Выщелачивание на месте

Выщелачивание на месте (ISL), также называемое добычей на месте (ISR) или добычей растворов , представляет собой процесс добычи полезных ископаемых , используемый для извлечения полезных ископаемых, таких как медь и уран, через скважины, пробуренные в месторождении, на месте . Выщелачивание на месте происходит путем искусственного растворения минералов, встречающихся в природе в твердом состоянии.

Первоначально процесс включает в себя бурение скважин в месторождение руды . Взрывной или гидравлический разрыв пласта может быть использован для создания открытых путей в залежи для проникновения раствора. Выщелачивающий раствор закачивается в месторождение, где он вступает в контакт с рудой. Раствор, содержащий растворенную руду, затем перекачивается на поверхность и обрабатывается. Этот процесс позволяет извлекать металлы и соли из рудного тела без необходимости традиционной добычи, включая буровзрывные , открытые или подземные разработки .

Процесс

Добыча на месте выщелачивания включает закачку выщелачивателя в рудное тело через скважину, который циркулирует через пористую породу , растворяя руду, и извлекается через вторую скважину .

Выщелачиватель варьируется в зависимости от месторождения руды: для соляных месторождений фильтратом может быть пресная вода, в которой соли легко растворяются. Что касается меди, кислоты обычно необходимы для повышения растворимости рудных минералов в растворе. Для урановых руд выщелачивателем может быть кислота или бикарбонат натрия .

Минералы

Поташ и растворимые соли

Пластовое выщелачивание широко применяется для добычи месторождений водорастворимых солей, таких как поташ ( сильвинит и карналлит ), каменная соль (галит) , хлорид натрия и сульфат натрия . Его использовали в американском штате Колорадо для извлечения наколита ( бикарбоната натрия ). ^{[ 1 ]} Выщелачивание на месте часто используется для слишком глубоких залежей или слишком тонких пластов для традиционных подземных горных работ .

Уран

Выщелачивание урана на месте быстро расширилось с 1990-х годов и в настоящее время является преобладающим методом добычи урана, на долю которого в 2012 году пришлось 45 процентов урана, добытого во всем мире. ^{[ 2 ]}

Растворы, используемые для растворения урановой руды, представляют собой кислоты ( серная кислота или реже азотная кислота ) или карбонаты ( бикарбонат натрия , карбонат аммония или растворенный углекислый газ ). Иногда в воду добавляют растворенный кислород для мобилизации урана. ^{[ 3 ]} ПСВ урановых руд началась в США и Советском Союзе в начале 1960-х годов. Первая урановая ПСВ в США находилась в бассейне Ширли в штате Вайоминг , которая работала в 1961-1970 годах с использованием серной кислоты. С 1970 года на всех шахтах ISL коммерческого масштаба в США использовались карбонатные растворы. ^{[ 4 ]}^{[ 3 ]} В горнодобывающей промышленности ISL в Австралии используются кислотные растворы. ^{[ 5 ]}

Извлечение на месте предполагает извлечение урансодержащей воды (содержание всего 0,05 %, или 500 частей на миллион, U ₃ O ₈ ). Затем экстрагированный раствор урана фильтруют через смоляные шарики. ^{[ 3 ]} Благодаря процессу ионного обмена шарики смолы притягивают уран из раствора. Смолы с содержанием урана затем транспортируются на перерабатывающий завод, где U ₃ O ₈ отделяется от шариков смолы и желтый кек образуется . Затем гранулы смолы можно вернуть на установку ионного обмена, где они используются повторно.

В конце 2008 года их было четыре. ^{[ 6 ]} урановые рудники подземного выщелачивания, действующие в США , которыми управляют компании Cameco , Mestena и Uranium Resources, Inc., все они используют бикарбонат натрия. ISL производит 90% урана, добываемого в США. В 2010 году Uranium Energy Corporation начала операции по подземному выщелачиванию на своем проекте Палангана в округе Дюваль, штат Техас . В июле 2012 года компания Cameco отложила разработку своего проекта Кинтайр из-за сложных экономических показателей проекта, основанного на U ₃ O ₈ стоимостью 45,00 долларов США . По состоянию на 2009 год также действовал один проект рекультивации ISR. ^{[ 7 ]}

Крупные рудники ISL действуют в Казахстане и Австралии .

Примеры урановых рудников на месте включают:

Урановый рудник Беверли в Южной Австралии — действующий урановый рудник ISL и первый такой рудник в Австралии.
Урановый рудник Ханимун в Южной Австралии был открыт в 2011 году и является вторым урановым рудником ISL в Австралии.
Кроу-Бьютт (действующий), Смит-Ранч-Хайленд (действующий), Кристенсен-Ранч (мелиорация), Иригарай (мелиорация), Черчрок (предлагается), Краунпойнт (предлагается), Альта-Меса (действующий), Хобсон (резервный), Ла Палангана (действующий) ), Kingsville Dome (рабочая), Rosita (резервная) и Vasquez (восстановительная) - это урановые предприятия ISL в Соединенных Штатах.
В 2010 году Uranium Energy Corp. начала добычу полезных ископаемых ISL на месторождении Палангана в округе Дюваль, штат Техас . компании в Хобсоне Установка ионного обмена в Палангане перевозит шарики смолы, насыщенные ураном, на перерабатывающий завод желтый кек , где производится . Uranium Energy Corp. имеет еще три месторождения в Южном Техасе, разрешенные или находящиеся в разработке. ^{[ 8 ]}

Рений

Существуют технологии попутного извлечения рения из продуктивных растворов подземного выщелачивания урановых руд. ^{[ 9 ]}

Медь

Выщелачивание меди на месте было проведено китайцами в 907 году нашей эры, а возможно, уже в 177 году до нашей эры. ^{[ 4 ]} Медь обычно выщелачивают кислотой ( серной кислотой или соляной кислотой ), затем извлекают из раствора электроэкстракцией растворителем (SX-EW) или химическим осаждением.

Наиболее поддающиеся выщелачиванию руды включают карбонаты меди малахит и азурит , оксидный тенорит и силикатную хризоколлу . Другие минералы меди, такие как оксид куприта и сульфид халькоцит, могут потребовать добавления окислителей, таких как сульфат железа и кислорода , в фильтрат, прежде чем минералы растворятся. Руды с самым высоким содержанием сульфидов, такие как борнит и халькопирит, потребуют больше окислителей и будут растворяться медленнее. Иногда окисление ускоряют бактерии Thiobacillus FerroOXIDANS , питающиеся сульфидными соединениями.

ПСВ меди часто производится путем выщелачивания забоя , при котором разрушенная низкосортная руда выщелачивается в действующей или бывшей традиционной подземной шахте. Выщелачивание может происходить в засыпанных забоях или в пещерах. В 1994 году о выщелачивании меди в забоях сообщалось на 16 рудниках США.

На шахте Сан-Мануэль ^{[ 10 ]} в американском штате Аризона ISL первоначально использовался для сбора полученного раствора под землей, но в 1995 году он был преобразован в метод добычи по скважинам, который стал первым крупномасштабным применением этого метода. Этот метод скважины к скважине был предложен для других месторождений меди в Аризоне.

Золото

Подземное выщелачивание не использовалось в промышленных масштабах при добыче золота. В 1970-х годах была предпринята трехлетняя пилотная программа по выщелачиванию золотой руды на месте на руднике Аякс в районе Криппл-Крик в США с использованием раствора хлорида и йодида . После получения плохих результатов, возможно, из-за сложной теллуридной руды, испытания были остановлены. ^{[ 11 ]}

Экологические проблемы

По данным Всемирной ядерной организации:

В США законодательство требует, чтобы качество воды в пострадавшем водоносном горизонте было восстановлено таким образом, чтобы можно было использовать ее перед добычей полезных ископаемых. Обычно это питьевая вода или товарная вода (обычно с общим содержанием растворенных твердых веществ менее 500 частей на миллион), и хотя не все химические характеристики можно вернуть к тем, которые были до добычи, вода должна быть пригодна для тех же целей, что и раньше. Часто его приходится очищать с помощью обратного осмоса, что приводит к проблемам с удалением концентрированного потока рассола.
При добыче урана на ПВП применяются обычные радиационные меры безопасности, несмотря на то, что большая часть радиоактивности рудного тела остается глубоко под землей и, следовательно, наблюдается минимальное увеличение выбросов радона и отсутствие рудной пыли. Сотрудники контролируются на предмет заражения альфа-излучением, а для измерения воздействия гамма-излучения носят персональные дозиметры. Проводится регулярный мониторинг загрязнения воздуха, пыли и поверхностей. ^{[ 12 ]}

Преимуществами этой технологии являются:

Снижение рисков для сотрудников от несчастных случаев, пыли и радиации,
Низкая стоимость, отсутствие необходимости в крупных месторождениях отходов урановых заводов.

После завершения операции по подземному выщелачиванию образовавшиеся шламы должны быть безопасно утилизированы, а водоносный горизонт, загрязненный в результате выщелачивания, должен быть восстановлен. Восстановление подземных вод – очень трудоемкий процесс, который еще до конца не изучен. ^{[ нужна ссылка ]}

Наилучшие результаты были получены при следующей схеме лечения, состоящей из ряда различных этапов: ^{[ 13 ]} ^{[ 14 ]}

Этап 1: Откачка загрязненной воды: закачка выщелачивающего раствора прекращается и загрязненная жидкость откачивается из зоны выщелачивания. Впоследствии чистые грунтовые воды поступают из-за пределов зоны выщелачивания.
2 этап: как 1, но с очисткой перекачиваемой жидкости (методом обратного осмоса) и обратной закачкой в бывшую зону выщелачивания. Эта схема приводит к циркуляции жидкости.
Фаза 3: как и 2, с добавлением восстановителя (например, сероводорода (H ₂ S) или сульфида натрия (Na ₂ S). Это вызывает химическое осаждение и, таким образом, иммобилизацию основных загрязнителей.
Фаза 4: Циркуляция жидкости путем перекачки и обратной закачки для достижения однородных условий во всей бывшей зоне выщелачивания.

Но, даже при такой схеме лечения, остаются нерешенными различные проблемы: ^{[ нужна ссылка ]}

Загрязнения, подвижные в химически восстанавливающих условиях, такие как радий, контролировать невозможно.
Если в дальнейшем по каким-либо причинам химически восстановительные условия нарушаются, выпавшие в осадок примеси повторно мобилизуются.
Процесс восстановления занимает очень длительный период времени, не все параметры можно снизить должным образом.

Большинство описанных экспериментов по восстановлению относятся к схеме щелочного выщелачивания, поскольку эта схема является единственной, используемой в коммерческих операциях на месте в западном мире. Таким образом, практически не существует опыта восстановления подземных вод после кислотного подземного выщелачивания – схемы, которая применялась в большинстве случаев в Восточной Европе. Единственным западным участком подземного выщелачивания, восстановленным после сернокислотного выщелачивания, является небольшая пилотная установка Найн-Майл-Лейк недалеко от Каспера, штат Вайоминг (США). Поэтому результаты невозможно просто перенести на производственные мощности. Примененная схема восстановления включала в себя первые два этапа, упомянутые выше. Оказалось, что необходимо закачать объем воды, более чем в 20 раз превышающий поровый объем зоны выщелачивания, а некоторые параметры все равно не достигли фонового уровня. Причем на восстановление потребовалось примерно столько же времени, сколько затрачено на период выщелачивания. ^{[ 15 ]} ^{[ 16 ]}

В США участки ISL Пауни, Лампрехт и Замзов в Техасе были восстановлены с использованием этапов 1 и 2 вышеперечисленной схемы обработки. ^{[ 17 ]} На этих и других объектах были установлены смягченные стандарты восстановления подземных вод, поскольку критерии восстановления не могли быть соблюдены. ^{[ нужна ссылка ]}

Исследование, опубликованное Геологической службой США в 2009 году, показало, что «на сегодняшний день никакие восстановительные работы в результате операции ISR в Соединенных Штатах не привели к успешному возвращению водоносного горизонта к исходным условиям». ^{[ 18 ]}

Базовые условия включают коммерческие количества радиоактивного U ₃ O ₈ . Эффективная добыча на месте снижает содержание U ₃ O ₈ в водоносном горизонте. Выступая на семинаре Агентства по охране окружающей среды в регионе 8 29 сентября 2010 г., Ардит Симмонс, доктор философии, Лос-Аламосская национальная лаборатория ( Лос-Аламос, Нью-Мексико ) по теме «Установление базового уровня и сравнение с показателями восстановления на площадках для восстановления урана на месте» заявил: Эти результаты показали, что восстановление водоносных горизонтов до среднего значения при операциях разведки и добычи может быть нереальным, поскольку в некоторых случаях это означает, что урана должно быть меньше, чем было до добычи. Стремление к более консервативным концентрациям приводит к получению значительного количества. использования воды, и многие из этих водоносных горизонтов не были пригодны для питьевой воды до начала добычи». ^{[ 19 ]}

Агентство по охране окружающей среды рассматривает необходимость обновления стандартов защиты окружающей среды при добыче урана, поскольку действующие правила, принятые в ответ на Закон о радиационном контроле хвостов урановых заводов 1978 года, не касаются относительно недавнего процесса выщелачивания урана на месте (ISL). из подземных рудных тел. В письме Агентства по охране окружающей среды от февраля 2012 года говорится: «Поскольку процесс ISL влияет на качество подземных вод, Управление радиации и воздуха в помещениях Агентства по охране окружающей среды запросило рекомендации у Научно-консультативного совета (SAB) по вопросам, связанным с разработкой и внедрением мониторинга подземных вод на горнодобывающих предприятиях ISL. сайты».

SAB дает рекомендации относительно мониторинга для характеристики базового качества подземных вод до начала горных работ, мониторинга для выявления любых отклонений фильтрата во время добычи и мониторинга для определения того, когда качество подземных вод стабилизируется после завершения горных работ. SAB также рассматривает преимущества и недостатки альтернативных статистических методов, чтобы определить, вернулось ли качество подземных вод после эксплуатации к состоянию, близкому к состоянию, предшествующему добыче, и можно ли спрогнозировать, что эксплуатация рудника не окажет отрицательного воздействия на качество подземных вод после принятия закрытия объекта. ^{[ 20 ]}

См. также

Ссылки

^ Харди, М.; Рэми, М.; Йейтс, К.; Нильсен, К. (2003). Добыча раствором наколита на предприятии American Soda Project, Писанс-Крик, Колорадо (PDF) . Ежегодное собрание МСП 2003 г. Архивировано из оригинала (PDF) 28 сентября 2007 г.
^ Уран, 2014 г. , Международное агентство по атомной энергии / Агентство ядерной энергии ОЭСР, 2014 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с «Восстановление на месте (ISR)» . ЭнКор Энерджи . 21 сентября 2023 г. Проверено 4 июля 2024 г.
^ Jump up to: ^а ^б Мадд, Гэвин М. (январь 2000 г.). Кислотное выщелачивание на месте добычи урана: 1 – США и Австралия (PDF) . Хвосты и шахтные отходы '00. Форт Коллинз, Колорадо, США. Архивировано из оригинала (PDF) 13 сентября 2009 г.
^ Проект медового месяца
^ «Отчет о производстве урана в стране» . Управление энергетической информации .
^ «Заводы по выщелачиванию урана в США по владельцам, мощности и рабочему состоянию на конец года» . Отчет о внутреннем производстве урана . Управление энергетической информации . Архивировано из оригинала 24 мая 2012 г. Проверено 19 сентября 2012 г.
^ «Начинается добыча урана», Mining Engineering , декабрь 2010 г.
^ Rudenko, A. A.; Troshkina, I. D.; Danileyko, V. V.; Barabanov, O. S.; Vatsura, F. Ya (2021-10-13). "Prospects for selective-and-advanced recovery of rhenium from pregnant solutions of in-situ leaching of uranium ores at Dobrovolnoye deposit" . Gornye Nauki I Tekhnologii = Mining Science and Technology (Russia) . 6 (3): 158–169. doi : 10.17073/2500-0632-2021-3-158-169 . ISSN 2500-0632 . S2CID 241476783 .
^ Саттон, Гэри (2019). «Сверка минеральных запасов на этапе поскважинного выщелачивания меди на руднике Сан-Мануэль, Аризона, США». ЦИМ Геология . 10 3кв.2019: 133–141.
^ Питер Г. Чемберлен и Майкл Г. Похар (1984) Практика выщелачивания золота и серебра в Соединенных Штатах , Горное бюро США , Информационный циркуляр 8969, стр.24.
^ In Situ Leach (ISL) Mining of Uranium , получено 12 октября 2012 г.
^ «Шмидт, К.: Восстановление и стабилизация подземных вод на испытательном полигоне Рут-ИСЛ в Вайоминге, США. В: Выщелачивание урана на месте – технические, экологические и экономические аспекты, Материалы заседания технического комитета, МАГАТЭ-TECDOC-492, Вена. 1989, стр.97–126», Вена , 492 : 97–126, 1989.
^ Кэтчпол, Гленн; Кирхнер, Герхард: Восстановление подземных вод, загрязненных щелочным выщелачиванием на месте добычи урана. В: Меркель, Б и др. (Ред.): Добыча урана и гидрогеология, Геоконгресс 1, Кёльн, 1995 г., стр. 81–89 , 1995 г., стр. 81–89.
^ Нигбор, Майкл Т; Энгельманн, Уильям Х; Твитон, Дэрил Р.: История пилотного эксперимента по кислотному выщелачиванию урана на месте. Министерство внутренних дел США, Отчет о расследованиях Горного бюро RI-8652, Вашингтон, округ Колумбия, 1982, 81 стр. , 1982, стр. 81
^ Энгельманн, WH; Филлипс, ЧП; Твитон, ДР; Лоест, К.В.; Нигбор, М.Т.: Восстановление качества подземных вод после пилотного кислотного выщелачивания урана на месте на участке озера Найн-Майл недалеко от Каспера, штат Вайоминг. В: Журнал Общества инженеров-нефтяников, июнь 1982 г., стр. 382–398 , 1982 г., стр. 382–398.
^ Мэйс, В.М.: Восстановление грунтовых вод на трех урановых рудниках в Техасе. В: МАГАТЭ (ред.), Выщелачивание урана на месте. Протоколы заседания Технического комитета, состоявшегося в Вене, 5–8 октября 1992 г., IAEA-TECDOC-720, Вена, 1993 г., стр. 191–215 , 1993 г., стр. 191–215.
^ Дж. К. Оттон, С. Холл: Добыча урана на месте добычи в Соединенных Штатах: Обзор вопросов добычи и восстановления, Международный симпозиум по урановому сырью для ядерного топливного цикла: разведка, добыча, производство, спрос и предложение, экономика и окружающая среда Выпуски , 2009 г.
^ «Извлечение урана на месте» (PDF) . 29 сентября 2010 г. Архивировано из оригинала (PDF) 28 июля 2013 г. Проверено 16 октября 2012 г.
^ «Рекомендации по проекту технического отчета Агентства по охране окружающей среды, озаглавленному «Соображения, связанные с мониторингом площадок по выщелачиванию/восстановлению урана (ISL/ISR) после закрытия» . Проверено 13 октября 2012 г.

Внешние ссылки

Информационная страница о кислотном выщелачивании Heathgate Resources

[1] Харди, М.; Рэми, М.; Йейтс, К.; Нильсен, К. (2003). Добыча раствором наколита на предприятии American Soda Project, Писанс-Крик, Колорадо (PDF) . Ежегодное собрание МСП 2003 г. Архивировано из оригинала (PDF) 28 сентября 2007 г.

[2] Уран, 2014 г. , Международное агентство по атомной энергии / Агентство ядерной энергии ОЭСР, 2014 г.

[enCoreEnergy-3] Jump up to: ^а ^б ^с «Восстановление на месте (ISR)» . ЭнКор Энерджи . 21 сентября 2023 г. Проверено 4 июля 2024 г.

[sea-us-4] Jump up to: ^а ^б Мадд, Гэвин М. (январь 2000 г.). Кислотное выщелачивание на месте добычи урана: 1 – США и Австралия (PDF) . Хвосты и шахтные отходы '00. Форт Коллинз, Колорадо, США. Архивировано из оригинала (PDF) 13 сентября 2009 г.

[5] Проект медового месяца

[6] «Отчет о производстве урана в стране» . Управление энергетической информации .

[7] «Заводы по выщелачиванию урана в США по владельцам, мощности и рабочему состоянию на конец года» . Отчет о внутреннем производстве урана . Управление энергетической информации . Архивировано из оригинала 24 мая 2012 г. Проверено 19 сентября 2012 г.

[8] «Начинается добыча урана», Mining Engineering , декабрь 2010 г.

[9] Rudenko, A. A.; Troshkina, I. D.; Danileyko, V. V.; Barabanov, O. S.; Vatsura, F. Ya (2021-10-13). "Prospects for selective-and-advanced recovery of rhenium from pregnant solutions of in-situ leaching of uranium ores at Dobrovolnoye deposit" . Gornye Nauki I Tekhnologii = Mining Science and Technology (Russia) . 6 (3): 158–169. doi : 10.17073/2500-0632-2021-3-158-169 . ISSN 2500-0632 . S2CID 241476783 .

[10] Саттон, Гэри (2019). «Сверка минеральных запасов на этапе поскважинного выщелачивания меди на руднике Сан-Мануэль, Аризона, США». ЦИМ Геология . 10 3кв.2019: 133–141.

[11] Питер Г. Чемберлен и Майкл Г. Похар (1984) Практика выщелачивания золота и серебра в Соединенных Штатах , Горное бюро США , Информационный циркуляр 8969, стр.24.

[12] In Situ Leach (ISL) Mining of Uranium , получено 12 октября 2012 г.

[13] «Шмидт, К.: Восстановление и стабилизация подземных вод на испытательном полигоне Рут-ИСЛ в Вайоминге, США. В: Выщелачивание урана на месте – технические, экологические и экономические аспекты, Материалы заседания технического комитета, МАГАТЭ-TECDOC-492, Вена. 1989, стр.97–126», Вена , 492 : 97–126, 1989.

[14] Кэтчпол, Гленн; Кирхнер, Герхард: Восстановление подземных вод, загрязненных щелочным выщелачиванием на месте добычи урана. В: Меркель, Б и др. (Ред.): Добыча урана и гидрогеология, Геоконгресс 1, Кёльн, 1995 г., стр. 81–89 , 1995 г., стр. 81–89.

[15] Нигбор, Майкл Т; Энгельманн, Уильям Х; Твитон, Дэрил Р.: История пилотного эксперимента по кислотному выщелачиванию урана на месте. Министерство внутренних дел США, Отчет о расследованиях Горного бюро RI-8652, Вашингтон, округ Колумбия, 1982, 81 стр. , 1982, стр. 81

[16] Энгельманн, WH; Филлипс, ЧП; Твитон, ДР; Лоест, К.В.; Нигбор, М.Т.: Восстановление качества подземных вод после пилотного кислотного выщелачивания урана на месте на участке озера Найн-Майл недалеко от Каспера, штат Вайоминг. В: Журнал Общества инженеров-нефтяников, июнь 1982 г., стр. 382–398 , 1982 г., стр. 382–398.

[17] Мэйс, В.М.: Восстановление грунтовых вод на трех урановых рудниках в Техасе. В: МАГАТЭ (ред.), Выщелачивание урана на месте. Протоколы заседания Технического комитета, состоявшегося в Вене, 5–8 октября 1992 г., IAEA-TECDOC-720, Вена, 1993 г., стр. 191–215 , 1993 г., стр. 191–215.

[18] Дж. К. Оттон, С. Холл: Добыча урана на месте добычи в Соединенных Штатах: Обзор вопросов добычи и восстановления, Международный симпозиум по урановому сырью для ядерного топливного цикла: разведка, добыча, производство, спрос и предложение, экономика и окружающая среда Выпуски , 2009 г.

[19] «Извлечение урана на месте» (PDF) . 29 сентября 2010 г. Архивировано из оригинала (PDF) 28 июля 2013 г. Проверено 16 октября 2012 г.

[20] «Рекомендации по проекту технического отчета Агентства по охране окружающей среды, озаглавленному «Соображения, связанные с мониторингом площадок по выщелачиванию/восстановлению урана (ISL/ISR) после закрытия» . Проверено 13 октября 2012 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]