某酸法地浸采区“二次开发”应用研究.pdf
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1、d o i:j i s s n 收稿日期:基金项目:中国核工业集团公司青年英才项目(C NN C Y C );中国铀业自主科研项目(C NU C Y F )作者简介:何斌(),男,本科,高级工程师;通信作者:陈梅芳(),女,博士,正高级工程师某酸法地浸采区“二次开发”应用研究何斌,陈梅芳,段和军,桂增杰,梁大业,闫学锐(中核内蒙古矿业有限公司,呼和浩特 ;核工业北京化工冶金研究院,北京 )摘要:针对内蒙古某地浸铀矿浸采中后期采区的浸出液铀浓度低、资源回收速度慢等问题,提出调节井网布置以改变溶浸液流运移路径的“二次开发”技术方案,并在现场进行了应用.研究表明,该采区矿体已可以结束“一次开发”,转
2、入“二次开发”阶段,“二次开发”井网停用了所有原注液井,并以原抽液井为新的生产井网,重新部署形成“大五点型”井网格局,通过重构采区溶浸渗流场,减少了溶浸死角;抽注井间距由 m增至 m,铀浓度累积路径增长,d内集合样铀浓度由 m g L提升至 m g L,增幅达;采区浸出金属量增加 k g d,增幅达 ;减少一半以上抽液井数量,每月节约生产用电约 kW h,对提高资源利用率和降低生产成本具有明显效果,可推广应用至该矿床其他类似老采区.关键词:地浸采铀;溶浸死角;二次开发;井网布置中图分类号:T L 文献标志码:A文章编号:()R e s e a r c ho nA p p l i c a t i
3、 o no f“S e c o n d a r yD e v e l o p m e n t”i na nA c i dL e a c h i n gM i n i n gA r e aHEB i n,CHE N M e i f a n g,DUAN H e j u n,GU IZ e n g j i e,L I ANGD a y e,YANX u e r u i(C NN CI n n e rM o n g o l i aM i n i n gC o,L t d,H u h h o t ,C h i n a;B e i j i n gR e s e a r c hI n s t i t u
4、t eo fC h e m i c a lE n g i n e e r i n ga n dM e t a l l u r g y,C NN C,B e i j i n g ,C h i n a)A b s t r a c t:A d d r e s st ot h el o w u r a n i u m c o n c e n t r a t i o na n ds l o wr e s o u r c er e c o v e r yr a t ei nt h el e a c h i n gs o l u t i o no f au r a n i u m m i n e i nac
5、 e r t a i na r e ao f I n n e rM o n g o l i a,a“s e c o n d a r yd e v e l o p m e n t”t e c h n i c a lp l a nw a sp r o p o s e dt oa d j u s tt h ew e l ln e t w o r kl a y o u ta n dc h a n g et h em i g r a t i o np a t ho ft h el e a c h i n gs o l u t i o nf l o w,a n d i th a sb e e na p p
6、 l i e d i n t h e f i e l d T h e r e s e a r c hs h o w s t h a t t h eo r eb o d y i n t h em i n i n ga r e a c a nn o we n d i t s“p r i m a r yd e v e l o p m e n t”a n ds h i f t t ot h e“s e c o n d a r yd e v e l o p m e n t”s t a g e A l l o r i g i n a l i n j e c t i o nw e l l sh a v eb
7、 e e nd i s c o n t i n u e d i n t h e“s e c o n d a r yd e v e l o p m e n t”w e l l n e t w o r k,a n d t h eo r i g i n a l p u m p i n gw e l l sh a v eb e e nr e p l a c e db yan e wp r o d u c t i o nw e l ln e t w o r k,f o r m i n ga“B i gF i v eP o i n t”w e l ln e t w o r kp a t t e r n B
8、 yr e c o n s t r u c t i n gt h el e a c h i n gs e e p a g ef i e l di nt h e m i n i n ga r e a,t h ed e a dc o r n e r so fl e a c h i n gh a v eb e e nr e d u c e d T h es p a c i n gb e t w e e np u m p i n ga n di n j e c t i o nw e l l sr i s e sf r o m mt o m,a n dt h eu r a n i u mc o n c
9、e n t r a t i o na c c u m u l a t i o np a t h w a ya l s oi n c r e a s e s W i t h i n d a y s,t h eu r a n i u m c o n c e n t r a t i o ni nt h ec o l l e c t e ds a m p l e sr i s e sf r o m m g Lt o m g L,w i t ha ni n c r e a s eo f T h ea m o u n to fm e t a ll e a c h e df r o mt h em i n
10、i n ga r e ar i s e sb y k g d,w i t ha ni n c r e a s eo f R e d u c i n gt h en u m b e ro f有色金属(冶炼部分)(h t t p:y s y l b g r i mm c n)年第 期l i q u i de x t r a c t i o nw e l l sb ym o r e t h a nh a l f,s a v i n gp r o d u c t i o ne l e c t r i c i t yb ya b o u t kWhp e rm o n t h,w h i c hh a
11、sas i g n i f i c a n t e f f e c to n i m p r o v i n gr e s o u r c eu t i l i z a t i o na n dr e d u c i n gp r o d u c t i o nc o s t s,a n dc a nb ep r o m o t e da n da p p l i e dt oo t h e rs i m i l a ro l dm i n i n ga r e a so f t h ed e p o s i t K e yw o r d s:i n s i t u l e a c h i n
12、 go f u r a n i u m;i mm e r s i o nd e a dc o r n e r s;s e c o n d a r yd e v e l o p m e n t;w e l l n e t w o r k l a y o u t砂岩型铀矿地浸开采是我国当前天然铀的主要生产方式.内蒙古某地浸铀矿山是我国重要天然铀生产基 地,该 矿 床 典 型 特 点 是 埋 藏 浅(m),含矿含水层厚度大(m),矿砂比值小(约 ),铀矿体品位低(约 ),渗透性好(渗透系数 m d),碳酸钙含量低(),长石矿物含量高(),采用酸法浸出工艺.该矿 床早期开拓 采区典 型 特 点 是 浸
13、 出期间铀浓度低、峰值期短,酸耗高,资源回收周期长,严重制约该矿床新采区部署,增加了矿山运行成本.由于砂岩型铀矿成矿与砂体的非均质性密切相关,矿体赋存部分一般是砂体形态和走向的变异部位,砂体与成矿的非均质性导致砂岩铀矿地浸“一次开发”不可避免地存在“弱浸出区域”和结构性“非浸出区域”,即浸出的溶浸死角.溶浸死角是地浸采区普遍存在的浸出难题,苏学斌等提出了一种可提高铀资源浸出率的井网优化重组方法,减少了地浸开采固定井型浸出时存在的溶浸死角;成弘等 针对砂岩型铀矿地浸“一次开发”过程中存在的问题,提出以物理强化和化学强化浸出为主要手段的“二次开发”理念;许影等提出从刻画采区剩余铀资源、调整井网布置
14、、重新构建溶浸渗透场和强化氧化等角度,对新疆某酸法地浸开采中后期采区实施了“二次开发”,提高了铀资源利用率.综上所述,砂岩铀矿“二次开发”以减小溶浸死角、提高铀资源回收率为目的,以调节井网布置、改变溶浸液流运移路径为基本手段,本文基于此,对内蒙古某浸采中后期采区开展“二次开发”技术的应用研究.采区概况研究采区矿体埋深 m,含 矿 含 水 层平均厚度 m,矿体厚度 m,赋存于含矿含水层 中 下 部,矿 体 平 均 品 位 .采 区生产钻井为五点型井网布置,有 个浸采单元,如图所示(黑色线框),中心的为抽 液井,四角为注液井,井 间 距 m;抽 注 液 钻 井 同 径,均 为 mm,可抽注互换;截
15、至本项目前,已运行三年半(个月),浸出期间的最高铀浓度 m g L,最高年回采率 ;当前浸出液铀浓度已降低至m g L以内,当前浸采率.若保持当前铀浓 度 稳 定 运 行,达 到 酸 法 地 浸 采 区 设 计 回 采率(),还需运行 a,采区后期运行成本高、经济性变差.图采区钻井布置图F i g L a y o u t o fb o r e h o l e s i nt h em i n i n ga r e a为提高采区资源回收率,针对本采区开展“二次开发”应用研究,验证调整井网布置、改变溶浸流场对该采区的浸出效果提升作用.“二次开发”可行性分析与现场实施方案 可行性分析研究区矿体的形成与
16、砂体平面展布及砂体非均质性直接相关,砂体的非均质性在平面上和垂向上均有体现.垂向上的非均质性影响矿体浸出过程中的垂向溶浸液流分布,具体表现在注液过程中过滤器段矿体与围岩因渗透性差异而呈现不同的浸出剂分配量,需要通过改变钻井过滤器布设的位置和长度、调节过滤器渗透性进行浸出优化;平面上的非均 年第 期有色金属(冶炼部分)(h t t p:y s y l b g r i mm c n)质性与矿区赋矿砂体的沉积体系相关,据矿床地质报告及相关文献研究 ,矿区砂体沉积相为辫状河三角洲相,工业矿体主要分布在辫状河分流河道与水下分流河道交汇处(图),平面上的非均质性也非常突出.在固定规则井型长时间稳定抽注运行
17、条件下,如图所示,以“注抽”井网布置为例,非均质条件下溶浸液流在平面上出现“溶浸充分区域”(图 A区域)和“弱浸出区域”(图 B区域),甚至结构性“非浸出区域”.在现有采区工程布置条件下,改变溶浸液流分布、减少溶浸死角,最可行的方式就是调整井网布置方式.现场实施方案根据研究采区钻井布置(图)及该采区抽注液钻井同径等优势,井网布置方式的调整可以有以下方案.方案一:边缘注液井全部停用,非边缘注液井改为抽液井,原抽液井改为注液井.调整后有 个浸采单元,井间距 m;原 个抽液井中的潜水泵需全部提出,并进行孔口装置改装;个注液井需要下放潜水泵,配套集控室变频器、流量计等调整工作,安装工程量较大;且根据图
18、,注液井周围的铀矿物随浸出过程推进,铀矿物逐步溶解并向抽液井周围迁移,因此采区运行 a后,原注液井周围的铀矿物聚集较少,该方案条件下,新抽液井短时间 内难以获得 较高 铀 浓 度.该 采 区含矿层渗透性等级可划分为“强渗透”,采区浸采后期,在 原 井 距 条 件 下 不 利 于 浸 出 液 中 铀 浓 度累积.图赋矿层位沉积体系与铀成矿关系图F i g R e l a t i o n s h i pb e t w e e ns e d i m e n t a r ys y s t e mo fo r e b e a r i n g s t r a t aa n du r a n i u mm
19、i n e r a l i z a t i o n图渗流场分布图F i g D i s t r i b u t i o no f s e e p a g e f i e l d i nh o m o g e n e o u s s a n db o d y(a)a n dh e t e r o g e n e o u s s a n db o d y(b)有色金属(冶炼部分)(h t t p:y s y l b g r i mm c n)年第 期图方案一:抽注互换F i g S c h e m e:W i t h d r a w a l a n d i n t e r c h a n g e方
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