Особенности физико-химической геотехнологии
Основной принцип ФХГ можно сформулировать как исследование процесса добычи и изменений горной среды под влиянием рабочих агентов с целью перевода полезного ископаемого в подвижное состояние и извлечения его на поверхность, причем одно из возможных превращений для данной геотехнологической системы является доминирующим.
Методы фхг характеризуются следующими особенностями:
Разработка месторождений, как правило, ведется через скважины, которые служат для вскрытия, подготовки и добычи полезного ископаемого.
Месторождение рассматривается как объект добычи полезного ископаемого и место его частичной переработки, так как технология добычи предусматривает избирательное извлечение.
Рудник состоит из трех основных элементов: блока приготовления рабочих агентов; добычного поля (рудного тела, где протекает процесс); блока переработки продуктивных флюидов.
Инструментом добычи служат рабочие агенты (энергия или ее носители, вводимые в рабочую зону, например химические растворы, электрический ток, вода или другой теплоноситель).
Под воздействием рабочих агентов полезное ископаемое изменяет агрегатное или химическое состояние, образуя продуктивные флюиды (раствор, расплав, газ, гидросмесь), которые обладают высокой подвижностью и могут перемещаться.
Разработка месторождения зональная, а сам метод определяет размеры и форму рабочей зоны и ее перемещения в эксплуатируемой части месторождения.
Управление процессом добычи осуществляется с поверхности путем изменения параметров рабочих агентов (расход, температура, давление, концентрация и т.д.), места их ввода в залежь и отбора продуктивных флюидов. [2]
Виды и методы физико-химической геотехнологии
Методы ФХГ можно классифицировать по процессам добычи, в основе которых - вид и способ перевода полезного ископаемого в подвижное состояние. Различают химические, физические и комбинированные методы добычи.
Химические методы:
- Подземное растворение водой каменной, а также калийных, магнезиальных и урановых солей, сульфатов и сульфаткарбонатов, буры и др.;
- Подземное выщелачивание растворами: кислот - серной (целестин, азурит, куприт, некоторые урановые минералы и др.), соляной (сфалерит, молибденит, уранит и др.) и азотной (аргентит, висмутин, сфалерит и др.); щелочей (бокситы, антимонит); солей - сернистого натрия, хлористого железа, цианистого калия (золото); других реагентов;
- Подземная термохимическая переработка полезного ископаемого сжиганием (например, подземная газификация, угля, сланца, нефти) и обжигом (пирит, халькопирит, антимонит и др.).
Физические методы:
- Подземная выплавка (серы, азокерита и др.);
- Подземная возгонка (реальгара, киновари и др.);
- Разрушение рыхлых пород струей воды (например, скважинная гидродобыча) и превращение их в плывунное состояние вибрацией или другими способами.
К комбинированным относятся методы, основанные на совместном использовании химических и физических процессов (например, выщелачивание металлов в электрических полях). К ним следует отнести также методы бактериального выщелачивания.
Возможность применения того или иного геотехнологического метода обусловлена геотехнологическими свойствами и физико-геологическими условиями залегания полезного ископаемого.
Главным условием применения ФХГ является реальная возможность и экономическая целесообразность перевода полезного ископаемого под воздействием тех или иных рабочих агентов в подвижное состояние. He менее важно обеспечить возможность подачи рабочих агентов к поверхности взаимодействия и отвод полезного ископаемого через скважины на поверхность. [3]