МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Забайкальский государственный университет»
(ФГБОУ ВПО «ЗабГУ»)
Кафедра математики
Научная исследовательская работа
На тему: «Создание комплексной технологии отработки беднобалансовых урановых руд геотехнологическими методами»
Выполнил: студент ГФ группы ГП-11
Чита 2014
До начала 90-х годов высокий спрос на уран диктовал все возрастающие потребности АЭС в этом виде сырья. Рост добычи набирал обороты; извлекались самые качественные руды, а на складах копилось огромное количество «топлива будущего», как именуют уран специалисты. Распад Советского Союза, а затем изменение политической обстановки в России привели к тому, что накопленный ранее уран стал активно распродаваться, темпы разработки месторождений сократились в разы. Склады постепенно начали пустеть. Возник дефицит сырья, достигший 40 − 45 % по отношению к потребностям. Для обеспечения работоспособности 10-ти российских АЭС стало необходимым нарастить объемы добычи, но решить эту задачу в настоящее время не представляется возможным. Все дело в истощении богатых запасов и невозможности отработки бедных традиционными способами. Надеяться на геологоразведку новых залежей не приходится, поэтому на повестку дня стал вопрос о создании комплексной технологии разработки урансодержащих руд, обедненных по своему составу.
Решением этой проблемы занялись специалисты из Краснокаменска, откуда уже более 40 лет поставляется 90% отечественного уранового сырья. Под создание новой производственной площадки был определен закрытый Тулукуевский карьер, под днищем которого находится достаточное количество бедных урансодержащих руд. Разработка традиционным шахтным способом оказалась нерентабельной. На создание доселе неведомой технологии добычи нужны были высококлассные кадры со стороны. Выбор пал на кафедру подземной разработки Забайкальского государственного университета. Госкорпорация «Росатом» совместно с Министерством образования и науки организовали амбициозный проект, стоимостью 150 млн. рублей, целью которого стал пуск площадки кучного выщелачивания в 2015 году. Произошло слияние производственного опыта и интеллектуального потенциала профессорско-преподавательского состава горного факультета. В «битву за уран» вступили лучшие кадры с обеих сторон. Закупалось оборудование, был создан Научный центр горного факультета, в Читу привозились образцы пород, в Краснокаменск отправлялись результаты экспериментов. В 2014 году на одном из рудников провели эксперимент по добыче бедных руд в реальных условиях. Работа шла полным ходом. Детищем этой баталии стала технология открыто-подземного выщелачивания, решающая, как оказалось, не только производственные, но и целый ряд актуальных для предприятия задач.
|
Применительно к условиям Краснокаменска технология имеет следующую специфику. С днища карьера вертикально вниз пробуривают взрывные скважины. Навстречу к ним из подземных выработок бурят такие же скважины вверх, после чего они заряжаются взрывчаткой и производится массовый подрыв. Глубина одной такой скважины достигает двух десятков метров. Сила взрыва рассчитывается таким образом, чтобы средний размер отдельного куска руды составлял около 10 см в поперечнике. Полость в толще пород, образуемая в результате взрыва и наполненная разрыхленной рудой, называется камерой подземного выщелачивания (камера ПВ). Сверху на рудную массу подается рабочий раствор − вода, насыщенная серной кислотой. Емкость рабочих растворов находится на 300 м выше уровня подачи, и жидкость, текущая из нее по трубам в процессе движения достигает весьма высокого давления, способного повредить поверхность камеры. Для предотвращения губительных последствий на протяжении всего трубопровода организуются гасители напора, принимающие на себя часть энергии потока. Камера заполняется химическими веществами, с чего, собственно, начинается процесс выщелачивания.
Породы по своей структуре неоднородны. В них имеются трещины и полости, через которые влага способна «намочить» их как губку. Размер куска тоже подобран не случайно: именно такая крупность способна создать условия, когда жидкость может беспрепятственно пропитать породу целиком. Серная кислота − один из тех компонентов, которые способны растворить в себе зернышки урана и увлечь за собой.
Подаваясь, в определенном количестве с определенными температурой и содержанием серной кислоты, рабочий раствор медленно мигрирует по камере сверху вниз, вовлекая в химические реакции все новые куски рудной массы и насыщаясь ураном. Достигнув дна камеры, обогащенный ураном раствор через специальные скважины попадает в туннель, именуемый дренажным штреком, и, по системе туннелей, попадает в подземный растворосборник. Оттуда производится его откачка на поверхность.
В цехе переработки уран отделяется от серной кислоты и транспортируется для дальнейшей переработки. Рабочий же раствор доукрепляется необходимыми компонентами и вновь подается в камеру. Сброса вредных компонентов в окружающую среду не происходит, а это значит, что новая технология является экологически безопасной.
После того, как содержание урана достигнет определенного минимума, процессы приостанавливаются. Руда «опустела» и практически не содержит урановых включений. Но производство на этом не заканчивается. Поблизости расположены огромные насыпи из пород с весьма низким содержанием урана. Высота этих насыпей превышает сотни метров, объемы измеряются в миллионах тонн! Они насколько десятилетий хранились на склоне холма под открытым небом и оказывали существенное влияние на состояние экологии в этом регионе. Несколько десятилетий считалось, что отвалы не имеют промышленной ценности. Но с внедрением площадки выщелачивания стало возможно задействовать их в добыче урана.
После того, как камера будет дополнена новой рудой, процесс орошения повторится. Так, постепенно наполняя карьер рудой, отвалы будут полностью или частично уничтожены, а российская атомная промышленность получит десятки тонн уранового топлива.
После закрытия участка открыто-подземного выщелачивания остатки руды обезвредят специальными растворами, на заполненный карьер нанесут почвенно-растительный слой, а радиоактивные отвалы пустых пород будут навсегда похоронены, но успев принести пользу атомной энергетике.
Подводя итог, хочется отметить, что новая технология добычи урановых руд, созданная совместно с кафедрой подземной разработки месторождений, позволит решить, по меньшей мере, пять важнейших промышленных и социальных проблем. А именно: внедрение дополнительных производственных мощностей покрывает дефицит уранового сырья для российских АЭС и создает рабочие места для специалистов; нейтрализуется вредное воздействие отвалов урансодержащих пород на экологию Юго-Восточного Забайкалья; создается и развивается новое научное направление, имеющее огромные перспективы в горной науке.
