Геолого-экономическая оценка месторождений подземных промышленных вод (стр. 1 )

ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ИЗДАНИЕ

,

,

ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ПОДЗЕМНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВОД

Рецензент д-р геол.-минер, наук

Издательство «Недра», 1988

ВВЕДЕНИЕ

За послевоенные годы из земных недр многие полезные ископае­мые получены в количествах, превышающих их добычу за всю пред­шествующую историю человечества. Запасы некоторых редких эле­ментов существенно сократились, а потребность в них резко увели­чилась за счет расширения использования в новых отраслях техни­ки и технологии. Актуальной стала проблема поисков и вовлечения в промышленную разработку новых видов минерального сырья, од­ним из которых могут стать подземные промышленные воды глубо­ких горизонтов крупных артезианских бассейнов платформ, пред­горных и межгорных впадин.

К промышленным подземным водам, или гидроминеральному сырью, относят подземные воды и рассолы, количество и качество которых позволяют в конкретных гидрогеологических условиях вести рентабельную добычу этих вод и извлечение из них полезной продукции существующими техническими средствами с примене­нием современных технологических процессов. Интерес к использо­ванию промышленных вод связан не только с истощением запасов традиционных рудных месторождений, редких металлов, но также с рядом преимуществ, присущих этому виду полезных ископаемых.

Промышленные подземные воды характеризуются обычно широ­ким региональным распространением и большими геологическими и эксплуатационными запасами. Добыча этих вод не требует проведе­ния капиталоемких горных работ и переработки большой массы горных пород, а осуществляется скважинными водозаборами, поз­воляющими получить гидроминеральное сырье с больших глубин. Промышленные воды являются комплексным сырьем, обеспечиваю­щим при разработке малоотходной технологии получение помимо редких элементов также солей натрия, калия, магния и кальция; в ряде случаев эти воды характеризуются бальнеологическими свой­ствами и высоким теплоэнергетическим потенциалом. На поверх­ности гидроминеральное сырье может обогащаться путем концент­рирования за счет испарения, в том числе солнечного.

Экономическая целесообразность использования подземных про­мышленных вод подтверждена многолетней практикой получения из подземных и озерных водных растворов щелочных редких металлов, брома, йода, бора, соединений магния, натрия, калия и кальция в развитых капиталистических странах, а также йода и брома в на­шей стране. Возможность широкого использования промышленных вод в качестве гидроминерального сырья обоснована к настоящему времени результатами изучения закономерностей их распростране­ния, региональной оценки эксплуатационных запасов и прогнозных ресурсов, геологоразведочных работ на промышленные йодобромные воды, а также анализом опыта эксплуатации месторождений глубоких подземных вод.

Месторождения подземных промышленных вод характеризуются рядом специфических особенностей, определяющих, в свою очередь, методы их изучения и оценки, которые осуществляются на широкой региональной гидрогеологинеской основе. Эти воды залегают на значительных глубинах (1000 — 5000 м) и характеризуются, как правило, высокими минерализацией, температурой и газонасыщен­ностью. Распространение подземных вод с высокими концентрация­ми полезных компонентов само по себе еще не определяет наличия месторождений промышленных вод и их эксплуатационных запасов. Перспективы практического использования этих вод определяются экономикой их добычи и получения полезной продукции. В связи с этим геолого-экономическое обоснование возможности и целесооб­разности освоения гидроминеральных сырьевых ресурсов является ведущим при оценке запасов месторождений и перспектив их прак­тического освоения на всех стадиях геологоразведочных работ.

Имеется ряд особенностей, отличающих геолого-экономическую оценку месторождений подземных промышленных вод от аналогич­ной оценки рудных месторождений. Эксплуатационные запасы изме­ряются не единицами массы, а дебитом водозаборов, гарантирован­ным на определенный срок (обычно 10 000 сут); одновременно с запа­сами промышленной воды фиксируются производственная мощность (по воде) перерабатывающего предприятия и расчетный срок его работы. К запасам подземных вод в отличие от запасов твердых по­лезных ископаемых неприменимы такие понятия, как оконтурива-ние, блок, прирезка и т. д. В основе подсчета запасов подземных вод лежат не геометрические построения, а прогноз изменения во времени гидродинамических и гидрохимических условий эксплуата­ции месторождений. Это определяет содержание кондиционных тре­бований к месторождениям и условиям их разработки, а также суть геолого-экономической оценки месторождений подземных промыш­ленных вод.

Геолого-экономическая оценка требует сопоставления и выбора оптимальных показателей разработки месторождения промышлен­ных подземных вод. К числу таких показателей следует относить: 1) минимальные промышленные концентрации полезных компонен­тов; 2) максимальную глубину залегания промышленной водонос­ной зоны; 3) минимальный дебит одной эксплуатационной скважи­ны; 4) максимальное понижение динамических уровней в скважи­нах в период эксплуатации водозабора; 5) суммарный дебит водо­забора; 6) площадь (ее размеры) расположения эксплуатационных скважин; 7) условия сброса отработанных предприятием вод; 8) ка­чество и температуру гидроминерального сырья; 9) наличие вред­ных компонентов и примесей; 10) наличие компонентов, которые целесообразно извлекать попутно с основным производством.

Все перечисленные компоненты являются важными. Часто один из факторов (или совокупность нескольких) является решающим в экономике производства. Например, наличие вредных примесей в промышленной воде может настолько усложнить технологию ее пе­реработки, что производство основной продукции окажется нерен­табельным. Попутное извлечение побочных продуктов может обес­печить рентабельную работу предприятия тогда, когда получение только основного продукта оказывается экономически нецелесооб­разно. Отсутствие возможности эффективного удаления сточных вод промышленного предприятия препятствует организации рентабель­ного производства продукции при соблюдении всех остальных тре­бований. При сопоставлении технико-экономических показателей разработки месторождений принимаются во внимание также: капи­таловложения в сырьевую базу и основное производство; стоимость добычи кубического метра воды; общая годовая добыча продукции; себестоимость продукции; удельные капиталовложения на 1 т про­дукции; сроки окупаемости капиталовложений в сырьевую базу и основное производство и обусловленная этими сроками рентабель­ность предприятия.

В книге излагаются принципы и методы обоснования кондици­онных требований к месторождениям и общей геолого-экономичес­кой оценки последних. Эти принципы и методы апробированы при производстве геологоразведочных работ на промышленные йодо-бромные воды и при региональной оценке эксплуатационных запа­сов и прогнозных ресурсов промышленных редкометалльных вод. Учитывая специфику месторождений промышленных вод и задачи их изучения и оценки, определенное внимание в работе уделено вопросам методики поисково-разведочных работ и подсчета эксплу­атационных запасов подземных промышленных вод. При этом авто­ры рассматривают такие воды как комплексное полезное ископае­мое, освоение которого может существенно увеличить в ближайшем будущем минерально-сырьевой потенциал страны.

Глава 1.

Подземные промышленные воды и их месторождения

Подземные промышленные воды, их признаки

Представления о подземных промышленных водах с момента их вовлечения в среду хозяйственного использования претерпели су­щественную эволюцию. В общем смысле под промышленными вода­ми принято понимать подземные воды, содержащие в повышенных количествах полезные компоненты или их соединения, которые мож­но извлекать и эффективно использовать в народном хозяйстве. Длительное время (вплоть до 50-х годов) однозначные критерии для отнесения подземных вод к промышленным не разрабатывались и не обосновывались. Одной из основных причин такого положения было то, что первоначально при классификации или типизации под­земных промышленных вод, как и других типов вод, учитывались данные, характеризующие только их состав и концентрации полез­ных компонентов, в основном йода и брома. Такие важные факторы, как глубины залегания и гидрогеологические параметры заключаю­щих промышленные воды водоносных комплексов, природные и экономические условия районов распространения промышленных вод, количество эксплуатационных запасов последних, и другие во­обще не учитывались.

Одна из первых классификаций промышленных вод была пред­ложена в 1955 г. . Классификация учитывала кларковые содержания некоторых рассеянных элементов в земной коре, их концентрации в водах суши и морской воде, а также уста­новленные к тому времени предельные концентрации специфических компонентов в водах лечебного назначения (табл. 1). Эта классифи­кация использовалась для систематизации природных вод по их составу и районирования территории СССР с выделением регионов распространения промышленных подземных вод различных типов.

Таблица 1 Классификация бромных, йодных, борных и других вод.

По

Наименование вод	Минимальные концентрации элементов
мг/л	%
Специфические по микрокомпонент­ному составу Бромные	Вr>25	2,5*10-3
Йодные	I>1	1 * 10-4
Йодобромные	1(1), 25 (Вг)	1*10-4(1), 2,5*10-3(Вr)
Борные	В> 10	1*10-3
Йодоборные	1 (1), 10 (В)	1*10-4(I), 1*10-3 (B)
Радиевые	Ra > 10-8	1*10-12
Промышленные Бромные	Вr > 250	2,5*10-2
Йодные	I > 18	1,8*10-3
Йодобромные	10(1), 200 (Вr)	1*10-3(I), 2*10-2(Br)
Борные	В > 250	2,5*10-2
Йодоборные	10(1), 75 (В)	1*10-3(1), 7,5*10-3(В)
Радиевые	Ra> 10-5	1*10-9

С целью стимулирования поисков и выявления новых перспек­тивных площадей и месторождений подземных промышленных вод бывшим Госхимкомитетом СССР в 1960 г. были установлены минимальные концентрации по йоду, брому и бору, регламентиру­ющие отнесение тех или иных подземных вод к разряду промыш­ленных (табл. 2). Введение таких условных требований сыграло определенную положительную роль в получении новой информации о содержании в подземных водах йода, брома, бора, а также некоторых других компонентов. Вместе с тем это мероприятие послужило причиной ряда необоснованных решений о внесении в баланс месторождений йодобромных вод некоторых объектов как реальных для организации сырьевых баз промышленных предприятии без учета количества эксплуатационных запасов промыш­ленных вод и условий их отработки.