Содержание к диссертации
Стр.:
ВВЕДЕНИЕ Є
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ СКВАЖИННОГО ПОДЗЕМНОГО
ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ (СПВ) УРАНА В РОССИИ 9
1.1. Минерально-сырьевая база урана для отработки методом
СПВ І0
Проблемы развития СПВ в России /3
Вопросы применения моделирования процессов СПВ при освоении российских гидрогенных месторождений урана (Ц
Цели и постановка задач исследований 22
ГЛАВА 2. ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ СХЕМЫ РАСПОЛОЖЕНИЯ
ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ
ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ СПВ НА СТАДИИ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ СПВ 14
2.1. Сопоставление результатов физико-математического
моделирования эксплуатационных работ с фактическими данными
для выявления адекватности применяемой модели при решении
геотехнологических задач 2f
Характеристика объекта моделирования 2F
Описание программного комплекса 76
2Л.З. Сопоставление результатов моделирования
эксплуатационных работ с фактическими данными с целью
выявления адекватности модели при решении
геотехнологических задач $"
2.2. Прогнозирование сроков и основных геотехнологических
показателей отработки гидрогенного уранового месторождения в
условиях широкого диапазона изменчивости содержания полезного
компонента $$
Выбор оптимальной схемы расположения геотехнологических скважин на площади гидрогенного уранового месторождения с использованием физико-математического моделирования 4у
Изучение влияния кислотности выщелачивающих растворов на процесс СПВ и выбор оптимального режима подачи выщелачивающего реагента о
2.4.1. Методика определения параметров адаптации физико-
математической модели к условиям гидрогенного
месторождения при СПВ о
2А.2. Исследование влияния кислотности выщелачивающих
растворов на процесс СПВ
Выводы Go
ГЛАВА 3. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ СПВ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ НА СТАДИИ АКТИВНОЙ
ОТРАБОТКИ ГИДРОГЕННЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ УРАНА QZ
3.1. Корректировка сроков освоения гидрогенного уранового
месторождения на стадии активной отработки методом СПВ oL
3.2. Интенсификация процессов СПВ с учетом неоднородности
продуктивного горизонта по мощности и содержанию полезного
компонента >$
3.2.1. Настройка параметров адаптации модели к условиям
Хохловского уранового месторождения 70
Общее описание объекта работ Jf
Гидродинамический баланс участка по растворам Jy
Геотехнологические параметры продуктивного горизонта ?
Моделирование работы опытного участка 71}
3.3. Интенсификация процессов СПВ в условиях растекания
выщелачивающих растворов за контуры добычного
участка fj
3.4. Комплексная методика управления процессами СПВ на
различных стадиях освоения гидрогенного уранового месторождения
с использованием моделирования 8Z
Выводы %$
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МОДЕРНИЗИРОВАННОЙ ФИЗИКО-
МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ, УЧИТЫВАЮЩЕЙ ОСНОВНЫЕ
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СПВ S?
4.1. Физико-химические процессы в подземных водоносных
горизонтах при добыче урана методом сернокислотного
СПВ 7
4.1.1. Особенности месторождений, разрабатываемых методом
СПВ 22
АЛ.2. Физико-химические основы добычи урана методом
спв 94
4.1.3. Общая характеристика геотехнологической системы jу
4.2. Физико-математическая модель процессов СПВ (OZ
4.3. Решение тестовой задачи по прогнозированию
геотехнологических параметров участка СПВ с целью выявления
адекватности модернизированной физико-математической
модели ///
Выводы., I2if
ЗАКЛЮЧЕНИЕ I2f
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК Ш
ПРИЛОЖЕНИЕ 139
Введение к работе
После распада СССР Россию в полной мере коснулась мировая проблема растущего дефицита урана, исчерпание его на складах и отсутствие достаточного количества разведанных запасов в недрах.
Стратегическая задача развития атомной промышленности и
обеспечение безопасности России неразрывно связаны с освоением
гидрогенных месторождений урана в Зауралье, Западной Сибири,
Забайкалье и ряда других перспективных регионов страны. Реализация
этих жизненно важных задач требует широкого внедрения наукоемких
физико-химических геотехнологий (ФХГ), всестороннего
совершенствования прогрессивного скважинного подземного выщелачивания (СПВ), повышения его эффективности на всех стадиях освоения месторождений урана.
Мировая и отечественная практика решения подобных сложных
задач показывает, что в условиях анизотропной изменчивости геолого-
геотехнологических параметров продуктивных горизонтов гидрогенных
месторождений урана требуется широкое привлечение
геоинформационных технологий и, в частности, программного продукта на основе комплексного моделирования, в том числе и физико-математического.
Органическое включение геоинформационных технологий на всех стадиях внедрения СПВ открывает возможность без дополнительных затрат на дорогостоящие и длительные опытно-промышленные работы эффективно осуществлять геотехнологические процессы в ходе освоения гидрогенных урановых месторождений.
Таким образом, научно-геотехнологическое обоснование повышения эффективности процессов СПВ на различных стадиях освоения гидрогенных урановых месторождений России является актуальной задачей исследования.
Идея работы заключается в применении комплексного
моделирования для экспертного прогнозирования основных
геотехнологических параметров, оптимизации, интенсификации и
управления процессами СПВ с адаптированием к реальным условиям на
всех этапах освоении гидрогенных урановых месторождений России.
Научные положения, разработанные в диссертации, сводятся к следующим:
1. Оптимизация параметров геотехнологических процессов СПВ с
учетом комплекса физико-геологических особенностей осваиваемых
гидрогенных урановых месторождений, в условиях высокой природной
неоднородности продуктивных горизонтов по мощности и содержанию
урана, изменения геометрии сети геотехнологических скважин,
достигается корректированием гидродинамических и кислотных режимов
работы добычного участка с применением физического и численного
моделирования, позволяющим определить оптимальную схему вскрытия
месторождения, прогнозировать основные геотехнологические параметры,
интенсифицировать гидродинамику растворов и кинетику выщелачивания
полезного компонента.
Устойчивое управление количественно-качественными показателями СПВ урана гидрогенных месторождений в сложной физико-химической многофазной гетерогенной системе достигается методически обоснованным выбором схемы расположения закачных и откачных геотехнологических скважин (гексагональной, квадратичной, рядной и др.) с учетом пространственного ориентирования отрабатываемого продуктивного горизонта залежи, когда критерием оптимальности принятого решения является полнота извлечения урана из балансовых руд и себестоимость 1 кг закиси-окиси (U308).
Прогрессивное развитие метода СПВ урана требует экспертного прогнозирования принимаемых решений при освоении известных отечественных и разведуемых гидрогенных месторождений и предопределяет широкое использование физико-математического моделирования, при котором необходимо и достаточно учитывать только основные технико-экономические показатели геотехнологического
процесса (содержание полезного компонента и концентрация серной кислоты в продуктивных растворах (ПР)) с глубоким изучением физико-химических процессов, протекающих в горной среде, влияющих на эти показатели.
4. Установлено, что физико-математическое моделирование процессов СПВ с использованием данных опытно-промышленных работ позволяет не только анализировать гидродинамику растворов и кинетику выщелачивания урана на различных этапах освоения месторождения, но и открывает возможность поиска путей оптимизации кислотности выщелачивающих растворов и режима подачи их в продуктивный горизонт.
Научная новизна работы определяется следующими положениями:
1. Установлено, что для определения основных технико-
экономических показателей (концентрация урана и остаточная
концентрация серной кислоты в ПР) при освоении гидрогенных урановых
месторождений методом СПВ, физико-математическая модель должна
основываться только на основных параметрах и физико-геологических
факторах.
2. Установлено, что физико-математическое моделирование
гидродинамики выщелачивающих растворов и кинетики выхода полезного
компонента с учетом сложившихся реальных природных характеристик
месторождения позволяет выбрать оптимальную схему расположения
геотехнологических скважин, режим кислотности и подачи в
продуктивный горизонт ВР.
3. Определено, что оптимизировать процесс отработки добычного участка СПВ, с учетом неоднородности продуктивного горизонта по мощности и содержанию полезного компонента при нарушенной геометрии сети ГТС, возможно корректированием гидродинамического и кислотного режимов работы с применением комплексной физико-математической модели.
4. Предложен способ интенсификации СПВ урана в условиях растекания выщелачивающих растворов за контуры добычного полигона, заключающийся в анализе гидродинамики ВР, локализации зон пассивного
закислення рудных залежей, проектировании и строительстве эксплуатационных блоков СПБ.
5. Доказано, что применение физико-математического моделирования
движения ВР и кинетики добычи урана позволяет существенно
интенсифицировать процесс СПВ на различных стадиях освоения
гидрогенных месторождений.
6. Сравнением различных схем вскрытия физико-математическим
моделированием установлено, что при освоении Хиагдинского
гидрогенного месторождения урана наилучшие результаты достигаются
при использовании рядной схемы расположения геотехнологических
скважин, ориентированных по падению рудной залежи.
7. Разработана методика создания геоинформационно-управляющей модели на различных стадиях освоения отечественных гидрогенных урановых месторождений методом СПВ.
Большой вклад в становление и развитие добычи урана скважинным
подземным выщелачиванием вносили многие ученые и специалисты в
области геологии, горного дела, обогащения и гидрометаллургии,
экономики, труды которых и сегодня представляют большую ценность и
помогали автору в работе над диссертацией:
Академик РАН Лаверов Н.П., Абдульманов И.Г., Баташов Б.Г., Бахуров ВТ., Бровин К.Г., Белецкий В.И., Бойцов В.Е., Гайдин A.M., Кочетков В.И., Луценко И.К., Машковцев Г.А., Новосельцев В.В., Петров Р.П., Фарбер В JL, Шмариович Е.М. — геологи и гидрогеологи обеспечивали СПВ минеральным сырьем;
Арене В.Ж. и его научная школа открыли дорогу физико-химическим методам геотехнологии;
Щеголев Д.И., Мамилов В.А., Щепетков А.П., Новик-Качан В.П., Маркелов СВ., Осмоловский И.С., Каше М.Н., Лунев Л.И. - стали первопроходцами, создав первые в стране геотехнологические уранодобывающие предприятия с новейшей технологией СПВ;
Лобанов Д.П. и его научная школа оставили заметный след в развитии СПВ и его совершенствовании;
- Язи ков В. Г., Водолазов Л.И. (в Казахстане), Толстой Е.А. (в
Узбекистане), Нестеров Ю.В., Кротков В.В. (в Таджикистане и России) -
достигли больших успехов в расширении СПВ;
- Фазлуллин М.И., Малухин Н.Г., Мосев А.Ф., Сергиенко И.А. —
оставили ценные труды по новому оборудованию для СПВ.
Диссертация выполнена на кафедре «Геотехнология руд редких и
радиоактивных металлов» Московского государственного
геологоразведочного университета имени Серго Орджоникидзе (МГГРУ) и в лаборатории ПВ-1 Федерального государственного унитарного предприятия «Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии» (ФГУП «ВНИИХТ») в рамках программы научно-исследовательских работ.
