CC BY
31
© Г.А. Садырбаева, К.А. Мырзабек, Е.Е. Жатканбаев, Б.О. Луйсебаев, И.П. Поезжаев, 2012
УЛК 622.271
Г.А. Садырбаева, К.А. Мырзабек, Е.Е. Жатканбаев, Б.О. Дуйсебаев, И.П. Поезжаев
ОПРЕДЕЛЕНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОПЫТНОГО УЧАСТКА НА МЕСТОРОЖДЕНИИ «СЕМИЗБАЙ»
Проведено определение и обоснование геотехнологических параметров опытного участка месторождения «Семизбай», проведен анализ и обобщение данных по изученности данного месторождения.
Ключевые слова: углефицированная органика, бальзатовый слой, урановое ору-денение, силикатный уран, закисление, выщелачивание.
В связи со стратегическими планами НАК «Казатомпром» по увеличению добычи урана и выходом в лидеры мирового рынка в эксплуатацию вводится урановое месторождение «Семизбай». Месторождение расположено в Акмолинской области Республики Казахстан и приурочено к северо—восточной окраине Казахского нагорья, которое переходит в Западно—Сибирскую равнину. История открытия месторождения, изученность района и геологическая характеристика освящены в работе [1].
Первым этапом работ по вводу в эксплуатацию месторождения является определение и обоснование геотехнологических параметров. Хотелось бы отметить, что месторождение «Семизбай» относится к гидрогенному типу и которое успешно отрабатывается методом ПСВ. Но сравнивая месторождение «Семизбай» с месторождениями Чу-Сарысуйской и Сырдарь-инской провинциями Республики Казахстан, такими как Уванас, Мынку-дук, Северный и Южный Карамурун надо отметить сложность геологиче-
ских и гидрогеологических условий. Одним из основных неблагоприятных факторов влияющих на процесс отработки является высокие содержания карбонатов и углефицированной органики в рудовмещающих породах. Карбонаты представлены в виде конгломератов с высоким содержанием кальцита, а также содержатся в песчаниках и в глине. Содержание карбонатов в виде конгломератов достигает до 7 %, а среднее содержание карбонатов в песках и глинах по месторождению составляет 0,7—1 %.
Промышленное урановое оруде-нение представлены в стратиформ-ными рудными залежами, которые установлены в разрезе Семизбайской свиты от базальтовых слоев до алеврита — песчаникового горизонта включительно. Урановое оруденение сосредоточенное водонепроницаемых отложениях, многоярусно, представлено сложными, прерывистыми по площади ветвящимися по мощности, сильно уплощенными рудными залежами с неравномерно распределенной минерализацией. Рудное образо-
вание залегает в пределах верхнего и нижнего рудного горизонта, и залегают кулисообразно. Руды месторождения визуально не отличаются от вмещающих пород и представлены в виде рыхлого и слабоцементирован-ного материала, а также рудами на карбонатном цементе. Минералы урана представлены коффинитом, настураном, урановыми чернями и редко встречающимися вторичными минералами. Кроме того, в незначительном количестве присутствуют урансодержащие ильминит, титано-магнетит и лейкоксен.
Проводя анализ и обобщение данных по изученности месторождения, мы обратили внимание на следующую особенность: наиболее удачные, опытные работы выполнены на участке 3 месторождения. Промышленная добыча начата [3] на наиболее богатом блоке участка 2, однако ни на одном из блоков она не закончена в силу развала СССР. Наконец, участок 1, содержащий 2/3 запасов месторождения, характеризуется единственным опытом ПВ-75 с плачевными показателями (табл. 1).
Фактический материал для обоснования отношения Ж/Т по рудам месторождения достаточно обширен. Очевидно, что основное внимание следует уделить ОПВ на 3-м участке, как наиболее приблизившимся к промышленным требованиям 85-% отработки, и данным лабораторных исследований (фильтрационное выщелачивание). Заметно (таблица 1), что при практически идентичных условиях выщелачивания, Ж/Т различается существенно. И, если в случае трубочного выщелачивания это объяснимо различными режимами (мягкий и жесткий), то при ОПВ ячеек 1 и 2 и блока 1 таковое различие не совсем понятно. Все ОПВ на участке 3 проводились в близких режимах (средняя
концентрация кислоты составляла для
ячеек 15—16,4 г/л, для блока 1 —
18 г/л, дебиты откачных СКВ — 23/
2,5 м /ч). Вероятно, такое различие сыграло свою роль в скорости отработки; по крайней мере, опыты по фильтрационному выщелачиванию показали существенную разницу в извлечении в зависимости от концентрации кислоты (рис. 1). На том же рисунке можно заметить, что кривые извлечения имеют 1—2 слабо заметных излома, которые могут интерпретироваться как вовлечение в процесс выщелачивания разновидностей урана различной степени упорности. Условно мы можем выделить уран водорастворимый (около 10 % совокупного урана), окисный (15—20 %) и силикатный (60—70 %), что близко к определенному в процессе предварительной разведки соотношению форм урана. При этом начало извлечения силикатного урана наступает только в случае накопления определенного количества кислоты в рудной толще (т.н. кислотоемкость силикатного урана). Пересчет данных трубочного выщелачивания дает следующие цифры:
• опыт 2 (жесткие условия): начало извлечения окисного урана
— 4,3 кг кислоты /т ГРМ, Ж/Т=0,25 начало извлечения силикатного
урана — 6,0 кг кислоты /т ГРМ, Ж/Т=0,38
• опыт 3 (мягкие условия): начало извлечения окисного урана
— 1,4 кг кислоты /т ГРМ, Ж/Т=0,31 начало извлечения силикатного
урана — 10,6 кг кислоты /т ГРМ, Ж/Т=0,86.
Примерно то же самое мы увидим по результатам ОПВ ячеек 1 и 2 и блока 1 на участке 3. При этом для ячейки 1 «силикатный» уран начинает извлекаться при Ж/Т 2 (25 кг кислоты/т ГРМ), для ячейки 2 —
Данные по выщелачиванию при опытно-промышленных работах и лабораторных исследованиях
№ п/п Вил технологических исследований Ж/Т Расхол кислоты, кг/кг и/ кг/т ГРМ Степень извлечения, %
Лабораторные исследования — 2006 г
1 Фильтрационное выщелачивание (жесткие условия) 1,25 32,2/12,2 90
2 Фильтрационное выщелачивание (мягкие условия) 2,27 97,5/36,5 59,7
3 Фильтрационное выщелачивание, руды с содержанием более 2 % СО2 (карбонатная руда) 4,21 72,3
Опыгтно — промышленные работы — 1984—1988 гг. на участке 3
4 Ячейка 1 4,2 307/48,2 78,2
5 Ячейка 2 2,7 188/20,1 83,9
6 Блок 1 2,1 189,9/24,9 91,5
Промышленная добыча 1988-91 гг
7 Блок 20 (участок 2) 1,6 189,5/23,5 50,7
8 Блок 21 (участок 2) 1,1 226,7/15,7 26,1
9 Блок 22 (участок 2) 1,2 254,4/10,6 21,3
10 Блок 23 (участок 2) 0,3 432,4/4.5 18
11 Блок 24 (участок 2) 0,8 158,9/7,8 11,1
Опытное выщелачивание на участке 1 (1975 г)
12 ПВ — 75 (участок 1) 6,8 320/нд 24,1
Рис. 1. Кривые извлечения в опытах 2 и 3 на трубках (жесткие условия, п/п №1 в табп. 1 и мягкие условия, п/п №2 соответственно). Показаны интервалы Ж/Т, соответствующие преимущественному выщелачиванию урана, связанного с окис-ными и силикатными комплексами
Рис. 2. Прогнозная кривая извлечения для руд месторождения «Семизбай»
сравнение прогнозной кривой извлечения и фактических кривых
ОПВ участка 3
Рис. 3. Сравнение прогнозной кривой извлечения и фактических кривых ОПВ на участке 3
Основные проектные геотехнологические параметры для прогнозирования отработки руд месторождения «Семизбай»
Параметр Значение Обоснование
Необходимое извлечение, % 85 Устанавливается государством
Ж/Т при извлечении 85 % 2,8 Обоснование выше
Средний проектный дебит от- Фактические данные ОПВ на
качной СКВ, м3/час 3,0 участке 3 и данные промышленной добычи на участке 2
Коэффициент работы скважин 0,9
Средняя концентрация кисло- 19,7 Расчет
ты при закислении, г/л
Средняя концентрация кисло-
ты при активном выщелачива- 11,5 Расчет
нии, г/л
Норма расхода кислоты на ГРМ, кг/т 23,8 Расчет
Норма расхода кислоты на 156 Расчет
уран, кг/кг
при Ж/Т 1,5 (19 кг кислоты/т ГРМ), блока 1 — при Ж/Т 0,8 (14 кг кислоты/т ГРМ) [3].
С учетом особенностей строения рудной толщи районов ОПВ участка 3 (висячие руды, наличие высокопроницаемых гравийников непосредственно под рудами), следует принять не менее чем двукратное растекание растворов по вертикали. Соответственно, пересчет данных ОПВ на идеальные условия (отсутствие растекания по вертикали) даст данные начала извлечения «силикатного» урана для блока 1: 7 кг кислоты/т ГРМ при Ж/Т 0,4, что вполне сопоставимо с результатами лабораторных исследований (опыт 2).
Таким образом, извлечение 25 % (легкосъемный уран) должно соответствовать значению Ж/Т между 0,4 (в идеале) и 0,8 (факт ОПВ блока 1).
Итак, первая цифра графика прогнозного извлечения — 25 % при среднем между имеющимися крайними значениями идеала (Ж/Т 0,4) и факта блока 1 (Ж/Т 0,8), т.е. 0,6.
Необходимое извлечение должно составлять 85 %, при этом прогнозное Ж/Т может составлять от 2,1 (факт блока 1) до примерно 3 (экстраполяция факта ячейки 2).
Таким образом, имея две контрольные цифры 25 % извлечения — Ж/Т 0,6, и 85 % — 2,8, можно рассчитать прогнозную кривую извлечения, которая будет иметь следующий вид (рис. 2).
Прогнозный график зависимости степени извлечения от отношения Ж:Т хорошо аппроксимируется следующим уравнением:
Е = (1 - е-(05(ж7 г-(02)) • 100% ,
где Е — степень извлечения.
Если нанести на один график имеющиеся у нас кривые, то получим следующее (рис. 3).
Как видим, прогнозный график несколько опережает фактические (предполагается, за счет более высокой концентрации кислоты при закислении) до Ж/Т 1-1,3, а далее — в соответствии с классической формой — начинает отставать.
Последний параметр, нуждающийся в обосновании — концентрация кислоты при закислении и активном выщелачивании. Здесь следует иметь в виду как результаты ОПВ, показавшие более быстрое извлечение на блоке 1 по
1. Заключительный отчет по теме: «Выбор метода ПСВ урана на месторождении «Семизбай», 2005 г.
2. Пересчет запасов месторождения «Се-мизбай» по кондициям для ПВ по состоянию на 01.04.1988 г. Том I. Геологическое строение месторождения.
сравнению с ячейками 1 и 2 при, казалось бы, незначительном увеличении кислотности, так и результаты наших исследований, доказывающие, что единственно прием-лимый режим для выщелачивания руд — жесткое закисление.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. О результатах геотехнологических исследований опытно — промышленной добычи урана способом ПСВ из руд месторождения «Семизбай» за период с 1984 по 1989 годы. Заключительный отчет, 1989. Н2Е
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Садырбаева Г.А., Мырзабек К.А., Жатканбаев Е.Е., Дуйсебаев Б.О. — Институт высоких технологий, HAK «Казатомпром» г. Алматы;
Поезжаев И.П. — СП «Катко» HAK «Казатомпром», г. Алматы, Республика Казахстан.
А
--РУКОПИСИ,
ДЕПОНИРОВАННЫЕ В ИЗДАТЕЛЬСТВЕ «ГОРНАЯ КНИГА»
КОМПЛЕКСНЫЙ МЕТОЛ КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯ ОБРАЗОВ ГОРНЫХ
ПОРОЛ В ПРЕЛРАЗРУШАЮШЕМ СОСТОЯНИИ (853/01-12 от 14.10.11) 10 с.
Голосов Андрей Михайлович, аспирант, Инженерная школа Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), e-mail: a-dune@mail.ru
Гнитиенков Виктория Валерьевна, ст. преподаватель, Инженерная школа Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), e-mail: my_viktor@mail.ru
Представлены результаты экспериментальных исследований состояния образцов горных пород в предразрушаюшем состоянии. Рассмотрены деформационные предвестники разрушения и их соответствие стадиям развития трешинной структуры, наблюдаемым геоакустическим методом.
Ключевые слова: предвестники разрушения, разрушение, геоакустика, деформации.
Golosov A. M., Gnitienko V.V. INTEGRATED METHOD FOR CONTROLLING THE STATE OF ROCK SAMPLES IN PRE-FRECTURE STATE
The results of experimental research of the condition of rock samples in pre-fracture state are presented. Deformative harbingers of the fracture and stages of development crack structures observed geoacoustic method are considered. Key-words: harbingers of fracture, fracture, geoacous-tic, defomation.
Keywords: destruction harbingers, destruction, geoacoustics, deformations.
