CC BY
44
---------------------------------------- © В.М. Лизункин, А.А. Морозов,
А.А. Гаврилов, 2011
УДК 622.234/42
В.М. Лизункин, А.А. Морозов, А.А. Гаврилов
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНА НА «ПРИАРГУНСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ГОРНО-ХИМИЧЕСКОМ ОБЪЕДИНЕНИИ»
Рассмотрен опыт шахтного выщелачивания урана (месторождений Быкогорского, Чаркесар I и II, Ризак, Киик-Тал, Восток, Звездное), а также опытнопромышленных работ
Ключевые слова: атомная энергетика, забалансовые руды, гнездово-вкрапленные текстуры, молибден, настуран.
А томная энергетика сегодня яв-,/ж. ляется единственной реальной альтернативой топливным электростанциям. Она производит наиболее дешевую электроэнергию, а также не зависит от цен на углеводородное сырье. Однако, в настоящее время Россия в состоянии обеспечить лишь 20 % своих суммарных потребностей в первичном уране, необходимого для предприятий ядерно-топливного цикла, что требует развития и освоения минеральносырьевой базы [1].
Основная часть (до 90 %) балансовых запасов урана России представлена группой сближенных месторождений Стрельцовского рудного поля, эксплуатируемого ОАО «Приаргунское производственное горно-хими-ческое объединение» (ОАО «ППГХО»). Однако имеющаяся сырьевая база в существенной мере истощена, т.к. в девяностые годы ХХ в. осуществлялась выборочная отработка богатых руд по причине сложившихся сложных экономических условий. В результате запасы собственно богатых и крупных месторождений оказались в значительной мере погашенными.
Среднее содержание в остаточных запасах в настоящее время снизилось на 36 % относительно начала отработки [2]. Кроме того, на ряде месторождений оставлены запасы бедных и забалансовых руд в виде обособленных залежей, отдельных блоков, ореолов в обрушенных блоках, отработка которых по экономическим (колебание цен, возрастание себестоимости добычи природного урана) и горно-геоло-гическим (уменьшение мощности рудных тел, понижение глубины раз-работки, проявление горного давления, горных ударов) причинам традиционным способом не предоставляется возможной. Запасы руды в них составляют до 20 % и содержат 15— 17 % урана от общего объема. Количество металла в бедных и забалансовых рудах Стрельцовского рудного поля сравнимо с запасами нескольких крупных месторождений, для разведки и вскрытия которых потребовались бы значительные средства.
Вмещающие породы бедных и забалансовых руд всех месторождений, отрабатываемых ОАО «ППГХО», представлены осадочно-вулканоген-
ным комплексом и гранитами. Осадочно-вулканогенный комплекс пород сложен фельзитами, липаритами, тра-хидацитами, андезитами, базальтами и некоторыми другими разностями. Общие особенности осадочно-вулканоген-ных образований — слоистое строение, резкое преобладание эффузивных пород (осадочные породы составляют не более 10 %), развитие почти исключительно покровных фаций эффузивов. Граниты представлены крупнозернистыми порфировидными и среднезернистыми биоти-товыми разностями, содержат многочисленные небольшие и крупных размеров ксенолиты метаморфизирован-ных осадочных пород.
Рудами являются все литологические разности пород с разнообразными как по форме, так и по размерам порами, кавернами и трещинами, которые влияют на скорость проникновения растворителя вглубь рудного куска при выщелачивании. Так, для «упорных» руд (гранитов) она составляет 5—6 мм/год, для легковскрываемых (фельзитов, конгломератов) — 10—15 мм/год.
Минералогический состав руд, несмотря на обилие минеральных ассоциаций, сравнительно прост и довольно близок между собой для всех месторождений и различных литологических разностей. Главными минералами, слагающими руды, являются: полевые шпаты, кварц, гидрослюды, хлорит и некоторые другие.
Основным рудным минералом в первичных рудах является урановая смолка, в незначительных количествах присутствует уранит, коффинит, титанаты урана. Последние более характерны для глубоких горизонтов месторождений Антей и Аргунское.
Урановая смолка образует эмульсионную, тонкодисперсную, мелкую и
крупную вкрапленность, гнезда, отдельные прожилки. Эмульсионные и тонковкрапленные текстуры руд характерны для всех рудовмещающих пород, особенно для флангов рудных тел при переходе руды к безрудным участкам. Про-жилковые текстуры руд в сочетании с вкрапленными наиболее типичны для ан-дезито-базальтов, широко развиты также в трахидацитах, конгломератах, гранитах. Для гранитов, кроме того, характерны гнездово-вкрапленные текстуры руд.
Зона окисления на месторождениях рудного поля имеет небольшое распространение. Большая часть запасов залегает ниже зоны окисления и сложена первичными рудами. Зона гипергенеза распространяется на глубину до 100 и более метров, опускаясь до 300...400 м лишь по отдельным нарушениям. По химизму зона окисления является гидроокисно-силикатной. Среди вторичных урановых минералов, распространенных в зоне окисления, встречаются урано-фан, отенит, гидронастуран, урановые черни и ряд других.
По химическому составу руды месторождений относятся к алюмоси-ликатному типу с небольшим содержанием флюорита, карбонатов и сульфидов. Исключением являются руды Аргунского месторождения, основные запасы которых приурочены к доломитизированным известнякам и выделены в обособленный карбонатный сорт. Главными рудными минералами в доломитизированных известняках являются настуран, коффинит, молибденит, пирит и галенит.
125
Опытно-промышленные работы по подземному выщелачиванию на ОАО «ППГХО»
Наименование Ед. изм. Месторождение
показателей Юбилейное Весеннее Новогоднее Лучистое Стрельцовское
Геологическая характеристика
Рудовмещающие породы Фельзиты Конгламера-ты, туфопес-чаники Фельзиты, лавобрекчии фельзитов Фельзиты, туфы фельзитов, сероцветные конгламераты, пестроцветные гравелиты, сероцветные конгламераты Трахитациты, базальты, андезито-базальты
Харакреристика рудных тел
Форма Жило-, линзо-и гнездообразные Пластообраз- ные Жило-, линзо- и гнездообразные Жилообразные и штокверкоподобные Жилообразная, ослаж-ненная многочисленными апофизами
Мощность м Мощные Маломощные (от 0,6 до 4,65 м) От маломощных до мощных Мощные и средней мощности (от первых метров до 15 — 25 м) От маломощных до мощных (от 0,4 до 25 — 30 м)
Угол падения м Крутопадаю- щие Пологие (10 — 15 °) Крутопадающие
Характеристика урановых минералов
Состав Настуран, коффинит, гидронастуран Настуран, уранофан Настуран, коффинит, браннерит Настурановые, коффинит и браннерит
Текстура Прожитковая, трещиноватая, крупновкраплен-ная Брекчиевые, прожилковые, а также гнездово-вкрапленные Мелковкрапленная, реже прожилковообразная и гнездово-вкрапленная, рассеяная
Технологическая характеристика процесса ПВ
Количество руды т 850000 33049 1026422 186883 136600
Содержание % 0,023 0,149 0,046 0,129 0,056
Соотношение Ж:Т 2,7 18,87 1,31 17,1 4,69
Со среднее содержание урана в них г/дм3 85 61,7 58,65 59,9 56,1
Расход H2SO4 кг/кг и 35,0 40,5 37,5 70 63,2
Извлечение урана % 88,6 55,1 34,6 55,51 41,9
Жильные минералы представлены кварцем, флюоритом, кальцитом, гидрослюдами и каолинитом.
Сопутствующим полезным компонентом в значительной части урановых руд, имеющим промышленное значение, является молибден, в связи с чем выделяется молибдено-урановый технологический сорт руд. Молибден, как сопутствующий компонент, присутствует в различных концентрациях в рудах многих месторождений и содержится в двух минералах — молибдените и иордизите. В большинстве случаев контуры распространения молибдена не выходят за пределы урановых рудных тел.
Анализ отечественного и зарубежного опыта шахтного выщелачивания урана (месторождений Быкогорского, Чаркесар I и II, Ризак, Киик-Тал, Восток, Звездное и других [3—6]), а также опытно-промышленные работы, проводимые на объединении с 1986 по 2006 гг., свидетельствуют о благоприятных предпосылках вовлечения в добычу методом подземного выщелачивания (ПВ) указанных неактивных запасов металла в бедных и забалансовых рудах (табл. 1) [7, 8].
Однако широкомасштабного применения предлагаемого метода отработки запасов не последовало из-за низкого коэффициента извлечения металла (~ 50 %) вследствие различных технических, горно-гео-логических и технологических причин. Основными из них являются: переуплотнение за-магазинированной горной массы в результате неудовлетворительной подготовки блока, образование проточных каналов в рудном магазине, кольмата-ция, плохая аэрации подготовленной горной массы, выход оборудования из строя и другие.
Тем не менее, все выше перечисленное не означает, что необходимо отказаться от поиска более эффективной технологии ПВ. Прежде всего, следует определить рациональные схемы подготовки обособленных и сближенных рудных тел. При этом применение высокопроизводительного самоходного бурового и погрузочно-доставочного оборудования для отбойки руды позволит существенно сократить затраты на подготовку блоков к выщелачиванию. Полноту извлечения полезного компонента (до 70— 75 %) можно увеличить, как показывает современный отечественный и мировой опыт, за счет активации растворов физическими полями (ультразвук, электрический разряд и т.п.), использования дешевых поверхностноактивных веществ (ПАВ) (например, неионогенных на основе фенолов и гуминовых соединений, получаемых из углей Уртуйского месторождения, разрабатываемого ОАО «ППГХО»), применения технологии выщелачивания на основе передвижных дробильных комплексов [9].
Предварительные расчеты показывают, что при реализации таких мероприятий выемка бедных и забалансовых руд становится рентабельной, а вовлечение их в отработку позволяет существенно расширить минерально-сырьевую базу предприятия. Кроме того, ПВ имеет перспективу и на резервных месторождениях, таких как Горное, Оловское, и других, представленных рядовыми и бедными рудами, благоприятными для физико-химической технологии по своим природным свойствам и геотехноло-гическим показателям.
1. Путинцева, Н.В. Перспективы России на возрождающемся урановом рынке / Н.В. Путинцева. — Минеральные ресурсы России. Экономика и управление — М.: — № 1. —
2006.
2. Шумилин М.В. проблемы развития добычи урана в России и обеспечения баланса реального предложения и спроса / М.В. Шумилин — Минеральные ресурсы России. Экономика и управление — М.: №5. — 2006.
3. Котенко Е.А. Горное дело и атомная энергия / Е.А. Котенко. — М.: Изд-во МГГУ, 2001. — 197 с.
4. Лунев Л.И. Шахтные системы разработки месторождений урана подземным выщелачиванием / Л.И. Лунев. — М.: Энергоиздат, 1982.
— 127 с.
5. Строительство и эксплуатация рудников подземного выщелачивания / В.Н. Моси-нец [и др.]; под ред. В.Н. Мосинца. — М.; Недра, 1987. — 304 с.
6. Опыт выщелачивания урана на горнодобывающих предприятиях бывшего СССР : отчет о НИР / исполн.: ГУП НПЦ «Экогеоцентр».
— М.: 2000.
7. Результаты работы участка подземного выщелачивания рудника №2 УГРУ : отчет о НИР / ЦНИЛ, «ППГХО» ; рук. В.И. Култышев ; исполн. : А.А. Морозов [и др.]. — Краснока-менск, 2001. — Фонды ЦНИЛ.
8. Отчет о результатах опытно-промышленных работ по подземному выщелачиванию разрыхленных скальных руд месторождения «Стрельцовское» / ЦНИЛ, «ППГХО» ; рук.
В.И. Култышев ; исполн. : А.А. Морозов [и др.]. — Краснокаменск, 2006. — Фонды ЦНИЛ.
9. Пат. № 2295032, Российская Федерация, МКИ7 Е 21 В 43/28. Способ подземного выщелачивания крепких и упорных руд / В.М. Ли-зункин, А.С. Зинкевич, В.А. Овсейчук, А.А. Морозов. — заявл. 27.06. 2005, опубл. 10.02
2007. ЕШ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -----------------------------------------------------------------------------
Лизункин В.М. — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых»,
Морозов А.А. — кандидат технических наук, заведующий геотехнологической лабораторией ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение»;
Гаврилов А.А. — аспирант,
Читинский государственный университет, [email protected]
й
----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
КАЗАХСКИЙ НАЦИНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ К.И.САТПАЕВА
ФЕДОРОВ Борис Владимирович Разработка комплекса технических средств для сооружения и освоения технологических скважин 05.05.06 д.т.н.
