1、某堆浸铀矿山100tU/a密实移动床离子交换工艺设计摘要：本文是应用密实移动床离子交换技术对某铀矿山100tU/a工艺进行设计，主要的工艺过程为堆浸浸出液 过滤 吸附 淋洗 沉淀 压滤“111”产品。浸出液平均浓度为200 mg.L-1，每年生产时间按300天计，水冶总回收率92%。树脂饱和容量为30mgU/mLR，贫树脂残余铀量0.50mgU/mLR，淋洗剂采用5g/L H2SO4 + 1mol/L NaCl,沉淀剂采用片碱(固态NaOH) 。经过各个工艺过程的计算确定了所需物料的量、各种设备的型号数量、管道尺寸。本设计采用单塔吸附，三塔串联淋洗的操作方式。最终合格液中铀浓度可达10.03g
2、.L-1。经过各个工艺的操作处理最终得到产品。关键词:密实移动床；离子交换；堆浸；铀The design of Fixed Bed Ion-exchange Process with 100tU/a with A heap leaching uranium mineAbstract: Dense moving bed ion exchange technology is the application of a uranium mine 100 t/a process to carry on the design, Main processes is leaching liquid filte
3、r adsorption elution precipitate filter-press “111”products.The Leach liquor average concentration is 200 mg. L -1. Every year 300 days production time according to the plan, hydrometallurgy total recovery is 92%. Resin saturation capacity of 30 mgU/mLR, poor resin residual quantity of uranium 0.50
4、mgU/mLR, Drench lotion with 5 g/L H2SO4 + 1 mol/L NaCl, precipitating agent with alkali (solid NaOH). After each process of the calculate and determine the amount of material required, all sorts of equipment model number, pipe size. This design USES double adsorption, three towers in series elution
5、mode of operation. Finally be handled through the process of the product.Keywords: Dense moving bed; Ion exchange; dump leaching; uranium目录引 言11设计部分21.1设计主要参数21.2产品方案及生产规模31.2.1产品方案31.2.2生产规模31.3工作制度31.4设计的指导思想及原则31.4.1指导思想：31.4.2设计原则：42主要工艺原理介绍42.1堆浸42.1.1堆浸发展42.1.2堆浸的工艺流程42.1.3堆浸的优缺点52.2密实移动床离子交换法
6、62.3离子交换树脂72.3.1离子交换反应72.3.2离子交换树脂的分类72.4主要反应过程83主要工艺流程简介93.1浸出液过滤103.2吸附103.3淋洗103.4树脂转型113.5合格液沉淀及压滤113.6母液回用114初步物料衡算114.1生产方式的选择114.2生产能力计算125主要工艺过程计算125.1吸附过程的工艺计算125.1.1 物料衡算125.1.2 吸附塔直径、塔高、塔数和塔壁的确定125.2淋洗工序计算175.2.1淋洗塔直径175.2.2塔高185.2.3锥形底部计算185.2.4塔设备的参数185.3沉淀工段的计算185.3.1 沉淀过程的计算196工艺过程物料和
7、铀平衡计算206.1工艺过程所需物料计算207铀平衡计算218工艺设备选型与计算218.1管道218.1.1PVC-U管道218.1.2 304不锈钢无缝管248.2多袋式过滤器248.3管路计算及设备选型258.3.1集液池到过滤器管路计算258.3.2多袋式过滤器串联管路计算268.3.3过滤器到吸附塔管路计算268.3.4淋洗剂管路计算268.3.6转型管路计算268.3.7沉淀槽到板框压滤机管道计算278.4各工序段集液池的计算选型278.4.1原液池278.4.2淋洗剂配制槽、化盐池、转型剂池278.4.3合格液池、沉淀池278.4.4硫酸罐288.4.5尾液池288.5产品过滤和干
8、燥设备的选择288.5.1板框压滤机的选型298.6泵的选型298.6.1原液到吸附塔及反冲洗水所需的泵308.6.2淋洗剂到淋洗塔所需的泵308.6.3浓浆泵的选择308.6.4转型泵、尾液泵319工艺参数一览表3110设备一览表3211生产车间布置简单说明3211.1厂区布置原则3211.2吸附塔布置3311.3储槽布置3311.4泵布置3411.5管道安装原则3412供电要求3513环境保护及安全生产3513.1三废的主要来源及处理方法:3613.2 个人安全必须严格遵循的防护规程3714工艺总结37参考文献38谢辞40附图1:工艺-1工艺流程图。附图2:工艺-2设备形象系统图。附图3:
9、工艺-3车间平面布置图。附图4:工艺-4数质量流程图。vi引 言铀资源是与国家安全密切相关的战略资源，是核大国地位保障的基础。根据国际原子能机构的统计全球铀矿资源总量约为1238万(以可回采矿石中铀的回收量计算)，其中已查明资源量约547万,待查明资源量约791万。澳大利亚、哈萨克斯坦、俄罗斯、美国、加拿大等是铀矿资源丰富的国家，也是主要的铀矿生产国和供应国。我国是铀矿资源不甚丰富的国家，自1955年开展铀矿普查勘探工作以来，全国共探明了200多个铀矿床，其主要的铀矿床类型有花岗岩型、火山岩型、砂岩型、碳硅泥岩型、含铀煤型等，在已探明的铀资源中花岗岩型占，火山岩型占，砂岩型占，碳硅泥岩型占，其
10、它类型占。目前已探明的并经国家储委批准的铀资源储量约吨金属，已经正规设计开采的约吨，尚有约13万吨有待开发利用。在探明的铀矿床中，矿床金属总量大于的占矿床总数的，金属量约占一半。矿床金属量在的占矿床总数的，金属量占，矿床金属量在1000t以下的占矿床总数的金属量占，铀矿床规模普遍偏小，铀矿体的埋藏深度较浅，一般小于米。铀矿的平均品位偏低。 时至今日，铀的用途已广为人知，并具有更大的发展潜力。铀的主要用途是用来制造核武器和用于核发电。核武器是一个国家军事实力的重要体现，它直接影响国家在世界政坛的地位。核发电在日常生活中的比例越来越大，最高的法国已经达到了。核发电方便简洁，没有太多的限制条件，极大
11、的满足了人们的多方需要。现在纯金属铀是核反应堆和原子弹中使用的核燃料。美国用贫化铀制造的一种高效的燃烧穿甲弹“贫铀弹”，能烧穿30厘米厚的装甲钢板。少量用于电子管制造业中的除氧剂和惰性气体提纯（除氧、氢），国外非军事工业中贫铀用量最多的是制造乏燃料及高放废液运输容器和放射源屏蔽容器。此外，现在用铀作为燃料的核电站，已能供应约的世界电能。可想而知，铀作为一种新型能源在国民经济发展中不可或缺。中国的核电事业在国家的科技和经济基础都十分薄弱的条件下建立的，经过几十年的建设，中国核电发展取得了重大突破，近两年的核电建设更清晰的显示出加快的趋势。中国铀工业正面临着新的机遇和挑战。核电工程的批量建设，多年
12、来铀工业的调整成效和科技进步，国家和核工业总公司正在推行的一系列改革措施，以及世界铀市场的复苏，都为中国铀工业的发展提供了新的机遇。中国铀工业跨入新的世纪，必将向技术新、队伍精、规模大、效益好的方向持续发展，保证核工业的需求，为国民经济的繁荣做出贡献。铀裂变时产生的同位素及其射线，在工农业生产和科学技术领域中有广泛的用途。例如，在工业上利用射线实现生产自动控制，无损伤检查，给玻璃染色等；在农业上利用射线培育良种，防止病虫害等；在医学上用于灭菌消毒，临床诊断及治疗；在地质勘探工作中用来找矿等等。鉴于铀的广泛用途与对国家国防工业的重要性，铀提取工艺的研究也就显得格外重要。目前应用于工业生产的铀提取
13、技术有很多种，并取得了良好的效益。目前我国工业上应用广泛地铀提取工艺上应用最多的是离子交换法提取铀。离子交换技术的应用至今已经有三十年的历史，但是其新型高效的设备研究与发展，是近十几年来才大规模的兴起的。离子交换法是一种化学纯化技术。它具有分离选择性强、浓缩倍数高、操作方便等优点，被广泛的应用于工业生产中。如在我国铀提取工艺中离子交换技术已经得到广泛的应用。离子交换在工业上的应用是通过离子交换设备为主体组合配套的离子交换装置来实现的。随着我国近些年来核工业的发展，对铀资源的需求日益增加。而随着铀的资源锐减。这样，从低浓度的浸出液中提取铀成为了关键。这使得离子交换技术得到了广泛的应用，并且经过对
14、离子交换技术与装置的研究，在铀提取工艺上已经取得了很好的效益。与化学沉淀法相比离子交换技术具有可以从浓度很低的浸出液中几乎定量地将铀提取出来；既能处理清液，又能处理矿浆；试剂的消耗又少的优点。离子交换在工业上的应用是通过离子交换设备为主体组合配套的离子交换装置来实现的。离子交换设备的种类繁多、特点各异。目前我国铀水冶厂及铀矿山废水处理厂中应用的离子交换设备铀: 水力悬浮床、 空气搅拌床、 密实固定床、塔式流化床以及密实移动床五种。本设计采用的是密实移动床离子交换法提取铀。1设计部分1.1设计主要参数 （1）浸出液平均浓度为，每年生产时间按300天计，水冶总回收率。产品干基含铀量为；（2）树脂饱
15、和容量为，贫树脂残余铀量；（3）吸附空塔线速度，吸附尾液铀浓 ；（4）淋洗剂：,淋洗空塔线速度； 淋洗温度：常温 淋洗剂用量：（5）沉淀剂：沉淀，片碱(固态),沉淀母液铀浓度；(6) 沉淀,沉淀时间24小时。1.2产品方案及生产规模1.2.1产品方案最终产品为“111”（重铀酸钠）即黄饼。1.2.2生产规模年产1001.3工作制度年工作日为300天，每天三班，每班三小时1.4设计的指导思想及原则1.4.1指导思想：毕业设计是核化工专业最重要的实践性教学环节，是专业教学计划的重要组成部分，是培养实际工作和动手能力的重要教学手段，是培养学生综合运用所学专业知识分析和解决实际生产问题能力的必要教学环节。通过毕业论文设计的特征能够使核化工与核燃料专业的学生初步掌握工艺设计一般过程和方法，经过铀水冶化工工艺设计的训练使其具备一定的铀水冶化工工艺设计能力，对以后不论从事生产、基础建设、还是从事科研或管理方面的工作都有着十分重要的意义，对核化工
