3. Бақылау сұрақтары

1	Уранның қалдықты (тұнбаланған) кен орындарын құру
2	Уранның гидротермальды кен орындары
3	Уран өндіру әдістері
4	Қазақстанда орналасқан уранның кен орындары
5	Уранды қайта өңдеу кен орыны
6	Уран кендері құрылысының ерекшеліктері

4 Уран кендерін байыту

4.1 Уран кендерін байытудың ерекшеліктері

Жалпы пайдалы қазбаларды байыту деп минералды шикізаттарды бастапқы өңдеу үрдістерінің жиынтығын айтады, олардың мақсаты - бос жыныстардан пайдалы минералдарды, тиісті техника-экономикалық жағдайда тәжірибелік маңыздылығы жоқ шикізат құрамына кіретін минералдардан бөліп алу.

Уранды кендердің заттық құрамын байытудың әртүрлі әдістерін икемді пайдалану және байыту мен гидрометаллургия операцияларының мұқият үйлесу кажеттілігін алдын-ала белгілейді. Уранды кендерді байыту кезінде, әдетте, уранның, минералдарын емес, бос жыныстарды бөліп шығарады, оған қоса, уранды кендерді механикалық байыту жалпы технологиялық нобайдың міндетті сатысы емес, ол (механикалық байыту) техникалық тұрғыдан мүмкін және экономикалық пайдалы болған жағдайларда ғана калаулы саты болып табылады.

Уранды шикізаттарды тасымалдауға кететін келіктік шығындардың кенеттен кысқаруы туралы белгілі мысалды келтіруге болады. Құрамында 1% уран бар уранды шикізатты Канададағы Полярлы шеңбер (Эльдорадо) жаныңдағы кендерінің бірінші атом бомбасын дайындау үшін ұшактармен АҚШ-қа жеткізілуі орасан зор ақша тұрды. Уранды шикізатты кен шығатын аймакта уранның 50% мөлшеріне дейін байыта бастағаннан соң, келіктік шығындар 50 есе кеміді.

Механикалық байытуды колдану - кезекті металлургиялық қайта өндеуге кететін химиялық реагенттер шығының кысқартуға, анағұрлым таза гидрометаллургиялық ерітінділер алуға, кейбір зиянды қоспаларды жоюға, қайта өндеуге анағұрлым жұпыны кендерді қосу себебінен шикізаттардың қорларын көбейтуге мүмкіндік береді.

Байыту өнімдері болып-концентраттар, калдықтар (пайдалы үйінділер, пайдасыз үйінділер) және өнеркәсіптік өнімдер табылады. Әдетте пайдасыз үйінді калдықтарға уранның барлық 5-15%-ы кетеді. «Қалдықтар» ұғымының шартты екенін атап өткен жөн. Сонымен, ескі уран байыту фабрикаларының қалдықтары, қазіргі уақытта, олардан уран алу үшін шикізат болуда.

Уранды кендерді байытудың тиімділігін әдетте үш көрсеткіш бойынша, %-бен бағалайды: уранды концентратқа бөліп алу; концентраттың шығымы (қыскартылу дәрежесі); пайдасыз калдық үйінділеріне уранның. шоғырлануы.

Технологиялық циклдің әртүрлі сатыларына кеткен шығындарды талдау кезінде гидрометаллургиялық бөлуге кететін тікелей өндірістік жалпы шығындардың 35-60%-ы шаймалау сатысына келетіні анықталды. Бұл, кұрамында уран мөлшері аз орасан зор кен массасын қайта өндеу қажеттілігімен, сонымен бірге шаймалауға жұмсалатын қышкылдардың, содалардың және баска да реагенттердің үлкен шығынымен түсіндіріледі.

Жұмыс күшінін, материалдардың және жабдықтардың үнемі артып отыратын құны, шаймалау алдыңдағы уранды кендерді алдың-ала механикалық байыту үрдістерін одан әрі кен көлемде колдануға себепші болады.

Уран өндірісі тәжірибесіндегі қолданылатын байыту әдістерінің ерекшеліктері бар. Мысалы, түсті металлургияда кең қолданылатын байытудың дәстүрлі әдістері, көп жағдайларда уран технологиясында қолданыла алмайды. Атап айтсақ, уранды қайта өндеу негізінде бұдан әрі қайта өндеу алдыңда кеннің көлемін кысқартушы әдіс ретінде флотация тиімсіз болып табылады және флотация тек жеке міндеттерді шешу үшін ғана қолданылады.

4.2 Уран кендерін байыту әдістері

Уран кендерін бастапқы байыту забойдың өзінде-ақ болуы мүмкін. Сонымен, бұрын, Шинколобве, Яхимово, Эльдорадо типтес өзекше бай кен орындарында забойдың өзінің де бағыты өзекті кендік шөгінділердің бағыттарының соңынан ілесіп отырған. Бұдан баска, бос жынысты таңдап бөліп алуды да қолданған. Қазіргі уақытта, бұл әдіс өндіріс масштабының үлғаюына және көбінесе уранды кендерді қалдықты кендерден өндіруге көшуге байланысты өзінің мәнін жоғалтты. Радиометр көмегімен транспортерлік лентада қол күшімен байыту әдісі туралы да осыны айтуға бо­лады.

Бұрын кремнезем түйірлерінін әртүрлі қаттылықтарына және уранды минералдардың аралық қабатшаларына негізделген тандап алып ұсақтау - магнитті бөліп шығару және шламдауға арналған ме­ханикалық байытудың, магниттік сепарациялау әдісі белгілі бір мәнге ие болған. Мұндай ұсақтау кезінде уранды минералдар көбінесе аса ұсақ фракцияларға ауысады. Бірақ бұл әдісті пайдалану, шламдық фракцияларды келесі кезекте өндеу кезінде қиыншылықтар туғызады: алынған коймалжындар үлкен тұтқырлығымен, нашар сүзілуі мен тұнбалануымен сипатталады. Бұл әдіс тек кейбір жағдайларда ғана колдануға жарамды.

Уран технологиясында механикалық байытудың үш әдісінің - радиометриялық, гравитациялық, флотациялық зор манызы бар.

4.3 Радиометриялық байыту

Радиометриялық байыту - КСРО, АҚШ, Канада және Австралияда табысты қолданылып келген, кедей уран кендерін байытудың, өте тиімді және маңызды әдіс.

Уран Құрамды минералдардың физикалық және физика-химиялық касиеттерінің әртүрлілігіне байланысты олардың барлығына радиоактивтілік қасиет тән. γ -сәулеленуініқ интенсівтілігін өлшеуге негізделген сепарацияның немесе радиометриялық байыту үрдісінін маңыздылығы - кен массасының конденциялы және қалдық кұрамды уранды өнімге автоматты түрде бөлінуінде. Бұл әдістің та­бысты қолданылуы үшін уранның бөлек кесектер бойынша біртекті емес таралуы талап етіледі, яғни, кен контрасты болуы керек.

Гравитациялық байытудың түрлері: тұкбалау, үстелде концентрлеу, ауыр суспензияларда байыту.

4.1-Кесте. Кейбір минералдардың тыгыздыгы

Минерал	Құрамы	Тығыздығы, г/см1
Уранинит Настуран Браннерит Давидит Карнотит Ураноторит Пирохлор Тухолит Гематит Магнетит Пирит Боксит Доломит Кальцит Каолин Кварц Дала шпаттары	xUO yUO, zPbO xUOvyUO, zPbO U, Th, Ti тотықтары және т.б. U, Ғе, Ті тотықтары және т.б. К2О V2О5, UO3 ∙3Н2О UO2,ThО3,CaО∙SiО2 (U,Na,Ca), Nb,О6 U, Th гидрокарбонаттары + органика Fe2О3 Fe2О4 FeS2 Al2O3∙nH2O CaCO3∙MgCO3 CaCO3 Al2О32SiО2∙2H20 SiO2 (Na, K),0 Al2О3∙6SiО2 ►	8-10 6,5-8, 4,1-4,9 1,5-2,0 4,9-5,5 2,4-2,9

Тұнбалау - тек пульсациялаушы су ағыныңда (немесе ауа ағыныңда) әр түрлі тығыздықты минерал түйіршіктерінің қоспасын бөлу үрдісі. Әр түрлі типті тұнбалау машиналарында минерал түйіршіктерінің кабаты біресе қопсып, біресе нығыздалып, қабаттардың ажырауына және калган массадан уранның неғұрлым ауыр минералдарының. бөлінуіне әкеп соғады. Тұнбалау машиналарындағы пульсация саны 1 минутта 300-600-ді құрайды.

Концентрлеу үстелдерін колдану барысында, тығыздықтары бойынша минерал түйіршіктерін бөлу (0,5мм-ден кем ірілікте) нарифлендермен жабдықталған, жалпақ үстелдің бетінде (диагональ бойынша) су ағыныңда жүргізіледі. Мұндай үстел минутына 200-300 тербеліс санымен және 12-25 мм амплитудамен қайтымды - түсіру әрекетін іске асырады. Концентрлеу үстелі тіпті майда кендерді бөлуге мүмкіндік жасай алады, алайда төмен өнімділігі мен үлкен ауданды қамтитындығы олардың қолдануын шектейді.

Ауыр ортада (минералды суспензияларда) байыту кезінде галениттің (PbS), ферросилицийдің (Fe_xSi), магнетиттің (Ғе₂О₄) және т.б. әлсіз дисперсті сулы суспензиялары өлшемі - 325 меш. қолданылады, олар ауыр гомогенді орта түзеді.

Әдетте 2,6-2,7 г/см³ тығыздықты суспензиялар қолданылады. Кен түйіршіктерінін өлшемі 2-3-тен 100 мм аралықты құрайды. Суспензияда ортаның, тұтқырлығы салдарынан үрдіс қаншалықты ақырын жүрсе де минерал түйіршіктері батып кетеді, не жүзіп жүреді. Мұндай жағдайларда, яғни, уран минералдары басқа ауыр минералдармен (гематит, пирит, сульфид) ассоцияланғанда ауыр суспензияны қолданған қолайлы.

Ауыр суспензияларда кен түйірлерінің өлшемі 2-8 мм болғанда уран кендерін байытудың, аппаратуралық жабдықталуы конустарды немесе спиральді классификаторлар құрауы мүмкін.

Кеннің неғұрлым майда фракциясы үшін (мысалы, 1-2 ден 5 мм-ге дейін ірілікте) суспензиялы гидроциклондау өте тиімді. Гидроциклондарда ортадан тепкіш күштін әсерінен минералдардың, бөліну жылдамдығы едәуір ұлғаяды.

Ауыр суспензиялардың колданылуының мысалы ретінде 2,7г/см’ тығыздықты магнетит суспензиясында канадалық кендерді (настуранды) байыту қарастырылады. Кен түйірлерінін өлшемі 0,2-2мм-ді құрайды.

4.2-кестеде көрсетілгендей, уранды концентратқа бөліп алу бойынша да және оның құрамының қалдықтағы мөлшері бойынша да жакы нәтижелерге А типті кенді байыту кезінде қол жеткізуге болады.

4.2 - кесте. Магнетитті суспензияда уран кендерінің байытылуы

Кен	Уранның мөлшері, %	Уранның бөліп алынуы, %	Концен­тратың шығымы, %	Концен- траттағы уранның. мөлшері, %	Қалдықтағы уранның мөлшері, %
А	0,1	83	22	0,38	0,022
Б	3	95	43	6,65	0,26
В	0,05	58	13	0,22	0,024

Радиометриялық байыгудың. екінші сатысының алдыңда өнім 200 мм ірілікке дейін ұрылуға және 3-4 класты ұсақтауға ұшыратылады. Ірілігі 30 мм кен радиометриялық әдіспен байытылмайды. Радиометриялық байытудық екінші сатысына кебінесе универсалды ленталы, көп торапты сепаратор қолданылады, онда сәулелендіру детекторлары орнластырылған. Бөлгіш шиберлерде электромагнитті құралдар бар. Аппараттардың өнімділігі - 40-50 т/сағ. Сортталатын материалдан шығатын калдықтық шығымы 70-80%-ды құрайды.

4.1-сурет. Биверлодж (Канада) зауытындағы сорттағыш машинаның

нобайы.

1 - аралық бункер; 2 - виброкоректендіргіш; 3 - коргасынды экран; 4 - фотоэлементтін төбешігі; 5 - бос жынысқа арналған конвейер; 6 - кенге арналган конвейер; 7 - ауа ағыны; 8 – корғасынды корғағыш; 9 – сәулелену детекторы; 10 - жұмыс аланы; 11 -жарыккөзі; 12 - конвейерлі лента; 13 - конусты коректендіргіш.

Кеннін заттық құрамына және басқа да факторларға байланысты радиометриялық байытуды басқа байыту әдістерімен, мысалы, гравитациялық әдіспен үйлестіріп немесе жеке байыту үрдісі ретінде де колдануға болады.

4.4 Гравитациялық байыту

Урандық минералдардың және бос жыныс минералдарының әртүрлі тығыздықтары гравитациялық байыту әдісінің негізі болып табылады, бұл минералдардың, олардың сұйық немесе газ тәріздес ортада төмендеу жылдамдыгы бойынша бөлінуін камтамасыз етеді. 4.2-кестеде келтірілгендей, барлық жыныс түзетін минералдардың шамамен 70%-ның тығыздыгы 2,4-2,9 г/см³-ке тең, ал негізгі уран минералдары - уранинит пен настуран бос жыныс минералдарынан 2-4 есе, ал кейбір уран минералдары (браннерит, давидит және т.б.) - 1,5-2 есе ауыр болып келеді. Тек тухолит бос жыныс минералдарынан 1,5 есе женіл болады.

Кейбір минералдар (уран черньдері, карнотит) өте жұмсак және ұсақтау үрдісінде көбінесе ұсақ кластарға өтеді: олар үшін, әрине, гравитациялық байыту тиімсіз.

Гравитациялық байытуға неғұрлым дәл келетін объектілер - уранинит, настуран құрамды кендер және үгіткенде езіліп кетпейтін және магнетитпен, пиритпен немесе гематитпен ассоцирленетін басқа да ауыр уран минералдары. Гравитациялық әдістер көбінесе пегматит типті уран кендерін қайта өндеуде қолайлы.

4.5 Уран кендерін флотациялық байыту

Флотациялық үрдіс қоймалжыңның аэрациялануы кезінде суланбайтын минерал түйшіріктерінін ауа кепіршіктеріне жабысуына және олардың осы көпіршіктермен жоғарыға калкып шығуына негізделген («флотация» қалкып шығу деген мағынаны білдіреді). Суланатын минерал түйірлері суда калып кояды. Мұнда минералдардың тығыздықтарының мәні ескерілмейді. Бөлінетін минералдардың гидрофобизациясына және флотацияланатын минералдар жабысатын көбіктің түзілуіне флотореагенттерді (шығындалуы мүлдем аз) қосу арқылы кол жеткізуге болады. Алайда минерал түйірлерінің ашылуы үлкен роль атқарады.

ХХғ. ортасында түсті металдар кендерін байыту үшін флотацияның колданылуы орасан зор орын алды, алайда уранды минералдарды бөліп алу әдісі ретінде флотациялау сенімді ақтамады. Уран кендерінің майдалығы, уранның тотыққан күйі, реагент-коллекторларды тандау киындығы, нобайлардың күрделігі уран кендерінің флотация­лық байытылуының экономикалық тиімсіз екенін көрсетті. Сондықтан, әлемдік тәжірибеде уран кендерін тікелей сұрыпты флота­циялық байыту мүлдем колданылмайды.

Дегенмен де кейбір жеке тапсырмаларды шешу үшін, мысалы, Биверлоджде (Канада) пиритті фракцияны содамен шаймалау алдыңда, Моабеде және Каннон-Сигиде (АҚШ) кенді карбонатты және силикатты фракцияға бөлу үшін, сондай-ақ ОАР-дың кейбір зауыт­тарында кеннен пиритті бөліп алу үшін флотацияны колданады.

Кеңес дәуірінде флотацияны уран кендерінде (сондай-ақ радиометриялық және гравитациялық уранкенді концентраттарда) болатын сульфидті минералдарды және кен немесе концентраттарды карбонатты және силикатты өнімдерге бөлу үшін колданады.

Соған қарамастан, кейбір елдерде қазіргі уақытта да кедей уран кендерін флотациялық байыту әдісі бойынша зерттеу жұмыстары жүргізілуде.