Подземное растворение калийных солей
В настоящее время месторождения калийных солей (сильвинита и карналлита) разрабатываются шахтным способом. Однако в сложных горно-геологических условиях или при глубоком залегании добыча калийных солей шахтным способом экономически нецелесообразна.
Возможность разработки глубоко залегающих калийных месторождений подземным растворением пытались обосновать многие ученые как в России, так и за рубежом (П.И. Преображенский, А.Е. Рыковский, И.С. Успенский, И.С. Розенкранц, Е.И. Ахумов и др.). В 1944-1945 гг. А.Е. Ходьковым и Ю.В. Морачевским была предпринята первая попытка растворения Соликамских карналлитов через скважину, производительность которой составляла 20 м3/ч. Среднее содержание соли в растворе равнялось 280 г/л. Полученный раствор содержал незначительное количество КС1, и его промышленная переработка оказалась нерентабельна. Для первых испытаний выбор карналлита в качестве объекта растворения был сделан неудачно, поскольку карналлит при растворении образует рассол с высоким содержанием MgCl и весьма незначительным содержанием KCl. Холодный способ растворения для карналлита непригоден, так как при этом образуется раствор с небольшим содержанием KCI. Однако теоретические исследования указывают на возможность промышленного получения КCl методом подземного растворения карналлита через скважины.
Установлено, что для эффективной добычи калийных руд через скважины необходимо; - получение растворов с высоким содержанием KCl; достижение высокого процента извлечения руды; определение эффективного способа переработки рассолов с утилизацией КаCl.
Вести селективную добычу КСl насыщенным по другим компонентам раствором трудно по причине невысокого содержания КСl в руде (до 30%). Достижение высокого процента извлечения руды возможно использованием сплошной системы разработки с гидроразрывом пласта для его подготовки. Поиски эффективных способов переработки рассолов связаны с использованием бассейнов для выпарки и разделения рассолов, а также для переработки продукционных растворов на дефицитные продукты поташ и соду.
Суть технологии переработки рассолов ПР-сильвинита на соду и поташ ясна из схемы (рис. 11.3) и включает в себя электролиз добытых рассолов и карбонизацию каталита.
Значительный интерес представляет опыт успешного применения подземного растворения калийных солей в Канаде, (провинция Саскачеван), которое обусловлено высоким содержанием хлористого калия в пласте (в среднем 30%), большой мощностью залежи (более 15 м) и высокой температурой пласта (45°C на глубине около 1600 м). Исследование, сооружение, отработка процесса на опытной установке, а также сооружение самого предприятия заняли девять лет. Комплекс работ был выполнен американской фирмой «Калиум кемилз». В 1965 г. предприятие выдало первую продукцию. Мощность предприятия 720 тыс. т в год КСl. В год отрабатывается примерно 25—30 скважин. Коэффициент извлечения 40%. Капитальные затраты на добычу рассола составляют 7% общих капитальных затрат. Штат 200 человек. [5]
Заключение
Анализ практики применения методов физико-химической геотехнологии свидетельствует, что они имеют место на завершающей стадии эксплуатации месторождений, после завершения добычи основной части запасов открытыми и подземными геотехнологиями. Внедрение последних требует дополнительных затрат, снижает эколого-экономическую эффективность разработки.
В целом установлено, что отсутствие нормативной и правовой базы, научно-технической документации по проектированию комбинированных физико-технических и физико-химических геотехнологий сдерживает их промышленное внедрение. До настоящего времени бедные руды не отрабатываются, а относятся к забалансовым, весьма низка степень использования техногенного сырья и доля отходов, размещаемых в выработанных подземных пространствах в виде закладки. Функционирование горнотехнических систем вышеперечисленных геотехнологий, даже на базе высококачественных оптимизационных проектов, до настоящего времени не отвечает в полной мере современным представлениям о комплексном, экологически безопасном и сбалансированном освоении недр Земли.