Обращение к матери-природе, часть первая: раскрытие тонкостей добычи урана с помощью подземного выщелачивания В сфере добычи урана популярным методом добычи этого ценного ресурса стал интересный процесс, известный как In Situ Leach (ISL).
Углубляясь в тонкости ISL, мы можем понять, как этот метод добычи полезных ископаемых по сути обращает вспять естественные процессы, организованные самой матерью-природой.
В этой статье мы углубляемся в опыт ведущих североамериканских инженеров по добыче урана ISL, которые предоставляют ценную информацию о внутренней работе этого инновационного подхода.
Чтобы понять суть добычи подземного газа, мы должны сначала понять естественное происхождение урана.
Глубоко в подземных шахтах урановая руда вступает в контакт с воздухом, и по мере того, как грунтовые воды постепенно просачиваются к стенам шахты, вдоль этих стен начинает осаждаться видимая корка кристаллов урана, которую подземные горняки ласково называют «цветком».
Уран становится растворимым в результате естественного процесса, который не требует большого количества кислорода и воды.
Именно увеличение содержания кислорода в окружающих грунтовых водах составляет основу современной добычи урана подземным способом.
Тысячелетия назад уран был растворим и перемещался по поверхности и подземным слоям вместе с грунтовыми водами.
Гарри Энтони, главный операционный директор Uranium Energy Corp, поясняет происхождение урановых месторождений, в частности рулонных урановых месторождений, заявляя: «В рулонных урановых месторождениях уран транспортировался в этот район через естественную систему подземных вод и осаждался из раствора из-за в некоторую восстановительную среду».
Восстановители, такие как органические вещества, такие как уголь, глубокие залежи нефти и газа или сероводородные газы, сыграли решающую роль в преобразовании урана в его нерастворимую форму в виде кристаллов.
Энтони далее объясняет, что уран будет осаждаться в виде покрытия на существующих песчинках внутри песчаника.
Поскольку вода, содержащая уран, проходила через эту среду и встречала восстановители, уран продолжал выпадать в осадок до тех пор, пока не достигал концентрации, подходящей для коммерческой добычи.
После того как урановое месторождение компании, особенно валковое месторождение, определено геологической группой и признано экономически жизнеспособным, ответственность за выполнение процесса добычи ложится на инженеров-проектировщиков ISL. Опытные геологи, такие как Дэвид Миллер, Билл Шериф или Уильям Боберг, накопившие обширные запасы минерализованного урана в таких местах, как Вайоминг, Нью-Мексико и Техас, должны сотрудничать с инженерами для извлечения урана из песчинок и переработки его для получения коммерческого сырья.
приемлемое количество оксида урана, или U3O8. Примечательно, что значительное большинство объектов ISL в США было спроектировано такими экспертами, как Гарри Энтони, Дуг Норрис и Деннис Стовер.
Гарри Энтони, инженер-механик по образованию, за свою карьеру участвовал в более чем десяти урановых операциях ISL. От проекта Union Carbide в Палангане в 1976 году до проектов Uranium Resources в Бруни, Бенавидесе, Норт-Платте, Kingsville Dome и Rosita ISL — обширный опыт Энтони демонстрирует его компетентность в этой области.
Более того, его консалтинговая работа привела его к проектам ISL в Казахстане, Узбекистане и Чехии, что подчеркивает глобальный охват и значимость добычи урана ISL. В заключение, добыча урана методом выщелачивания на месте является замечательным свидетельством способности человечества обратить вспять и использовать естественные процессы, инициированные самой матерью-природой.
Сотрудничая с ведущими инженерами ISL по добыче урана, мы получили ценную информацию о сложных механизмах, лежащих в основе этой инновационной технологии добычи.
Во второй части нашей серии мы еще глубже углубимся в технологические достижения и экологические аспекты, связанные с добычей полезных ископаемых подземным способом, и еще больше раскроем увлекательный мир обращения Матери-природы вспять ради нашей выгоды.
Мы поговорили с ведущими североамериканскими инженерами по добыче урана методом подземного выщелачивания (ISL) и попросили их объяснить, как именно работает ISL. Большинство важных операций ISL в Соединенных Штатах были спроектированы и/или построены этими инженерами.
Они объяснили, что майнинг ISL на самом деле просто обращает вспять процесс Матери-Природы.
«Цветением» называют подземные шахтеры по добыче урана кристаллы, образующиеся на стенах туннеля.
Поскольку руда находилась в контакте с воздухом внутри подземной шахты, и поскольку грунтовые воды медленно двигались по стенам шахты, вдоль этих стен выпадала видимая корка кристаллов урана.
Для растворения урана не требуется много кислорода и воды, поскольку окисление — естественный процесс.
Добавление большего количества кислорода в грунтовые воды, находящиеся внутри и вокруг ураносодержащих рудных тел, является принципом, на котором основана современная добыча урана методом подземного выщелачивания (ISL).
Тысячи лет назад уран был растворим и перемещался по поверхности или под ней вместе с грунтовыми водами.
«В рулонных урановых месторождениях уран транспортировался в этот район через естественную систему подземных вод и выпадал в осадок из раствора под действием некоторой восстановительной среды», — объяснил Гарри Энтони, главный операционный директор Uranium Energy Corp. Часто восстановителем выступало что-то органическое, например, уголь, глубокие залежи нефти и газа или сероводородные газы.
В восстановленной форме кристаллы урана нерастворимы.
«Он будет осаждаться в виде покрытия на существующих песчинках песчаника», — добавил Энтони.
«По мере того, как все больше воды, содержащей уран, проходит через эту область и сталкивается с восстановительной средой, все больше урана выпадает в осадок до тех пор, пока не будет достигнута достаточная концентрация, чтобы сделать его коммерческим месторождением».
После того, как геологическая группа определила границы уранового месторождения компании и установила, что оно имеет экономическую ценность, компания должна обратиться к своим инженерам-проектировщикам ISL, чтобы завершить процесс «добычи».
Хотя для накопления крупных, проверенных запасов урановых минералов, как они это сделали в Вайоминге, Нью-Мексико, Техасе или где-либо еще, нужны звездные геологи, такие как Дэвид Миллер из Strathmore Minerals, Билл Шериф из Energy Metals или Уильям Боберг из UR-Energy, каждый из них должен обратиться к своим инженерам, чтобы они извлекли уран из этих песчинок и переработали их для производства экономичного количества оксида урана, или U3O8. Подавляющее большинство объектов ISL, спроектированных в США, были спроектированы Гарри Энтони, Дугом Норрисом и Деннисом Стовером.
Получив образование инженера-механика, Гарри Энтони участвовал в более чем десяти урановых предприятиях ISL, от месторождения в Палангане компании Union Carbide в 1976 году до проектов ISL в Бруни, Бенавидесе, Норт-Платте, Kingsville Dome и Rosita компании Uranium Resources. Консультационная работа Энтони привела его к проектам ISL в Казахстане, Узбекистане и Чехии.
Денниса Стовера больше всего помнят за проектирование ранчо Смит в Вайоминге, которое сейчас принадлежит Cameco Corp. Имея докторскую степень в области химического машиностроения Мичиганского университета, доктор Стовер участвовал в разработке первого коммерческого щелочного проекта ISL в южном Техасе для Atlantic Richfield и участвовал в разработке еще пять небольших операций ISL на юге Техаса.
Дуг Норрис, инженер-химик по образованию, пересекался со Стовером и Энтони.
Он участвовал в строительстве ISL Highland and Smith Ranch в Вайоминге и разработал проект ISL Alta Mesa компании Mestena на юге Техаса.
КАК МАЙНИНГ ОБРАЩАЕТ МАТЬ ПРИРОДУ? «В естественной, восстановленной среде уран существует в твердом состоянии с валентностью +4», — объяснил Энтони.
«На этапе добычи мы обращаем вспять процесс матери-природы, добавляя кислород, окисляя уран с валентности +4 до валентности +6».
Уран был когда-то окислен, но затем восстановлен матерью-природой.
Путем бурения скважин в рудной зоне, циркуляции воды и добавления в нее кислорода уран снова становится растворимым.
Неужели все так просто? Да и нет. Главный операционный директор Energy Metals Деннис Стовер так описал процесс: «Вы просто добавляете в нагнетательную скважину газообразный кислород, чистый кислород, но делаете это под уровнем воды в скважине.
Естественное давление, создаваемое столбом воды над точкой закачки, позволяет кислороду растворяться в воде, так что в скважину не попадает свободный газ».
Стовер сравнил кислород, растворенный в жидкости, с углекислым газом, растворенным в бутылке с газировкой.
Сода остается прозрачной, растворенной в жидкости, при использовании канцелярских принадлежностей.
«Но если его встряхнуть, газ вырвется наружу», — добавил Стовер.
«Имеющееся давление, позволяющее растворять кислород, определяется величиной естественного давления воды, которое находится на урановом месторождении».
Стовер объяснил, что если месторождение находится на 100 футов ниже уровня грунтовых вод, можно растворить определенное количество кислорода.
«Если месторождение урана находится на 200 футов ниже уровня грунтовых вод или в два раза глубже, вы можете растворить в два раза больше кислорода».
Исторически добыча подземных скважин эволюционировала от кислотного выщелачивания к выщелачиванию бикарбонатом или карбонатом натрия.
«На этом этапе большинство людей добавляют в растворенный кислород только углекислый газ», — объяснил Стовер.
«Между углекислым газом, бикарбонатом и карбонат-ионом существует химическая связь.
Вмещающая порода обычно содержит минералы карбоната кальция или карбоната натрия».
По словам Стовера, добавление углекислого газа «ненамного снизит pH раствора».
Это повышает растворимость встречающегося в природе карбоната кальция».
По мнению Стовера и других экспертов, добавление диоксида углерода является эффективной заменой ранее добавленного иона бикарбоната.
Цель состоит в том, чтобы получить уран из песчаника и растворить его.
«Мы ускоряем развитие матери-природы и снова делаем уран растворимым», — сказал Дуг Норрис, технический менеджер Uranium Energy. «Когда он растворим, мы можем просто выкачать его из земли.
Но он растворен в воде, как соль в морской воде.
Вы этого не видите, но оно есть».
«ДОБЫЧА» УРАНА «Добыча» и переработка урана на МВЛ — очень простой процесс.
Это водоочистная станция с сотнями водяных скважин.
Существует два типа скважин: нагнетательные и добывающие.
Вода плюс реагент (кислород, углекислый газ) закачивается в землю через водяные скважины.
За пределами Соединенных Штатов, где экологические нормы могут быть менее строгими, водоносный горизонт ПВП может подвергнуться резкому кислотному выщелачиванию.
На веб-сайте инженерных услуг Гарри Энтони описывает процесс, который он наблюдал в Чешской Республике: «Более 4 100 000 тонн H2SO4 (серная кислота), 270 000 тонн HNO3 (азотная кислота), 100 000 тонн NH3 (аммиак) и 25 000 тонн HF (фтористоводородная кислота) потреблялась шахтой».
Было бы практически невозможно добиться разрешения проекта ISL в Соединенных Штатах с использованием этих химикатов для выщелачивания урана.
Отдел качества воды Департамента качества окружающей среды штата (DQE) требует восстановления до исходного состояния, то есть того места, где находились грунтовые воды до начала добычи подземных вод. «Чем меньше вещей вы добавите, тем меньше вам придется вернуть в конце процесса», — отметил Дуг Норрис.
«Чем больше вещей вы добавляете, пытаясь вытащить их из земли, тем больше вам придется убирать».
Деннис Стовер объяснил, как появились жидкости, используемые в настоящее время: «Исторически сложилось так, что большинство операций ISL имели большие трудности с закупоркой или загрязнением нагнетательных скважин из-за осаждения чрезмерного количества солей».
Он отметил, что химия, которую горняки использовали при обычных фрезерных операциях, не работала при добыче подземных рудников.
«Поскольку у них были очень высококонцентрированные солевые растворы, они пытались все ускорить», — рассказал нам Стовер.
«Когда вы берете эти концентрированные растворы и помещаете их под землю, Мать-Природа не всегда счастлива.
Другие соли, присутствовавшие в породе, растворялись, растворы становились перенасыщенными и выпадали в осадок.
Скважины закроются».
Некоторые из первых предприятий США пытались увеличить свое производство, например, используя аммиак для повышения pH воды.
«Они забыли, что аммиак легко удерживается глиной и его практически невозможно вернуть в фоновый режим», — объяснил Норрис.
«Он довольно реактивен и не так часто встречается в природе».
Норрис дал бы любому, кто использует аммиак во время добычи полезных ископаемых, «95-процентную вероятность плохо провести время».
Почему, спросили мы? Норрис ответил: «Это плохо, потому что никому не удалось успешно очистить участок, где использовался аммиак».
Норрис объяснил, что иногда приходится добавлять источник карбонатов, например диоксид углерода, «чтобы стабилизировать растворенный уран в виде уранилдикарбоната».
Норрис сказал: «Уран в руде находится в твердом состоянии, в том виде, в каком его оставила Мать-Природа.
Мы окисляем его и превращаем в уранилдикарбонат».
То, что поступает на перерабатывающий завод, называется выщелачиванием — растворенным ураном в ионной форме.
По словам Энтони, «сегодня большая часть горнодобывающих предприятий ISL работает при нейтральном pH, а уран находится в комплексе с дикарбонатом».
Вода циркулирует через нагнетательные скважины с целью отделения урана, покрывающего песчаник.
Каждый раз, когда вы циркулируете воду через рудное тело, вы захватываете часть урана.
Каждый проход называется объемом пор.
«Это все равно что наполнить ведро с песком водой», — объяснил Энтони.
«Если у вас есть ведро с песком, вы все равно можете налить в него воду.
Количество воды, которое вы можете налить, пока не доведете ее до поверхности песка, называется «объемом пор».
Объем пор — это межпространственный объем».
В моделях Энтони для эксплуатации экономичной установки ISL он рассчитывает 20 объемов пор (PV).
Пористость, или пространство между частицами песка, по которым может перемещаться вода (проницаемость), помогает определить, сколько урана можно извлечь.
«Для извлечения максимального процента требуется от 20 до 30 PV», — сказал Дэвид Миллер, который был главным геологом ISL Cogema в США, прежде чем стать президентом Strathmore Minerals. «Но, поскольку цена на уран продолжает расти, может оказаться экономически выгодным извлекать больший процент рудного тела.
Возможно, от 40PV до 50PV будет возможно в зависимости от направления движения цен.
Конечно, ваш средний балл обработки снизится.
Несколько лет назад вам хотелось бы закрывать скважины при концентрации 15 частей на миллион (ppm), но теперь вы можете захотеть эксплуатировать их при 10 ppm. При цене урана 50 долларов за фунт вы сможете работать со скоростью 7 или 8 частей на миллион».
Обычно операция ISL должна извлекать около 70 процентов урана в руде по сценарию от 20PV до 30PV. Однако в случае с проектом Диамо в Чехии, который когда-то был крупнейшим предприятием по добыче урана в Европе, было извлечено только 55 процентов.
Очевидно, что чем больше урана будет извлечено с наименьшим количеством поровых объемов, тем ниже эксплуатационные затраты.
Попытка извлечь больше урана возможна только при наличии мощностей завода.
Из-за роста цен на уран мы ожидаем, что больше компаний попытаются добыть более высокий процент урана.
Миллер, однако, предупреждает: «Вы не сможете выполнить свою производственную квоту, если ваш завод рассчитан на определенное количество галлонов в минуту при определенном сорте, чтобы соответствовать вашему годовому объему производства.
Если вы снизите среднее содержание и не сможете увеличить скорость потока, ваша годовая добыча уменьшится».
-
Крайтон, Майкл
19 Oct, 24 -
Народы - Gidtattoo.ru
19 Oct, 24 -
Методики Раннего Развития - Part 2
19 Oct, 24 -
Способы Укоротить Шнурки Не Обрезая
19 Oct, 24 -
Что Нужно Искать В Хорошем Каталоге Статей
19 Oct, 24 -
Замки Безопасности Для Ноутбуков
19 Oct, 24
