Обґрунтування геотехнологічних параметрів розробки уранових родовищ Монголії

Abstract

Захищаються результати промислових, лабораторних і теоретичних досліджень з обґрунтування геотехнологічних параметрів розробки гідрогенних родовищ урану східної Монголії: «Хараат», «Хайрхан», «Гурван-Сайхан» і «Ульзіт». Проаналізовано й обґрунтовано методи виконання досліджень з визначення зміни урановмісних компонентів у рудах і межі зміни в них речовинних та радіологічних властивостей, а також закономірності зміни швидкості вилуговування урану при зміні концентрації сірчаної кислоти і добавок до технологічного розчину. Розроблено методики виконання досліджень фізико-хімічних властивостей уранових руд. Промислові дослідження виконувались за допомогою механічних і геофізичних методів, 17 лабораторні дослідження – геохімічними методами, а теоретичні – математичними і фізико-хімічними методами моделювання. Запропонований погоризонтний спосіб підготовки відокремлених покладів на різних глибинах дозволяє групувати відпрацювання рудних тіл суміщеними свердловинами з різними діаметрами і конструкцією фільтрів, та визначається за структурою проміжних товщ, коефіцієнт проникності яких змінюється від 1,16 до 11,6 Дарсі. Це більш ніж у 2 рази знижує як витрати на буріння геотехнологічних свердловин, так і скорочує час відпрацювання уранових родовищ Монголії. Обґрунтована раціональна відстань між закачними і відкачними свердловинами в діапазоні від 12,5 до 44,3 м визначається експоненціальною залежністю насичення продуктивних розчинів, що для умов сезонності ведення робіт дозволяє досягати вилучення урану від 74 до 97%. Результати досліджень з обґрунтування геотехнологічних параметрів розробки уранових родовищ Монголії були прийняті до впровадження в технічні проекти Урановою енергетичною компанією «Мон-Атом». Впровадження розроблених технологічних рішень дозволяє економити понад $ 2,5 млн на рік по кожному з відпрацьованих родовищ.

Защищаются результаты промышленных, лабораторных и теоретических исследований по обоснованию геотехнологических параметров разработки гидрогенных месторождений урана в восточной Монголии: «Хараат», «Хайрхан», «Гурван-Сайхан» и «Ульзит». Проанализированы и обоснованы методы проведения исследований по определению изменения урансодержащих компонентов в рудах и пределы изменения в них вещественных и радиологических свойств, а также закономерности изменения скорости выщелачивания урана при изменении концентрации серной кислоты и добавок к технологическому раствору. Разработаны методики проведения исследований физико-химических свойств урановых руд. Промышленные исследования выполнены с помощью механических и геофизических методов, лабораторные исследования – геохимическими методами, а теоретические – математическими и физико- химическими методами моделирования. Промышленные исследования по вскрытию месторождений показали идентичную природу происхождения, полностью соответствующую условиям 18 выщелачивания. Рудные залежи локализуются на трех и более гипсометрических уровнях от 18 до 300 м (среднее 100 м). Параметры рудных тел имеют типичный для гидрогенных месторождений урана вид, форму и размеры (200 – 4000 м) и содержание урана (0,036 – 0,066%). Отдельные рудные тела имеют мощность до 7,0 м и суммарную мощность по скважинам более 10 м. Лабораторные исследования выполнены для показателей химического состава подземных вод, наличия урана и динамики его извлечения, а также радиологических свойств на 62 элемента-спутника урана, которые были распределены на 3 группы – с повышенными фоновыми содержаниями и устойчивыми корреляционными связи с ураном, со слабыми и неустойчивыми связями и без связей. Динамичный процесс извлечения урана характеризовался степенной зависимостью и обеспечивался непрерывной подачей перекиси водорода со средней концентрацией 0,06 г/л и трехвалентного железа. Закисление горнорудной массы проводилось растворами с концентрацией серной кислоты 10 – 15 г/л, а выщелачивание – растворами с концентрацией кислоты 8 – 12 г/л. Теоретическим моделированием обосновано рациональное расстояние между скважинами в ячейке гексагональной схемы отработки месторождений в диапазоне от 12,5 до 44,3 м, что для условий сезонности геотехнологических работ позволяет управлять конфигурацией добычных блоков и достигать извлечение урана до 97%. Формирование вокруг блоков депрессионных воронок с локальными понижениями уровня подземных вод в откачных скважинах не превысило 3 м, а скорость фильтрации вблизи скважин достигала 2 м/сут. Концентрация урана в продуктивном растворе колебалась от 30 до 80 мг/л, что при суммарном объеме откачанных растворов обеспечивает извлечение 9 – 10 т урана при локальном растекании технологических растворов за контуры рудных тел до 10 м. Предложенный погоризонтный способ подготовки обособленных залежей на разных глубинах определяется по структуре промежуточных толщ, коэффициент проницаемости которых изменяется от 1,16 до 11,6 Дарси и позволяет группировать отработку рудных тел совмещенными скважинами с разными диаметрами и конструкций фильтров. Это более чем 2 раза снижает как затраты на бурение геотехнологических скважин, так и сокращает время отработки урановых месторождений Монголии. Обоснованное рациональное расстояние между закачными и откачными скважинами в диапазоне от 12,5 до 44,3 м определяется экспоненциальной зависимостью насыщения продуктивных растворов, что для условий сезонности ведения работ позволяет достигать извлечение урана от 74 до 97%. Результаты исследований по обоснованию геотехнологических параметров разработки урановых месторождений Монголии были приняты к внедрению в технические проекты Урановой энергетической компанией «Мон-Атом». Внедрение разработанных технологических решений позволяет экономить более $ 2,5 млн в год по каждому из отрабатываемых месторождений.

The results of industrial, laboratory and theoretical studies on the justification of geotechnical parameters of mining of hydrogenic uranium deposits in eastern Mongolia «Haraat», «Khairkhan», «Gurvan – Sayhan» and «Ulzit» are defenced. The methods of research on evaluation of uranium components in ores and the ranges of the physical and radiological property variation, as well as the patterns of in the uranium leaching rate depending on concentration of sulfuric acid and additives for technological solution have been analyzed and justified. The methods of performing the studies of physical and chemical properties of uranium ores have been developed. The industrial studies were carried out with using mechanical and geophysical methods; laboratory tests were performed by geochemical methods. Theoretical studies were performed by mathematical modeling, and physical and chemical methods. The proposed «by-layer» approach to preparation of separate ore bodies at different depths is determined by the structure of rocks of permeability varying from 1,16 to 11,6 Darcy, which allows successive leaching of ore bodies by wells with different diameters and filter design. This reduces the costs of drilling geotechnical wells more than 2 times, and shortens time for processing of uranium deposits in Mongolia. The rational distance between pumping and extracting wells ranged from 12,5 to 44,3 m is justified by the exponential function depending on saturation of the lecheats that for the seasonality of mining allows extracting from 74 to 97% of available reserves of uranium. The results of feasibility studies of geotechnological parameters of uranium deposits in Mongolia have been adopted to implement in the projects of Uranium Power Company «Mon-Atom». Implementation of the proposeg engineering solutions enables saving of more than $ 2,5 million a year for each of these deposits.