Underground uranium borehole leaching (Подземное скважинное выщелачивание урана)

Год публикации
Том
4
Номер
442
Страницы
62-69
Аннотация

Казахстан обладает крупнейшей в мире сырьевой базой разведанных промышленных запасов урана. Недра Республики Казахстан содержат около 25% мировых разведанных запасов урана. Уникальной особенностью запасов урана является то, что 75% из них сосредоточены в месторождениях, связанных с региональными зонами пластового окисления, которые могут быть отработаны относительно дешевым и экологически предпочтительным способом подземного скважинного выщелачивания. Наличие в Казахстане значительных по запасам, хорошо разведанных месторождений урана, развитых добывающих и перерабатывающих уран мощностей, а также современная конъюнктура мирового рынка урана предопре-деляют перспективу развития уранодобывающей промышленности Казахстана.Существующие технологии добычи эксплуатации гидрогенных месторождений урана не отвечают требованиям рыночной экономики: низкая производительность труда, высокая себестоимость единицы продукции, требуют в больших размерах капвложения, технология не конкурентоспособная, большие расходы серной кислоты. Для создания образцовых урановых рудников необходима и актуальна разработка инновационной технологии эксплуатации гидрогенных урановых месторождений. К основным эксплуата-ционным показателям, определяющим эффективность применения СПВ, относятся: скорость выщела-чивания; средняя концентрация урана в продуктивных растворах; расход реагента; производительность по продуктивным растворам; степень извлечения урана из недр; объём раствора, расходуемого на извлечение урана с единицы горнорудной массы (отношение Ж:Т).В статье приведены результаты решения основных технико-технологических задач, позволяющих разработать инновационную технологию эксплуатации гидрогенных месторождений урана: нами был разработан способ использования откачных скважин без изменения их конструктивного оформления в качестве закачных скважин; не предусмотрено применение рядной системы расположения закачных скважин, что дает возможность резко сократить расход капиталовложения; предусмотрено применение обыкновенной откачной скважины без изменения ее конструктивного оформления с помощью х способа эта скважина может работать как откачная, так и закачная скважина. Откачная скважина будет работать под именем Поршневая скважина в режиме пульсирующих потоков при подаче химического раствора в массив гидрогенной залежи урана; предусмотрена разработка способа интенсификации процесса выщелачивания полезных компонентов, в том числе урана; способ резкого сокращения расхода химического реагента (H2SO4). При существующей технологии добычи продуктивного раствора урана удельный расход серной кислоты на 1 т концентрата урана составляет 1:100, т.е. на 1 т добычи концентрата урана требует расход серной кислоты 100 т. Выполненная работа обеспечивает экономическую эффективность по перечисленным параметрам выщелачивания урана.
Ключевые слова: геологические особенности, теоретическое обоснование, технология, добыча, скважинное подземное выщелачивание, уран.

Abstract

Kazakhstan has the world's largest raw material base of proven industrial uranium reserves. The bowels of the Republic of Kazakhstan contain about 25% of the world's proven uranium reserves. A unique feature of uranium reserves is that 75% of them are concentrated in deposits associated with regional zones of formation oxidation, which can be mined using a relatively cheap and environmentally preferred method of underground leaching. The presence in Kazakhstan of significant reserves of well-explored uranium deposits, developed mining and processing capacities of uranium, as well as the current situation on the world uranium market determine the prospects for the development of Kazakhstan's uranium mining industryю.Existing production technologies for the exploitation of hydrogenous uranium deposits do not meet the requirements of market economy: low labor productivity, high unit costs, require large capital investments, the technology is not competitive, and sulfuric acid is expensive. To create exemplary uranium mines, it is necessary and urgent to develop an innovative technology for the exploitation of hydrogenic uranium deposits. The main operational indicators determining the effectiveness of the application of SST include: leaching rate; average concentration of uranium in productive solutions; reagent consumption; productivity of productive solutions; the degree of extraction of uranium from the bowels; the volume of the solution spent on the extraction of uranium from a unit of ore mass (ratio W: T).The article presents the results of solving the main technical and technological problems, allowing to develop an innovative technology for the exploitation of hydrogenic uranium deposits: we have developed a method for using pumping wells without changing their design as injection wells; it is not intended to use an inline injection well location system, which makes it possible to drastically reduce capital expenditure; It is planned to use an ordinary pumping well without changing its design using the “x” method; this well can operate both a pumping well and a pumping well. The pumping well will operate under the name “Piston Well” in the mode of pulsating flows when a chemical solution is supplied to an array of uranium hydrogen deposits; the development of a method for intensifying the leaching of useful components, including uranium; a way to drastically reduce the consumption of a chemical reagent (H2SO4). With the existing technology for producing a productive uranium solution, the specific consumption of sulfuric acid per 1 ton of uranium concentrate is 1: 100, i.e. per 1 ton of extraction of uranium concentrate requires a consumption of sulfuric acid of 100 tonsThe work performed provides economic efficiency for the listed parameters of leaching of uranium.

Keywords: geological features, theoretical justification, technology, mining, borehole underground leaching, uranium.

References

[1] Altayev Sh.A., Chernetsov G.E., Oryngozhin E.S. Technology for the development of hydrogenous uranium deposits in Kazakhstan. Almaty, 203. 294 p.
[2] Zholtaev G.Zh., Seitmuratova E.Yu., Zhukov N.М. (2019) Academician Kanysh Satpaev and the mineral resource base of Kazakhstan// News of the National academy of sciences of the Republic of the Kazakhstan. Series of geology and technical sciences. Vol. 2 (434). P. 225-231. https://doi.org/10.32014/2018.2518-170X.47 (in Eng.).
[3] Yazykov V.G., Zabasanov V.P., Petrov N.N., Rogov E.I., Rogov A.E. Geology of uranium in the deposits of Kazakhstan. Almaty: Kazatomprom, 2001.
[4] Oryngozhin E.S., Zhangalieva M., Oryngozh E.E. Kazakhstan uranium deposits suitable for underground leaching technology / Int. scientific-practical conf. The rational use of mineral and industrial raw materials in the conditions of Industry 4.0, dedicated. The 85th anniversary of Acad. NAS RK, doct. tech. sciences, prof. Rakisheva B.R. Almaty, 2019. P. 303-308.
[5] Tsoi S.V., Oryngozhin E.S., Metaksa G.P., Zhangalieva M.Zh., Alisheva Zh.N., Oryngozh E.E. Evaluation of existing technology and development of an alternative method of exploitation of hydrogenous uranium deposits // International Conference Actual Achievements of European Science. Sofia, (Bulgaria), 2018. P. 40-44.
[6] Rakishev B.R. Technological resources for improving the quality and completeness of use of the mineral raw materials // News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of geology and technical sciences. Vol. 2, N 422. 2017. P. 116-124 (in Eng.) ISSN 2224-5227 https://doi.org/10.32014/2018. 2518-1483.9
[7] Karazhanova M.K., Piriverdiyev I.A., Akhmetov D.A. (2019) Prediction of the well perfomance indicators with the use of fuzzy cluster analysisys // News of the National academy of sciences of the Republic of the Kazakhstan. Series of geology and technical sciences. Vol. 3 (435). P. 213-218. https://doi.org/10.32014/2018.2518-170X.47 (in Eng.).
[8] Lewandowski K.A., Kawatra S.K. (2009) Binders for Heap Leaching Agglomeration, Minerals & Metall. Process. Journal, SME, Littleton, Colorado, USA. Vol. 26, N 1.
[9] McNab B. (2006) Exploring HPGR Technology For Heap Leaching of Fresh Rock Gold Ores, IIR Crushing & Grinding Conference, Townsville, Australia, March 29-30.
[10] Robertson S.W., Vercuil A., van Staden P.J., Craven P. 2005. A Bacterial Heap Leaching Approach for the Treatment of Low Grade Primary Copper Sulphide Ore, 3rd S. African Conf. on Base Metals, SAIMM Symp. Series S39, ISBN 1-919783-74-1. P. 471-484.
[11] Ghorbani Y., Petersen J., Franzidis J-P. Heap leaching technology-Current state, innovations, and future directions: A review. Miner. Process. Extr. Metall. Rev,. 2016, 37, 73-119.
[12] Panda S., Akcil A., Pradhan N., Deveci H. Current scenario of chalcopyrite bioleaching: A review on the recent advances to its heap-leach technology. Bioresour. Technol. 2015, 196, 694-706.
[13] Valencia J.A., Méndez D.A., Cueto J.Y., Cisternas L.A. Saltpeter extraction and modelling of caliche mineral heap leaching // Hydrometallurgy. 2008, 90, 103-114.
[14] Seitmuratov A., Taimuratova L., Zhussipbek B., Seitkhanova А., Kainbaeva L. (2019) Conditions of extreme stress state // News of the National academy of sciences of the Republic of the Kazakhstan. Series of geology and technical sciences. Vol. 5 (437). P. 202-206. https://doi.org/10.32014/2018.2518-170X.47 (in Eng.).
[15] Chanturiya V.A., Bunin I.Zh., Lunin V.D., Sedel'nikova G.V., Krylova G.S. Underground and heap leaching of uranium, Systems. Methods. Technologies E.G. Hitrov et al. Calculation of load-bearing … 2014. N 4 (24). P. 122-126.
[16] Lizunkin M.V. Gorny informatsionnoanaliticheskiy byulleten (Mining informativeanalytical bulletin). 2016. N 3. P. 297-305.
[17] Mashkovtsev G.A., Mituga A.K., Polonyankina S.V., Solodov I.N., Shchetochkin V.N. Razvedka i ohrana nedr (Exploration and Protection of Mineral Resources). 2016. N 9. P. 80-87.
[18] Kenzhaliev B.K., Surkova T.Yu., Berkinbayeva A.N., Dosymbayeva Z.D., Chukmanova M.T. (2019) To the question of recovery of uranium from raw materials // News of the National academy of sciences of the Republic of the Kazakhstan. Series of geology and technical sciences. Vol. 1 (433). P. 112-119. https://doi.org/10.32014/2018.2518-170X.47 (in Eng.).
[19] Sakiro G.K., Istomin A.D., Noskov M.D., Cheglokov A.A. Izvestiya vysshih uchebnyh zavedeniy. Fizika (News of higher educational institutions. Physics). 2014. Vol. 57, N 2–2. P. 67-70.
[20] Solodov I.N., Gladyshev A.V., Ivanov A.G. Razvedka i ohrana nedr (Exploration and Protection of the Subsoil). 2017. N 11. P. 65-70.
[21] Shokobayev N.M., Zhurinov M.Zh., Zhumabayeva D.S., Ivanov N.S., Abilmagzhanov A.Z. (2018) Development of sorption technology of rare-earth metals recovery from uranium in-situ leaching solutions // News of the National academy of sciences of the Republic of the Kazakhstan. Series of geology and technical sciences. Vol. 6 (432). P. 77-84. https://doi.org/10.32014/2018.2518-170X.47 (in Eng.).