Luận án nghiên cứu các vấn đề lý thuyết, thực nghiệm, xác định các thông số công nghệ thích hợp cho quá trình agglomerat hóa quặng urani, cũng xây dựng được cơ sở khoa học nhằm áp dụng và phát triển phương pháp agglomerat hóa quặng vào xử lý quặng urani bằng phương pháp hòa tách đống
Trang 1
BỘ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN NĂNG LƯỢNG NGUYÊN TỬ VIỆT NAM Trần Thế Định
NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH AGGLOMERAT HĨA
Trang 2
Cơng trình được hồn thành tại:
Viện Cơng nghệ hiếm — Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam
Người hướng dẫn khoa học:
1.PGS TS Thân Văn Liên, Viện Cơng nghệ xạ hiếm
2 GS.TS Phạm Văn Thiêm, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Phán.bi1ỂH se vases vase 2 maw s an i mans ea bạn
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Viện chấm luận án tiến sĩ
họp tại Hội trường tầng 3, Trung tâm Đào tạo hạt nhân — Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam
vào hồi giờ ngày tháng năm 2019
Cĩ thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia,
- Thư viện Trung tâm Đào tạo hạt nhân
Trang 3CAC CONG TRINH DA CONG BO LIEN QUAN DEN LUAN AN
1, Thân Văn Liên, Trần Thế Định (2015), Nghiên cứu quá trình agglomerate quặng urani nghèo, Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ — Viện Hàn lâm KH&CNVN, ISSN 0866 708X, số 53 (4C), trang 160-168
2 Trần Thế Định, Thân Văn Liên, Phạm Thị Thủy Ngân (2017), Nghiên cứu xứ lý quặng urani vùng Pà Lờa - Pà Rỏng đã agglomerat hĩa bằng phương pháp hịa tách đồng, Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam, Bộ KH&CN, ISSN 1859 - 4794, s6 1B/2017, trang 48-52
3 Trần Thế Định, Thân Văn Liên, Phạm Minh Tuấn, Lê Quang Thái, Vũ Khắc Tuấn, Phạm
Thị Thủy Ngân, Nguyễn Hồng Hà, Lê Thị Hồng Hà, Trương Thị Ái, Nguyễn Quốc Hồn, Hà Đình
Khải (2017), Nghiên cứu phương pháp hịa tách khuáy trộn đề xử lý quặng urani ving PA Lira - Pà Rồng, so sánh với phương pháp hịa tách đĩng, Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam, Bộ
KH&CN, ISSN 1859 - 4794, s6 11B/2017, trang 38-42
4 Trần Thế Định, Thân Văn Liên, Phạm Văn Thiêm (2019), Nghiên cứu xây dựng mơ hình thống kê để tối ưu quá trình agglomerat hĩa ứng dụng trong hịa tách đĩng quặng urani, Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ Việt Nam, Bộ KH&CN, ISSN 1859 - 4794, số 3B/2019, trang 48-52
Trang 4MỞ DAU
Cơng nghệ xử lý quặng urani đã được nghiên cứu ở Việt Nam từ thập niên 70, 80 của thế kỷ trước tại các cơ sở nghiên cứu hàng đầu như: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Vật lý- Viện Khoa học Cơng nghệ Việt Nam Phịng thí nghiệm P70 — Bộ Cơ khí Luyện kim Viện 481 — Bộ Quốc phịng và đặc biệt là tại Viện Cơng nghệ xạ hiếm (Viện CNXH)- Viện Năng lượng nguyên tử Việt Nam Các kết quả đạt được cĩ ý nghĩa nhất định về mặt khoa học và thực tiễn Tuy nhiên do yêu cầu mới về nhiệm vụ thăm dị đánh giá chỉ tiết tài nguyên quặng cát kết urani Nơng Sơn, các kết quả trên phải được vận dụng vào những nghiên cứu ở quy mơ lớn hơn, đủ sức đánh giá tồn diện các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật đối với một khu vực mỏ cĩ triển vọng cơng nghiệp [6]
Hịa tách đống đã trở thành phương pháp được sử dụng rộng rãi trong việc xử lý các loại quặng
vàng, bạc, đồng và urani cĩ hàm lượng thấp Quá trình hịa tách địi hỏi khối quặng phải cĩ độ thắm tương
đối tốt và hạt quặng phải cĩ sự đồng đều để tránh việc tạo kênh của dong dung dich D6 thấm kém của đồng quặng là một trong những nguyên nhân cĩ ảnh hưởng rất lớn tới quá trình hịa tách đống và hiệu suất hịa tách Độ thám kém, tức là dịng dung dịch chậm dẫn đến thời gian kéo dài, hơn nữa hiệu suất thu hồi cũng giảm do khối quặng khơng được làm ướt hồn tồn Hạt mịn và sét cĩ trong quặng là một trong những nguyên nhân chủ yếu làm giảm độ dẫn nước do các hạt mịn sẽ bịt kín các phần khơng gian trống của lớp
[22,23]
Quá trình agglomerat hĩa thường được áp dụng cho quá trình phải xử lý quặng cĩ nhiều hạt mịn và sét cĩ thể liên kết thành những hạt lớn hơn qua cơng đoạn agglomerat Các yếu tố cĩ ảnh hưởng nhiều tới quá trình agglomerat và chất lượng quá trình agglomerat là đặc điểm hạt quặng trước khi agglomerat hĩa,
lượng axit và tiêu hao axit, độ âm [ 19,35]
Do vậy, quá trình agglomerat hĩa là một trong những giải pháp cĩ hiệu quả để nâng cao tính thấm của khối quặng, tăng cường phản ứng hịa tách trong phương pháp hịa tách đống quặng urani nghèo trên thế giới Đối tượng nghiên cứu cho quá trình agglomerat hĩa chủ yếu là các loại quặng khơng đồng nhất cĩ cầu trúc tơi xĩp dễ gây tắc, quặng chứa sét, khĩ hịa tách và quá trình gia cơng sinh ra hạt mịn
Trong phương pháp hịa tách đống quặng urani, thì quá trình agglomerat hĩa gồm các bước sau: quặng urani được gia cơng tới cỡ hạt thích hợp, sau đĩ agglomerat hĩa phần hạt mịn hoặc tồn bộ trong thiết bj aggomerat bang cach bé sung tác nhân hịa tach Quặng sau khi agglomerat hĩa xong, được tạo đống và tiến hành theo phương pháp hịa tách đồng Bằng cách này, dung dịch axit ban đầu được trộn đều với các hạt quặng, hơn nữa một số sản phẩm phản ứng của các khống với axit và sự hydrat hĩa làm cho các hạt mịn đính với các hạt lớn hơn tạo thành các tập hợp hạt tương đối đều nhau làm tăng đáng kề hiệu suất thu hồi urani [16]
Trên cơ sở phân tích các tài liệu đã cơng bố và tính khoa học cần giải quyết, Luận án: “Nghiên cứu quá trình agglomerat hĩa quặng urani và ứng dụng vào việc xử lý quặng urani ving Pa Lira — Pa Rong bằng phương pháp hịa tách đồng”, được thực hiện với đối tượng nghiên cứu là quặng phong hĩa, bán phong hĩa vùng Pà Lừa - Pà Rồng, tỉnh Quảng Nam
* Nội dung nghiên cứu được thực hiện trong khuơn khổ luận án bao gồm:
* Xác định tính thấm của quặng urani ving Pa Lita — Pa Rong;
Trang 5v_ Ứng dụng quá trình agglomerat hĩa vào việc xử lý quặng urani vàng Pà Lừa - Pà Rồng bằng phương pháp hịa tách đồng từ quy mơ PTN đến quy mơ 500 kg/mẻ, 3000 kg/mẻ s* Mục tiêu của luận án:
Luận án nghiên cứu các vấn đề về lý thuyết, thực nghiệm, xác định các thơng số cơng nghệ thích hợp cho quá trình agglomerat hĩa quặng urani, cũng như xây dựng được cơ sở khoa học nhằm áp dụng và phát triển phương pháp agglomerat hĩa quặng vào xử lý quặng urani bằng phương pháp hịa tách đống Đồng thời xây dựng mơ hình thống kê quá trình agglomerat hĩa quặng urani vùng Pà Lừa - Pà Rồng từ các số liệu thực nghiệm
s* Để thực hiện mục tiêu trên, luận án đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau: * Phương pháp thực nghiệm và xử lý số liệu bằng mơ hình thống kê;
v¥ Phuong pháp phân tích hĩa học và vật lý đê đánh giá quá trình agglomerat hĩa quặng và quá trình hịa tách quặng rdni
+ Đối tượng, phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của luận án là quặng urani phong hĩa bán phong hĩa vùng Pa Lira — Pa Rồng, tỉnh Quảng Nam
Các nghiên cứu được thực hiện từ Phịng thí nghiệm, sau đĩ áp dụng thử nghiệm và kiểm tra trên quy mơ 500 kg/mẻ và 3000 kg/mẻ tại Viện CNXH
s*- Điểm mới của luận án:
Luận án là cơng trình khoa học đầu tiên ở Việt Nam nghiên cứu và phát triển phương pháp agglomerat hĩa quặng urani nghèo cĩ tính hệ thống bằng cách kết hợp 2 kỹ thuật hịa tách trộn ủ và hịa tách thấm trong phương pháp hịa tách đống Đồng thời xây dựng mơ hình thống kê quá trình agglomerat hĩa quặng urani vùng Pà Lừa — Pà Rồng từ các số liệu thực nghiệm
s*_ Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Luận án đĩng gĩp vào việc phát triển và ứng dụng phương pháp hịa tách đĩng quặng urani Việt Nam cĩ sử dung quá trình agglomerat hĩa quặng đầu vào để cải thiện tính thấm của quặng, tăng độ ồn định của đồng, nhất là khi triển khai ra quy mơ lớn và cuối cùng là nâng cao hơn hiệu suất thu hồi urani, giảm thiếu tối đa hàm lượng urani trong bã quặng
Kết quả nghiên cứu của luận án cĩ thể được sử dụng làm cơ sở cho các bước nghiên cứu tiếp theo dé đánh giá tài nguyên urani của Việt Nam cũng như để xử lý quặng urani ở quy mơ lớn hơn
+ Bố cục của luận án
Trang 6Chương I
TỎNG QUAN
1.1 Tổng quan về phương pháp hịa tách đống quặng urani
Cơng nghệ xử lý quặng urani kỹ thuật bao gồm nhiều cơng đoạn khác nhau Các cơng đoạn chính trong chu trình xử lý quặng để thu nhận urani kỹ thuật là chuẩn bị quặng, đập, nghiền (trừ hồ tách ngầm),
nghiền và phân loại, tuyển, hồ tách quặng, tách rắn lỏng, thu chọn lọc urani từ dung dịch hồ tách với độ sạch cần thiết; kết tủa urani kỹ thuật, sáy và đĩng gĩi lưu giữ sản phẩm [4.6.49,50] Trong các cơng đoạn của sơ đồ xử lý quặng urani như đã nêu ở trên thì cơng đoạn hịa tách là cơng đoạn quan trọng nhất, cơng đoạn này ảnh hưởng chủ yếu đến hiệu suất thu hồi urani từ quặng
1.1.1 Phương pháp hịa tách đồng quặng urani [8,15,20,21,31,32,36,46,47]
1.1.2 Các quá trình diễn biến trong hịa tách đồng quặng urani [1,8,37-39,57]
1.2 Tính thấm của quặng và các yếu tố ảnh hưởng đến tính thấm của quặng [3,21,27,40,53,57,72]
Đặc trưng cơ bản của quá trình hịa tách đồng là quá trình thấm của tác nhân hịa tách vào quặng và quá trình thấm dung dịch chứa urani từ trong lịng hạt quặng ra bề mặt của nĩ Việc xác định các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ dung dịch đi qua lớp quặng là mục tiêu cơ bản của các thử nghiệm ban đầu và điều đĩ cho biết các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng dịng chảy là khả năng thấm của quặng Đã cĩ nhiều cơng trình nghiên cứu về dịng chất lỏng đi qua phần trống xốp, nhưng theo phương pháp lý thuyết hoặc quan hệ thực nghiệm chung đều khơng tiên đốn chính xác quá trình thấm dung dịch qua lớp quặng Dịng dung dịch qua lớp quặng cĩ th tuân theo dạng tổng quát của phương trình Darcy
Để nghiên cứu khả năng thấm, ta cần mơ hình hĩa các lỗ rỗng và khe nứt thành tập hợp các ống trụ trịn, khi đĩ dịng thấm được thay thế bằng dịng chảy trong ống Do quan hệ giữa dịng thấm và đường kính của các ống trụ trịn cũng như do tinh chất của vật liệu do sức cản mà chia ra lam hại loại là dịng chảy rịng và dịng chảy rồi Trường hợp dịng chảy dịng, ta cĩ định luật thầm Darcy (đây là định luật tuyến tính) [3]:
Q=k.AH.o/I [1.1]
Trong đĩ: Q: 1ưu lượng chat long, ml/s; k: Hé s6 tham, cm/s; AH: Chénh léch dp suất, em; œ: Tiết diện, em”; I: Chiều cao khối quặng thẩm, em
1.3 Quá trình agglomerat hĩa quặng urani và việc ứng dụng quá trình agglomerat hĩa trong phương pháp xử lý quặng urani theo phương pháp hịa tách đống [19,22,25-28,54,61,63-67,69]
1.3.1 Quá trình agglomerat hĩa quặng urani
Quá trình agglomerat cĩ một số ưu điểm như làm tăng cường cấu trúc vật lý của đống quặng bằng cách giảm số lượng hạt quặng cĩ kích thước bé [19] Chất kết dính trong quá trình agglomerat sẽ làm tăng cường sự liên kết các hạt với nhau bằng phương pháp hĩa học hay phương pháp vật lý Trong hệ kiềm, hịa tách đồng quặng vàng và bạc, thường sử dụng xi mang Portland làm chất kết dính Đối với mơi trường axit, thì axit H;SO¿ thường được sử dụng làm chất kết dính do dung dịch H;SO; là chất kết dính hiệu quả nhất cho
quá trình agglomerat Ngồi ra, axít HạSO¿ đậm đặc như một tác nhân ủ, kiểm sốt tiêu tốn axit nhanh, đặc
biệt trong ngày đầu tiên hịa tách [22] Lợi thế của việc sử dụng axit H;SO, đặc trong quá trình agglomerat là phân bĩ trước dung dịch hịa tách đến thân quặng, thường làm tăng tốc độ và hiệu suất hịa tách ban đầu (Bouffard, 2005) [25]
1.3.2 Cơ chế liên kết của quá trình agglomerat
Quá trình agglomerat hĩa là một quá trình mà ở đĩ các hạt liên kết với nhau thơng qua một vài phương pháp Các phương pháp này được biết đến như là các cơ chế liên kết Các cơ chế liên kết của quá trình agglomerat hĩa đã được các tác giả trước đây chia ra thành Š loại chính [19]:
Trang 71.3.2.1 Liên kết bắc cầu rắn
1.3.2.2 Liên kết bởi lực bám dính
1.3.2.3 Lực liên kết bề mặt và liên kết bởi áp sudt mao quan
1.3.2.4 Liên kết bởi lực hắp dân giữa các hạt rắn với nhau
1.3.2.5 Các liên kết đan xen nhau (liên động) 1.3.3 Cơ chế lớn lên của các hạt agglomerat hĩa
Theo nhĩm tác giả Bouffard và cộng sự [25,28], giai đoạn liên kết trong quá trình agglomerat hĩa quặng cĩ thể được phân thành 4 giai đoạn, xảy ra liên tiếp hoặc đồng thời: (1) Giai đoạn làm ướt; (2) Giai
đoạn phát triên; (3) Giai đoạn củng cố và (4) Giai đoạn làm vỡ, được minh họa trên các hình 1.10 đến 1.13
1.3.4 Các kỹ thuật đánh giá chất lượng agglomerat hĩa
Chất lượng giai đoạn agglomerat cĩ thể được định nghĩa trong thuật ngữ về sự phân bố cỡ hạt
agglomerat, d6 ẩm, độ bền hoặc tinh ổn định và độ rỗng bên trong (Bouffard 2005) [25] Để hồn tắt việc
kiểm sốt chất lượng giai đoạn agglomerat, một vài kỹ thuật đã được phát triển từ việc kiểm tra bằng tay đơn giản đến việc hịa tách thấm trên cột phức tạp hơn
1.3.4.1 Kiểm tra bằng tay 1.3.4.2 Phân bố cỡ hạt 1.3.4.3 Kiêm tra độ rơi 1.3.4.4 Kiểm tra độ chịu nén 1.3.4.5 Kiêm tra ngầm 1.3.4.6 Kiểm tra tính thấm
Tính thấm là một trong những thơng số quan trọng nhất trong hịa tách đống Cĩ 2 phương pháp kiểm tra tính thắm thơng dụng mà được thực hiện trong PTN, đĩ là phương pháp xác định tính thấm theo cột nước khơng đổi (hình 1.15) va cột nước giảm dần (hình 1.16) 8 Điup B Muđ - C= 4v/= A(ki)t
Hình 1.15 Thiết bị thí nghiệm theo phương Hình 1.16 Thiết bị thí nghiệm theo phương pháp cột
pháp cột nước khơng đổi nước giảm dần
1.3.5 Ứng dụng quá trình agglomerat hĩa trong phương pháp xử lý quặng urani theo phương pháp hịa tách đồng
1.3.5.1 Trên thế giới [33.38,40,41,52,55,58-60,70]
Trang 8
Qua việc thực hiện các nghiên cứu tại Viện CNXH từ trước đến nay, cĩ thể nĩi tất cả các kỹ thuật hịa tách quặng phơ biến trên thế giới đều đã và đang được thử nghiệm tại Viện Từ các kết quả thu được qua nhiều năm nghiên cứu ở nhiều quy mơ khác nhau đã khẳng định hịa tách đống là phương pháp cĩ nhiều triển vọng để áp dụng xử lý quặng cát kết Việt Nam thu hồi urani kỹ thuật cĩ hiệu quả kinh tế Một số nghiên cứu về xây dựng mơ hình thơng kê mơ tả quá trình hịa tách đồng nhiều bậc ngược chiều đã được thực hiện
Tuy nhiên việc xây dựng mơ hình thống kê trên cơ sở lập ma trận quy hoạch thực nghiệm đối với quá trình hịa tách đống gặp nhiều khĩ khăn do khĩ điều khiển các điều kiện cơng nghệ, các quá trình xảy ra trong tiền trình hịa tách đĩng liên quan rất nhiều đến đặc tính của quặng
Cĩ quan điểm cho rằng, sử dụng hịa tách đồng như đã thử nghiệm là hợp lý nhất đối với loại quặng
cát kết khu vực Pà Lừa - Pà Rồng (ở quy mơ thí nghiệm thì hiệu suất thu hồi urani là tương tự nhau, khi đĩ hịa tách đống cĩ nhiều lợi thế hơn) Tuy nhiên, hiện nay nhiều cơ sở trên thế giới đã và đang chuyển từ việc xử lý bằng phương pháp đống thơng thường bằng hịa tách đống sau khi thêm cơng đoạn agglomerat khơng nhất thiết quặng đĩ cĩ nhiều sét hay khĩ hịa tách khơng mặc dù cĩ cơ sở do các cơng ty lớn đầy kinh nghiệm thực hiện Do đĩ cĩ sử dụng giai đoạn agglomerat quặng đầu vào, tương tự như trong trộn ủ, nhưng sử dụng axit cĩ nồng độ thấp hơn nhằm giảm hàm lượng tạp chất trong dung dịch hịa tách, được cho là phù hợp với quặng cát kết khu vực Pà Lừa - Pà Rồng và cũng phù hợp với xu hướng trên thế giới hiện nay với loại quặng tương tự
1.4 Mơ hình thống kê quá trình agglomerat hĩa quặng - giai đoạn trung gian trong quá trình hịa tách đống quặng urani [2,8,9,29,30,62,71]
Mục đích của việc mơ hình quá trình hịa tách đống là đề cải tiến việc thiết kế đồng và tối ưu vận hành của quá trình hịa tách đống cũng như tạo ra một cơng cụ cĩ thể dự đốn hành vi của đống đang và sẽ hoạt động
Chính vì vậy, cần phải cĩ những nghiên cứu thực hiện trong PTN và phát triển mơ hình thống kê quá trình agglomerat quặng urani từ các số liệu thực nghiệm sau đĩ cĩ thể sử dụng để chuyển quy mơ đạt những kết quả mong đợi
1.4.1 Đại cương về mơ hình hĩa thực nghiệm đa nhân tổ [9]
1.4.2 Mơ hình hố thực nghiệm bậc 1 đây đủ [9]
1.5 Thơng tin về đặc điểm quặng urani ving Pa Lira — Pa Rồng [5,6,10,15]
Quang urani mỏ Pà Lừa — Pà Rồng đang ở trong quá trình phong hố hố học và quặng ở hai dang chính là quặng CPH (quặng nguyên sinh, thường nằm ở lớp dưới cùng của thân quặng) và quặng PH (cịn gọi là quặng thứ sinh, nằm ở lớp trên cùng của thân quặng) Ngồi ra cịn tồn tại một dạng quặng với số lượng ít hơn hai dạng chính trên đĩ là quặng BPH, dạng quặng này nằm xen kẹp ở lớp giữa và là dạng trung gian dang biến đổi từ quặng chưa phong hố thành quặng phong hố
Loại quặng urani PH của mỏ Pà Lừa - Pà Rồng là loại quặng phong hố hố học, loại quặng này chứa nhiều các khống vật sét Nĩi chung các khống vật sét là những khống vật phân tán rất nhỏ, kích thước hạt < 0.001 mm, cĩ cấu trúc dạng lớp hấp thụ cation mạnh và thường cĩ nguồn gốc trầm tích hoặc phong hố Các hạt khống vật sét cĩ kích thước rất mịn và siêu mịn khi gặp nước cĩ đặc điểm là hút nước
rất mạnh, trở nên dẻo, trương nở ra và dính kết vào nhau Nhĩm caolin, halozit, monmorilonit, mica là
những nhĩm khống vật sét phỏ biến
Khi hồ tách urani bằng phương pháp tĩnh, với số lượng lớn ở quy mơ bán cơng nghiệp hoặc cơng nghiệp và nếu quặng phong hố chiếm tỷ lệ lớn, thì với đặc điểm quặng phong hố như đã nêu sẽ ảnh hưởng
rất lớn đến kết quả hồ tách cũng như thời gian hồ tách Vì khi đĩ các khống vật sét hút nước rất mạnh, trở
Trang 9nên dẻo, trương nở ra và dính kết vào nhau bịt kín khơng cho dung dịch hố chất thẩm thấu qua các lớp
quặng hoặc các dung dịch hố chất cĩ thẩm thấu qua được các lớp quặng thì cũng mắt rất nhiều thời gian Kết luận chương I:
1 Quá trình hịa tách quặng urani theo phương pháp đống bằng axit là một quá trình rất phức tạp gồm nhiều quá trình riêng lẻ (phản ứng hịa tan, kết tủa, cân bằng và thuận nghịch, quá trình vận chuyền ) Các quá trình này diễn ra đồng thời, cả song song và nối tiếp nhau ở các quy mơ khác nhau (quy mơ hạt khống, hạt quặng/các agglomerat hay ở quy mơ đồng) Các thơng số của quá trình sẽ luơn thay đổi theo cả khơng gian, thời gian và phụ thuộc cả vào kích thước của thiết bị xử lý
2 Trong hịa tách đống quặng urani, các quá trình trên đều liên quan rất nhiều đến đặc tính tự nhiên của quặng (thành phần khống, phân bố của khống trong hạt quặng độ xốp, mức độ phong hĩa, phân bố kích thước hạt, ) Các nghiên cứu về hịa tách quặng urani từ trước cho thấy các điều kiện cơng nghệ thực tế
chỉ cĩ thể thay đổi trong một khoảng hẹp (tốc độ thấm, lưu lượng tưới
hoặc lại cĩ giá trị quá rộng (phân bố kích thước hạt) Trong khi các đặc tính này cần phải được coi như thơng số vào của mơ hình hồ tách là
một khĩ khăn khơng chỉ là vấn đề thời gian mà cịn là các giá trị đại diện cho hàng triệu tấn quặng khi tiến
hành hịa tách đồng ở quy mơ cơng nghiệp
3 Quặng cát kết thường ở 3 trạng thái: CPH, BPH và PH Quặng CPH cĩ kết cấu rắn chắc, đặc sít khả năng thắm kém Quặng PH thường ở dạng bở rời, cĩ khả năng thấm tốt hơn cĩ độ xĩp lớn hơn, đồng thời khả năng hấp phụ lớn hơn một cách rõ rệt so với quặng CPH Tính chất vật lý các dạng này ảnh hưởng đến tốc độ thám của tác nhân hịa tách vào trong lịng hạt quặng và tất nhiên ảnh hưởng đến tốc độ quá trình hịa tách urani từ quặng Cịn quặng BPH là một loại quặng, nằm giữa 2 loại quặng CPH và PH kê trên
4 Quá trình agglomerat hĩa là một trong những giải pháp cĩ hiệu quả để nâng cao tính thấm của khối quặng, tăng cường phản ứng hịa tách trong phương pháp hịa tách đống quặng urani hàm lượng thấp trên thế giới trên quy mơ sản xuất để xử lý các loại quặng nghèo chứa đồng, vàng hay urani, Đối tượng nghiên cứu cho quá trình agglomerat hĩa chủ yếu là các loại quặng khơng đồng nhất cĩ cấu trúc tơi xĩp dễ gây tắc, quặng chứa sét, khĩ hịa tách và quá trình gia cơng sinh hạt mịn
5 Quá trình agglomerat hĩa thơng thường được sử dụng như một giai đoạn trung gian giữa giai đoạn đập quặng và tạo đồng quặng trước khi tiến hành hịa tách Các hạt mịn được gắn với các hạt thơ hơn hoặc tự liên kết với nhau thành các hạt cĩ kích thước lớn hơn trong quá trình agglomerat hĩa Lợi ích của quá trình agglomerat hĩa cĩ thể được tĩm tắt trong 3 điểm chính sau: cdi thiện cấu trúc vật lý của đĩng, cải thiện động học hịa tách và làm giảm tác động mơi trường
6 Trong phương pháp hịa tách đống quặng urani thì quá trình agglomerat hĩa gồm các bước sau: quặng được gia cơng tới cỡ hạt thích hợp, sau đĩ agglomerat hĩa trong thiết bị trống quay bằng cách thêm tác nhân chất kết dính (thường dùng là tác nhân hịa tách), sau đĩ được tạo đống và hịa tách theo phương pháp đồng
Như vậy, do những lợi ích mang lại của việc áp dụng quá trình agglomerat hĩa quặng nĩi chung, và quặng urani nĩi riêng, với mục tiêu là xây dựng được mơ hình thống kê quá trình agglomerat hĩa quặng phục vụ quá trình hịa tách đống quặng urani nghèo ving Pa Lira — Pa Rồng dựa trên những đặc điểm của chúng, để từ đĩ cĩ thể áp dụng tính tốn chuyển quy mơ và kiểm sốt tốt chất lượng quá trình agglomerat hĩa
quặng Việc tìm ra một phương trình hồi qui mơ tả thực nghiệm diễn sự phụ thuộc giữa hiệu suất thu hồi urani và một vài yếu tố trong giai đoạn agglomerat hĩa quặng (nồng độ axit, lượng axit và độ ẩm của khối quặng) sẽ giúp cho chúng cĩ thể tối ưu được giai đoạn agglomerat hĩa, loại bỏ những yếu tố khơng cân thiết
Trang 10Chương 2
ĐĨI TƯỢNG, THIẾT BỊ DỤNG CỤ, PHƯƠNG PHÁP PHAN TICH VÀ THỰC NGHIỆM
Để thực hiện nội dung, luận án đã sử dụng các thiết bị, hĩa chất, dụng cụ và phương pháp nghiên cứu sau:
2.1 Đối tượng nghiên cứu
Quang urani ving Pa Lira —Pa Rong (Quang Nam), được lấy và gia cơng đến kích thước thích hợp cho quá trình xử lý bằng phương pháp hịa tách đống Quặng được dùng trong các thí nghiệm nghiên cứu là
loại phong hĩa và bán phong hĩa
Bảng 2.1 Tỷ lệ các cấp hạt quăng nguyên liệu sau khi gia cơng TT Cấp hạt (mm) BPH Tỷ lệ khối lượng (%) PH 1 +10 1,3 2 +5 - 10 22,8 12,4 3 +2,36 - 5 20,7 15,9 4 +1,18 - 2,36 18,2 14,2 5 +0,6 - 1,18 13,0 27,7 6 - 0,6 18,0 29,8 Cộng 100,0 100,0
2.2 Hĩa chất, thiết bị và dụng cụ thí nghiệm
Trên cơ sở nghiên cứu tài liệu của nước ngồi cũng như kinh nghiệm thực tế, nhĩm nghiên cứu đã cùng với Cơng ty Cổ phần Cơng nghệ Vật liệu và Thiết bị Bách khoa Hà Nội - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tính tốn, thiết kế và chế tạo hệ thiết bị agglomerat phục vụ nghiên cứu
Ngồi thiết bị àglomerat hĩa, cịn sử dụng các thiết bị và dụng cụ khác như: máy đập hàm Hịa Phát (Việt Nam), máy đập hàm Trung Quốc, máy đập trục máy xiết đĩa, máy nghiền, máy trộn mẫu (Mỹ) Các thùng chứa, ống dẫn, bơm dung dịch cĩ bộ phận điều chỉnh tốc độ hãng Cole-Parmer (MY), Model No 7553- 75, máy đo pH 540 GLP (WTW) của Đức, máy đo thế oxy hĩa khử
Hĩa chất sử dụng là: axit HạSO¿ 98% (Kỹ thuật, Việt Nam) và MnO; 85% (Kỹ thuật, Việt Nam) Thực hiện quá trình hịa tách đồng quặng và kiểm chứng thực nghiệm các thơng số cơng nghệ được thực hiện trên hệ các thiết bị dạng cột nhựa PVC: D_cột = 0,075 m, H= 0,37m; D cột = 0,105 m, H= 1,0
m; D_c6t = 0,2 m, H = 2,0 m va D_cét = 0,315 m H = 6,0 m Bể hịa tách 3 tan cĩ chiều cao 2,0 m chiều
rong 1,15 m va chiều dài 1.15 m cĩ một cửa rong 0,8 m dé nạp và tháo quặng 2.3 Phương pháp thực nghiệm
- Thực nghiệm xác định tính thắm của quặng urani vùng Pà Lừa - Pa Rong - Phương pháp xác định độ am
- Phương pháp xác định khả năng giữ nước của quặng - Khảo sát quá trình agglomerat
- Xác định sự phân bĩ của các cấp hạt ở những điều kiện agglomerat hĩa khác nhau
- Xác định độ nén của hạt quặng
Trang 11- Phương pháp xây dựng mơ hình thơng kê quá trình agglomerat hĩa quặng urani ving Pa Lita — Pa Rong
2.4 Phuong phap phan tich
Để xác định hàm lượng urani và các nguyên tố khác đã sử dụng các phương pháp phân tích như phương pháp phân tích trắc quang trên máy SPECTRONIC 20D (Spectronic instruments, USA), phương pháp chuẩn độ urani bằng K;Cr:O; (Davis and Gray method), phương pháp phân tích phổ khối Plasma cam
ứng ICP-MS Agilent 7500a
2.4.1 Xác định urani bằng phương pháp huỳnh quang tia X [7,10,11,24] 2.4.2 Phân tích urani bằng phương pháp trắc quang [7,10,11,50]
2.4.3 Phương pháp khĩi phổ plasma cảm ứng (ICP-MS) [7.10,11,18,50]
Trang 12Chương 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1 Xác định tính thấm của quặng urani ving Pa Lira — Pa Rồng
Đối với quá trình hịa đồng, khả năng thấm và giữ nước của quặng là yếu tố quyết định đến tồn bộ quá trình, do vậy việc xác định các đặc điểm vật lý của quặng theo các kích thước hạt khác nhau là rất quan trọng Kích thước hạt và khả năng thấm của quặng cĩ ảnh hưởng lớn đến khả năng giữ nước của quặng,
Bảng 3.1 Khả năng giữ nước của các loại quặng theo cấp hạt Cøhạt | Lorie’ | na năng giữ nước (%) Com) Mã BPH PH +20 4 2.0 27 -20 + 10 3 62 6.5 -10+5 5 83 8,5 “5 1 19,5 20,6
Sử dụng kỹ thuật tính tốn tự động bằng cơng cụ Add Trendline trong Microsoft Excel, đã xác định được giá trị định lượng của quan hệ thực nghiệm khả năng giữ nước theo các kích thước hạt khác nhau cho trong bảng 3.1, được biểu diễn trên hình 3
Với quặng BPH: ygp= 39,72 e°”'* [3.1] và quặng PH: ypu= 36,55 e°°* [3.2]
Từ kết quả thực nghiệm trên về khả năng giữ nước của từng cấp hạt, kết hợp với tỷ lệ khối lượng của từng cấp hạt trong các mẫu thực nghiệm ta cĩ thể sơ bộ tính tốn xác định khả năng giữ nước của từng mẫu
Nhận xét: Khi tính tốn khả năng giữ nước của một khối lượng quặng, thì cĩ thể tính tốn trên cơ sở khả năng giữ nước của các cấp hạt quặng được xếp thành từng lớp riêng rẽ, cịn trong thực tế phân bố và vị trí của các cấp hạt cĩ kích thước khác nhau trong cột quặng là rất khác nhau và điều này sẽ ảnh hưởng rất lớn để khả năng giữ nước cụ thể của từng cột quặng
Khả năng giữ nước của các cấp hạt khác nhau, của từng loại quặng khác nhau ở đây cụ thể là quặng PH và BPH là rất khác nhau Khả năng giữ nước tăng khi kích thước hạt càng nhỏ và xốp, trong đĩ quặng PH xốp hơn nên lượng nước chui vào các mao quản nhiều hơn do đĩ giữ nước càng nhiều Trong thực tế khơng thẻ phân loại từng cấp hạt để xử lý riêng mà thường sử dụng quặng cĩ phân bố hỗn hợp, tùy từng loại quặng mà khả năng giữ nước và thể tích trống sẽ cĩ sự khác nhau, như bang 3.1
Sau hịa tách, các thơng số vật lý của bã quặng BPH và PH biến đổi so với ban đầu các hạt quặng vỡ ra nên sự phân bố cấp hạt đã thay đổi, tỷ lệ phần bã mịn tăng lên làm cho khả năng giữ nước của tăng lên và tổng thể tích trống giảm đi Tuy nhiên, loại quặng PH cĩ biến đổi mạnh hơn do các hạt quặng bị vỡ vụn nhiều hơn so với quặng BPH
3.1.1 Thí nghiệm với quặng urani đã được agglomerat hĩa
Tốc độ tưới cũng cĩ ảnh hưởng tới mức độ nén của khối quặng Các số liệu trong bảng 3.5 (với độ
Trang 133.1.2 Kết quả thí nghiệm xác định hệ số thắm đối với quặng urani
Quặng được gia cơng cĩ kích thước hạt < Iem Thí nghiệm được tiến hành với một áp lực, hiệu mực nước trong ống đo áp là AH = 25 em, chiều cao của cột quặng I = 15 em, diện tích tiết diện mẫu œ = œ.4” (cm?) (R=2 cm) Quan hệ giữa lưu lượng và hệ số thấm k thể hiện theo cơng thức sau: Q = k.AH.øœ/I Kết quả được nêu trong bảng 3.6 và 3.7
* Nhận xét chung:
1 Từ kết quả thực nghiệm cĩ thể xác định trước một số thơng số đối với quặng ở nhiều điều kiện
khác nhau (các cột cĩ tiết diện khác nhau, trên bẻ cĩ diện tích khác nhau, chiều cao lớp quặng thay đơi, tốc
độ tưới thay đổi) đều cho thấy thẻ tích dung dịch lưu giữ biến đổi khơng nhiều chiếm khoảng 17 - 23 % so với thể tích lớp quặng, thể tích dung dịch di chuyền khá ơn định chiếm khoảng 3 - 6 % thể tích lớp quặng
Kết quả này là phù hợp khi so sánh với tài liệu đã cơng bĩ trước đây
2 Khả năng giữ nước của khối quặng và lượng nước lưu giữ thực tế cĩ sai số từ 1.4 - 9,9 % Thong số khả năng giữ nước phụ thuộc trước hết là bản chất quặng, phân bố của các cấp hạt khác nhau trong đống và bản thân quá trình xây dựng đồng
3 Thực nghiệm cho thấy, trong quá trình hịa tách, khả năng giữ nước của quặng sẽ thay đổi, do quá trình hịa tách làm tan một số thành phần khống, sét, gây vỡ các hạt quặng, làm giảm kích thước hạt, thay đổi độ xốp cũng như làm biến đổi các mao quản trong hạt quặng, Khả năng giữ nước của lớp quặng trong những lần xử lý cuối cĩ xu hướng giảm đi, tuy nhiên thực tế cĩ thể chủ động duy trì lượng dung dịch hịa tách cấp vào là khơng đổi, điều này hồn tồn thực hiện được và nĩ sẽ chỉ làm tăng lượng dung dịch hịa tách bị lưu giữ lại ở khơng gian giữa các hạt quặng lên Hệ số thám đối với quặng BPH dao động trong khoảng từ: 0/0139 — 0.0141 (cm/s) và quặng PH dao động trong khoảng từ: 0.000113 — 0,000119 (em/s) phụ thuộc vào kích thước hạt quặng,
3.2 Xây dựng mơ hình thống kê quá trình agglomerat hĩa quặng urani vùng Pà Lừa - Pà Rồng từ các số liệu thực nghiệm
3.2.1 Nghiên cứu các yếu tổ ảnh hướng đến quá trình agglomerat hĩa quặng urani vùng Pà Lừa - Pà Rồng 3.2.1.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố trong quá trình agglomerat hĩa đối với quặng PH tới hiệu suất thu hồi urani bằng phương pháp hịa tách đồng
a Nghiên cứu ảnh hưởng tiêu hao axit dùng cho quá trình agglomerat hĩa đến hiệu suất thu hơi urani bằng phương pháp hịa tách đồng
Thí nghiệm được tiến hành như sau: Cân 10 kg quặng đã được gia cơng, bổ sung thém MnO, 85 % (4 kg/tan), sau đĩ trộn đều Khảo sát với lượng axit thay đổi: 10, 15, 20 kg H;SO,/tấn quặng; nồng độ axit 250 g/l; độ âm là 8 % Sau khi agglomerat hĩa xong tồn bộ, dem tiền hành hịa tách đống trên cột Kết quả cho thấy với tiêu hao axit là 20 kg/tan quặng (cho giai đoạn agglomerat hĩa) cho hiệu suất thu hồi urani đạt 85,49 % (bang 3.8)
b Nghiên cứu ảnh hưởng nơng độ axit dùng cho quá trình agglomerat hĩa đến hiệu suất thu hơi urani bằng phương pháp hịa tách đồng
Thí nghiệm được tiến hành như sau: Cân 10 kg quặng đã được gia céng, bé sung thém MnO, 85 %
(4 kg/tấn), sau đĩ trộn đều Tiến hành khảo sát với nồng độ axit thay đổi: 200, 250, 300 g/; tiêu hao axit 20
kg/tấn quặng (cho giai đoạn agglomerat hĩa): độ âm là 8 % Sau khi agglomerat hĩa xong tồn bộ, đem tiến hành hịa tách đống trên cột Kết quả cho thấy với nồng độ axit là 300 g/1 cho hiệu suất thu hồi urani đạt 88,5 % (xem bảng 3.9)
Trang 14e Nghiên cứu ảnh hưởng độ âm của khĩi quặng dùng cho quá trình agglomerat hĩa đến hiệu suất thu hồi urani bang phương pháp hịa tách đồng
Mục tiêu của việc xác định độ ẩm khi tiến hành agglomerat hĩa quặng là để sau khi trộn khối quặng càng xốp càng tốt nhằm giảm thiểu sự nén ép quặng trong quá trình tạo đống tiếp theo Khi độ âm thấp sẽ khơng đủ thấm ướt khối quặng, việc cấp dung dịch rất khĩ đều cho khối quặng, vì vậy khu vực cĩ dung dịch sẽ vĩn lại và lớn dần nên hạt thu được khá lớn Ngược lại khi cĩ dư dung dịch thì lại cĩ hiện tượng các hạt bết lại với nhau và với tang quay, dẫn đến cũng khơng lăn theo tang quay đề vê viên tạo hạt, làm cho khối quặng bị “øão ” và khi đổ vào đống quặng đã bị nén chặt khơng rửa được
Thí nghiệm được tiến hành như sau: Cân 10 kg quặng đã được gia cơng, bổ sung thêm MnO 85 %
(4 kg/tấn), sau đĩ trộn đều Tiến hành khảo sát với độ ẩm thay đổi: 6, 8, 10 %; tiêu hao axit 20 kg/tan quặng
(cho giai đoạn agglomerat hĩa): nồng độ axit 300 g/1 Sau khi agglomerat hĩa xong tồn bộ, đem tiến hành
hịa tách đống trên cột Kết quả cho thấy với độ âm của khối quặng là 10 % cho hiệu suất thu hồi urani đạt 89,9 % (xem bang 3.10) Khi đĩ khối quặng sẽ thấm ướt hết, khơng cĩ hiện tượng bị nhão, hạt quặng cĩ kích
cỡ đều nhau
3.2.1.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố trong quá trình agglomerat hĩa đối với quặng BPH tới hiệu suất thu hồi urani bằng phương pháp hịa tách đống
a Nghiên cứu ảnh hưởng tiêu hao axit dùng cho quá trình agglomerat hĩa đến hiệu suất thu hơi urani bằng phương pháp hịa tách đồng
Thí nghiệm được tiến hành như sau: Can 10 kg quặng đã được gia cơng, bổ sung thêm MnO; 85 % (4 kg/tan), sau đĩ trộn đều Tiến hành khảo sát với lượng axit thay déi: 10, 15, 20 kg H;SO,/tấn quặng: nồng
độ axit 250 g/l: độ âm là 8 % Kết quả cho thấy với tiêu hao axit là 20 kg/tấn quặng (cho giai đoạn
agglomerat hĩa) cho hiệu suất thu hồi urani đạt 90.58 % (xem bang 3.11)
b Nghiên cứu ảnh hưởng nơng độ axit dùng cho quá trình agglomerat hĩa đến hiệu suất thu hơi urani bằng phương pháp hịa tách đồng
Thí nghiệm được tiến hành như sau: Cân 10 kg quặng đã được gia cơng, bổ sung thêm MnO; 85 %
(4 kg/tấn), sau đĩ trộn đều Tiến hành khảo sát với nồng độ axit thay đổi: 200, 250, 300 g/l; tiêu hao axit 20
kg/tan quặng (cho giai đoạn agglomerat hĩa): độ âm là 8 % Kết quả cho thấy với nồng độ axit là 250 g/1 cho hiệu suất thu hồi urani dat 90,58 % (xem bang 3.12)
e Nghiên cứu ảnh hưởng độ âm của khĩi quặng dùng cho quá trình agglomerat hĩa đến hiệu suất thu hơi urani bằng phương pháp hịa tách đồng
Thí nghiệm được tiến hành như sau: Cân 10 kg quặng đã được gia cơng, bổ sung thêm MnO; 85 %
(4 kg/tấn), sau đĩ trộn đều Tiến hành khảo sát với độ ẩm thay đổi: 6, 8, 10 %; tiêu hao axit 20 kg/tan quặng
(cho giai đoạn agglomerat hĩa): nồng độ axit 250 g/I Kết quả cho thấy với độ am 8 % cho hiệu suất thu hồi urani dat 90,58 % (xem bảng 3.13) Khi đĩ khối quặng sẽ thấm ướt hết, khơng cĩ hiện tượng bị nhão hat quặng cĩ kích cỡ đều nhau
3.2.2 Nghiên cứu vẻ xác định tính chất của quặng sau khi được agglomerat hĩa
3.2.2.1 Ảnh hưởng của tiêu hao axit và nồng độ axit đến sự phân bố kích thước hạt tạo thành khi agglomerat hĩa quặng
Từ kết quả ở đồ thị ở hình 3.2 cho thấy, mặc dù trong 2 phút đầu các tâm hạt nhanh chĩng hình thành, song sự phát triển kích thước hạt đã chậm lại khi sau 5 phút chỉ cĩ khoảng 30 % số hạt cĩ kích thước
> 5 mm Điều này xảy ra vì một phần quặng mịn cĩ xu hướng bám vào thành thiết bị agglomerat và làm
Trang 15thành trong quá trình agglomerat - hạt nguyên khai và hạt tạo thành trong quá trình agglomerat - hạt tao thành trong quá trình agglomerat Những va chạm này dẫn tới việc làm tăng cường sự phát triển kích thước của các hạt tạo thành theo cơ chế liên kết giữa các hạt rắn
Sophia b Lich thước bại Surphin bi hich thnoc hat 120 ° 5 0 8 0 2 10 š j 10 #18 i Ỷ i m Đ â > cole 2 > 1okptia š „| — : Ỹ — Ỹ + | espn 3} * — tước ‡ “| — ; mỊ B8 q — th Kinh thước bạt mm ‘ick dese ht
Hình 3.2 Sự phụ thuộc của phân bố kích thước Hình 3.3 Sự phụ thuộc của phân bố kích hạt quặng thu được sau quá trình agglomerat hĩa thước hạt quặng thu được sau quá trình
vào thời gian agglomerat hĩa (Tiêu hao axit agglomerat hĩa vào tiêu hao H;SO¿ H,SO, 1a 20 kg/tdn quặng và nơng độ 300 g/1) (Nơng độ 300 g/l)
Kết quả thực nghiệm cho thấy, khi sử dụng dung dịch axit sunfurie nồng độ 300 g/1, với tiêu hao 10 kg H;SO,/tấn quặng thì khơng đủ làm ướt quặng do đĩ trong vịng thời gian 20 phút agglomerat khơng quan sát thấy xuất hiện sự tạo hạt (agglomerat) Khi sử dụng tiêu hao 20 kg H;SO//tấn quang (1,35 lit dung dich
cho 20 kg quang) thi thay xuất hiện sự tạo hạt Hình 3.3 là đồ thị biểu
- „ Sự phân bổ kích thước hạt diễn sự phụ thuộc của phân bơ kích tạo
thước hạt quặng thu được vào tiêu 3 đã hao H;SO¿ ở nồng do 300 g/l voi i 80
sc d8 3 z - — 2008/1
thời gian agglomerat là 10 phút ` so Nướng
Khảo sát được tiến hành với tiêu š 4 ——›oog/i
hao axit là 20 kg/tấn, tốc độ quay 3 /
= »
15 vịng/phút thời gian agglomerat = ° s 10 as 20 25
hĩa 10 phút, cịn nồng độ axit thay Sache
doi: 200 g/l, 250 g/l va 300 g/l Két
quả thực nghiệm được chỉ ra ở hình 3.4
Hình 3.4 Sự phụ thuộc của phân bĩ kích thước hạt quặng thu được sau quá trình agglomerat hĩa vào nồng độ H;SO; (200g/1, 250g/1,
300g/1)
3.2.2.2 Ảnh hưởng của tiêu hao axit và nồng độ axit đến độ nén, độ bền của các hạt agglomerat
Kết quả thực nghiệm chỉ ra ở bảng 3.14 và 3.15 cho thấy độ nén của hạt agglomerat âm (chưa được
làm khơ) tăng khơng nhiều khi tiêu hao axit giảm Từ kết quả thu được cũng cho thấy sự biến đổi khơng lớn
của tiêu hao axit từ 10 kg/tấn lên 20 kg/tấn) ảnh hưởng khơng nhiều đến độ nén của hạt agglomerat, ngược lại đối với hạt agglomerat đã được làm khơ trong khơng khí cĩ độ nén cao hơn trường hợp chưa được làm khơ và độ nén của hạt agglomerat đã được làm khơ tăng khi tăng tiêu hao axit axit hoặc tăng tỷ lệ nước/axit Độ nén tăng lên đối với hạt agglomerat đã được làm khơ trong điều kiện khơng khí so với hạt agglomerat âm
là do sự tăng cường mối liên kết bắc cầu giữa các hạt agglomerat rắn * Nhận xét chung về kết quả nghiên cứu agglomerat hĩa quặng:
Trang 16- Đã khảo sát ảnh hưởng của tiêu hao axit H;SO; và nồng độ H;SO; đến các tính chất của hạt
agglomerat tạo thành như sự phân bố kích thước hạt, độ nén và độ bền của hạt Kết quả cho thấy:
+ Khi tăng tiêu hao axit H›SO¿ và giảm nơng độ axit (tính axit thấp hơn) sẽ tăng cường việc hình
thành các tám agglomerat và tăng cường sự phát triển kích thước hạt tạo thành
+ Swe thay đổi tiêu hao axit khơng ảnh hưởng lớn đến độ nén ép của hạt agglomerat ẩm, ty vậy độ nén ép của hạt agglomerat đã được làm khơ tăng lên cùng với sự tăng lên của axit
+ Sự sáy khơ hạt agglomerat dẫn tới việc làm cho hạt agglomerat chắc hơn vì cĩ sự liên kết bắc cầu giữa các hại
+ Nếu thời gian khơng đủ, các hạt chưa lớn được và rất xĩp, khơng bên Tuy nhiên, nếu quá thời
gian cân thiết, các hạt bị ép chặt làm cho nước bên trong bị đây ra ngồi do đĩ các hạt dễ bị kết dinh với nhau thành khơi và chúng dính chặt vào thành thùng, phá huỷ các hạt đã tạo thành
+ Hạt agglomerat đã được đề khơ trong điều kiện khơng khí cĩ độ nén ép cao hơn so với hạt agglomerat dm, tuy vay khi ngâm trong dung dịch axit H›SOk cĩ độ pH = 1, hạt agglomerat đã được sáy khơ tan ra nhanh hơn so với hạt âm
- Qua nghiên cứu đã lựa chọn được điều kiện khi tiến hành agglomerat quặng urani nghèo muốn nhận được cỡ hạt trong khoảng 5 - 10 mm nên sử dụng axit H;SO¿ với tiêu hao là 15 - 20 kg/tấn quặng, nồng độ axit 250 -300 g/1
3.2.3 Xây dựng mơ hình thơng kê quá trình agglomerat hĩa quặng wrani vùng Pà Lừa ~ Pa Rồng 3.2.3.1 Đối với quặng PH
Bài tốn 1: Nghiên cứu hiệu suất thu hồi urani trong quá trình hịa tách đống quặng urani PH phụ thuộc vào các yếu tố: Z¡ — nồng độ axit, g/l: Za — chỉ phí axit, kg/tấn quặng; Z¿ — độ âm, % trong giai đoạn agglomerat hĩa Với mục tiêu khảo sát ba yếu tố ảnh hưởng là nồng độ axit HạSO¿, chỉ phí axit HạSO¿ và độ âm của khối quặng thì số thí nghiệm cần phải tiến hành N = 2Ỷ = 8 thí nghiệm
Bảng 3.16 Mã hĩa các nhân tố trong thí nghiệm quặng PH bậc I Các nhân tố theo tỉ lệ xích tự nhiên Các nhân tố trong hệ mã hĩa Số thứ tự thí nghiệm Ly Z, Zs Xị X; X Y 1 200 10 6 - - - 77,3 2 300 10 6 + - : 814 3 200 20 6 - + : 80,6 4 300 20 6 + + - 83,2 5 200 10 10 - - + 79,1 6 300 10 10 + - + 81,9 7 200 20 10 - + + 815 8 300 20 10 + + + 89,9
Xây dựng phương trình hồi qui bậc 1 đầy đủ mơ tả thực nghiệm Với độ tin cậy P = 95%
Đã tìm được phương trình hồi qui tìm được mơ tả đúng thực nghiệm: ? = 81,8625 + 2,2375 xt
1,9375 * x, + 1,2375 * x;
Từ phương trình hồi qui tìm được, các hệ số bạ, bạ, bạ, bạ dương cho ta thấy rằng muốn tăng giá trị của thơng số tối ưu hĩa cần tăng giá trị của z¡, zz và z¿ Qua đĩ, nếu ta tiếp tục tăng nồng độ axit, tiêu hao axit và độ âm của khối quặng, thì sẽ làm tăng hiệu suất thu hồi urani Tuy nhiên điều này cũng sẽ dẫn đến một sơ nguyên nhân sau:
Trang 17- Do tiêu hao axit và nồng độ axit cĩ ảnh hưởng đến sự phân bố kích thước hạt tạo thành khi
agglomerat hĩa quặng Kết quả thực nghiệm cho thay, khi sử dụng dung dịch axit sunfuric nồng d6 300 g/l, với tiêu hao 10 kg H;SO//tấn quặng thì khơng đủ làm ướt quặng do đĩ khơng quan sát thấy xuất hiện agglomerat Khi sử dụng dung dich axit sunfuric néng 46 300 g/l, với tiêu hao 20 kg H;SO,/tấn quặng thì thấy xuất hiện sự tạo hạt (xem hình 3.3 và 3.4, trang 71)
Ngồi ra, tiêu hao axit và nồng độ axit cũng ảnh hưởng đến độ nén và độ bền của hạt agglomerat được chỉ ra tương ứng ở bảng 3.14 và bảng 3.15 (trang 73) Qua nghiên cứu đã lựa chọn được điều kiện là khi tiến hành agglomerat quặng urani muốn nhận được cỡ hạt trong khoảng 5 - 10 mm thì sử dụng axit H;SO; với tiêu hao là 15 - 20 kg/tắn quặng, nồng độ axit 250 -300 g/l
Thực nghiệm cho ta thấy điều kiện hồ tách tại nồng độ axit 200, 250 g/1 cho hiệu suất thu hồi urani
thấp hơn so với điều kiện hồ tách tại nồng độ axit 300 g/1 Cịn tại điều kiện hồ tách tại nồng độ axit trên
300 g/1 cho hiệu suất thu hồi urani cao hơn so với điều kiện hồ tách tại nồng độ axit 300 g/I, nhưng khi đĩ
trong dung dịch hịa tách xuất hiện nhiều sắt, SO,” và các tạp chất cĩ hại khác sẽ gây ảnh hưởng đến quá trình trung hịa tách tạp chất sau này
Tiêu hao axit phụ thuộc rất nhiều vào thành phần khống vật, hĩa học và độ hạt quặng Chỉ tiêu này là thơng số rất quan trọng trong việc xác định giá trị kinh tế của quặng, vì vậy để xác định tiêu hao axit thích hợp cần thực hiện một cách cần thận đối với mẫu quặng đại diện cho cấp quặng
Theo các cơng trình nghiên cứu tại Viện CNXH cho thấy: hấp dung urani của nhựa trao đổi ion cĩ thể giảm tới 30% hoặc hơn khi nồng độ các tạp chất sắt, nhơm, silic, sunftt tăng tương ứng lên đến 9-10 g/l; 7 g/l; 2 g/l; 100-120g/1 (hấp dung urani từ 62-63 g/I nhựa giảm xuống tới 42-44 g/1 nhựa) [6, 16,17] Từ đây cĩ thể đưa ra nhận xét rằng khi sử dụng nồng độ và tiêu hao axit cao hơn sẽ thu được dung dịch hịa tách cĩ nồng độ các tạp chất lớn hơn, gây hại cho quá trình làm sạch dung dịch nhiều hơn Ngồi ra, với nồng độ cao, các sản phâm phản ứng của silie, canxi lại kết tủa ngay và chính chúng là tác nhân liên kết các hạt nhỏ với nhau hoặc với các hạt lớn sẽ rất cĩ lợi cho giai đoạn hịa tách vì khơng sinh ra các hạt mịn gây tắc cột
Cịn khi sử dụng nồng độ và tiêu hao axit thấp hơn sẽ thu được dung dịch hịa tách cĩ nồng độ các tạp chất thấp hơn, nhưng hiệu suất thu hồi urani sẽ giảm rõ rệt vì pH cao cĩ thể làm cho sắt tái kết tủa, do đĩ urani cũng sẽ bị cộng kết tủa theo Do đĩ phải lựa chọn được nồng độ và tiêu hao axit thích hợp để một mặt tránh tiêu hao axit khơng cần thiết, mặt khác việc tăng nồng độ tạp chất trong dung dịch cĩ ảnh hưởng rất lớn tới quá trình xử lý dung dịch sau đĩ
- Độ ẩm phụ thuộc vào loại quặng và thành phần cấp hạt Mục tiêu của việc xác định độ âm khi tiến hành agglomerat hĩa quặng là để sau khi trộn khối quặng càng xốp càng tốt nhằm giảm thiểu sự nén ép quặng trong quá trình tạo đồng tiếp theo Khi độ ẩm thấp việc cấp dung dịch rất khĩ đều cho khối quặng, vì vậy nơi cĩ dung dịch sẽ vĩn lại và lớn dần nên hạt thu được khá lớn, các hạt sẽ khơng được dính chặt với nhau, khi hịa tách sẽ dễ dàng tan ra nhanh, làm ảnh hưởng đến tốc độ dịng chảy, dẫn đến hiệu suất thu hồi urani thấp Ngược lại, khi cĩ dư dung dịch thì lại cĩ hiện tượng các hạt bết lại với nhau, ảnh hưởng đến quá trình hịa tách đống, làm cho độ nén của đống tăng, ảnh hưởng đến khả năng hịa tách quặng Kết quả cho thấy với độ âm của khối quặng là 10 % cho hiệu suất thu hồi urani cao nhất (xem bảng 3.10) Khi đĩ khối quặng sẽ thấm ướt hết, khơng bị nhão, hạt quặng cĩ kích cỡ đều nhau, khơng ảnh hưởng đến quá trình hịa tách đống sau đĩ
Như vậy dựa vào kết quả thực nghiệm và qua các tài liệu cơng bố [6,16,17], luận án đã lựa chọn ở
điều kiện nồng độ axit H;SO, 300 g/I, tiêu hao axit H;SO¿ 20 kg/tắn quặng và độ ẩm của khối quặng 10%
Trang 18dùng trong giai đoạn agglomerat hĩa cho hiệu suất thu hồi urani là 89,9%, để cĩ thể phù hợp với quá trình hịa tách đồng quặng cat két urani ving Pa Lira — Pa Rồng
3.2.3.2 Đối với quặng BPH
Bài tốn 2: Nghiên cứu hiệu suất thu hồi urani trong quá trình hịa tách đống quặng urani BPH phụ thuộc vào các yếu tố: Z¡ — nồng độ axit, g/l: Z — chỉ phí axit, kg/tấn quặng; Zạ — độ ẩm, % trong giai đoạn agglomerat hĩa
Với mục tiêu khảo sát ba yếu tố ảnh hưởng là nồng độ axit HzSO¿, chỉ phí axit H;SO, và độ âm của
khối quặng dùng trong giai đoạn agglomerat hĩa thì số thí nghiệm cần phải tiến hành N = 2Ÿ = 8 thí nghiệm Bang 3.21 Mã hĩa các nhân tổ trong thí nghiệm quặng BPH bac | Các nhân tố theo tỉ lệ xích tự nhiên Các nhân tố trong hệ mã hĩa Số thứ tự thí nghiệm Z| Z| Zs Xi xX | X Y 1 200 10 6 - - : 76,4 2 300 10 6 + - : 79,8 3 200 | 20 6 - + - 84,5 4 300 20 6 + + - 86,2 5 200 10 10 - - + 71,8 6 300 10 10 + - + 80,1 7 200 20 10 - + 87,9 8 300 | 20 10 + + + 90,3
Xây dựng phương trình hồi qui bac 1 đầy đủ mơ tả thực nghiệm Với độ tin cậy P = 95% Đã tìm được phương trình hồi qui tìm được mơ tả đúng thực nghiệm: ® = 82,875 + 1,225 “x1 44,35 “xy + 115° x3
Dựa vào kết qua thực nghiệm và qua các tài liệu cơng bồ trong và ngồi nước như đã phân tích phan đối với quặng PH, luận án đã lựa chọn ở điều kiện nồng độ axit HạSO;¿ 250 g/1, tiêu hao axit HạSO,20 kg/tấn quặng và độ âm của khối quặng 8% dùng trong giai đoạn agglomerat hĩa cho hiệu suất thu hồi urani là 90,58 %, để cĩ thể phù hợp với điều kiện thực tế cho quá trình hịa tách đống quặng cát kết urani vùng Pà Lừa — Pa Rồng sau này 3.3 Ứng dụng quá trình agglomerat hĩa vào việc xử lý quặng urani vùng Pà Lừa - Pà Rồng bằng phương pháp hịa tách đồng
3.3.1 Nghiên cứu quá trình hịa tách đồng quặng urani PH đã agglomerat hĩa quy mơ Phịng thí nghiệm a Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ axit cho quá trình hịa tách đống đối với quặng PH đã agglomerat hĩa
Thí nghiệm được tiến hành với cột chứa 10 kg quặng PH đã được agglomerat hĩa với độ âm của quặng là 10 % (ộn MnO;› cùng với tồn bộ khĩi quặng ban đâu trước khi agglomerat hĩa quặng, sau đĩ
mới nạp vào cột): nồng độ axit 30, 50 và 75 g/l; tốc độ tưới 30 l/mỶ.h; tiêu hao axit 20 kg/tắn; tiêu hao MnO;
4 kg/tan Hàm lượng urani trong quặng là 0,0309 %
Nhận xét: Thực nghiệm cho ta thấy điều kiện hồ tách tại nồng độ axit 30 g/I cho hiệu suất thu hồi
urani thấp hơn so vị iều kiện hồ tách tại nồng độ axit 50 g/l Con tại điều kiện hồ tách tại nồng độ axit
75 g/l cho hiéu suất thu hồi urani cao hơn so với điều kiện hồ tách tại nồng độ axit 50 g/I, nhưng khi đĩ
trong dung dịch hịa tách xuất hiện nhiều sắt và các tạp chất cĩ hại khác sẽ gây ảnh hưởng đến quá trình trung hịa tách tạp chất sau này Như vậy, chúng tơi đã lựa chọn được nồng độ axit sunfuric ở 50 g/1 là phù
hợp, khi đĩ hiệu suất thu hồi urani đạt 85,49 %
Trang 19100 100, 2 7 “e081 3 00 Š so ——sogi 3 40 —gt Š 40 7591 ấm cet #0 1002 L2 3 4 9 678 9 100 L3 34 5678 9101113131415
“Thời sian hịa tách, ngây Thời gian hịa tách, ngày
Hình 3.5 Ảnh hưởng của nồng độ axit tới hiệu suất - Hình 3.6 Ảnh hưởng của nồng độ axit tới hiệu suất thu thu hồi urani đối với quặng PH đã agglomerat hĩa hồi urani đối với quặng PH khơng agglomerat hĩa
Trong đĩ khi tiến hành với quặng PH (cùng hàm lượng) khơng agglomerat hĩa với điều kiện thí
nghiệm: nồng độ axit 50, 75 và 100 g/1; tốc độ tưới 30 l/mỶ.h; tiêu hao axit 50 kg/tắn: tiêu hao MnO; 4 kg/tắn Kết quả đã lựa chọn được nồng độ axit thích hợp 1a 75 g/l, khi đĩ hiệu suất thu hồi urani đạt 82,54 % %0 so + ry so 40 30 “—# Khơng Agglomerat ễ 5 Ệ Ễ 13 3 4% 678 9101113131516 “Thời gianhhỏa tách ngày
Hình 3.7 So sánh hiệu suất thu hồi urani giữa quặng agglomerat và khơng agglomerat, quy mơ 10 kg b Nghiên cứu ảnh hưởng của tiêu hao axit cho quá trình hịa tách đồng đối với quặng PH đã agglomerat hĩa
Thí nghiệm được tiến hành với cột chứa 10 kø quặng PH đã được agglomerat hĩa với độ ẩm của quặng là 10 % (độn MnO; cùng với tồn bộ khĩi quặng ban đầu trước khi agglomerat hĩa quặng, sau đĩ mới nạp vào cội): tiêu hao axit 10, 15, 20, 25 và 30 kg/tấn; tiêu hao MnO; 4 kg/tắn; nồng độ axit 50 gíl Dung dịch axit được bơm vào cột chứa cột chứa quặng với tốc độ 30 l/m”h (tương đương 4.5 ml/phut) Ham lượng urani trong quặng là 0.0309 % Sự phụ thuộc của hiệu suất thu hồi urani vào tiêu hao axit được chỉ ra ở bảng 3.26
Nhận xét: Khi tăng tiêu hao axit thì tỷ lệ sắt và các tạp chất khác tan vào dung dịch nhiều hơn so với urani Do đĩ phải lựa chọn một tiêu hao axit thích hợp đẻ tránh lãng phí axit khơng cần thiết và tránh làm tăng nồng độ tạp chất trong dung dịch cĩ ảnh hưởng rất lớn tới quá trình xử lý dung dịch sau đĩ Như vậy, qua kết quả thí nghiệm cho thấy với tiêu hao axit 20 kg/tấn, cho hiệu suất thu hơi urani đạt 85,49 %
Trong đĩ khi tiến hành với quặng PH (cùng hàm lượng) khơng agglomerat hĩa với điều kiện thí nghiệm: tiêu hao axit 30, 40, 50, 60 và 70 kg/tấn; tiêu hao MnO; 4 kg/tấn; nồng độ axit 75 g/l; tốc độ 30 1/n°h Kết quả đã lựa chọn được tiêu hao axit thích hợp 1a 50 kg/tan
Trang 20số s vớ ° = 0 s “ ghi 0 zw 0 3 0 ” 12s 4 8 6 7 8 9 wo Pra4aso7s 9 OURS
Thi gan ida eh, nay “Thờigianhỏatách, ngây
Hình 3.8 Ảnh hưởng của tiêu hao axit tới hiệu suất _ Hình 3.9 Ảnh hưởng của tiêu hao axit tới thu hồi urani đối với quặng PH đã agglomerat hĩa hiệu suất thu hồi urani đối với quặng PH
khơng agglomerat hĩa
e Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ tưới tác nhân hịa tách cho quá trình hịa tách đống quặng PH đã agglomerat hĩa
Thí nghiệm được tiến hành với cột chứa 10 kg quặng PH đã được agglomerat hĩa với độ âm của quặng là 10 % (rộn MnO› cùng với tồn bộ khối quặng ban đâu trước khi agglomerat hĩa quặng, sau đĩ mới nạp vào cột): tốc độ tưới 10, 20, 30, 40, 50 I/mẺ.h; tiêu hao MnO; 4 kg/tấn; tiêu hao axit 20 kg/tấn; nồng độ axit 50 g/l Hàm lượng urani trong quặng là 0.0309 % 100 sỹ ~#90lmeh 228 Higa sue di Wad, 6 0 0 123 4 5 6 7 8 9 1234S 678 9UNRBMIS
“Thờigianhda tách ngây “Thờïgianhỏa tách, ngày
Hình 3.10 Ảnh hưởng của tốc độ tưới tới hiệu Hình 3.11 Ảnh hưởng của tốc độ tưới tới hiệu suất thu hồi urani đối với quặng PH đã suất thu hồi urani đối với quặng PH khơng
agglomerat hĩa agglomerat hĩa
Nhận xét: Tốc độ tưới cũng cĩ ảnh hưởng tới mức độ nén của khối bã quặng, tốc độ tưới càng lớn thì mức độ nén của lớp bã càng tăng Điều này cĩ thể do khi tốc độ dịng lớn thì sẽ càng đây các hạt quặng và cuốn các hạt mịn xuống phía đáy cột Khi tăng tốc độ tưới thì tốc độ dịch chuyển tương đối giữa hạt quặng và dung dịch hồ tách tăng làm tăng tốc độ khuyếch tán trong và ngồi do đĩ tốc độ phản ứng xảy ra nhanh hơn, nhưng nếu tăng tốc độ tưới lên nhiều khi đĩ cĩ hiện tượng nước ngập trên bề mặt cột quặng cĩ lẽ cĩ hiện tượng chảy theo kênh do cĩ sự phân bố khơng đồng đều các cấp hạt dẫn đến quá trình hịa tách khơng hiệu quả
Trang 21Rõ ràng rằng, với mỗi giá trị tốc độ tưới khác nhau thì sự ưu tiên của dung dịch chảy qua lớp quặng sẽ rất khác nhau Tốc độ tưới càng lớn thì lượng dung dịch đi qua phần thơ càng nhiều và ngược lại, trong trường hợp cĩ chất tan thì chắc chắn ảnh hưởng tới hiệu suất rửa Tuy nhiên, khi đồ đống hoặc nạp quặng vào cột sẽ khơng tránh được hiện tượng khơng đồng đều các cấp hạt Sẽ cĩ khu vực tập trung nhiều hạt quặng lớn nhưng cũng cĩ khu vực chủ yếu là các hạt nhỏ Do đĩ cần cĩ giá trị tốc độ tưới thích hợp để dịng chảy cĩ thê qua các khu vực bắt thường
Qua kết quả thí nghiệm cĩ thể thấy với tốc độ tưới 30 l/mỶ.h, cho hiệu suất thu hồi urani cao đạt
85,49 %.Trong đĩ khi tiến hành với quặng PH (cùng hàm lượng) khơng agglomerat hĩa với điều kiện thí
nghiệm: tốc độ tưới 10, 20, 30, 40, 50 I/mẺ.h; tiêu hao MnO› 4 kg/tấn; tiêu hao axit 50 kg/tấn; nồng độ axit
75 g/I Kết quả đã lựa chọn được tốc độ tưới thích hợp là 30 l/mỶ
d Nghiên cứu ảnh hưởng chiều cao lớp quặng cho quá trình hịa tách đống quặng PH đã agglomerat hĩa 80 30 —n 13345 678910HI28H1 Thờisianhịa tách, ngày
Hình 3.12 Sự phụ thuộc hiệu suất thu hồi urani Hình 3.13 Sự phụ thuộc hiệu suất thu hồi vào chiều cao lớp quặng đối với quặng PH đã urani vào chiều cao lớp quặng đối với quặng
agglomerat hĩa PH khơng agglomerat hĩa
Thí nghiệm được tiến hành với các cột cĩ chiều cao lớp quặng đã được agglomerat hĩa với độ ẩm của quặng là 10 % (ộn MO; cùng với tồn bộ khĩi quặng ban đầu trước khi agglomerat hĩa quặng, sau đĩ mới nạp vào cội): 1 m, 2 m và 3 m; tốc độ tưới 30 I/mẺ.h; tiêu hao MnO; 4 kg/tấn; tiêu hao axit 20 kg/tấn; nồng độ axit 50 g/I Hàm lượng urani trong quặng là 0,0309 %
Nhận xét: Kết quả thí nghiệm cho thấy khi tăng chiều cao cột quặng hiệu suất thu hồi urani thay đổi theo xu hướng giảm nhưng khơng rõ rệt Tuy nhiên khi tăng chiều cao lớp quặng do tác dụng của trọng lực từ trên xuống sẽ làm giảm độ xốp của lớp quặng ảnh hưởng đến dịng chảy của dung dịch khi đĩ sẽ ảnh hưởng khơng tốt đến quá trình hồ tách cần phải xác định được chiều cao hợp lý để đảm bảo hiệu quả của cả quá trình
Trong đĩ khi tiến hành với quặng PH (cùng hàm lượng) khơng agglomerat hĩa với điều kiện thí
nghiệm: 1 m, 2 m và 3 m, tốc độ tưới 30 l/mẺ.h; tiêu hao MnO, 4 kg/tắn: tiêu hao axit 50 kg/tấn; nồng độ
axit 75 g/l Két quả đã lựa chọn được chiều cao thích hợp là 1 m
3.3.2 Nghiên cứu quá trình hịa tách đồng quặng urani BPH đã agglomerat hĩa quy mơ phịng thí nghiệm a Nghiên cứu ảnh hưởng nơng độ axit cho quá trình hịa tách đống đối với quặng BPH đã agglomerat hĩa
Thí nghiệm được tiến hành với cột chứa 10 kg quặng BPH đã được agglomerat hĩa với độ ẩm của
quặng là 8 %: nồng độ axit 30, 50 và 75 g/l; tiêu hao MnO; 4 kg/tấn; tốc độ tưới 30 l/mÊ.h; tiêu hao axit 20
Trang 22
Nhận xét: Qua số liệu thực nghiệm, chúng tơi đã lựa chọn được nồng độ axit sunfuric ở 50 g/1 là phù hợp, cho hiệu suất thu hồi dat 90,58 %
Trong đĩ khi tiến hành với quặng BPH (cùng hàm lượng) khơng agglomerat hĩa với điều kiện thí
nghiệm: nồng độ axit 50, 75 và 100 g/l; toc độ tưới 30 l/m”.h; tiêu hao axit 50 kg/tấn: tiêu hao MnO; 4 kg/tấn Kết quả đã lựa chọn được nồng độ axit thích hợp là 75 g/1, cho hiệu suất thu hồi đạt 86,93 % e021 "Hiệu suất thụ hài U, 30 10081 10 1134 % 618 011313415 Thời gian hỏa lách, ngày
Thien tick nay
Hình 3.14 Ảnh hưởng của nồng độ axit tới hiệu Hình 3.15 Ảnh hưởng của nồng độ axit tới suất thu hồi urani đối với quặng BPH đã hiệu suất thu hồi urani đối với quặng BPH
agglomerat hĩa khơng agglomerat hĩa
b Nghiên cứu ảnh hưởng tiêu hao axit cho quá trình hịa tách đồng đối với quặng BPH đã agglomerat hĩa Ệ 910 H88 HS ‘Thi shana ich nay
Thời gian hỏa tàch, ngày
Hình 3.16 Ảnh hưởng của tiêu hao axit tới hiệu Hình 3.17 Ảnh hưởng của tiêu hao axit tới suất thu hồi urani đối với quặng BPH đã hiệu suất thu hồi urani đối với quặng BPH
agglomerat hĩa khơng agglomerat hĩa
Thí nghiệm được tiến hành với cột chứa 10 kg quặng BPH đã được agglomerat hĩa với độ ẩm của
quặng 1a 8 %; tiêu hao axit 10, 15, 20, 25 và 30 kg/tấn; MnO› 4 kg/tấn; nịng độ axit 50 g/I Dung dịch axit
được bơm vào cột chứa cột chứa quặng với tốc độ 30 I/m°h Hàm lượng urani trong quặng là 0.0905 % Sự phụ thuộc của hiệu suất thu hồi urani vào tiêu hao axit được chỉ ra ở hình 3.18
Như vậy qua kết quả thí nghiệm cho thấy với tiêu hao axit 20 kg/tấn cho hiệu suất thu hồi đạt 90,58 % Trong đĩ khi tiến hành với quặng BPH (cùng hàm lượng) khơng agglomerat hĩa với điều kiện thí
nghiệm: tiêu hao axit 30, 40, 50, 60 và 70 kg/tấn; tiêu hao MnO; 4 kg/tắn; nồng độ axit 75 g/l; tốc độ 30
Trang 23c Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ tưới tác nhân hịa tách cho quá trình hịa tách đống quặng BPH đã agglomerat hĩa
Thí nghiệm được tiến hành với cột chứa 10 kg quặng BPH đã được agglomerat hĩa với độ ẩm của
quặng là 8 %; tốc độ tưới 10, 20, 30, 40, 50 I/mẺ.h; tiêu hao MnO; 4 kg/tắn: tiêu hao axit 20 kg/tấn: nồng độ
axit 50 g/l Ham lượng urani trong quặng là 0,0905 % Qua kết quả thí nghiệm cĩ th thấy với tốc độ tưới 30
1/mẺ.h cho hiệu suất thu hồi urani đạt 90,58 % —uin soln » ø D3 3 4 5 678010088 H1 1 : ` ; ° " Thửlghanhủatidh ngày
Hình 3.18 Ảnh hưởng của tốc độ tưới tới hiệu Hình 3.19 Ảnh hưởng của tốc độ tưới tới hiệu
suất thu hồi urani đối với quặng BPH đã suất thu hồi urani đối với quặng BPH khơng
agglomerat hĩa agglomerat hĩa
Trong đĩ khi tiến hành với quặng PH (cùng hàm lượng) khơng agglomerat hĩa với điều kiện thí
nghiệm: tốc độ tưới 10, 20, 30, 40, 50 l/mỶ.h; chỉ phí MnO; 4 kg/tắn; chỉ phí axit 50 kg/tắn; nồng độ axit 75
g/l Két qua da lựa chọn được tốc độ tưới thích hợp là 30 U/mẺ.h
d Nghiên cứu ảnh hưởng chiều cao lớp quặng cho quá trình hịa tách đống quặng BPH đã agglomerat hĩa Thí nghiệm được tiến hành với các cột cĩ chiều cao lớp quặng BPH đã được agglomerat hĩa với độ ẩm của quặng là 8 %; 1 m, 2 m và 3 m; tốc độ tưới 30 I/m?.h; tigu hao MnO, 4 kg/tan; tiéu hao axit 20 kg/tan; néng d6 axit 50 g/l Hàm lượng urani trong quang 1a 0,0905 %
Nhận xét: Kết quả thí nghiệm cho thấy khi tăng chiều cao cột quặng hiệu suất thu hồi urani thay đổi theo xu hướng giảm nhưng khơng rõ rệt Tuy nhiên khi tăng chiều cao lớp quặng do tác dụng của trọng lực từ trên xuống sẽ làm giảm độ xốp của lớp quặng ảnh hưởng đến dịng chảy của dung dịch khi đĩ sẽ ảnh hưởng khơng tốt đến quá trình hồ tách
Trong đĩ khi tiến hành với quặng BPH (cùng hàm lượng) khơng agglomerat hĩa với điều kiện thí nghiệm: 1 m, 2 m và 3 m; tốc độ tưới 30 I/m’.h; tigu hao MnO, 4 kg/tấn; tiêu hao axit 50 kg/tấn; nồng độ axit 75 g/1 Kết quả đã lựa chọn được chiều cao thích hop la 1 m
Trang 24— 0 ? Ua Oe STS He AE Thả gianhơa tt ngây ‘ Thoda tah, ny “
Hình 3.20 Sự phụ thuộc hiệu suat thu hdi urani Hình 3.21 Sự phụ thuộc hiệu suất thu hồi vào chiều cao lớp quặng đối với quặng BPH đã urani vào chiều cao lớp quặng đối với quặng
agglomerat hĩa BPH khơng agglomerat hĩa
3.3.3 Thứ nghiệm quá trình hịa tách đĩng đối với quặng urani BPH đã agglomerat hĩa quy mé 500 kg/mé Để cĩ thể áp dụng vào quy mơ sản xuất thì cần cĩ nhiều nghiên cứu chỉ tiết nhằm giảm thiểu rủi ro
Việc nghiên cứu cơng nghệ hịa tách quặng với mị ối tượng quặng bằng các kỹ thuật hồ tách đống cần qua một số giai đoạn bắt buộc, bao gồm nghiên cứu phịng thí nghiệm; thử nghiệm trên cột (1 m và 6 m); sau đĩ thử nghiệm hịa tách quy mơ đống và thử nghiệm pilơt Mỗi giai đoạn cĩ mục tiêu nhất định Trong đề tài trước, nhĩm tác giả mới chỉ thử nghiệm ở các bước thí nghiệm hịa tách khuấy trộn phịng thí nghiệm, thử nghiệm hịa tách trộn ủ trên các cột | m va 5 m Nhu vậy, việc thử nghiệm hịa tách quy mơ 500 kg quặng/mẻ va 3 tan quặng/mẻ sau khi tiền hành trong PTN là hợp lý [16]
Dựa trên những kết quả cĩ được khi nghiên cứu trong PTN, luận án đã lựa chọn đối tượng quặng thử nghiệm tiếp theo ở quy mơ 500 kg/mẻ là quặng urani dạng BPH - loại quặng trung gian giữa dạng CPH và PH, cĩ thể phù hợp hơn cho giai đoạn agglomerat hĩa
Thí nghiệm được tiến hành với cột chứa 500 kg quặng BPH đã được agglomerat hĩa với độ âm của quặng là 8 %: nồng độ axit 50 g/l: tiêu hao MnO; 4 kg/tan; téc độ tưới 30 l/mẺ.h; tiêu hao axit 20 kg/tan (cho giai đoạn hịa tách) Hàm lượng urani trong quặng là 0.0905 % Kết quả thu được chỉ ra ở hình 3.22, 3.23, 3.24 và 3.25
Nhận xét: Kết quả thí nghiệm cho thấy khi tăng chiều cao cột quặng hiệu suất thu hồi urani giảm nhưng khơng nhiều, do khi dung dịch chảy từ trên xuống, lớp quặng phía trên cột phản ứng với dung dịch axit làm giảm nồng độ axit do vậy khi dung dịch tiếp xúc với lớp quặng phía dưới thì nồng độ tác nhân phản ứng đã giảm làm giảm tốc độ phản ứng, cứ như vậy càng xuống phía dưới tốc độ phản ứng càng giảm làm giảm tốc độ của cả quá trình, điều đĩ cĩ thể giải thích như sau: khi tăng chiều cao cột quặng dung dịch axit hịa tan urani và các tạp chất ở lớp quặng phía trên cột vì vậy khi dung dịch thấm xuống lớp quặng phía dưới pH của dung dịch tăng gây hiện tượng tái kết tủa, đồng thời do tác dụng của trọng lực làm cho lớp quặng bị nén ép
Do vậy muốn đạt đến hiệu suất thu hồi cao thì chỉ cịn cách tăng thời gian hồ tách Tuy nhiên khi tăng chiều cao lớp quặng do tác dụng của trọng lực từ trên xuống sẽ làm giảm độ xĩp của lớp quặng ảnh hưởng đến dịng chảy của dung dịch khi đĩ sẽ ảnh hưởng khơng tốt đến quá trình hồ tách, cần phải xác định
Trang 25được chiều cao hợp lý để đảm bảo hiệu quả của cả quá trình Như vậy, qua kết quả thí nghiệm cho thấy với
tiêu hao axit 20 kg/tắn, cho hiệu suất thu hồi Urani đạt 87,21 %
3.3.4 Thứ nghiệm quá trình hịa tách đồng đối với quặng urani BPH đã agglomerat hĩa quy mơ 3 tắn/mẻ Dựa trên những kết quả cĩ được khi thử nghiệm ở quy mơ 500 kg/mẻ với quặng urani dạng BPH, luận án đã tục thử nghiệm ở quy mơ 3000 kg/mẻ với quặng urani dạng BPH nhằm thu được các thơng số
phù hợp đề xây dựng quy trình cơng nghệ, trước khi triển khai ở các quy mơ lớn
Thí nghiệm được tiến hành với bể chứa 3000 kg quặng BPH đã được agglomerat hĩa với độ âm của
khối quặng là 8 %, nồng độ axit 50 g/I, tiêu hao MnO; 4 kg/tắn, tốc độ tưới 15 l/mỶ.h, tiêu hao axit 20 kg/tấn
(cho giai đoạn hịa tách) Kết quả thu được chỉ ra ở hình 3.27, 3.28, 3.29 và 3.30
Nhận xét: Qua kết quả cho thấy khi tiến hành thử nghiệm trên bể quy mơ 3000 kg/mẻ, ta nhận thấy
hiệu suất thu hồi urani đạt 85,8 %, cĩ thay đổi khơng đáng kể so với khi tiến hành hịa tách trên cột 500
kg/mẻ
* Nhận xét về ưu và nhược điểm của hai phương pháp hịa tách về chế độ cơng nghệ, chất lượng dung dịch hịa tách:
Đã tiến hành thử nghiệm hồ tách quặng urani theo hai phương án: Khơng agglomerat hĩa và cĩ agglomerat hĩa bằng phương pháp hịa tách đĩng Kết quả so sánh các thơng số của quá trình được chỉ ra trong bảng 3.24 dưới đây
Bảng 3.24 So sánh các thơng số của quá trình hồ tách quặng khi khơng agglomerat hĩa và cĩ agglomerat hĩa bằng phương pháp hịa tách đống
Các thơng số wets agelomerat
Kích thước quặng ban dau, mm <10(95 %) <10(95 %)
Tiêu hao axit HạSO¿, kg/tấn quặng (cho tồn bộ quá trình: 50 40 agglomerat + hịa tách)
Tiêu hao chat 6 xy hố MnO›, kg/tấn quặng 4 4
Thời gian hồ tách ngày 15 II
Tốc độ tưới tác nhân hịa tách l/mỶ.h 30 30
Nơng độ Urani trong dung dịch hịa tách, ø/1 0,7-1,1 0,8-1,4
Nơng độ Fe trong dung dịch hịa tách, ø/1 8-11 8-10
Hiệu suất thu hồi urani, % 80,2 85,5
Urani trong bã thải, % <0,01 <0,01
Qua kết quả thi nghiệm cho thay, các thơng số của quá trình hồ tách quặng urani đã agglomerat hĩa so với quặng urani khơng agglomerat hĩa bằng phương pháp hịa tách đống cĩ ưu điểm là thời gian và hiệu suất thu hồi urani tăng hơn, tiêu hao axit thấp hơn, khơng bị tắc dịng, hạn chế bụi khi khơng tiến hành nạp quặng khơ trực tiếp vào cột và bẻ, trong khi đĩ chất lượng dung dich sau khi hịa tách khơng thay đổi nhiều so với quặng khơng được agglomerate hĩa Tuy nhiên, quá trình này cũng làm làm tăng chỉ phí khi vận hành hệ thiết bị agglomerat, cần nhiều thời gian chuẩn bị trước khi tiến hành hịa tách quặng
Trang 26KẾT LUẬN
1 Quang cát kết vùng Pa Lita — Pa Rồng ở 3 trạng thái: CPH, BPH, và PH Từ kết quả thực nghiệm,
cĩ thể xác định trước một số thơng số đối với quặng cụ thể như sau: thể tích dung dịch lưu giữ biến đổi
khơng nhiều chiếm khoảng 17 - 23 % so với thể tích lớp quặng, thể tích dung dịch di chuyển khá ổn định
chiếm khoảng 3 - 6 % thể tích lớp quặng Khả năng giữ nước của các cấp hạt khác nhau, của từng loại quặng khác nhau ở đây cụ thể là quặng PH và BPH là rất khác nhau Đã xác định được giá trị định lượng của quan hệ thực nghiệm khả năng giữ nước theo các kích thước hạt khác nhau:
- Với quặng BPH: y= 39,72 e°”* và quặng PHI: y= 36,55 e ®94% Khả năng giữ nước của quặng theo tính tốn và thực tế cĩ sai số: 1,4 - 9,9 %,
Hệ số thấm đối với quặng BPH dao động trong khoảng từ: 00139 — 0,0141 (cm/s) va quang PH dao
động trong khoảng từ: 0.0001 13 — 0.0001 19 (cm/s) phụ thuộc vào kích thước hạt quặng
2 Đã lựa chọn được các thơng số ảnh hưởng đến quá trình agglomerat hĩa quặng urani vùng Pà Lừa
— Pa Réng cho từng loại quặng PH và BPH (hiệu suất thu hồi urani, sự phân bố kích thước hạt, độ nén và độ
bền của hạt), với tác nhân kết dính là axit H;SO¿, cụ thể như sau:
- Quang PH: Tiêu hao tác nhân 20 kg H;SO//tấn quặng, nồng độ tác nhân 300 g/l, độ âm khĩi quặng
10 %
- Quặng BPH: Tiêu hao tác nhân 20 kg H;SO//tấn quặng, nồng độ tác nhân 250 g/I, độ âm khối
quặng 8 %
Qua các số liệu thực nghiệm đã tìm được phương trình hồi qui bac | day đủ phù hợp với thực nghiệm quá trình agglomerat hĩa quặng urani, biểu diễn hiệu suất thu hồi urani trong quá trình hịa tách đống quặng urani vùng Pà Lừa - Pà Rồng phụ thuộc vào các yếu tố: nồng độ axit, tiêu hao axit và độ ẩm trong giai đoạn agglomerat hĩa Kết quả như sau:
- Quặng PH bac 1: $= 81,8625 + 2,2375 Ì xị + 1,9375 "x2 + 1,2375 "xs
- Quang BPH bac 1: } = 82,875 + 1,225 * x, + 4,35 ` x; + 1,15 ” x;
3 Da lựa chọn được các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hịa tách quang urani (dang PH va BPH) ving Pa Lira — Pa Rồng đã agglomerat hĩa bằng phương pháp hịa tách đống trên quy mơ 10 kg/mẻ, cụ thể cho giai đoạn hịa tách như sau: Tiêu hao tác nhân 20 kg H,SO,/tan quặng, nồng độ tác nhân 50 g/l, tốc độ tưới tác nhân hịa tách 30 l/mẺ.giờ, thời gian hồ tách 11 ngày sẽ cho hiệu suất thu hồi urani tương ứng với quặng PH và BPH là 85.5% và 90.58%
4 Từ kết quả thu được trong PTN, luận án đã thử nghiệm trên quy mơ 500 kg/mẻ và 3000 kg/mẻ đối
với quặng urani BPH ving Pa Lita — Pa Réng da agglomerat hĩa bằng phương pháp hịa tách đống Qua kết quả cho thấy hiệu suất thu hồi urani cĩ thay đổi khơng đáng kẻ so với khi tiến hành hịa tách trong PTN
5 Kết quả nghiên cứu cho thấy các thơng số của quá trình hồ tách quặng urani đã agglomerat so với
quặng urani khơng agglomerat hĩa bằng phương pháp hịa tách đồng cĩ ưu điểm là độ thấm tốt hơn; thời
gian, hiệu suất thu hồi urani tăng hơn, tiêu hao axit thấp hơn, khơng bị tắc dịng, hạn chế bụi khi khơng tiến hành nạp quặng khơ trực tiếp vào cột và bẻ; trong khi đĩ chất lượng dung dich sau khi hịa tách khơng thay đổi nhiều so với quặng khơng được agglomerat Tuy nhiên, quá trình này cũng làm làm tăng chi phi trong khi vận hành hệ thiết bị agglomerat, tốn thời gian chuẩn bị trước khi tiến hành hịa tách quặng