Научная статья на тему 'Некоторые аспекты современной технологии рассолодобычи'

Некоторые аспекты современной технологии рассолодобычи Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
254
47
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПОДЗЕМНОЕ РАСТВОРЕНИЕ СОЛЕЙ / UNDERGROUND DISSOLUTION OF SALTS / DRILLHOLES / SALT HYDROMINING / СКВАЖИНЫ / СХЕМА ГИДРОДОБЫЧИ СОЛЕЙ

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Каратыгин Е.П., Кубланов А.В., Сафрыгин Ю.С.

Рассмотрены технологии добычи солей подземным растворением через скважины и связанного с ним процесса переработки получаемых рассолов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Каратыгин Е.П., Кубланов А.В., Сафрыгин Ю.С.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Some aspects of salt brine extraction

The paper criticizes the so-called Coiled Tubing Technology and justifies the impossibility of its employment at the deposits of natural salts that are being mined by the underground dissolving method using boreholes. The prospects for mining deposits by means of vertical boreholes have been justifies.

Текст научной работы на тему «Некоторые аспекты современной технологии рассолодобычи»

© Е.П. Каратыгин, A.B. Кубланов, Ю.С. Сафрыгин, 2013

УДК 622.234.4

Е.П. Каратыгин, A.B. Кубланов, Ю.С. Сафрыгин

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ РАССОЛОДОБЫЧИ

Рассмотрены технологии добычи солей подземным растворением через скважины и связанного с ним процесса переработки получаемых рассолов. Ключевые слова: подземное растворение солей, скважины, схема гидродобычи солей.

«Инновация - это не всякое новшество или нововведение, а только такое, которое серьезно повышает эффективность действующей системы» Поисковая система, Rambler

Зпиграф к данной статье полностью отражает мнение авторов к пониманию термина инновации применительно к технологии добычи солей подземным растворением через скважины и связанного с ним процесса переработки получаемых рассолов.

Действительно, указанная технология с момента ее внедрения в США в 1936 году (Э. Трэмп, патент США № 2009534 от 12.8.33) и не претерпевшая существенных изменений за столь долгий срок своего успешного существования нуждается, по мнению некоторых специалистов ЦНИИГЕ-ОЛНЕРУД, в глобальном обновлении как в части самой технологии добычи сырья, так и в части его переработки. Будучи далёкими от практики рассо-лодобычи, данные специалисты интенсивно анонсируют и публикуют свои идеи в научно-исследовательских статьях и даже получают соответствующие патенты на способы добычи и переработки природных солей, нисколько не смущаясь того, что ни разу

не опробовали предлагаемые решения на практике. [1—4]

Попробуем разобраться в сущности предлагаемых «инновационных» идей в области подземного растворения и переработки солей.

Суть предложений в области добычи солей сводится к применению «новых» колтюбинговых технологий (Coiled Tubing), кстати, известных с 1930 г. и широко применяющихся в сфере газо- и нефтедобычи. По мнению авторов, месторождение природных солей должно вскрываться системой не вертикальных, а вертикально-горизонтальных скважин, с помощью которых предполагается образовывать горизонтальные добычные каналы-камеры (рисунок). При этом для ускорения процесса размыва гибкие трубы оснащают гидромониторными насадками, а для еще большей интенсификации процесса и создания поверхностей растворения предлагается раздробить породу с помощью «взрывных нагрузок». Полученную соляную пульпу под «влияни-

Принципиальная схема гшродобычи солей [3]:

1 - перекрывающий пласт непродуктивной породы; 2 -зона дробления (измельчения) и трещиноватости продуктивного пласта; 3 - гидромониторные струи; 4 - мониторы гидродобычи агрегата; 5 - высасывающие отверстия гидродобычного агрегата; 6 - направляющая колонна для гидродобычного агрегата; 7 - гидроизоляция обсадной колонны; 8 - оголовок обсадной колонны; 9 - пульповы-водящий канал; 10 - рассолоподающий канал

ем энергии нагнетаемого рассола и попутно подаваемого сжатого воздуха» поднимают на поверхность. Полученные, по мнению авторов, минеральные частицы соответствуют исходному составу продуктивной залежи. Из прилагаемой к работе [3] схемы («Принципиальная схема гидродобычи солей») следует, что в созданной (создаваемой) горизонтальной камере работает гидродобычной агрегат, разрушая соляную породу, получаемая смесь «высасывается» на поверхность, причем пульпа по одной колонне, а рассол по внутренней колонне труб. Глубина отработки может изменяться от 300—400 м (Верхнекамское калийное месторождение) до 1000 м (Непское калийное месторождение), длина канала-камеры называ-

ется в пределах 150— 200 м (иногда называется значение 500 м).

Для сведения авторов — аналогичная технология была предложена еще в 1983 г. Ю.В. Царенковым [5], но не нашла своего применения.

Каковы же, с нашей точки зрения, последствия применения указанной колтюбинговой технологии:

1) очевидная затратность бурения вертикально-горизонтальных скважин, превышающая в 2—2,5 раза традиционное вертикальное бурение;

2) невозможность управления процессом добычи и осуществления контроля за положением «потолка» выработки ввиду хаотичности процесса

дробления и растворения;

3) неизбежность зашламования колонн труб выпадающими в осадок га-литовым и ангидритовым шламом;

4) высокая вероятность риска потери скважины вследствие обрушений нерастворимых пропластков, без шансов ее восстановления;

5) отсутствие возможности аппаратурного контроля за формообразованием горизонтальной выработки и, как следствие, недостоверность экологической оценки последствий добычи на окружающую среду.

Резюме. С точки зрения добычи минеральных солей, применение кол-тюбинговой технологии полностью авантюрно по отношению к калийно-магниевым месторождениям и с большими ограничениями допустимо

только на хорошо разведанных поло-гозалегающих, выдержанных по простиранию пластах каменной соли малой мощности с небольшим содержанием нерастворимых включений, в кровле которых находятся прочные, не склонные к обрушению породы.

Рассмотрим теперь «новизну» решений авторов с точки зрения переработки получаемых рассолов с повышенным содержанием калия. В качестве альтернативы существующей выпарки рассолов предлагается использовать мембранный электролиз с последующей карбонизацией. Конечным продуктом переработки в этом случае будут либо поташ, либо бикарбонат калия.

Как показывает мировая практика, тот и другой продукт имеют ограниченное применение в сельском хозяйстве, несмотря на свои высокие агрохимические свойства на кислых почвах. Это вызвано их плохими физико-механическими свойствами и трудностями при тукосмешении, т.к. при этом протекают обменные реакции с выделением аммиака, либо образуются труднорастворимые карбонаты (СаС03, МдС03), в результате чего меняются реологические свойства удобрений. Поэтому карбонаты калия предпочитают перерабатывать на сульфат калия, а это уже дополнительные затраты, значительно удорожающие процесс переработки по сравнению с выпаркой.

Кроме того, вторым продуктом переработки предполагается получать соду, но ее объем (несколько млн т) столь велик, что реализовать её в таком количестве на территории России практически невозмож-

но. Еще более проблематичной задачей является реализация хлора, появляющегося в технологическом цикле. Его объем практически равен объему (в тоннаже) соды.

Таким образом, предлагаемая «новаторами» технология переработки рассолов, в отсутствии производства в России собственно мембран, экономически невыгодна и в настоящий момент технически и с точки зрения маркетинга продукции не проработана.

Общий вывод напрашивается сам собой. Колтюбинговая технология добычи вместе с последующим мембранным циклом переработки при нынешнем научно-техническом

уровне производства не представляет никакой инновационной привлекательности, вследствие невозможности ее применения.

С нашей точки зрения, инновации в подземном растворении солей на ближайшую перспективу заключаются в следующем:

• создание шахты будущего. Безлюдная технология с полной автоматизацией добычи рассолов на месторождениях каменной соли, би-шофита, сильвинита и карналлита. К такой технологии приближается пущенный в эксплуатацию в 2009 году полностью автоматизированный Го-родищенский рассолопромысел в Волгоградской области с проектной производительностью до 100 тыс. м3 хлормагниевого раствора в год.

• увеличение коэффициента излечения из проектного контура выработок подземного растворения и из горного отвода месторождений;

• разработка альтернативных технологий добычи сильвинита и карналлита для действующих и проекти-

руемых рудников Верхнекамского и Гремячинского месторождений на случай возникновения аварийных

ситуаций, а также для перспективных месторождений калийно-магниевых солей.

1. Аксенов Е.М., Баталин Ю.В., Вишняков А.К. и др. Перспективы освоения минерально-сырьевой базы калийных удобрений. Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. № 1, 2008.

2. Вишняков А.К., Баталин Ю.В., Журавлев Ю.П., Чайкин В.Г. Способ скважин-ной добычи минеральных солей. Пат. 2186208 РФ, МКИ 7Е21В43/28. Заявл. 01.08.2000.

3. Александров В.Н., Садыков И.Ф., Ба-зотов В.Я., Вишняков А.К. Возможность использования энергии взрыва для интенсификации скважинной добычи минераль-

- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ных солей геотехнологическим способом. VIII Забабахинские научные чтения. Сне-жинск, 5-9.09.2005.

4. Журавлев Ю.П., Чайкин В.Г., Вишняков А.К. и др. Перспективы освоения Верхнекамского месторождения калийных и ка-лийно-магниевых пород скважинным способом. Горно-аналитический бюллетень. МГГУ. № 9, 2001.

5. Царенков Ю.В. О возможности интенсификации добычи рассола. Тез. докл. III Всесоюзной конф. по геотехнологическим методам добычи полезных ископаемых. ОНИИТЭХИМ, 1983. ЕЕ

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

Каратыгин Е.П. — кандидат технических наук, заместитель генерального директора ООО «СТРЕСС», info@geosalt.ru

Кубланов A.B. — кандидат технических наук, заместитель главного инженера по геотехнологии ВНИИ Галургии,

Сафрыгин Ю.С. — кандидат химических наук, главный научный сотрудник ВНИИ Галургии.

ГОРНАЯ КНИГА

Подземная разработка месторождений полезных ископаемых. Том 2

Пучков Л.А., Жежелевский Ю.А. Год: 2013 Страниц: 720 ISBN: 978-5-98672-298-6 UDK: 622.27

Рассмотрены процессы подземных горных работ в угольной шахте. Приведены методы определения основных параметров процессов подземных горных работ угольных месторождений и их конструирования. Изложены современные и перспективные направления подземной разработки угольных месторождений и вопросы формирования рациональных вариантов технологических схем угольных шахт. Дана методика обоснования основных параметров технологических схем шахт и охарактеризованы основные принципы воспроизводства запасов в шахтном поле.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.