CC BY
50
-------------------------------------- © Г. А. Садырбаева, К.А. Мырзабек,
Е.Е. Жатканбаев, Б. О. Дуйсебаев,
И.П Поезжаев, 2008
УДК 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
Приведены результаты исследований выщелачивания урановых руд с использованием
жесткого закисления.
ЖЭ связи со стратегическими пла-
Х^нами НАК «Казатомпром» по увеличению добычи урана и выходом в лидеры мирового рынка в эксплуатацию вводится урановое месторождение Се-мизбай. Месторождение расположено в Акмолинской области Республики Казахстан и приурочено к северовосточной окраине Казахского нагорья, которое переходит в ЗападноСибирскую 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 геотехнологи-ческих 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 Сырдарьинской провинциями Республики Казахстан, такими как Уванас, Мынкудук, Северный и Южный Кара-мурун надо отметить сложность геологических и гидрогеологических условий. Одним из основных неблагоприятных
Семинар № 15
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 оруденение представлены в стратиформными рудными залежами, которые установлены в разрезе Семизбайской свиты от базальтовых слоев до алеврита - песчаникового горизонта вклю-чительно. Урановое оруденение сосредоточенное водонепроницаемых отложениях, многоярусно, представлено сложными, прерывистыми по площади ветвящимися по мощности, сильно уплощенными рудными залежами с неравномерно распределенной минерализацией. Рудное образование 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 слабоцементированного материала, а также рудами на карбонатном цементе. Минералы ура-на представлены коффинитом, настураном, урановыми чернями и редко встречающимися вторичными минералами. Кроме того, в незначительном количестве присутствуют урансодержащие ильминит, титаномагнетит 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, содержащем не более 800 т запасов [2] и характеризующимся наиболее благоприятными условиями выщелачивания. 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-ем участке, как наиболее приблизившимся к промышленным требованиям 85 % отработки, и данным лабораторных исследований (фильтрационное выщелачивание). Заметно (табл. 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 - 2-2,5 м3\час). 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. ки-слотоемкость 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 (рис. 2). При этом для ячейки 1 видим, что «силикатный» уран начинает извлекаться при Ж/Т 2 (25 кг кислоты/т ГРМ), для ячейки 2 - при Ж/Т
1.5 (19 кг кислоты/т ГРМ), блока 1 - при Ж/Т 0,8 (14 кг кислоты/т ГРМ) [3].
367
Таблица 1
Данные по выщелачиванию при опытно-промышленных работах и лабораторных исследованиях
№ п/п Вид технологических исследований Ср. содерж. U в р-ре, Ж:Т Расход кислоты, кг/кг № Степень извлечения, %
мг/л кг/т ГРМ
Лабораторные исследования - 2006 г.
1 Фильтрационное выщелачивание (жесткие условия) 362,7 1,25 32,2/12,2 90
2 Фильтрационное выщелачивание (мягкие условия) 87,3 2,27 97,5/36,5 59,7
3 Фильтрационное выщелачивание, руды с содержанием более 2 % СО2 (карбонатная руда) 158 4,21 72,3
Опытно - промышленные работы - 1984 - 1988 гг. на уч-ке 3
4 Ячейка 1 42 4,2 307/48,2 78,2
5 Ячейка 2 63 2,7 188/20,1 83,9
6 Блок 1 68 2,1 189,9/24,9 91,5
Промышленная добыча 1988-91 гг.
7 Блок 20 (участок 2) 79 1,6 189,5/23,5 50,7
8 Блок 21 (участок 2) 63,7 1,1 226,7/15,7 26,1
9 Блок 22 (участок 2) 36,5 1,2 254,4/10,6 21,3
10 Блок 23 (участок 2) 33,6 0,3 432,4/4.5 18,0
11 Блок 24 (участок 2) 62,6 0,8 158,9/7,8 11,1
Опытное выщелачивание на уч-ке 1 (1975 г.)
12 ПВ - 75 (участок 1) 28 6,8 320/нд 24,1
Рис. 1. Кривые извлечения в опытах 2 и 3 на трубках (жесткие условия, п/п №1 в табл. 1 и мягкие условия, п/п №2 соответственно). Показаны интервалы Ж/Т, соответствующие преимущественному выщелачиванию урана, связанного с окисными и силикатными комплексами
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 сутствие 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).
Рис. 2. Графики изменения концентрации кислоты (значение, умноженное на 10), содержания урана в ПР, кривые извлечения для ячеек 1 и 2 и блока1. Также показаны поля преимущественного извлечения легкосъемного «окисного» урана и трудносъемного «силикатного». Поля «окисного» урана на графиках левее полей «силикатного» урана
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 извле-
чение 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. 3).
Прогнозный график зависимости
Рис. 3. Прогнозная кривая извлечения для руд Семизбая
степени извлечения от отношения Ж:Т хорошо аппроксимируется следующим уравнением:
Е = (1 - в-°’5{Ж 1 Т-02))-100%,
где Е - степень извлечения.
Если нанести на один график имеющиеся у нас кривые, то получим следующее (рис. 4).
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 выщелачи-
сравнение прогнозной кривой извлечения и фактических кривых
ОПВ участка 3
Рис. 4. Сравнение прогнозной кривой извлечения и фактических кривых ОПВ на участке 3 370
Таблица 2
Основные проектные геотехнологические параметры для прогнозирования отработки руд Семизбая
Параметр Значение Обоснование
Необходимое извлечение, % 85 Устанавливается государством
Ж/Т при извлечении 85% 2,8 Обоснование выше
Средний проектный дебит откачной Фактические данные ОПВ на участке 3
СКВ, м3/час 3,0 и данные промышленной добычи на участке 2
Коэффициент работы скважин 0,9
Средняя концентрация кислоты при за- 19,7 Расчет
кислении, г/л
Средняя концентрация кислоты при ак- 11,5 Расчет
тивном выщелачивании, г/л
Норма расхода кислоты на ГРМ, кг/т 23,8 Расчет
Норма расхода кислоты на уран, кг/кг 156 Расчет
вании. Здесь следует иметь в виду как результаты ОПВ, показавшие более быстрое извлечение на блоке 1 по сравнению с ячейками 1 и 2 при, казалось бы, незначительном увеличении кислотно-
1. Заключительный отчет по теме: «Выбор метода ПСВ урана на месторождении Се-мизбай», 2005 г.
2. Пересчет запасов месторождения
Семизбай по кондициям для ПВ по состоянию на 01.04.1988г. Том I Геологическое строение месторождения.
сти, так и результаты наших исследований, доказывающие, что единственно приемлемый 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. ЕШ
— Коротко об авторах -----------------------------------------------------------------
Садырбаева Г.А., Мырзабек К.А., Жатканбаев Е.Е., Дуйсебаев Б.О. - ТОО «Институт Высоких Технологий» НАК «Казатомпром» г. Алматы,
Поезжаев И.П. - СП «Катко» НАК «Казатомпром» г. Алматы, Республика Казахстан.
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 15 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.В. Мельник.
