CC BY
47
© 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», [email protected]
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.
