou sírovou, předevěím rud uranových, vyznačený tím, že se na neutrální suspenzi rozemletých částic rudy v roztocích uvedenýóh zpět do oběhu působí práškovým síranem vápenatým v množství 0,1 až 1 kg síranu vápenatého na 1 nP suspenze.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se na neutrální suspenzi rozemletýeh částic rudy v roztocích uvedených zpět do oběhu působí rmutem po loužení zneutralizovaným hydroxidem vápenatým v množství 2.10 ^J až 2.10 m^J na 1 m^J čerstvé suspenze.
3. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se pevný síran vápenatý přidává přímo do rudy před mletím.