CC BY
24
© В.М. Лизункин, А.А. Морозов, А.А. Г аврилов, 2009
В.М. Лизункин, А.А. Морозов, А.А. Гаврилов
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНА НА «ПРИАРГУНСКОМ ПРОИЗВОДСТВЕННОМ ГОРНО-ХИМИЧЕСКОМ ОБЪЕДИНЕНИИ»
А томная энергетика сегодня является единственной реаль--/Т. ной 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 ядернотопливного цикла, что требует развития и освоения минеральносырьевой базы [1].
Основная часть (до 90 %) балансовых запасов урана России представлена группой сближенных месторождений Стрельцовско-го рудного поля, эксплуатируемого ОАО «Приаргунское производственное горно-химическое объединение» (ОАО «III1ГХО»). 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-геологическим (уменьшение мощности рудных тел, понижение глубины разработки, 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-вулканогенным комплексом и гранитами. Осадочновулканогенный комплекс пород сложен фельзитами, липаритами, трахидацитами, андезитами, базальтами и некоторыми другими разностями. Общие особенности осадочно-вулканогенных 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 био-титовыми разностями, содержат многочисленные небольшие и крупных размеров ксенолиты метаморфизированных 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 легковскры-
ваемых (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. Прожилковые текстуры руд в сочетании с вкрапленными наиболее типичны для андезито-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 уранофан, отенит, гидронастуран, урановые черни и ряд других.
По химическому составу руды месторождений относятся к алюмосиликатному 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 доломити-зированных известняках являются настуран, коффинит, молибденит, пирит и галенит. 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 опытнопромышленные 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 (см. таблицу) [7, 8].
0£Т
Опытно-промышленные работы по подземному выщелачиванию на ОАО «ППГХО»
Наименование показателей Ед. изм. Месторождение
Юбилейное Весеннее Новогоднее Лучистое Стрельцовское
Геологическая хара ктеристи ка
рудовмещающие
породы
фельзиты
конгламера-
ты,
туфопесча-
ники
фельзиты, лавобрек-чии фель-зитов
фельзиты, туфы
фельзитов,
сероцветные
конгламераты,
пестроцветные
гравелиты,
сероцветные
конгламераты
трахигациты,
базальты,
андезито-
базальты
Харакреристика рудных тел
форма жило-, лин-зо- и гнездообразные пластооб- разные жило-, лин-зо- и гнездообразные жилообразные и штокверкоподобные жилообразная, ослажненная многочисленными апофизами
мощность м мощные маломощ- ные (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 крутопа- дающие пологие (10 - 15 °) крутопадающие
151
состав настуран, коффинит, гидронасту- ран настуран, уранофан настуран, коффинит, браннерит настурановые, коффинит и браннерит
текстура прожилковая, пленная трещиноватая, крупновкра- брекчиевые, прожилко-вые, а также гнездово-вкрапленные мелковкрапленная, реже прожилковооб-разная и гнездово-вкрапленная, рассея-ная
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
Однако широкомасштабного применения предлагаемого метода отработки запасов не последовало из-за низкого коэффициента извлечения металла (~ 50 %) вследствие различных технических, горно-геологических и технологических причин. Основными из них являются: переуплотнение замагазинированной горной массы в результате неудовлетворительной подготовки блока, образование проточных каналов в рудном магазине, кольматация, 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 поверхностно-активных 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 геотехнологическим показателям.
-------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
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. Мосинец [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». - Москва, 2000 г.
7. Результаты работы участка подземного выщелачивания рудника №2 УГ-РУ: отчет о НИР / ЦНИЛ, «ППГХО» ; рук. В.И. Култышев ; исполн. : А.А. Морозов [и др.]. - Краснокаменск, 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. Лизункин, А.С. Зинкевич, В.А. Овсейчук, А.А. Морозов. - заявл. 27.06. 2005, опубл. 10.02 2007.
— Коротко об авторах ------------------------------------------------
Лизункин В.М. - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых», Гаврилов А.А. - аспирант,
Читинский государственный университет, [email protected]
Морозов А.А. - кандидат технических наук, заведующий геотехнологи-ческой лабораторией ОАО «Приаргунское производственное горнохимическое объединение»; т. (30245) 3-51-03
