CC BY
4
A UNIVERSUM:
№ 4 (109)_ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_апрель. 2023 г.
DOI - 10.32743/UniTech.2023.109.4.15221
ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПЛАСТА УРАНА ПУТЕМ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ПРИ ПОДЗЕМНОМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ
Аликулов Шухрат Шарофович
д-р техн. наук, доц.
Навоийского государственного горного и технологического университета,
Республика Узбекистан, г. Навои
Ибрагимов Равшан Раимович
соискатель
Навоийского государственного горного и технологического университета,
Республика Узбекистан, г. Навои E-mail: ibragimov. r. r. ndki@,gmail. com
Алимов Мехрикул Умаркулович
докторант
кафедры "Добыча и переработка руд редких и радиоактивных металлов " Навоийского государственного горного и технологического университета,
Республика Узбекистан, г. Навои E-mail: mehriqulalimov@gmail. com
INVESTIGATIONS OF INCREASING THE PERMEABILITY OF A URANIUM FORM BY IMPACT OF ELECTRIC CURRENT DURING UNDERGROUND LEACHING
Shukhrat Alikulov
Doctor of Technical Sciences, Associate Professor of Navoi State Mining and Technological University, Republic of Uzbekistan, Navoi
Ravshan Ibragimov
Competitor
of Navoi State Mining and Technological University, Republic of Uzbekistan, Navoi
Mehrikul Alimov
Doctoral student
of the department "Extraction and processing of ores of rare and radioactive metals "
of the Navoi State Mining and Technological University, Republic of Uzbekistan, Navoi
АННОТАЦИЯ
В результате применения переменного тока на опытной ячейке установлены увеличение проницаемости пород и их раскольматация, что подтверждает результаты лабораторных исследований и гипотезу о раскольматации переменным током.
ABSTRACT
As a result of the application alternating current on the experimental cell, an increase in permeability rocks and their disintegration, which confirms the results of laboratory research and the hypothesis of colmatation by alternating current.
Ключевые слова: движение, песчано-глинистые, фильтрации, гидравлическое, выщелачиванию, растворах, током.
Keywords: movement, sand-clay, filtration, hydraulic, leaching, solutions, current.
Библиографическое описание: Аликулов Ш.Ш., Ибрагимов Р.Р., Алимов М.У. ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПЛАСТА УРАНА ПУТЕМ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ПРИ ПОДЗЕМНОМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. 4(109). URL: https://7universum. com/ru/tech/archive/item/15221
№ 4 (109)
AunI
/Ш. ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2023 г.
Приведены результаты лабораторных исследований воздействия на выщелачиваемые руды электромагнитным полем и опыт применения технологии воздействия переменного тока на песчано-глинистые пласты.
Для установления влияния воздействия переменным током на движение растворов в песчано -глинистых породах предварительно определяли количество связанной (рыхлосвязанной и адсорбированной) воды и изменение коэффициента фильтрации в процессе фильтрации 1%-ного раствора серной кислоты. Фильтрационные исследования выполняли на рудном песке с примесью глин (1,5 и 10%)
монтмориллонитового и гидрослюдистого состава. Количество адсорбционной (гигроскопической) воды определяли по ГОСТ 51080-64. Гигроскопическая влажность составила 2%. Количество рыхлосвязанной воды (максимальная молекулярная влажность) определяли методом высоких колонн.
Были выполнены два опыта: первый - на дистиллированной воде, второй - на продуктивных растворах с опытно-промышленного участка ПВ. Изменение влажности глинистого песка по длине колонны показано на рис. 1.
Рисунок 1. Изменение влажности глинистого песка Wпо длине коллоны I при опытах на геотехнологическом растворе (1) и дистиллированной воде (2)
Результаты опытов показали, что при фильтрации выщелачивающего раствора по руде конкретного месторождения рыхлосвязанная вода, занимающая определенный поровый объем, создает гидравлическое сопротивление. Доля связанной воды в объеме пор 1 см3 грунта при влажности 10% составила:
V =
w*yn
10% 1,7
100% yR 100% 1,0
= 0,17 см3, (2)
где w = 10% - максимальная молекулярная влажность; уп = 1,7 г/см3 - удельный весь сухого песка; ув = 1,0 г/см3 - удельный вес воды.
Исследования по выщелачиванию в трубках под воздействием переменного электрического тока на песчано-глинистых рудах двух месторождений составили вторую серию опытов. Для первого месторождения опыты проводили в трубках длиной 0,1 м
с площадью поперечного сечения 4,1 см2. Для второго месторождения использовали трубки длиной 0,275 м с площадью поперечного сечения 13,8 см2. В первом случае содержание глины и алеврита в руде составляло 21 %, во втором - около 15%. На концах трубок устанавливали перфорированные электроды.
Фильтрационные опыты проводились в двух трубках параллельно: в одной - с приложением электрического тока, в другой - без. Воздействие переменным электрическим током на породу проводили периодически. Изменение коэффициента фильтрации и концентрации металла в растворе в зависимости от соотношения Ж:Т показано на рис. 2.
Проведены лабораторные и натурные эксперименты по изучению возможности использования токов высокой плотности для перестройки структуры порового пространства песчано--глинистых пластов.
A UNI
Ä ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2023 г.
Рисунок 2. Зависимость коэффициента фильтрации Кф (а) и концентрации металла в растворе С (б) от Ж:Т при периодическом воздействии электрическим током (1) и без воздействия (2)
Восприимчивость сернокислотного раствора к магнитной обработке была установлена нами следующим образом. В аппарате омагничивался 1 %-ный раствор серной кислоты (рН = 1), в который добавляли определенное количество хлористого кальция с таким расчетом, чтобы теоретическое количество гипса, образовавшегося по реакции
Ы2804 + СаС12 + 2Н2О = Са804 * 2Н2<Э| + 2НС1, (3)
составляло 5, 6, 7, 8 и 9 г/л. Для каждой концентрации были построены зависимости оптической плотности растворов (рис. 3), измеренной е помощью
электрофотокалориметра ФЭК-56М, от времени. Параллельно проводили контрольные опыты.
Проведенный эксперимент позволяет сделать вывод о восприимчивости кислотного раствора к магнитной обработке и ее эффективности при осаждении насыщенных растворов гипса в кислой среде.
Результаты анализа, в частности расчетные скорости роста осветленной зоны в суспензиях, затворенных на омагниченном и неомагниченном технологических растворах (табл. 1), подтвердили значительность влияния фактора омагничивания на скорость роста осветленной зоны.
Рисунок 3. Зависимость оптической плотности перенасыщенных гипсом омагниченного (1) и контрольного (2) кислотных растворов (рН =1) от времени
№ 4 (109)
А1
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2023 г.
Таблица 1,
Скорости роста осветленной зоны в суспензиях
Время от начала опыта, с Размер осветленной зоны, (10 -3 )м, в мензурках Средне по шести мензуркам 10-3 м Средне -квадратичное отклонение, ±10-3м
1 2 3 4 5 6
Омагниченный раствор
300 7 7 8 8 8 8 7,67 0,19
600 17,5 17 18 17 18 18 17,58 0,20
1200 38 38 37 40 42 38 38,83 0,68
1800 50 53 53 54 56 50 52,67 0,87
3600 57,5 61 62,5 63 64 57 60,83 1,10
7200 63,5 67,5 69 69,5 69 63 66,90 1,09
10800 66 70 71,5 72,5 72 65 69,50 1,31
Неомагниченный раствор
300 7,5 8 7 7 8 7,5 7,50 0,17
600 16 18 17 16 18 17 17,00 0,33
1200 36 40 36 33 39 38 37,00 0,94
1800 52,5 54 51 50 51,5 51 51,67 0,52
3600 61 62 59 58 59,5 58,5 59,67 0,57
7200 67,5 69 65,5 65 65 65 66,17 0,62
10 800 70 71 68,5 68 68 68 68,92 0,50
В ходе лабораторных исследований установлено, что омагничивание кислотных растворов способствует выпадению из них гипса и механических взвесей, что может иметь практическое значение для очистки технологических растворов.
На рис. 4 приведены усредненные выходные кривые концентрации металла при фильтрационном выщелачивании омагниченным (1) и контрольным (2) растворами.
Рисунок 4. Усредненные выходные кри-вые концентрации металла при фильтра-ционном выщелачивании омагниченным (1) и контрольным (2) растворами
Проведены экспериментально-лабораторные опыты по изучению влияния ультразвуковых колебаний (УЗК) с частотой 22 кГц на процесс фильтрационного выщелачивания в колонках длиной 0,1 м.
Основой для внедрения технологии воздействия переменным током послужили результаты лабораторных исследований и анализ горнотехнической обстановки, сложившейся на объекте внедрения к началу работ.
Разработана методика исследований, предусматривающая подачу напряжения на электроды при одноэлектродной схеме ввода электроэнергии в пласт (по одному электроду на каждую скважину), чтобы обрабатывалась зона радиусом около 2 м (20 В); разнос электродов при двухэлектродной схеме ввода электроэнергии, чтобы обрабатывалась зона того же радиуса; ежесуточный отбор проб из откачной скважины для определения изменений химических и механических концентраций примесей при подключении тока; спуск термодатчиков в интервал фильтров опытных скважин для контроля температуры.
Ячейка для опытных работ по электрообработке пласта была выделена в торцевой части участка подземного выщелачивания (рис. 5). В нее вошли две за-качные скважины (№ 1, 2) и откачная эрлифтная скважина № 3,* расположенная между закачными скважинами. Закачные скважины обсажены полиэтиленовыми трубами диаметром 110 мм, откачная -210 мм. Фильтры нарезные с шириной щели 2 мм. Длина фильтров в скважинах № 1,2 и 3 соответственно 6 2 и 3 м
№ 4 (109)
AunI
/Ш. ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
апрель, 2023 г.
1 - электрокабель; 2 - скважина; 3 - электрод; 4 - рудоносный горизонт; 5 - фильтр Рисунок 5. Схема опытной ячейки с воздействием на пласт переменным током
Электроды длиной 1 м для ввода электроэнергии в пласт были нарезаны из нержавеющих труб диаметром 57 мм. Для соединения с кабелем к ним были приварены переходники - стержни диаметром 20 мм, длиной 250 мм с отверстием диаметром 8 мм под кабель. Оголенный конец кабеля ВПП-35 вставляли в отверстие и обжимали. Место контакта изолировалось проклеенной обмоткой и лентой ПХВ.
Работы были начаты с освоения схемы с одним электродом в каждой скважине. Подключение тока произведено после планового ремонта (очистки) скважины №3, дебит которой после него увеличился с 0,35 до 0,7 м3/ч. После включения электроэнергии дебит возрос до 0,85 м3/ч, или на 21%. Приемистость закачных скважин оставалась после включения примерно на первоначальном уровне.
Впоследствии была подготовлена вторая схема ввода электроэнергии: по два электрода в закачных скважинах и один в откачной. В этот же период производительность откачной скважины снизилась до 0,4 м3/ч. После подключения электроэнергии производительность откачной скважины повысилась до 1,1 м3/ч и стабилизировалась на уровне 0,96 м3/ч, производительность закачной скважины № 1 увеличилась с 0,6 до 0,9 м3/ч и стабилизировалась на
уровне 0,76 м3/ч. Прирост производительности откачки составил 140% по сравнению с дебитом перед включением электроэнергии и 37 % по сравнению с дебитом после очистки скважины.
Прирост производительности закачной скважины составил 25 %. Производительность низкодебитной (0,05 м3/ч) закачной скважины № 2 в период опыта заметно не изменялась. В результате включения тока резко возрастает содержание механических примесей в откачиваемом растворе и содержание ионов алюминия, трехвалентного железа, что свидетельствует о разрушении и выносе кольматанта из призабойной зоны.
Измерения температуры в интервале фильтров при пропускании тока показали изменение ее на 1-2 °С, что свидетельствует о ''нетепловом" действии электрического поля на породы. (К нетепловому действию относят такие Явления, как электроосмос, электрофорез). В результате применения переменного тока на опыуной ячейке установлены увеличение проницаемости пород и их раскольматация, что подтверждает результаты лабораторных исследований и гипотезу о раскольматации переменным током.
Список литературы:
1. Воробьев А.Е., Ляшенко В.И., Ибрагимов Р. Формирование глубоководных месторождений сульфидов в Новогвинейском море // XIII Международная конференция «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр». Москва-Тбилиси, М., РУДН. 2014. С. 37-40.
2. Воробьев А.Е., Ибрагимов Р., Котенева Л.П. Типизация инновационных методов и технических средств освоения аквальных минеральных ресурсов // Сборник научных статей международной научно-технической конференции «Проблемы и пути инновационного развития горно-металлургической отрасли». Часть 1. Ташкент. ТашГТУ. 2014. С. 16-27.
3. Аликулов Ш.Ш. Халимов И.У. Хамидов С.Б.Алимов М.У. Интенсификация параметров подземного выщелачивания урана из слабопроницаемых руд на примере урановых месторождений Universum: технические науки, Выпуск: 6(75), Июнь 2020, 57 стр.
4. Аликулов Ш.Ш. Алимов М.У. Исследование по бактериальному выщелачиванию урановых руд месторождения кетменчи Universum: технические науки, Выпуск: : № 4 (97), 2022, 10 стр.
5. Аликулов Ш.Ш. Алимов М.У Подземное выщелачивание урана с использованием микроорганизмов Journal of Advances in development of engineering technology vol.3(7) 2022 mineral deposits.
