Đặc điểm thành phần vật chất quặng urani khu vực pà lừa, quảng nam và ảnh hưởng của chúng đến quá trình xử lý quặng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT ĐỖ VĂN LÂM Đề tài: ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VẬT CHẤT QUẶNG URANI KHU VỰC PÀ LỪA, QUẢNG NAM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN QUÁ TRÌNH XỬ LÝ QUẶNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI -2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT ĐỖ VĂN LÂM ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN VẬT CHẤT QUẶNG KHU VỰC URANI PÀ LỪA - QUẢNG NAM VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA CHÚNG ĐẾN QUÁ TRÌNH XỬ LÝ QUẶNG Ngành: Địa chất kỹ thuật Mã số: 60520501 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Văn Lâm HÀ NỘI -2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu, điểm cơng trình luận văn số liệu hoàn toàn xác thực chưa xuất cơng trình trước Hà Nội, Ngày Tháng Người cam đoan Năm MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC .2 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN .4 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH TRONG LUẬN VĂN .6 MỞ ĐẦU CHƯƠNG 14 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHOÁNG SẢN KHU VỰC PÀ LỪA 14 1.1 KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA LÝ TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ NHÂN VĂN .14 1.2 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN 16 1.3 KHÁI QUÁT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT VÙNG NGHIÊN CỨU 18 1.3.1 Địa tầng 18 1.3.2 Magma 21 1.4 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHU MỎ PÀ LỪA 26 CHƯƠNG 2: 31 TỔNG QUAN VỀ URANI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP LÀM GIÀU 31 2.1 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HĨA - KHỐNG VẬT URANI 31 2.2 CÁC KIỂU MỎ URANI 34 2.2.1 Kiểu cát kết (Sandstone deposits): 34 2.2.2 Kiểu phun trào (Volcanic deposits) .35 2.2.3 Kiểu mỏ xâm nhập (Intrusive deposits) .36 2.2.4 Kiểu dạng mạch (Vein deposits) 37 2.2.5 Kiểu mỏ biến chất (Metamorphic deposits) 38 2.2.6 Kiểu mỏ than non (Lignite deposits) 39 2.2.7 Kiểu trầm tích bề mặt (Surfcial deposits) 40 2.2.8 Kiểu "bất hợp" (Unconformity-related deposits) 41 2.2.9.Kiểu mỏ dăm kết dập vỡ dạng ống (Collapse breccia pipe deposits) 42 2.2.10 Kiểu dăm kết (Breccia complex deposits), 43 2.2.11.Kiểu mỏ cuội kết thạch anh (Quartz - pebble conglomerate deposits) .44 2.2.12 Kiểu photphorit (Phosphorite deposits) 44 2.2.13 Kiểu đá phiến đen (Black sít me deposits) .45 2.2.14 Kiểu mỏ biến chất trao đổi (Metasomatite deposits) 45 2.2.15 Các kiểu mỏ khác .46 2.3 CÁC LĨNH VỰC SỬ DỤNG 46 2.4 PHƯƠNG PHÁP LÀM GIÀU QUẶNG URANI TRÊN THẾ GIỚI 51 2.4.1 Phương pháp tuyển học 51 2.4.2.Phương pháp thủy luyện quặng urani 55 2.4.2.1.Công nghệ sản xuất urani kỹ thuật 55 2.4.2.2.Hòa tách quặng urani 56 2.4.2.3.Quá trình trộn ủ quặng .59 2.4.2.4 Trao đổi ion công nghệ urani 59 2.4.2.5 Phương pháp chiết công nghệ urani 60 2.4.2.6 Kết tủa urani kỹ thuật .61 2.4.2.7 Tinh chế đến độ hạt nhân 64 CHƯƠNG 65 ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HÓA URANI KHU VỰC PÀ LỪA 65 3.1.ĐẶC ĐIỂM PHÂN BỐ URANI .65 3.2 ĐẶC ĐIỂM THÀNH PHẦN KHOÁNG VẬT, CẤU TẠO VÀ KIẾN TRÚC QUẶNG 77 3.3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HOÁ 80 3.4 THÀNH PHẦN HÓA HỌC QUẶNG URANI 80 3.5.NGUỒN GỐC QUẶNG .83 3.6 TÀI NGUYÊN TRỮ LƯỢNG QUẶNG URANI KHU VỰC PÀ LỪA 83 CHƯƠNG 4: 84 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ QUẶNG URANI KHU VỰC PÀ LỪA VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HĨA ĐẾN Q TRÌNH LÀM GIÀU 84 4.1 ĐẶC ĐIỂM QUẶNG URANI THỬ NGHIỆM CÔNG NGHỆ 84 4.1.1 Thành phần khoáng vật, cấu tạo kiến trúc quặng 84 4.1.1.1.Thành phần khoáng vật loại đá chứa quặng urani 87 4.1.1.2.Thành phần khoáng vật quặng urani 88 4.1.2 Thành phần hoá học 92 4.2 QUY TRÌNH XỬ LÝ LÀM GIÀU QUẶNG URANI 93 4.2.1 Nguyên lý hòa tách axit H2SO4 94 4.2.2 Xây dựng q trình hịa tách thấm 97 4.2.3 Quy trình hịa tách thấm quặng urani Pà Lừa .100 4.3 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HỐ ĐẾN QUY TRÌNH LÀM GIÀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÒA TÁCH THẤM 105 4.3.1 Ảnh hưởng đặc điểm thành phần cỡ hạt, độ hạt tới quy trình hịa tách quặng .107 4.3.2 Ảnh hưởng mức độ phong hóa quặng tới q trình hòa tách thấm 112 4.3.3 Ảnh hưởng hàm lượng urani quặng nguyên khai quy trình hòa tách .114 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN VĂN Bảng 1.1 Vị trí tọa độ khu Pà Lừa 14 Bảng 2.1 Một số khoáng vật urani thường gặp 33 Bảng 2.2 Đặc điểm phân tuyển thiết bị tuyển 52 Bảng 2.3 Các tác nhân chiết thường sử dụng ông nghệ urani 61 Bảng 2.4 Hàm lượng tạp chất urani kỹ thuật (% trọng lượng) 62 Bảng 2.5 Tiết diện bắt neutron nhiệt hàm lượng cho phép số nguyên tố tạp chất quan trọng dung dịch urani nitrat (trong chế tạo nhiên liệu hạt nhân) 64 Bảng 3.1.Bảng tổng hợp hàm lượng chiều dày lớp đá chứa quặng 1, 67 Bảng 3.2 Bảng tổng hợp chiều dày - hàm lượng thấu kính 1b .71 Bảng 3.3.Bảng tổng hợp chiều dày, hàm lượng trung bènh thấu kính 2b .73 Bảng 3.4 Kết tính tham số thống kê hệ số tương quan thân quặng .74 Bảng 3.5 Kết tính tham số thống kê hệ số tương quan thân quặng 75 Bảng 3.6 Bảng thống kê tần suất gặp dị thường loại đá .76 Bảng 3.7 Tổng hợp thành phần khoáng vật đá chứa quặng urani khu Pà Lừa - Pà Rồng .79 Bảng 3.8 Thành phần hoá học quặng urani khu Pà Lừa theo thân quặng 81 Bảng 3.9 Thành phần hoá học quặng urani theo loại quặng 81 Bảng 3.10 Bảng thông kê hàm lượng nguyên tố vi lượng quặng urani khu vực Pà Lừa .82 Bảng 3.11 Bảng tổng hợp kết tính tốn tài ngun trữ lượng urani khu Pà Lừa 83 Bảng 4.1 Tổng hợp thành phần khoáng vật đá chứa quặng urani khu Pà Lừa-Pà Rồng 87 Bảng 4.2 Tổng hợp tổ hợp khoáng vật quặng urani 89 Bảng 4.3.Thành phần hoá học quặng urani theo loại quặng 92 Bảng 4.4.Bảng thông kê hàm lượng nguyấn tố vi lượng quặng urani Pà Lừa .93 Bảng 4.5 Kết xử lý quặng mỏ theo cấp hàm lượng 103 Bảng 4.6 Kết xử lý quặng cho loại quặng gốc bán phong hóa .104 Bảng 4.7 Phân bố kích thước quặng đầu vào .107 Bảng 4.8 Số liệu phân tích bã cột hịa tách sở với µ=1, ƹ=1 109 Bảng 4.7 Sự phụ thuộc hiệu suất hòa tách vào phân bố hạt 111 Bảng 4.9 Hiệu suất hòa tách urani (%) theo phương pháp hòa tách cột quặng Pà Lừa theo thời gian 113 DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH TRONG LUẬN VĂN Hình 2.1 Chuỗi phân rã urani .32 Hình 2.2.Mỏ Urani cát kết Utab-Wyoming 35 Hình 2.3.Mẫu Pitchblende mạch vỉa .38 Hình 2.4.Hình ảnh mỏ Ranger - Australia .41 Hình 2.5.Hình ảnh mẫu quặng giàu Chalcopiryte - Pitchblende 42 Hình 2.6 Urani nghèo sử dụng quân với nhiều mục đích khác đầu đạn tỉ trọng cao 47 Hình 2.7 Thủy tinh urani bị chiếu tia tử ngoại: đĩa thủy tinh chuyển sang xanh cịn chân đế thủy tinh khơng màu 49 Hình 2.8 Thủy tinh urani dùng làm vỏ bọc tụ điện chân khơng Bên bóng thủy tinh có xi-lanh kim loại kết nối với điện cực 50 Hình 2.8 Các cơng đoạn q trình xử lý quặng urani .58 Hình 4.1 Quặng urani chưa bị phong hoá 85 Hình 4.2 Quặng urani chưa bị phong hố 85 Hình 4.3 Quặng urani gương lò gương lò lị hướng 86 Hình 4.4 Quặng urani bị phong hoá .86 Hình 4.5 Khống vật Nasturan thân quặng khu Pà Lừa-Pà Rồng .90 Hình 4.6 Nasturan bị uranophan thay dần .91 Hình 4.7 Metaautunit autunit guơng lị lị hướng khu Pà Lừa-Pà Rồng 91 Hình 4.8 Phân đoạn quy trình xử lý tổng thể 98 Hình 4.9 Sơ đồ cơng nghệ hịa tách đống với quy mơ 20 tấn/mẻ 101 Hình 4.10 Hình ảnh cột hịa tách thực nghiệm lần xử lý Zero lần xử lý thứ 108 Hình 4.11 Quy mơ thực nghiệm 109 Hình 4.12 Sơ đồ phụ thuộc hiệu suất hòa tách R vào phân bố cấp hạt 111 Hình 4.13 Sơ đồ biểu thị ảnh hưởng mức độ phong hóa tới hiệu suất hịa tách quặng mức độ cấp hạt khác .112 107 4.3.1 Ảnh hưởng đặc điểm thành phần cỡ hạt, độ hạt tới quy trình hịa tách quặng Các quy trình hịa tách thấm đưa vào thử nghiệm xây dựng quy mô xử lý cỡ lớn (quy mô pilot) ứng dụng quy trình “Một chu kỳ xử lý quặng” Một chu kỳ tính khoảng thời gian tổng hai đại lượng thời gian sau: - Thời gian cấp : thời gian tính từ tưới dung dịch axit thể tích dung dịch khổi khối quặng thể tích ẩm khối quặng - Thời gian xả: tính từ thời điểm ngừng tưới axit dung dịch khỏi khối quặng kiệt gần khơng chảy tiếp Như quy trình chu kỳ xử lý quặng sau lần xử lý, toàn pha lỏng thiết bị hòa tách bị đẩy hoàn toàn gần hoàn toàn bị thay thể tích tương đương dung dịch axit Chính vậy, phương pháp thực nghiệm xây dựng mơ hình cần địi hỏi giống tuyệt đối mặt hòa lý khối quặng sở so với khối quặng triển khai quy mơ lớn Vì để xác định ảnh hưởng độ hạt tới quy trình hịa tách, xác lập mơ hình sở loại quặng khác trọng số phân bố loại kích thước hạt quặng bảng sau : Bảng 4.7 Phân bố kích thước quặng đầu vào TT Kích thước D,mm Trọng số, % 10