RU2765417C1 - Способ управления ресурсами подземных вод для добычи урана подземным выщелачиванием из слабообводненных рудных залежей - Google Patents

Способ управления ресурсами подземных вод для добычи урана подземным выщелачиванием из слабообводненных рудных залежей Download PDF

Info

Publication number
RU2765417C1
RU2765417C1 RU2021118723A RU2021118723A RU2765417C1 RU 2765417 C1 RU2765417 C1 RU 2765417C1 RU 2021118723 A RU2021118723 A RU 2021118723A RU 2021118723 A RU2021118723 A RU 2021118723A RU 2765417 C1 RU2765417 C1 RU 2765417C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
watered
ore deposits
uranium
sections
sulfuric acid
Prior art date
Application number
RU2021118723A
Other languages
English (en)
Inventor
Мария Константиновна Волкова
Алтынай Батыровна Худаярова
Петр Юрьевич Василевский
Тимур Рустамович Каргин
Всеволод Николаевич Самарцев
Original Assignee
Акционерное общество "Хиагда" (АО "Хиагда")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Хиагда" (АО "Хиагда") filed Critical Акционерное общество "Хиагда" (АО "Хиагда")
Priority to RU2021118723A priority Critical patent/RU2765417C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2765417C1 publication Critical patent/RU2765417C1/ru

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/28Dissolving minerals other than hydrocarbons, e.g. by an alkaline or acid leaching agent

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к добыче полезных ископаемых, иных, чем углеводороды, растворением, например, с помощью щелочного или кислотного выщелачивающего вещества, а в частности к добыче урана способом сернокислотного скважинного подземного выщелачивания (СПВ). Способ управления ресурсами подземных вод для добычи урана подземным выщелачиванием из слабообводненных рудных залежей под управлением цифровой гидродинамической модели уранового месторождения включает: выявление хорошо и недостаточно обводненных рудных залежей и их участков; определение очередности отработки методом СПВ сначала хорошо обводненных рудных залежей, а затем слабообводненных рудных залежей или их участков; оценку ресурсов остаточных сернокислых растворов в хорошо обводненных отработанных методом СПВ участках рудных залежей, необходимых для обводнения слабообводненных рудных залежей или их участков, обеспечивающие производительность эксплуатационных ячеек более 4 м3/ч; количественную оценку рециклинга остаточной серной кислоты и окислителя урана Fe(III); оценку масштаба реабилитации отработанного участка залежи или залежи в целом, используемого для обводнения слабообводненных залежей или их участков. Технический результат – создание способа, позволяющего вовлечь в отработку методом СПВ слабообводненные урановые рудные залежи или их участки под управлением цифровой гидродинамической модели. 3 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл., 1 пр.

Description

Изобретение относится к добыче полезных ископаемых иных, чем углеводороды, растворением, например, с помощью щелочного или кислотного выщелачивающего вещества.
Изобретение, в частности, относится к добыче урана способом сернокислотного скважинного подземного выщелачивания (СИВ).
Известен способ выщелачивания урана из руд на месте их залегания методом СПВ, при котором разбавленные растворы серной кислоты подают в закачные скважины, растворы фильтруются через водопроницаемый рудоносный слой и селективно растворяют (выщелачивают) уран в рудах, а затем через систему откачных скважин обогащенные ураном продуктивные растворы извлекаются на поверхность для получения готового продукта на перерабатывающей гидрометаллургической установке [Добыча урана методом подземного выщелачивания / Мамилов В.А., Петров В.А., Шушания Р.П. и др. М.: Атомиздат, 1980, стр. 78-123].
Недостатками такого способа добычи урана методом СПВ из слабообводненных урановых залежей являются: 1) низкий темп отработки слабообводненных рудных залежей из-за низкой производительности технологических скважин; 2) невозможность добычи урана из таких залежей с приемлемыми технико-экономическими показателями; 3) не выполняется рециклинг остающейся в водоносных горизонтах остаточной серной кислоты после завершения процесса извлечения урана из руд до проектного уровня; 4) не используется природный окислитель урана - трехвалентное железо; 5) не выполняется реабилитация водоносных горизонтов в зоне, отработанных методом СПВ рудных залежей.
Известны способы рекультивации остаточных сернокислых растворов после завершения отработки урановых рудных залежей методом СПВ: 1) извлечение остаточных высокоминерализованных сернокислых растворов на поверхность, их нейтрализация и очистка от загрязняющих веществ методами химической технологии; 2) перекачка остаточных сернокислых растворов в более глубокие водоносные горизонты в трещиноватых карбонатных породах для нейтрализации серной кислоты; 3) перемещение остаточных сернокислых растворов в эксплуатируемом водоносном горизонте в область неизменных техногенезом проницаемых пород для нейтрализации серной кислоты (метод «протяжки» растворов) [Подземное выщелачивание полиэлементных руд / Лаверов Н.П., Абдульманов И.Г., Бровин К.Г. и др. - М.: Изд-во Академии горных наук, 1998, стр. 287, стр. 342-350].
Недостатками этих способов рекультивации участков водоносных горизонтов в области отработанных СПВ урановых рудных залежей являются: 1) высокая стоимость применяемых методов химических технологий для очистки растворов, формирование больших объемов отходов на поверхности земли и отсутствие рециклинга серной кислоты и трехвалентного железа; 2) высокая стоимость перекачки очень большого объема загрязненных сернокислых растворов в глубокие водоносные горизонты и также отсутствие рециклинга серной кислоты и трехвалентного железа; 3) непроизводственные затраты на перемещение линз загрязненных подземных вод в область неизмененных пород в одном и том же водоносном горизонте, увеличение размеров ореолов загрязнения подземных вод, не используется рециклинг серной кислоты и трехвалентного железа.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ рекультивации и рециклинга серной кислоты при перемещении остаточных растворов с отработанных блоков СПВ методом перекачки растворов на вновь вводимые в эксплуатацию блоки [Тимаков А.С., Данилов А.А., Кононеров Д.М. Проведение опыта использования растворов с ранее отработанных блоков при закислении вновь вводимых блоков с рекультивацией подземных вод // Сборник трудов IX Международной конференции «Актуальные проблемы урановой промышленности» // 7-9 ноября 2019, г. Алматы, Республика Казахстан, стр. 251-253].
Недостатками этого способа являются: 1) отсутствие предложений по его использованию для отработки слабообводненных участков рудных залежей или залежей в целом; 2) не предложен способ управления гидродинамическими процессами на блоке, в который перекачивают растворы; 3) нет метода количественной оценки количества откачных скважин, объема откачиваемых растворов и продолжительности перекачки растворов, а также их достаточности и продолжительности для закисления вновь вводимых в эксплуатацию блоков.
Технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, является создание способа, позволяющего вовлечь в отработку методом СПВ слабообводненные урановые рудные залежи или их участки под управлением цифровой гидродинамической модели. До создания этого способа значительные запасы урана, приуроченные к этим залежам, не осваивались методом СПВ. К слабообводненным относятся залежи, приуроченные к безнапорным или слабонапорным водоносным горизонтам с приемлемой водопроницаемостью рудоносных отложений >1 м/сут, которые невозможно отрабатывать методом СПВ с экономически выгодной производительностью эксплуатационных ячеек >4 м3/ч. Эксплуатационная ячейка состоит из одной откачной скважины и соответствующего количества закачных скважин, обеспечивающих баланс закачиваемых и откачиваемых растворов.
Техническая проблема решена путем создания способа, основанного на разработке цифровой гидродинамической модели уранового месторождения, с помощью которой выявляются слабообводненные урановые залежи или их участки, устанавливаются отработанные методом СПВ хорошо обводненные участки рудных залежей, оцениваются ресурсы техногенных подземных вод, достаточные для обводнения вновь вводимых в отработку методом СПВ слабообводненных залежей или их участков, выбирается режим, последовательность и продолжительность обводнения вводимой в эксплуатацию слабообводненной залежи или ее участка.
Решению технической проблемы способствует создание цифровой гидродинамической модели уранового месторождения, позволяющей выявлять хорошо и слабообводненные рудные залежи и их участки.
Решению технической проблемы также способствует определение на основе результатов численного гидродинамического моделирования очередности отработки методом СПВ сначала хорошо обводненных рудных залежей, а затем слабообводненных рудных залежей и/или их участков.
Решению технической проблемы также способствует то, что с помощью цифровой гидродинамической модели оцениваются ресурсы хорошо обводненных отработанных методом СПВ участков рудных залежей для использования остаточных сернокислых растворов для обводнения слабообводненных рудных залежей или их участков с целью увеличения производительности эксплуатационных ячеек до 4 м3/ч и более.
Решению технической проблемы также способствует то, что процесс обводнения слабообводненных рудных залежей и их участков осуществляется под управлением цифровой гидродинамической модели. Управление ресурсами подземных вод осуществляется по основному критерию - увеличение напора на кровлю рудоносного водоносного горизонта должно обеспечивать производительность эксплуатационных ячеек >4 м3/ч.
Техническим результатом изобретения является обеспечение производительности эксплуатационных ячеек >4 м3/ч.
Решение проблемы выполнено в двух вариантах: Вариант 1 - перераспределение растворов между залежами; Вариант 2 - перераспределение растворов внутри одной и той же залежи.
Вариант 1
Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. Решению проблемы по Варианту 1 (фиг. 1) при обводнении слабообводненной (2) Залежи 2 остаточными сернокислыми растворами из хорошо обводненного участка (1) Залежи 1 способствует перекачка остаточных сернокислых растворов, откачиваемых из скважин (4а) и с помощью насосной станции (5а) перекачиваемых по водоводу (6) к насосной станции (5б). Насосная станция (5б) обеспечивает нагнетание растворов в скважины (4б) эксплуатационного блока 1. При достижении напора подземных вод в водоносном горизонте, достаточном для работы эксплуатационных ячеек с производительностью >4 м3/ч начинают отработку методом СПВ блока 1 и переходят к заводнению блока 2. При достижении обводнения блока 2, обеспечивающего производительность эксплуатационных ячеек >4 м3/ч, начинают его отработку и переходят к обводнению блока 3. Точно также заводняют и отрабатывают блок 4.
Вариант 2
Управление ресурсами подземных вод внутри рудных залежей осуществляется (фиг. 2) аналогично Варианту 1. В этом случае сначала отрабатывается хорошо обводненный участок залежи (1), а затем остаточные сернокислые растворы из этого участка перекачиваются в слабообводненный участок (2) рудной залежи.
Пример
Решение проблемы управления ресурсами подземных вод для отработки методом СПВ слабообводненных урановых рудных залежей реализовано на примере месторождения Хиагдинское, описание которого приведено в монографии [Машковцев Г.А., Константинов А.К., Мигута А.К. и др. Уран российских недр / М.: ВИМС, 2010, стр. 182-184]. Месторождение состоит из девяти залежей - 1, 2, 3а, 3, 4, 5а, 5, 6 и 7 (фиг. 3).
Построение цифровой гидродинамической модели месторождения Хиагдинское позволило выявить слабообводненную залежь Х-4 и маловодные участки залежей Х-1, Х-3а, Х-3 и Х-5а (фиг. 4).
Для обводнения выбрана залежь Х-4, а в качестве источника воды для ее заводнения выбраны остаточные растворы в отработанных блоках 3.1-3.4 в нижней части залежи Х-3 (фиг. 4 и 5).
Проектом предусмотрено вскрытие залежи Х-4 технологическими скважинами, сгруппированными в четыре эксплуатационных блока - 4.3-4.6 (фиг. 6). Блоки по проекту 4.3 и 4.4 введены в эксплуатацию. Попытка отработать эти блоки методом СПВ показала, что достигнутая производительность эксплуатационных ячеек не превышает 2 м3/ч. Добыча урана методом СПВ с такой производительностью не рентабельна. Поэтому для повышения производительности отработки блоков 4.3-4.6 предложено произвести их обводнение методом управления ресурсов подземных вод с помощью цифровой гидродинамической модели.
Описанный ниже пример обводнения залежи Х-4 соответствует Варианту 1 решения проблемы. Для управления ресурсами подземных вод Хиагдинского месторождения разработана серия гидродинамических моделей. На первом этапе длительностью один год с помощью гидродинамической модели Хиагдинского месторождения (фиг. 4) выбран режим откачки остаточных сернокислых растворов из 20 откачных скважин в нижней части залежи Х-3 с суммарным дебитом 1500 м3/сут (63 м3/ч) (фиг. 5). На втором этапе длительностью полгода отбор растворов ведется из той же части залежи Х-3 из 14 откачных скважин с суммарным дебитом 1000 м3/сут (42 м3/ч) (фиг. 5). С помощью локальной гидродинамической модели залежи Х-4 обоснована оптимальная схема ее заводнения. Закачка растворов ведется с такой же производительностью, как и откачка - на первом этапе с дебитом 63 м3/ч, на втором этапе - с дебитом 42 м3/ч.
На первом этапе закачка ведется в группу из 10 скважин, расположенных в 4.5 блоке залежи Х-4 (закачные скважины первой очереди, фиг. 6а), а на втором этапе - в 10 скважин, расположенных в блоке 4.6 залежи Х-4 (закачные скважины второй очереди, фиг. 6а).
Результаты исследований проиллюстрированы на фиг. 6б и 7. Из этих данных видно, что при закачке растворов в течение 1 года с дебитом 1500 м3/сут и полугода с дебитом 1000 м3/сут в действующих эксплуатационных блоках 4.3 и 4.4 напор на кровлю водоносного горизонта увеличится на 40-45 м, а в блоках 4.5 и 4.6 возрастет на 13-25 м, что обеспечит производительность всех эксплуатационных ячеек более 4 м3/ч. Изменение напора в наблюдательных скважинах 1н - 5н в процессе обводнения блоков 3 и 4 залежи Х-4 показано на фиг. 7.
Применение данного способа позволяет оценить массу повторного использования (рециклинга) остаточной серной кислоты (1735 т) и остаточного трехвалентного железа (435 т) в качестве окислителя четырехвалентного урана в рудах, оставшихся в отработанных методом СПВ блоках 3.1-3.4 залежи Х-3 (табл. 1).
Также предложенный способ дает возможность оценить размеры рекультивируемого участка залежи Х-3 в пределах блоков 3.1-3.4 -128,9 тыс. м2 (табл. 1).
Figure 00000001

Claims (4)

1. Способ управления ресурсами подземных вод для добычи урана подземным выщелачиванием из слабообводненных рудных залежей под управлением цифровой гидродинамической модели уранового месторождения, включающий: выявление хорошо и недостаточно обводненных рудных залежей и их участков; определение очередности отработки методом скважинного подземного выщелачивания (СПВ) сначала хорошо обводненных рудных залежей, а затем слабообводненных рудных залежей или их участков; оценку ресурсов остаточных сернокислых растворов в хорошо обводненных отработанных методом СПВ участках рудных залежей, необходимых для обводнения слабообводненных рудных залежей или их участков, обеспечивающие производительность эксплуатационных ячеек более 4 м3/ч; количественную оценку рециклинга остаточной серной кислоты и окислителя урана Fe(III); оценку масштаба реабилитации отработанного участка залежи или залежи в целом, используемого для обводнения слабообводненных залежей или их участков.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в отработку методом сернокислотного СПВ вовлекаются рудные залежи или их участки, ранее не осваиваемые традиционным СПВ с приемлемыми технико-экономическими показателями - производительность эксплуатационных ячеек более 4 м3/ч.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что площадь реабилитируемого участка оценивается/определяется с помощью цифровой гидродинамической модели.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что масса остаточной серной кислоты и трехвалентного железа, повторно используемые - рециклинг для отработки методом СПВ слабообводненной залежи или ее участка определяется с помощью цифровой гидродинамической модели.
RU2021118723A 2021-06-28 2021-06-28 Способ управления ресурсами подземных вод для добычи урана подземным выщелачиванием из слабообводненных рудных залежей RU2765417C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021118723A RU2765417C1 (ru) 2021-06-28 2021-06-28 Способ управления ресурсами подземных вод для добычи урана подземным выщелачиванием из слабообводненных рудных залежей

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021118723A RU2765417C1 (ru) 2021-06-28 2021-06-28 Способ управления ресурсами подземных вод для добычи урана подземным выщелачиванием из слабообводненных рудных залежей

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2765417C1 true RU2765417C1 (ru) 2022-01-31

Family

ID=80214597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021118723A RU2765417C1 (ru) 2021-06-28 2021-06-28 Способ управления ресурсами подземных вод для добычи урана подземным выщелачиванием из слабообводненных рудных залежей

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2765417C1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3309140A (en) * 1962-11-28 1967-03-14 Utah Construction & Mining Co Leaching of uranium ore in situ
RU2092689C1 (ru) * 1995-10-30 1997-10-10 Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им.Н.М.Федоровского Способ геотехнологической дифференциации руд при разведке для подземного выщелачивания
RU2685381C1 (ru) * 2018-05-15 2019-04-17 Общество с ограниченной ответственностью научно-производственный центр "ГеоМИР" (ООО НПЦ "ГеоМИР") Способ добычи урана и сопутствующих элементов по технологии подземного скважинного выщелачивания с плазменно-импульсным воздействием на гидросферу скважины.
RU2707611C2 (ru) * 2018-11-07 2019-11-28 Петр Сергеевич Лунев Способ экологического освоения железорудного месторождения

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3309140A (en) * 1962-11-28 1967-03-14 Utah Construction & Mining Co Leaching of uranium ore in situ
RU2092689C1 (ru) * 1995-10-30 1997-10-10 Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им.Н.М.Федоровского Способ геотехнологической дифференциации руд при разведке для подземного выщелачивания
RU2685381C1 (ru) * 2018-05-15 2019-04-17 Общество с ограниченной ответственностью научно-производственный центр "ГеоМИР" (ООО НПЦ "ГеоМИР") Способ добычи урана и сопутствующих элементов по технологии подземного скважинного выщелачивания с плазменно-импульсным воздействием на гидросферу скважины.
RU2707611C2 (ru) * 2018-11-07 2019-11-28 Петр Сергеевич Лунев Способ экологического освоения железорудного месторождения

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛАВЕРОВ Н.П. и др., Подземное выщелачивание полиэлементных руд, Москва, Изд-во Академии горных наук, 1999, с. 287, 342-350. *
ТИМКОВ А.С. и др., Проведение опыта использования растворов с ранее отработанных блоков при закислении вновь вводимых блоков с рекультивацией подземных вод, Сборник трудов IX Международной конференции "Актуальные проблемы урановой промышленности", 7-9 ноября 2019, Алматы, с.251-253. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sinclair et al. In situ leaching of copper: Challenges and future prospects
Haque et al. The greenhouse gas footprint of in-situ leaching of uranium, gold and copper in Australia
CN106623389A (zh) 氰化物污染土壤修复方法
CN106930738B (zh) 盐酸改良砂层渗透性地浸采铀溶浸工艺
US20130180714A1 (en) Method for removing contaminants from wastewater in hydraulic fracturing process
CN107311269A (zh) 一种降低地浸采铀含矿含水层地下水污染的方法
RU2765417C1 (ru) Способ управления ресурсами подземных вод для добычи урана подземным выщелачиванием из слабообводненных рудных залежей
RU2661513C1 (ru) Способ выработки слабодренируемых участков нефтяной залежи
Akhmetzhan et al. A review study on an integrated method for solving problems associated with the re-development of waterflooded fields
CN111379541A (zh) 一种酸法地浸矿山地层解堵方法
CN114054485A (zh) 一种多圈围注增抽修复的方法
RU2553811C2 (ru) Способ кучно-скважинного выщелачивания золота из техногенных минеральных образований или песков неглубокозалегающих россыпей
RU2708924C1 (ru) Способ увеличения нефтеотдачи карбонатного нефтяного пласта с восстановлением пластового давления
Osiensky et al. Factors affecting efficient aquifer restoration at in situ uranium mine sites
Sarangi et al. Uranium mining by in-situ leaching
US11933155B2 (en) Systems and methods for processing produced oilfield brine
Maliva et al. Prototype for a reclaimed water aquifer storage recovery system benefits and operational experiences
RU2609030C1 (ru) Способ скважинного выщелачивания золота из глубокозалегающих россыпей
Vokál et al. Remediation of Uranium In-Situ Leaching Area at Stráž pod Ralskem, Czech Republic
WO2013105881A2 (ru) Способ сооружения закачной системы для отработки необводнённой части рудного тела при подземном выщелачивании
RU2678344C1 (ru) Способ комбинированной разработки месторождений золота из россыпей и техногенных минеральных образований
US20240209475A1 (en) Recovery of rare earth metals from coal mining sites
Anastasi et al. Aquifer restoration at uranium in situ leach sites
RU2105139C1 (ru) Способ разработки нефтяной залежи
RU2348800C2 (ru) Комбинированный геотехнологический способ отработки месторождений руд металлов