Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Методические основы геотехнологических исследований рудных месторождений

ВАК РФ 25.00.11, Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Ястребков, Алексей Юрьевич

Введение.

Глава 1. Анализ опыта геотехнологического опробования урановых руд.

1.1 Способы открытого выщелачивалия урана.

1.1.1 Подземное выщелачивание урана скважинными системами.

1.1.2 Подземное выщелачивание урана шахтными системами.

1.1.3 Кучное выщелачивание урана.

1.1.4 Основные эксплуатационные показатели.

1.2 Основные способы геотехнологического опробования урановых руд и анализ практики их применения.

1.2.1 Лабораторные геотехнологические испытания.

1.2.2 Опытные натурные геотехнологические испытания.

1.2.3 Натурные опытно-промыитенные геотехнологические испытания.

1.2.4 Анализ практики применения двухскважинного способа опытного натурного геотехнологического опробования.

1.3 Приёмы геотехнологической оценки основных типов урановых месторождений и анализ её результатов.

1.3.1 Оценка геотехнологических условий по геолого-гидрогеологическим признакам и результатам лабораторных испытаний.

1.3.2 Обработка и интерпретация результатов двухскважинного опробования.

1.3.3 Оценка геотехнологической значимости участка, залежи, месторождения урана по результатам единичных натурных опытов.

1.3.4 Типовые отрицательные оценки.

1.3.5 Оценка геотехнологических свойств урановых руд по результатам совокупности натурных опытов.

1.4 Стадийность геотехнологических исследований.

Глава 2. Использование способов геотехнологического опробования урановых руд при разведке месторождений меди.

2.1 Основные положения открытого выщелачивания меди.

2.2 Практикуемые способы открытого выщелачивания меди.

2.3 Лабораторные геотехнологические испытания медистых песчаников Предуралья.

2.3.1 Дмитровский участок Каргалинской группы месторождений. Проба Т-б

2.3.2 Юговское месторождение. Проба ТТ- 6-1.

2.3.3 Оценка Каргалинской и Юговской площадей.

2.4 Примерная схема геотехнологических исследований месторождений меди применительно к отработке способом скважинного подземного ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ

Глава 3. Перспективы использования способов открытого выщелачивания металлов.

Глава 4. Комплекс основных геотехнологических методов исследования руд металлов и последовательность их реализации.

4.1 Система освоения методов открытого выщелачивания металлов.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Методические основы геотехнологических исследований рудных месторождений"

Актуальность исследований

В развитии горнодобывающей промышленности прослеживаются определённые тенденции, которыми продиктована необходимость использования низкосортных сырьевых материалов для получения различных полезных компонентов и в частности металлов. Одной из таких тенденций является постоянное уменьшение среднего содержания металлов в добываемых рудах, что прослеживается как по отдельным ГОКам, так и в развитии горнодобывающей промышленности стран в целом. С другой стороны, значительные объёмы металлов накоплены в отходах горной добычи и переработки руд, представляющих собой источники негативного воздействия на окружающую среду. Помимо использования извлечённых сырьевых материалов добыча металлов возможна и из природных месторождений, не пригодных для отработки горным способом по экономическим и горно-геологическим условиям. Таким образом, использование низкосортных сырьевых материалов для извлечения металлов может одновременно рассматриваться как путь расширения минерально-сырьевой базы, и как возможность решения проблем природоохранного характера.

В связи с вышесказанным актуальными являются технологии получения металлов из низкосортных сырьевых материалов. В качестве таких технологий могут быть использованы способы открытого выщелачивания, под которым в данном случае следует понимать избирательное растворение полезных компонентов в геологической среде, отличающееся от заводского, которое осуществляется в технически закрытых условиях [8].

Знакомство с существующими и завершёнными программами и проектами обнаруживает, что единой методики внедрения способов открытого выщелачивания неурановыми отраслями не существует. Следовательно, разработка такой методики является актуальной научно-практической задачей.

Основная идея работы заключается в том, чтобы опыт, накопленный в части геотехнологической разведки урановых месторождений использовать при разведке других рудных месторождений.

Целью работы является разработка методики использования способов открытого выщелачивания при разведке и разработке рудных месторождений.

Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:

1. Анализ опыта геотехнологического опробования урановых руд.

2. Изучение возможности применения способов геотехнологического опробования и приёмов оценки урановых месторождений при разведке месторождений меди.

4. Комплексирование методов геотехнологических исследований рудных месторождений применительно к самостоятельному и вспомогательному видам производства.

Научная новизна работы заключается в том, что на основе обобщения и анализа опыта геотехнологической разведки и оценки урановых месторождений впервые разработаны рациональный комплекс и последовательность реализации методов опробования и приёмов оценки различных сырьевых материалов на предмет отработки или переработки их способами открытого выщелачивания, апробированные на примере месторождений медистых песчаников Предуралья.

Фактический материал и личный вклад автора. Диссертационная работа выполнена на фактическом материале разведки следующих урановых месторождений: Далматовского, Кызыл-коль, Северный Канимех, Тюлюсай, Хиагдинского, Малиновского, Ирколь, Бешкак, Южный и Северный Карамурун и других, работы на которых производились, начиная с 1974 г. На этих месторождениях произведено 33 натурных двухскважинных опыта. Результаты лабораторных и натурных геотехнологических опытов и составляют основной фактический материал для настоящей работы. Возможность использования этих результатов для разведки месторождений других металлов специально изучалась на примере месторождений медистых песчаников Предуралья. Лабораторные и натурные геотехнологические исследования медных руд проводились в рамках программы поисково-разведочных работ Зеленогорской экспедиции 1991-1996 годов. Участие автора в обеспечении работы фактическим материалом выражалось в сборе данных по опытно-промышленной эксплуатации Далматовского и разведке Хохловского месторождений.

Диссертационная работа основана на анализе фактического экспериментального материала, имевшегося в ВИМСе в виде отчётов, заключений и диссертаций.

Автором выполнен сравнительный анализ результатов опытных и опытно-промышленных испытаний, на основе которого сделан вывод об адекватности информации, получаемой в результате двухскважинных и многоскважинных экспериментов. На примере Далматовского месторождения автором доказана адекватность теоретических зависимостей основных геотехнологических показателей от параметра mc/М реальным показателям процесса. Для оценки пригодности медных руд для отработки скважинным подземным выщелачиванием разработана схема геотехнологической типизации разреза по геолого-гидрогеологическим признакам и лабораторным данным. Применительно к двум видам производства - самостоятельному по полной отработке месторождений и вспомогательному по доработке месторождений автором предложен рациональный комплекс и последовательность реализации основных методов и приёмов геотехнологических исследований различных сырьевых материалов.

Практическая значимость результатов исследований заключается в том, что они могут быть положены в основу управляющих решений и составления регламентирующих документов.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на 1— научной конференции молодых учёных и специалистов ВИМС, ИМГРЭ и ЦНИГРИ, Москва, ВИМС, 2002 г., на совещании "Подземное и кучное выщелачивание урана, золота и других металлов, современное состояние", ВНИИХТ Минсредмаш, Москва, 2002 г., на VI Международной конференции "Новое в науках о Земле", Москва, МГГРУ, 2003 г.

По теме диссертации опубликовано 7 работ.

Объём и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав и заключения общим объёмом 162 машинописных страницы, включая 25 рисунков, 19 таблиц и библиографического списка из 79 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геология, поиски и разведка твердых полезных ископаемых, минерагения", Ястребков, Алексей Юрьевич

Заключение

По результатам изложенного можно сделать вывод о том, что практически каждое месторождение металлов может рассматриваться в качестве объекта применения способов открытого выщелачивания. Однако круг рассмотрения ограничивается металлами, перспективными для добычи способами открытого выщелачивания. Перспективность конкретного металла определяется путём анализа технологических, геолого-гидрогеологических, организационно-технических предпосылок использования геотехнологических методов, который выполняется по схеме, представленной на рисунке 24.

При наличии перспектив по результатам анализа предпосылок дальнейшее рассмотрение придерживается двух направлений применения способов открытого выщелачивания:

1. Полная отработка месторождений, не пригодных для горного способа по экономическим или горно-геологическим условиям.

2. Доработка месторождений, отрабатываемых горным способом до достижения предела рентабельности.

Установление пригодности конкретных месторождений металлов для отработки способами открытого выщелачивания осуществляется на предпроектных стадиях разведки в соответствии с первым направлением, и в составе эксплуатационной разведки для объектов второго направления.

Пригодность месторождений для отработки указанными способами устанавливается выполнением геотехнологических исследований, реализуемых в соответствии с приведённой стадийностью и возможными способами открытого выщелачивания.

1. Полная отработка месторождений возможна подземным выщелачиванием сква-жинными системами. Доказательство пригодности конкретных месторождений в фильтрующих водонасыщенных средах для отработки этим способом достигается постановкой опытных испытаний по выщелачиванию полезного компонента на месте залегания.

Основной способ опытного геотехнологического опробования - двухскважинный с дебалансом дебитов откачки и закачки технологических растворов. Опытное натурное опробование осуществляется без передела продуктивных растворов. По результатам опытного геотехнологического опробования определяют расчётные геотехнологические параметры процесса подземного выщелачивания. Получаемые основные геотехнологические показатели {Сср, 2\ £, Ж:Т) позволяют выполнить прогнозные расчёты эксплуатационных показателей как элементов стоимостной модели. Определяемые в результате прогнозных расчётов элементы стоимостной модели эксплуатации, в свою очередь, являются основой технико-экономической оценки эксплуатационных систем.

Технологические аспекты эксплуатации и уточнение эксплуатационных показателей - это предметы опытно-промышленных испытаний, реализуемых на стадии технико-экономических исследований (ТЭИ) при освоении разведанных месторождений. Опытно-промышленные испытания выполняются с переделом продуктивных растворов.

Таким образом, объектом геотехнологических исследований, необходимых для доказательства пригодности конкретных месторождений, приуроченных к фильтрующим во-донасыщенным средам, для отработки скважинным подземным выщелачиванием являются опытные полигоны ПВ. Объектом технико-экономических исследований на месторождениях, пригодных для скважинного ПВ являются опытно-промышленные полигоны.

2. Доработка месторождений. К доработке месторождений приступают, когда добыча горным способом приближается к пределу рентабельности. Возможна параллельная и завершающая доработка. Параллельная доработка, предполагающая комбинированное использование горного способа и различных способов открытого выщелачивания, получила название горно-химической технологии (Кроткое В.В., Лобанов Д.П., Нестеров Ю.В., Абдульманов И.Г., 2001). Завершающая доработка - это полный перевод добычи на способы открытого выщелачивания при наличии сырьевых материалов. Примером параллельной доработки является производство урана из руд скальных месторождений Стрель-цовского рудного поля (Овсейчук В.А., 2000). Примером и параллельной и завершающей доработки может служить комбинат Кенигштайн, где в первом случае уран добывали комбинированными системами, а затем был осуществлён переход на добычу только способами открытого выщелачивания. Таким образом, объектами геотехнологических исследований применительно к комбинированным системам являются месторождения, изначально рентабельные для разработки горным способом и уже частично или полностью отработанные.

Объектами доработки месторождений, отрабатываемых горным способом, являются склады забалансовых руд, хвосты обогащения, отвалы и некондиционные руды в естественном залегании. Переработка указанных сырьевых материалов осуществляется способами кучного, блочного и отвального выщелачивания. Основным видом взаимодействия перерабатываемого материала и технологических растворов при эксплуатации, как правило, является перколяционное выщелачивание. Доказательство пригодности извлечённых сырьевых материалов и руд для переработки этими способами достигается также постановкой натурных испытаний, но уже в ненасыщенных средах. Поэтому натурные испытания выполняют на следующих объектах: экспериментальном блоке шахтного выщелачивания, экспериментальном штабеле кучного выщелачивания и экспериментальном участке отвального выщелачивания.

Натурные испытания по выщелачиванию названными способами могут быть выполнены как в опытном, так и в опытно-промышленном масштабе. Передел продуктивных растворов при этих натурных испытаниях не обязателен.

Использование различных способов рудоподготовки (агломерация, дробление) позволяет вовлекать в процесс изначально непригодный или недостаточно подготовленный для выщелачивания материал. После рудоподготовки эффективность выщелачивания может существенно повышаться.

Целью опытного опробования на указанных объектах геотехнологических исследований является получение основных показателей процесса (Сср, z, е, Ж:Т), которые используются затем для выполнения прогнозных расчётов основных эксплуатационных показателей.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Ястребков, Алексей Юрьевич, Москва

1. Абдульманов И.Г. Фазлуллин М.И., Мосев А.Ф. и др. Комплексы подземного выщелачивания М.: Недра, 1992. 263 с.

2. Аверченков А.А., Арене В.Ж., Арский Ю.М. и др. //Под. ред. Чернегова Ю.А. Нетрадиционные решения в горной промышленности М.: Недра, 1991 - 331 е.: ил

3. Арене В.Ж. Физико-химическая геотехнология Изд. МГГУ 2000. 642 с.

4. Бартель Ф. Уранодобывающие предприятия и восстановление окружающей среды: международные аспекты и примеры из Германии. Доклады совещания техн. Комитета МАГАТЭ, Киев, 1995. англ.

5. Болтырева А.А., Халезов Б.Д., Корнилова О.И., Жижин С.М. Основные критерии выбора месторождений цветных металлов для переработки руд выщелачиванием. Сб. "Вопросы теории и практики геотехнологии цветных металлов". Новосибирск, 1990. -сс.14-18

6. Бровин К.Г., Грабовников В.А., Шумилин М.В., Язиков В.Г. Прогноз, поиски, разведка и промышленная оценка месторождений урана для отработки подземным выщелачиванием. Алматы: Гылым, 1997. - 384 с.

7. Быховский JI.3., Машковцев Г.А., Самсонов Б.Г., Эпштейн Е.М. Рациональное использование недр: проблемы и пути решения. М.ЗАО "Геоинформмарк". Обзор 1997. 42 с

8. Викентьев В.А., Карпенко И.А., Шумилин М.В. Экспертиза подсчётов запасов рудных месторождений. М.: Недра, 1988. 199 с.

9. Водолазов Л.И., Дробаденко В.П., Лобанов Д.П., Малухин Н.Г. Геотехнология. Кучное выщелачивание бедного минерального сырья. Учеб. пособие. М., МГГА, 1999.-300 с.

10. Голубев B.C., Кричевец Г.Н. Динамика геотехнологических процессов М.: Недра, 1989. 120 с.

11. Грабовников В.А. Геотехнологические исследования при разведке металлов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Недра, 1995. - 155 е.: ил.

12. Грабовников В.А. Геотехнологические исследования при разведке металлов. М.: Недра, 1983. 120с.

13. Грабовников В.А. Двухскважинный способ исследования геотехнологических свойств водоносных рудовмещающих пластов. Описание к авторскому свидетельству №73577. М. Бюллетень №19, 198015