Выщелачивание на месте

редактировать
Остатки выщелачивания урана на месте в Страж-под-Ральскем, Чешская Республика

Выщелачивание на месте ( ISL), также называемый извлечение на месте (ISR) или добыча раствора, представляет собой процесс добычи, используемый для извлечения полезных ископаемых, таких как медь и уран через скважины, пробуренные в залежи, in situ. Выщелачивание на месте работает путем искусственного растворения минералов, встречающихся в природе в твердом состоянии. Для извлечения материалов, встречающихся в растворе в естественных условиях, см.: Добыча солевого раствора.

Первоначально процесс включает бурение скважин в залежи руды. Взрывной или гидроразрыв может использоваться для создания открытых проходов в залежи для проникновения раствора. Раствор для выщелачивания закачивается в залежь, где он контактирует с рудой. Затем раствор, содержащий растворенную руду, перекачивается на поверхность и обрабатывается. Этот процесс позволяет извлекать металлы и соли из рудного тела без необходимости в обычной добыче, включающей буровзрывные, открытые или подземные разработки.

Содержание

  • 1 Процесс
  • 2 Минералы
    • 2.1 Калий и растворимые соли
    • 2.2 Уран
    • 2.3 Медь
    • 2.4 Золото
  • 3 Экологические проблемы
  • 4 См. Также
  • 5 Ссылки
  • 6 Внешние ссылки

Процесс

Выщелачивание на месте включает закачку выщелачивающего агента в рудное тело через скважину, которая циркулирует через пористую породу растворение руды и извлечение через вторую скважину.

Выщелачивающее средство варьируется в зависимости от месторождения руды: для солевых отложений фильтрат может быть пресной водой, в которой соли могут легко растворяться. Для меди кислоты обычно необходимы для повышения растворимости рудных минералов в растворе. Для урановых руд выщелачивающим агентом может быть кислота или бикарбонат натрия.

Минералы

Калий и растворимые соли

Выщелачивание на месте широко используется для извлечения отложений водорастворимых солей. такие как калий (сильвит и карналлит ), каменная соль (галит), хлорид натрия и сульфат натрия. Он использовался в штате США Колорадо для извлечения нахколита (бикарбоната натрия ). Выщелачивание на месте часто используется для слишком глубоких залежей или слишком тонких пластов для традиционной подземной добычи.

урана

Схема выщелачивания урана на месте (US NRC)

Выщелачивание урана на месте быстро расширилось с 1990-х годов и в настоящее время является преобладающим методом добычи урана, на который в 2012 году приходилось 45 процентов урана, добытого во всем мире.

Растворы, используемые для растворения урановой руды являются кислотными (серная кислота или реже азотная кислота ) или карбонатом (бикарбонат натрия, карбонат аммония, или растворенный диоксид углерода ). Иногда в воду добавляют растворенный кислород для мобилизации урана. ISL урановых руд началась в Соединенных Штатах и Советском Союзе в начале 1960-х годов. Первая урановая ПМЖ в США была проведена в штате Вайоминг, которая работала в 1961-1970 годах с использованием серной кислоты. С 1970 года все промышленные рудники ISL в США использовали карбонатные растворы. При добыче полезных ископаемых в Австралии используются кислотные растворы.

Гранулы ионообменной смолы

Извлечение на месте включает извлечение урансодержащей воды (содержание U 3O8составляет всего 0,05%). Затем экстрагированный раствор урана фильтруют через шарики смолы. В процессе ионного обмена шарики смолы притягивают уран из раствора. Затем смолы, содержащие уран, транспортируются на перерабатывающую установку, где U 3O8отделяется от гранул смолы и образуется желтый кек. Затем гранулы смолы можно вернуть в установку для ионного обмена, где они будут повторно использованы.

На конец 2008 г. в Соединенных Штатах действовало четыре урановых рудника с подземным выщелачиванием, эксплуатируемые Cameco и Uranium Resources, Inc., все с использованием бикарбоната натрия. ISL производит 90% урана, добываемого в США. В 2010 году Uranium Energy Corporation начала операции по подземному выщелачиванию на своем проекте Палангана в округе Дюваль, штат Техас. В июле 2012 года Cameco отложила разработку своего проекта Kintyre из-за сложной экономики проекта, основанной на $ 45.00 U 3O8. По состоянию на 2009 год также находился в эксплуатации один проект рекультивации ISR.

Значительные рудники ISL работают в Казахстане и Австралии. Урановый рудник Беверли в Австралии использует выщелачивание на месте. В 2010 году добыча урана составила 41% мирового производства урана.

Бочка с желтым кеками

Примеры урановых рудников на месте включают:

  • Урановый рудник Беверли, Южная Австралия, является действующим урановым рудником ISL и первым таким рудником в Австралии.
  • Урановый рудник Honeymoon, Южная Австралия, открылся в 2011 году и является вторым урановым рудником в Австралии.
  • Кроу Батт (рабочий), Смит Ранч-Хайленд (рабочий), Кристенсен Ранч (рекультивация), Иригарай (рекультивация), Черчрок (предлагаемый), Краунпойнт (предлагаемый), Альта-Меса (рабочий), Hobson (резервный), La Palangana (рабочий), Kingsville Dome (рабочий), Rosita (резервный) и Vasquez (восстановительный) - это урановые предприятия ISL в США.
  • В 2010 году началась деятельность Uranium Energy Corp. добыча полезных ископаемых методом ISL на месторождении Палангана в округе Дюваль, штат Техас. Ионообменная установка в Палангане доставляет гранулы смолы с ураном на перерабатывающий завод компании Hobson, где производится желтый кек. Uranium Energy Corp. имеет три дополнительных месторождения в Южном Техасе, разрешенных или находящихся в разработке.

Медь

Выщелачивание меди на месте было осуществлено китайцами в 977 году нашей эры, а, возможно, еще в 177 году до нашей эры. Медь обычно выщелачивают кислотой (серной кислотой или соляной кислотой ), затем извлекают из раствора с помощью электровыделения растворителем (SX-EW) или химическим осаждением.

Руды, наиболее подверженные выщелачиванию, включают карбонаты меди малахит и азурит, оксид тенорит и силикат хризоколла. Другие минералы меди, такие как оксид куприт и сульфид халькоцит, могут потребовать добавления окислителей, таких как сульфат железа и кислород, чтобы фильтрат до растворения минералов. Руды с самым высоким содержанием сульфидов, такие как борнит и халькопирит, потребуют большего количества окислителей и будут растворяться медленнее. Иногда окисление ускоряется бактериями Thiobacillus ferrooxidans, которые питаются сульфидными соединениями.

ПСВ меди часто осуществляется методом забойного выщелачивания, при котором дробленая руда с низким содержанием меди выщелачивается в существующей или бывшей подземной шахте. Выщелачивание может происходить в засыпанных забоях или на обрушенных участках. В 1994 году забойное выщелачивание меди было зарегистрировано на 16 рудниках в США.

Извлекающая скважина на бывшем предприятии в Сан-Мануэле.

На руднике Сан-Мануэль в американском штате Аризона изначально использовалась технология ISL для сбора полученного раствора под землей, но в 1995 году она была преобразована в метод восстановления скважин от скважины к скважине, который был первой крупномасштабной реализацией этого метода. Этот метод «от скважины к скважине» был предложен для других месторождений меди в Аризоне.

Золото

Выщелачивание на месте не использовалось в промышленных масштабах для добычи золота. В 1970-х годах была предпринята трехлетняя пилотная программа по выщелачиванию золотой руды на месте на руднике Аякс в районе Криппл-Крик в США с использованием хлорида и йодид раствор. После получения плохих результатов, возможно, из-за сложной теллуридной руды, испытание было остановлено.

Проблемы окружающей среды

По данным Всемирной ядерной организации:

Законодательство США требует, чтобы качество воды в затронутом водоносном горизонте было восстановлено, чтобы его можно было использовать перед добычей. Обычно это питьевая вода или исходная вода (обычно содержание растворенных твердых веществ менее 500 ppm), и, хотя не все химические характеристики могут быть возвращены этим предварительным добыче, вода должна использоваться для тех же целей, что и раньше. Часто его необходимо обрабатывать с помощью обратного осмоса, что вызывает проблемы с удалением из него концентрированного потока рассола.

Обычные меры радиационной безопасности применяются при добыче урана на ППМ, несмотря на тот факт, что большая часть радиоактивности рудного тела остается глубоко под землей, и, следовательно, наблюдается минимальное увеличение выделения радона и отсутствие рудной пыли. Сотрудники контролируются на предмет загрязнения альфа-излучением, и для измерения воздействия гамма-излучения носят личные дозиметры. Осуществляется регулярный мониторинг воздуха, пыли и загрязнения поверхностей.

Преимущества этой технологии:

  • Снижение опасности для сотрудников от несчастных случаев, пыли и радиации,
  • Низкая стоимость, отсутствие необходимости большие отложения хвостов урановых заводов.

После завершения операции выщелачивания на месте образовавшиеся шламы отходов должны быть безопасно утилизированы, а водоносный горизонт, загрязненный в результате выщелачивания, должен быть восстановлен. Восстановление грунтовых вод - это очень утомительный процесс, который еще не полностью изучен.

Наилучшие результаты были получены при использовании следующей схемы очистки, состоящей из ряда различных этапов:

  • Этап 1: Перекачивание загрязненной воды : закачка выщелачивающего раствора прекращается, и загрязненная жидкость откачивается из зоны выщелачивания. Впоследствии чистые грунтовые воды поступают извне зоны выщелачивания.
  • Фаза 2: как 1, но с обработкой перекачиваемой жидкости (посредством обратного осмоса) и повторной закачкой в ​​бывшую зону выщелачивания. Эта схема приводит к циркуляции жидкости.
  • Фаза 3: как 2, с добавлением восстанавливающего химического вещества (например, сероводорода (H 2 S) или сульфида натрия (Na 2 S). Это вызывает химическое осаждение и, таким образом, иммобилизацию основных загрязняющих веществ.
  • Фаза 4: Циркуляция жидкости путем перекачивания и обратной закачки для получения однородных условий во всем предыдущем выщелачивании.

Но даже при такой схеме обработки остаются нерешенными различные проблемы:

  • Загрязняющие вещества, подвижные в химически восстановительных условиях, такие как радий, невозможно контролировать.
  • Если химически восстановительные условия будут позже нарушенные по какой-либо причине, осажденные загрязнители повторно мобилизуются.
  • Процесс восстановления занимает очень длительные периоды времени, не все параметры могут быть снижены надлежащим образом.

Большинство описанных экспериментов по восстановлению относятся к схеме щелочного выщелачивания., поскольку эта схема - единственная, используемая в западных мировых коммерческих постановках in situ. ции. Таким образом, практически отсутствует опыт восстановления подземных вод после кислотного выщелачивания на месте, схема, которая применялась в большинстве случаев в Восточной Европе. Единственный западный участок для подземного выщелачивания, восстановленный после сернокислотного выщелачивания, - это небольшой экспериментальный объект Nine Mile Lake недалеко от Каспера, штат Вайоминг (США). Таким образом, результаты не могут быть просто перенесены на производственные объекты. Примененная схема восстановления включала первые два шага, упомянутые выше. Оказалось, что необходимо было перекачивать объем воды, более чем в 20 раз превышающий объем пор зоны выщелачивания, и все же некоторые параметры не достигли фоновых уровней. Более того, на восстановление потребовалось примерно то же время, что и на период выщелачивания.

В США участки Пауни, Лампрехт и Замцов ISL в Техасе были восстановлены с использованием этапов 1 и 2 указанной выше схемы лечения. На этих и других объектах были предоставлены смягченные стандарты восстановления подземных вод, поскольку критерии восстановления не могли быть выполнены.

Исследование, опубликованное Геологической службой США в 2009 году, показало, что «на сегодняшний день восстановление после операции ПНВ не проводилось. в США успешно вернул водоносный горизонт к исходным условиям ».

Базовые условия включают коммерческие количества радиоактивного U 3O8. Эффективное восстановление на месте снижает значения U 3O8в водоносном горизонте. Выступая на семинаре EPA в регионе 8 29 сентября 2010 г., Ардит Симмонс, доктор философии, Национальная лаборатория Лос-Аламоса (Лос-Аламос, Нью-Мексико ) по теме «Установление исходных условий и сравнение значений восстановления на участках добычи урана на месте» заявлено: «Эти результаты показали, что восстановление водоносных горизонтов до среднего значения может быть нереальным для операций ПНВ, потому что в некоторых случаях это означает, что должно быть меньше урана присутствует, чем было до начала добычи. Использование более консервативных концентраций приводит к значительному потреблению воды, и многие из этих водоносных горизонтов не подходили для питьевой воды до начала добычи ".

EPA рассматривает необходимость обновить стандарты защиты окружающей среды при добыче урана, поскольку действующие нормативные акты, принятые в ответ на Закон о радиационном контроле хвостохранилищ урановых заводов 1978 года, не затрагивают относительно недавний процесс выщелачивания урана на месте (ППВ) из подземных рудных тел. В письме от февраля 2012 года EPA заявляет: «Поскольку процесс ISL влияет на качество грунтовых вод, Управление радиации и воздуха в помещениях EPA запросило консультацию у Научно-консультативного совета (SAB) по вопросам, связанным с проектированием и внедрением мониторинга подземных вод на добыче полезных ископаемых. места."

SAB дает рекомендации по мониторингу для определения характеристик фонового качества грунтовых вод до начала горных работ, мониторинга для обнаружения любых отклонений фильтрата во время добычи и мониторинга для определения стабилизации качества грунтовых вод после завершения горных работ. SAB также рассматривает преимущества и недостатки альтернативных статистических методов, чтобы определить, вернулось ли качество грунтовых вод после эксплуатации к условиям, близким к условиям до начала добычи, и можно ли спрогнозировать, что эксплуатация рудника не окажет неблагоприятного воздействия на качество грунтовых вод после принятия закрытия участка.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-05-23 12:49:28
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте