Программа по специальности «Геотехнолог»
| Вид материала | Программа |
- Учебная программа для специальности: 1-31 03 06 Экономическая кибернетика (код специальности), 177.23kb.
- Учебная программа для специальности: 1-31 03 06 Экономическая кибернетика (код специальности), 187.17kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «Управленческое консультирование» для специальности, 186.15kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 08. 00. 05 «Экономика и управление, 739.49kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 08. 00. 05 «Экономика и управление, 346.34kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 08. 00. 05 «Экономика и управление, 278.46kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 08. 00. 05 «Экономика и управление, 259.86kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 08. 00. 05 «Экономика и управление, 1873.98kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 08. 00. 05 «Экономика и управление, 322.08kb.
- Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 08. 00. 05 «Экономика и управление, 389.72kb.
Программа по специальности «Геотехнолог»
для обучения по дистанционной технологии.
1. Геохимические и химико-технологические процессы
Геохимия земной коры
1.Распространенность элементов в земной коре
Геохимия мантии и земного ядра. Средняя плотность земли, пород земной коры. Скорость распространения сейсмических волн на больших глубинах. Граница Мохоровичича – нижняя граница земной коры. Гранитный и базальтовый слои земли. Четыре основных слоя земной коры в Казахстане. Формирование гранитного и базальтового слоев. Средний состав земной коры, работы Кларка. Термин «Кларк». Современные методы анализа для определения содержания химических элементов в горных породах и минералах. Таблица Кларка. Рассеянное состояние химических элементов. Закон Кларка-Вернадского.
2.Оценка среднего химического состава земной коры
Основные элементы земной коры. Понятие редких и редких рассеянных элементов, микроэлементы. Расчет Кларков элементов в процентах от числа атомов. Зависимость Кларков от строения атомного ядра. Преобладание в земной коре элементов с четными порядковыми номерами и четными атомными массами. Причины связи распространенности элементов в земной коре со строением атомного ядра. Изменение Кларков элементов за счет радиоактивного распада и других факторов.
3.Работы Ф.У.Кларка, В.И.Вернадского, И.В.Ноддаков, В.М.Гольдшмидта, А.Е.Ферсмана, А.П.Виноградова
Определение ничтожных количеств элементов в минералах и горных породах Вернадским. Неминеральные, рассеянные формы нахождения химических элементов, основы биогеохимии, геохимия природных вод. Изучение геологических процессов на атомарном уровне. Геохимические исследования Ферсмана и открытие месторождений апатитов, создание горнопромышленного комплекса за полярным кругом, основание региональной геохимии. Ионная концепция. Вычисление радиусов ионов элементов Гольдшмидтом и заложение основ геохимии минералов. Формулировка первого закона кристаллохимии и правила изоморфизма. Основной геохимический закон Гольдшмидта. Вычисление среднего состава земной коры Виноградовым. Объяснение образование базальтового слоя.
4.Термодинамические условия гидротермально-метасоматических процессов
Различия изобарных потенциалов образования минералов и последовательность осаждения минералов. Изобарные потенциалы образования простых и сложных минералов. Смена режима кислорода режимом серы в ходе гидротермального процесса. Геохимические барьеры гидротермальных систем, образование месторождений. Термодинамические барьеры. Окислительно-восстановительные барьеры. Кислы и щелочные барьеры.
5.Данные о составе гидротермальных растворов, о температуре и давлении процессов
Водные системы земной коры с условными температурными границами. Формирование гидротермальных систем. Концентрация элементов в гидротермах. Связь термальных вод с атмосферной циркуляцией. Систематика гидротерм по окислительно-восстановительным и щелочно-кислотным условиям. Ряды интенсивности и концентрации элементов в термальных водах. Формы нахождения металлов в гидротермальных растворах.
6.Особенности современного гидротермального рудообразования
Рудообразование с точки зрения строения атомов рудных элементов, их положения в периодической системе, величин радиусов атомов и ионов, энергии решетки. Зависимость парагенной ассоциацией элементов в рудах и температурой образования. Последовательность элементов в ряде Эммонса. Зональность в направлении движения гидротермальных растворов. Постоянство зональности ореолов
7.Источники вещества, способы переноса и способы отложения элементов в гидротермально-метасома
Кислородные гидротермы. Сернокислые и солянокислые воды. Термальные воды с восстановительными условиями. Глубинные горячие артезианские хлоридные рассолы. Кислые хлоридные рассолы. Образование хлоридных комплексов металлов. Сероводородные гидротермы. Ряды интенсивности миграции и концентрации элементов в термальных водах.
8.Физико-химические факторы растворения, переноса и отложения рудных элементов; роль взаимодействия растворов с породами как фактор рудоотложения
Тип реакций при метасоматозе. Сочетание инфильтрационных и диффузионных процессов при метасоматозе. Рост концентраций рудных элементов в растворах и их осаждение. Грейзенизация, беретизация, пропилитизация, образование вторичных кварцитов. Альбитизация, нефелинизация, магнезиальный метасоматоз.
9.Основы физико-химической динамики гидротермально-метасоматических процессов
Привнос и вынос элементов. Метасоматическое изменение пород. Стадии метасоматоза. Переходные типы метасоматитов, наложение одних типов на другие. Реакции протекающие при общем понижении температуры в гидротермальном процессе.
10.Зональность гидротермально-метасоматических образований как отражение гидротермально-метасоматической дифференциации элементов
Взаимодействие термальных поровых растворов с породой. Метасоматическая фация, метасоматическая формация. 13 гидротермально-метасоматических формаций, три группы ведущих химических элементов. Последовательность осаждения элементов в гидротермальных системах. Парагенезисы минералов.
11.Работы Д.С. Коржинского
Принцип дифференциальной подвижности компонентов. Теория метасоматических процессов. Изменение химического состава породы. Геохимия эндогенных процессов. Инфильтрационный и диффузионный метасоматоз. Фильтрационный эффект при развитии кислотных процессов, вторая кислотная стадия.
Факторы геохимической миграции элементов
1. Понятие о миграции элементов
Внутренние (свойства химических элементов) и внешние факторы миграции. Основной геохимический закон Гольдшмидта. Связь миграции элементов со строением атомного ядра и наружных электронных оболочек. Форма нахождения химических элементов. Параметры среды миграции и формы нахождения элементов в данной системе. Экстенсивные и интенсивные параметры миграции.
2. Явления концентрации и рассеяния
Положение о всеобщем рассеянии элементов. Соотношения между различными группами горных пород. Редкие и редкие рассеянные элементы. Геохимические барьеры. Природные и техногенные барьеры, рудообразование. Законы распределения химических элементов в системах. Кларки концентрации.
3. Основные разделительные процессы в земной коре, особенности механической миграции
Механохимические явления в земной коре. Механическая денудация. Механическая дифференциация. Роль механической миграции в истории отдельных элементов. Плотность, твердость, податливость к выветриванию минералов. Механические барьеры.
4.Термодинамические законы разделения элементов и изотопов в гомогенных системах: гравитационное равновесие, термодиффузия; термодинамические законы разделения элементов и изотопов в гетерогенных системах (распределение по фазам): равновесия кристаллизации, ликвации, равновесие газ-расплав, равновесие твердая фаза-водный раствор; понятие о коэффициентах распределения.
Принцип Ле-Шаталье. Направление процесса при изменении внешних условий. Химическое сродство и изобарный потенциал. Термодинамические барьеры. Условия формирования термодинамических барьеров. Правило фаз. Минералогическое правило фаз. Константа равновесия реакции и формы нахождения элементов в растворах и расплавах. Стационарные процессы и термодинамическое равновесие. Неравновесная термодинамика. Типы процессов физико-химической миграции и системы земной коры с термодинамических позиций. Принцип торможения химических реакций.
5.Представление о диффузии и конвекции как механизмах массопереноса и дифференциации в геохимии.
Физико-химическая миграция: диффузия, конвекция и их сочетание. Условия возникновения диффузии. Термодиффузия, бародиффузия, электродиффузия. Закон управляющей диффузии. Миграция массовых потоков газа или жидкости. Конвекция в пористой среде, фильтрация. Усиление фильтрационных явлений, скорость фильтрации.
6.Понятие о динамике процессов и динамических физико-химических моделях природных процессов.
Кинетика и динамика геохимических процессов. Скорость химических реакций. Скорость физико-химической миграции. Суммарный эффект физико-химической, биогенной, механической миграции. Показатель ионного стока. Динамика геохимических процессов. Динамика инфильтрационного рудообразования.
7.Элементарные свойства атомов и ионов: геометрические - понятие об атомных и ионных радиусах; валентность и эффективный заряд атомов и ионов; свойства связи - представления о характере строения электронных оболочек и важнейших типах химической связи в соединениях. Значение отношения заряда иона к его размеру; понятие ионного потенциала
Основные типы химической связи в земной коре. Представление о «ионных кристаллах». Ионы в земной коре. Зависимость миграции элементов от их валентных состояний. Размеры атомов и ионов. Металлические, ковалентные и ионные радиусы. Принцип аддитивности. Орбитальные радиусы внешних электронных орбит. Правило «диагональных рядов». Комплексные ионы. Энергетические характеристики ионов, атомов, кристаллов.
Общая химическая технология
1. Химическое производство
Объекты исследования химической технологии; технологический процесс; химико-технологический процесс; механические и гидромеханические процессы; теплообменные процессы; массообменные процессы; химические процессы; энергетические процессы; информационно-управляющие процессы; технологический режим; параметры технологического режима.
2.Структура, состав и компоненты химического производства
Общая структура химического производства; принципиальная схема ХТП, подготовка сырья, переработка сырья, выделение продуктов; санитарная очистка и утилизация отходов; энергетическая система; вспомогательная подготовка и водоподготовка; система управления; требования к химическому производству; постоянные и переменные компоненты ХП; состав ХП.
3.Показатели ХП и ХТП
Технические показатели; производительность; расходный коэффициент; выход продукта; конверсия; селективность; интенсивность процесса; удельные капитальные затраты; качество продукции; экономические показатели; себестоимость продукции; производительность труда; эксплуатационные показатели; надежность; безопасность функционирования; чувствительность; управляемость и регулируемость; социальные показатели; безвредность обслуживания ; степень автоматизации и механизации; экологическая безопасность.
4.Сырьевые ресурсы ХП
Сырье; сырьевые ресурсы; источники сырья; виды сырья; минеральное сырье; рудное, нерудное, горючее сырье; растительное и животное сырье; невозобновимое сырье; полупродукты; вторичное сырье.
5.Энергетические ресурсы ХП
Энергоемкость ХП; основные виды энергии, используемые в ХП; тепловая, электрическая, механическая, световая, энергия других видов излучения, внутренняя энергии; источники энергии; первичные и вторичные источники энергии.
6. Классификация химических процессов (ХП) и химических реакций (ХР)
Признаки классификации; физико-химические признаки; физические признаки; гомофазные и гетерофазные процессы и реакции; гомогенные и гетерогенные процессы и реакции; многокомпонентные реакции; каталитические и некаталитические процессы; экзо - и эндотермические процессы и реакции; термические и изотермические процессы; простые, сложные, параллельные, последовательные процессы и реакции.
7.Оборудование химических процессов (ХП) и виды химических реакторов
Оборудование ХТП, технологические аппараты, механические устройства; строительно-монтажные конструкции. Химический реактор, виды химических реакторов; структурные элементы химических реакторов; схемы химических реакторов.
8.Математическое моделирование, как метод исследования химических процессов (ХП) и реакторов
Моделирование; модель, составляющие модели; физическое и математическое моделирование; классификация моделей; схема математического моделирования ХП и реакторов; Иерархическая структура математической модели процесса в химическом реакторе.
9.Химико-технологическая система (ХТС). Структура и описание ХТС
Система; Химико-технологическая система; системный анализ ХТС, состав и структура ХТС, функциональные и масштабные подсистемы; элементы и связи ХТС; классификация элементов и связей ХТС; структура связей ХТС; модели ХТС; состояние ХТС; расчет ХТС; материальный баланс ХТС; тепловой баланс ХТС; расчет состояния ХТС.
10.Анализ ХТС
Задачи анализа ХТС; свойства ХТС как системы; режимы работы аппаратов; оптимальные режимы; неоднозначность и устойчивость режимов; эффективность использования материальных ресурсов; энергетическая и эксергетическая эффективность ХТС; эффективность организации процесса в ХТС.
11. Синтез ХТС
Задачи и методы синтеза ХТС; цели научного и инженерного процессов; этапы разработки промышленного процесса; концепция полного использования сырьевых ресурсов; комбинированные и сбалансированные ХТП; концепция полного использования энергетических ресурсов; концепция минимизации отходов; концепция эффективного использования оборудования; совмещенные процессы; перестраиваемые ХТС.
12.Важнейшие химические промышленные производства
Классификация химической технологии; химическая технология неорганических веществ и материалов; основной неорганический синтез; тонкий неорганический синтез; ядерно-химическая технология; металлургия; технология силикатов; технология удобрений; химическая технология органических соединений; основной органический синтез; нефтехимический синтез; переработка нефти и газа; тонкий органический синтез; биотехнология; высокомолекулярная технология; технология переработки растительного и животного сырья; производство серной кислоты; производство бензина и керосина; производство урана.
Процессы и аппараты химической технологии
1.Механические процессы
Перемещение твердых материалов. Ленточные транспортеры, цепные транспортеры, скребковые транспортеры, винтовые транспортеры, элеваторы, пневмотранспортные установки, гидротранспортные установки.
Измельчение твердых материалов. Дробление и размол. Степень измельчения. Ситовый анализ. Щековые дробилки, конусные дробилки, валковые дробилки, молотковые дробилки, дезинтеграторы, дисмембраторы, барабанные мельницы, маятниковые мельницы, вибрационные мельницы, струйно-вибрационные мельницы.
Классификация сыпучих веществ. Способы разделения твердых частиц. Грохоты. Виды конструкций грохотов. Спиральные классификаторы. Гидроциклоны. Смешивание сыпучих веществ. Шнековый смеситель. Дозирование сыпучих материалов. Бункеры. Питатели. Виды конструкций питателей.
2.Гидромеханические процессы
Гидравлика. Физические свойства жидкости. Плотность и вязкость. Динамическая и кинематическая вязкость. Гидростатика. Гидростатическое давление. Закон Паскаля. Основное уравнение гидростатики. Приборы для измерения давления. Кинематика и динамика жидкости. Параметры, характеризующие движение жидкости. Расход. Уравнение расхода. Уравнение неразрывности. Режимы течения жидкости. Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса. Уравнение Бернулли. Пьезометрические и скоростные напоры. Потерянный напор. Движение жидкостей по трубам. Источники энергии потока жидкости. Монтежю. Насос. Потери напора по длине потока. Потери напора на местных сопротивлениях. Полные потери напора в трубопроводах. Потребный напор. Устройства для измерения расхода. Гидравлический удар.
3.Перемещение жидкостей, сжатие и разрежение газов
Насосы. Центробежные насосы. Устройство и принцип работы. Характеристика насоса. Поршневые насосы. Роторные насосы. Насосы других типов. Классификация компрессорных машин. Вентиляторы и газодувки. Центробежные и осевые вентиляторы. Роторные газодувки. Осевые, поршневые и ротационные компрессоры. Водо-кольцевые вакуум-насосы.
4.Разделение неоднородных газовых и жидких систем
Очистка газа от пыли. Степень очистки. Пылеосадительные камеры. Жалюзийные пылеуловители. Циклоны. Рукавные фильтры. Скрубберы. Пенные пылеуловители. Мокрые циклоны. Электрофильтры. Коагуляция. Коагулянты. Флокуляция. Флокулянты. Фильтры. Классификация фильтров. Нутч- и друк-фильтры. Фильтр-прессы. Центрифуги. Гидроциклоны.
5.Энергетические ресурсы ХП
Энергоемкость ХП; основные виды энергии, используемые в ХП; тепловая, электрическая, механическая, световая, энергия других видов излучения, внутренняя энергии; источники энергии; первичные и вторичные источники энергии.
6.Перемешивание в жидкой среде. Псевдоожижение зернистого материала.
Эффективность, интенсивность и мощность перемешивания. Мешалки. типы мешалок. Смесители. Псевдоожижение твердого материала.
7.Тепловые процессы
Основы теплопереноса. Механизмы переноса теплоты. Способы передачи теплоты. Теплопроводность. Конвекция. Теплопередача излучением. Уравнение теплового баланса. Тепловой поток. Теплоемкость. Передача теплоты теплопроводностью. Основной закон теплопроводности. Коэффициент теплопроводности. Передача теплоты конвекцией. Основное уравнение конвекции. Коэффициент теплоотдачи. Определение коэффициента теплоотдачи. Числа Рейнольдса, Нуссельта, Пекле, Прандтля. Использование их для определения коэффициента теплоотдачи. Передача теплоты излучением. Закон Стефана-Больцмана. Основное уравнение передачи теплоты излучением. Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием. Процесс теплопередачи. Основное уравнение теплопередачи. Движущая сила тепловых процессов.
8.Нагревание, охлаждение и конденсация
Топливно-энергетическая база ХП. Теплоносители. Классификация способов нагревания. Нагревание водяным паром, горячей водой, топочными газами, высокотемпературными теплоносителями, электрическим током. Высокочастотное нагревание. Охлаждающие агенты. Способы охлаждения. Конденсация. Искусственное охлаждение. Способы получения искусственного холода. Хладоагенты. Умеренное и глубокое охлаждение. Холодильные машины и установки.
9.Теплообменная аппаратура
Теплообменники. Классификация теплообменников. Кожухотрубчатые теплообменники. Змеевиковые теплообменники. Спиральные теплообменники. Теплообменники типа труба в трубе. Теплообменники с оребренными трубами. Аппараты воздушного охлаждения. Смесительные теплообменники. Конструктивный расчет поверхностного теплообмена.
10.Выпаривание
Основные понятия. Способы выпаривания. Простое выпаривание. Материальный баланс простого выпаривания. Уравнение теплового баланса. Многократное выпаривание. Выпарные установки. Конструкции выпарных аппаратов. Выпарные аппараты с естественной циркуляцией. Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией. Пленочные выпарные аппараты.
11.Массообменные процессы.
Основы массопередачи. Равновесие между фазами. Коэффициент распределения. Материальный баланс массообменного процесса. Рабочая линия. Уравнение рабочей линии. Кинетика массообменных процессов. Основное уравнение массопередачи. Движущая сила массообменных процессов. Молекулярная и конвективная диффузия. Процесс массообмена между фазами. Уравнение массоотдачи. Массообменные аппараты. Основы расчета массообменных аппаратов. Насадочные колонны. Барботажные колонны.
12. Абсорбция, адсорбция, ректификация, экстракция
Абсорбция. Физическая и химическая абсорбция. Уравнение абсорбции. Материальный баланс абсорбера. Расход абсорбента. Схемы абсорбционных установок. Прямоточная и противоточная схемы. Адсорбция. Адсорбент и адсорбат. Десорбция. Адсорбционная активность и селективность адсорбента. Ионообменная адсорбция. Конструкции адсорбентов. Адсорберы с неподвижным слоем адсорбента. Адсорберы с псевдоожиженным слоем. Перегонка. Основные понятия. Законы Коновалова. Фракционирование. Схема установки для простой перегонки. Ректификация. Ректификационная установка. Ректификационная колонна. Материальный баланс ректификационной колонны. Флегма. Флегмовое число. Теоретическая тарелка. Виды ректификации. Азеотропная, экстрактивная и вакуумная ректификации. Экстракция. Экстрагент, экстракт, рафинад. Требования к экстрагенту. Схемы процесса экстракции. Конструкции экстракционных аппаратов. Экстракторы.
13.Сушка
Основные сведения. Формы связи влаги с материалом. Основные параметры влажного газа. Конвективная сушка. Материальная и тепловая конвективная сушка. Сушилки. Конструкции сушилок. Туннельные, ленточные, петлевые, барабанные сушилки. Сушилки с кипящим слоем. Распылительные сушилки. Сушилки с инфракрасным обогревом. Сушка токами высокой частоты. Сублимационная сушка.
2. Особенности разработки урановых месторождений методом ПСВ
Геологические и гидрогеологические условия применения метода подземного выщелачивания урана
1.Главные минералы горных пород и руд.
Различия в составе руд, их свойствах, в морфологии рудных тел, залежей и гидрогеологической обстановке. Общие особенности месторождений, отрабатываемых методом ПВ. Условия разработки месторождений методом ПВ. Растворимость природных соединений урана в подземных водах. Основные урановые минералы в месторождениях, отрабатываемых методом ПВ. Минералы, осложняющие процесс выщелачивания урана из руд. Условия применения метода ПВ. Расход реагента.
2.Структуры и текстуры руд
Структуры урановых руд, отрабатываемых методом ПВ. Текстуры руд. Закономерности распределения урановых минералов. Неблагоприятные условия для проведения ПВ. Проницаемость используемых технологических растворов. Компоненты, осложняющие проницаемость технологических растворов. Условия успешного протекания технологического процесса ПВ. Благоприятно распределение глины для проведения ПВ. Закономерности распределения карбонатов и глин в рудах и вмещающих породах. Выбор режима технологического процесса и прогнозирование эффективности работ на различных стадиях эксплуатации месторождений методом ПВ.
3.Растворопроницаемость руд и пород
Коэффициент водопроницаемости. Зависимость водопроницаемости горной породы от ее скважности. Определение пористости, коэффициент пористости. Общая, или абсолютная, пористость, эффективная, или открытая, пористость, закрытая пористость. Различие пористости по размерам пустот и по условиям образования. Деление руд и вмещающих их пород на группы в зависимости от коэффициента фильтрации. Фильтрационная способность рудного тела. Целесообразность проведения ПВ.
4.Фильтрационная неоднородность
Определение фильтрационной неоднородности руд и рудовмещающих пород. Благоприятные условия залегания руд. Три основные составляющие с естественной фильтрационной неоднородностью для пластовых залежей с поровой и порово-трещинной проницаемостью. Определения «плановой», «вертикальной» и «текстурной» неоднородностей. Фильтрационная неоднородность в сильно литифицированных отложениях и кристаллических породах. «Геотехнологическая» составляющая фильтрационной неоднородности. Количественная оценки фильтрационной неоднородности.
5.Обводненность рудных тел
Установление оптимального гидро-геотехнологического режима эксплуатации. Главные искусственные факторы - работа технологических скважин, возникновение подземных течений в результате взаимодействия закачных и откачных скважин, взаимодействие между отдельными эксплуатационными элементами, между продуктивными и непродуктивными водоносными горизонтами и геотехногенные явления, связанные с введением в недра растворителей. Режим подземных вод месторождений, осваиваемых методом ПВ.
6.Минерализация подземных вод
Формирование промышленного гидрогеохимического режима ПВ. Роль начальных (естественных) гидрохимических условий при проектировании гидрогеохимического режима работы. Состав подземных вод месторождений, водоносных горизонтов и комплексов. Влияние общей минерализации на технологический процесс. Изменение минерализации подземной воды в процессе ПВ. Компонентный состав подземных вод, основные компоненты минерализации воды.
7.Классификация месторождений урана разрабатываемых методом подземного выщелачивания
Геохимические особенности урана. Геологические условия концентрации урана. Основные классификационные признаки - генезис месторождений, морфология рудных тел, состав рудовмещающих пород, соотношение рудных тел с тектоническими элементами, вещественный или минеральный состав руд. Магматогенные (гидротермальные), экзогенные (гидрогенные) месторождения. Роль гидрогеологических факторов, как обводненность месторождений и артезианский характер залегания грунтовых вод; запасы и расходы естественных потоков, температура и химизм подземных вод. Проницаемость рудных тел - основной определяющий фактор классификации месторождений.
8.Технологический тип урановых месторождений с естественной поровой проницаемостью рудных залежей, находящихся в песках и углистых песках
Месторождения с выдержанными простыми пластообразными рудными залежами:
Главный урановый минерал. Главные породообразующие минералы. Состав водоупорных горизонтов. Форма переотложенного оруденения. Гидрогеологические условия месторождений в крыльях артезианских бассейнов. Мощность продуктивных водоносных горизонтов на месторождениях. Литологические разновидности в продуктивном водоносном горизонте. Гранулометрический состав и фильтрационные свойства руд. Непроницаемые глинистые руды.
Месторождения с выдержанными тектонически осложненными пластообразными рудными залежами:
9.Технологический тип урановых месторождений с естественной порово-трещинной проницаемостью выдержанных тектонически осложненных пластообразных рудных залежей в песчаниках, углистых песчаниках и алевролитах
Формирование и основные характеристики данного типа месторождений. Приуроченность гидрогенно-урановых залежей. Состав урановых руд. Гидрогеологические условия на месторождениях с порово-трещинной проницаемостью продуктивных горизонтов. Характерная особенность продуктивных горизонтов. Условия разработки пластовых месторождений с рудами, имеющими поровую проницаемость, месторождения с порово-трещинной проницаемостью способом ПВ.
10.Технологический тип урановых месторождений с естественной трещинной проницаемостью штокверковых рудных тел в линейных корах выветривания кристаллических пород
Условия расположения месторождений, формы рудных тел, распределение урановых минералов. Основные урановые и ассоциированные с ними минералы. Вторичная эффективная пористость (скважность) рудных тел. Причины разрушения рудных тел. Условия рентабельной переработки месторождений данного типа. Отработка штокверковых рудных тел без предварительного дробления.
11.Технологическая группа урановых месторождений с пластообразными и штокверковыми рудными телами, практически непроницаемыми для технологических растворов, но сохраняющими проницаемость, создаваемую искусственно
Общая характеристика месторождений данного типа, особенности уранового оруднения. Создание искусственной проницаемости пород для отработки месторождений с непроницаемыми рудами и вмещающими их породами методом ПВ. Гидрогеологические условия разработки методом ПВ рассматриваемых месторождений. Особенности применения метода ПВ. Сложности в применении метода ПВ. Условия ведения процесса ПВ без участия подземных вод. Месторождения невозможные для отработки методом ПВ даже при условии проведения буровзрывных работ и маганизировании руды.
12.Гидрогеологические условия, создаваемые в процессе выщелачивания урана при скважинной разработке руд с естественной проницаемостью
Соблюдение баланса откачиваемых и закачиваемых растворов в ячейках и блоках при проведении ПВ. Работа скважин в стационарном режиме фильтрации. Обеспечение максимальной локализации зоны циркуляции растворов в пределах рудной залежи. Выбор режима закачки раствора реагента при ПВ из песчаных руд. Исключение перемещения тонких фракций в рудо-вмещающем горизонте. Режим подачи реагента в эксплуатационный блок и состав активных компонентов. Предотвращение химической кольматации прифильтровых зон и «зарастание» раствороподъемных труб. Реверсирование фильтрационного потока реагента на стадии закисления пласта. Зависимость степени охвата продуктивного горизонта геотехнологическим процессом от мощности горизонта, длины фильтров и межскважинных расстояний. Предотвращение роста удельных затрат на извлечение урана при увеличении межскважинных расстояний. Схемы отработки многоярусного оруднения.
Особенности разведки и изучения урановых месторождений, разрабатываемых методом подземного выщелачивания
1.Месторождения первой группы
Морфология рудных залежей. Закономерности распределения оруденения. Выбор методики разведки и густоты разведочной сети. Площадные размеры рудных залежей, степень прерывистости и неравномерности распределения урана. Методы разведки и подсчета запасов месторождений, предназначенных для разработки ПВ. Преимущества применения метода ПВ. Оконтуривание рудных залежей для ПВ. Фильтрационные свойства рудных залежей и вмещающих пород, литологический и минералогический состав и фациальная изменчивость. Изучение гидрогеологии и гидродинамики месторождений.
2.Изучение формы, размеров и условий залегания рудных тел
Геологические границы, контуры и размеры гидрогенных урановых месторождений. Система разведки рядами (профилями) скважин. Размеры разведочной сети для разведки запасов категории С1 и С2. Изучение формы, размеров и размещения рудных залежей в вертикальном разрезе. Одно- и многоярусное размещение залежей в вертикальном разрезе месторождении. Опыт разработки многоярусных рудных залежей методом ПВ. Разведка и подсчет запасов на месторождениях с многоярусным распределением рудных тел. Мощность рудного тела и отношение ее к мощности продуктивного горизонта, участки рудных залежей с резко изменчивой мощностью на коротких расстояниях. Глубина залегания рудных залежей и выбор схем их вскрытия и технических средств ведения процесса ПВ. Распределение запасов месторождения по глубинам залегания.
3.Проницаемость руд и пород
Условия движения выщелачивающих растворов. Четыре группы руд в зависимости коэффициента фильтрации. Фильтрационная неоднородность руд и вмещающих пород. Коэффициент фильтрационной неоднородности. Фильтрационные свойства руд во вмещающих их безрудных породах. Горизонты непроницаемых пород. Положение водоупоров в разрезе месторождения, их площадное распространение, мощность и степень сплошности.
4.Вещественный состав руд и пород
Изучение вещественного и минералогического состава руд и пород с учетом их отношения к растворителям в условиях ПВ. Минералы урана в рудах гидрогенных месторождений. Форма нахождения урана в месторождения с убогими рудами. Изучение породообразующих минералов. Три группы минералов по степени растворимости в слабых растворах серной кислоты. Образование новых минералов, вызывающих кольматацию, также жидкие и газообразные вещества, усложняющие процесс ПВ.
5.Исследование буровых скважин
Керн буровых скважин, полнота выхода керна. Литолого-стратиграфический разрез месторождения. Определение мощности рудных залежей и содержания урана в руде при помощи гамма-каротажа. Прямые методы определения содержания урана — регистрация нейтронов спонтанного деления и мгновенных нейтронов деления. Уточнение литологического разреза по скважинам методом каротажа сопротивлений и регистрации поляризации скважин. Геофизические методы определения непосредственно в скважинах глинистости, проницаемости, пористости, других водно-физических параметров рудных залежей и продуктивных горизонтов.
6.Опытные работы по подземному выщелачиванию
Индивидуальные особенности гидрогенных месторождений, пригодных для разработки методом ПВ. Задачи решаемые в процессе проведения опытных работ, детальность исследований и степень достоверности результатов. Моделирование процесса выщелачивания урановых руд в лабораторных условиях. Практика проведения опытных работ по ПВ на месторождениях гидрогенного типа показала, что неучет указанного обстоятельства может привести к ошибочным выводам, а иногда и к неоправданным материальным затратам. Последнее обстоятельство наглядно иллюстрируется следующими примерами. Порядок и методика проведения работ по исследованию фильтрационных свойств пород рудовмещающего горизонта. Исследование водно-физических свойств. Схема расположения скважин на опытном участке. Аналитическое выражение для понижений при рядных и комбинированных схемах. Определение понижения по данным аналогового моделирования.
7.Месторождения второй группы
Месторождения урана различных генетических типов, залегающие в интрузивных, эффузивных, метаморфических и сильно метаморфизованных осадочных породах, не отрабатываемые методом ПВ. Разработка забалансовых руд, образующих самостоятельные тела или слагающие периферийные части балансовых рудных тел. Кучное выщелачивание на промплощадках действующих рудников. Применение метода ПВ на действующих рудниках для вовлечения в разработку забалансовых руд. Изучение физико-механических свойств руд, предназначенных для отработки методом ПВ, и, в частности, степени трещиноватости.
8.Геолого-геофизические и гидрогеологическое обслуживание предприятий подземного выщелачивания
Цель проведения геолого-геофизических и гидрогеологических работ на объектах ПВ. Доразведка месторождений для перевода запасов категории С2 в категорию С1. Определение правильного направления геологоразведочных работ. Эксплуатационная разведка на отрабатываемых месторождениях. Геологическое, гидрогеологическое и геофизическое обслуживание эксплуатационных работ. Охрана источников водоснабжения от истощения и загрязнения. Определение места расположения цементировочных манжет, фильтров и других элементов конструкций скважин. Наблюдение за режимами откачки и закачки, а также кислотности выщелачивающих растворов, учет добычи, погашения и прироста балансовых геологических, вскрытых, подготовленных и готовых к добыче запасов.
9.Геологические работы
Документация, опробование и подсчет запасов. Объектом геологической документации и опробования на гидрогенных месторождениях урана. Нормативы кернового бурения. Бурение скважин в обводненных рыхлых отложениях. Опробование керна для месторождений гидрогенного типа Выделение пластово-окисленных пород. Опробование керна на уран. Проведение точечного литохимического опробование по всему разрезу рудоносного горизонта. Документация технологических и наблюдательных скважин. Документация контрольных скважин. Подсчет разведанных запасов и учет их добычи и погашения.
10.Геофизические работы
Литологическое расчленение разреза, определение местоположения и качества руд, наблюдение за движением выщелачивающих растворов и контроль за техническим состоянием скважин. Геофизические методы стандартного каротажа. Наблюдения за целостностью металлических обсадных колонн методами резистивиметрии, термометрии и расходометрии.
11.Гидрогеологические работы
Обеспечение контроля технического состояния, параметров эксплуатации технологических скважин, контроль параметров и учета результатов гидротехнологического процесса, анализ условий и результатов процесса ПВ, охрана окружающей среды. Освоение скважин после бурения, опробование растворо-подъемного оборудования, опробование пластовых вод. Состав и периодичность гидрогеологических и гидрогеохимических наблюдений в период закисления и отработки эксплуатационных блоков ПВ. Ведение графической гидрогеологической документация: сводный хронологический график изменения основных характеристик технологических растворов в блоке; схема пьезометрической поверхности (схема гидроизопьез) работающего участка или его части; схема пьезометрической поверхности (устойчивой депрессионной воронки) неработающего участка или его части и разрезы к ней; схема закисленности в изолиниях рН участка или части его; профили открытости (профили запескованности) технологических скважин по блокам и участкам.
Физико-химические основы процесса подземного выщелачивания
1.Общая характеристика процесса подземного выщелачивания урана из руд
Кислоты и соли карбонатов щелочных металлов используемые для выщелачивания урановых руд. Требования предъявляемые к растворителю. Условия выбора растворителя при ПВ. Основные минералогические классы урановых руд с точки зрения гидрометаллургической переработки. Преимущества и недостатки кислотного и карбонатного способов выщелачивания урана. Оптимальная кислотность для выщелачивания настурана и окисленных урановых минералов. Определение максимальной концентрации кислоты.
2.Окислительно-восстановительные процессы в технологии выщелачивания урана
Добавление окислителя для интенсификации процесса ПВ. Способ бактериального выщелачивания урановых руд. Использование кислорода в качестве окислителя. Повышение окислительного эффекта кислорода с помощью катализаторов. Использование пиролюзита в качестве окислителя. Окислители приводящие к образованию хлоридов, вызывающие коррозию аппаратуры и депрессирующие сорбцию урана при его извлечении из растворов.
3.Взаимодействие раствора реагентов с компонентами руд и вмещающих пород
Расход кислоты на выщелачивание урана, содержание примесей в растворе. Поведение отдельных компонентов породы при взаимодействии с разбавленными растворами серной кислоты. Особенности применение карбонатного выщелачивания. Растворение окислов четырех- и шестивалентного урана в кислоте. Эффективность карбонатного выщелачивания. Растворимость арсенатов, карбонатов, молибдатов, фосфатов, сульфатов и ванадатов шестивалентного урана в карбонатных растворах.
4.Механизм и кинетические закономерности извлечения урана из руд с естественной проницаемостью; кольматационные явления
Интенсивность процессов выщелачивания. Содержание и формы урановых минералов в рудах. Стадии процесса выщелачивания. Скорость транспорта растворителя к поверхности и растворенных продуктов реакции от места взаимодействия при подземном выщелачивании урана из руд с естественной проницаемостью. Развитие реакции между жидкостью и твердым веществом. Процесс выщелачивания с участием газовой фазы. Сопротивление диффузии, скорость выщелачивания и степень извлечения урана при заданной продолжительности выщелачивания. Общее сопротивление процесса. Закономерности внутренней диффузии и химической кинетики. Основная реакция растворения минералов в кислоте. Причины неполного извлечения урана. Возникновение и формы кольматации. Влияние кольматации на фильтрационные свойства пласта. Химическая, газовая, ионообменная и механическая кольматация.
5.Механизм и кинетические закономерности процесса поглощения растворенного урана безрудными породами
Сущность, механизм и условия прохождения процесса поглощения. Соотношение скоростей переноса урана и растворителя. Взаимодействие растворов с плоскостью глинистой породы в зависимости от направления градиента концентрации урана. Определение направления процесса. Породы, приводящие к процессу поглощения растворенного урана. Потери металла за счет поглощения. Рудные глины, препятствующие переносу урана в глинистые породы. Характер и масштабы переноса урана в условиях значительного развития в недрах процессов поглощения.
6.Механизм и кинетические закономерности извлечения урана из руд с искусственно создаваемой проницаемостью
Особенность извлечения урана из рудных тел с искусственно создаваемой проницаемостью на месте их залегания. Этапы при выщелачивании урана из руд, проницаемость которых обеспечивается искусственно. Кинетика выщелачивания урана из массивных руд с искусственной проницаемостью. Скорость проникновения растворителя в рудный монолит, пористость рудного монолита. Влияние образования и осаждения в порах вторичных химических соединений на кинетику извлечения. Применение селективных растворителей. Кислотоемкость массивных рудных и вмещающих пород. Определение скорости проникновения растворителя в глубь рудного куска. Ступенчатый характер выщелачивания в блоке. Определение оптимальных размеров крупности кусков руды для выщелачивания урана.
Системы разработки урановых месторождений методом подземного выщелачивания
1. Классификация систем разработки методом подземного выщелачивания
Горные выработки для подготовки месторождения к выемке. Извлечение руды — очистная выемка. 150 основных систем подземной разработки по данным Н. И. Трушкова. Индивидуальные особенности строения нового рудного месторождения, постоянное совершенствование самих систем разработки. Система разработки месторождения методом ПВ. Отличительные признаки систем ПВ. Схемы вскрытия рудных тел, подготавливаемых к эксплуатации методом ПВ. Схемы по условиям движения растворов. Конструктивные оформления геотехнологических схем подземного выщелачивания урана из руд. Классификация схем с разделением на классы и группы Системы с дроблением руд ядерными взрывами, подземным обжигом пород и др.
2. Скважинные системы подземного выщелачивания урана из руд с естественной проницаемостью
Первоначальное применение метода ПВ на месторождениях с не сложными геолого-гидрогеологическими условиями. Разработка и применение линейных схем расположения скважин с прямоугольной ячейкой, упрощенные конструкции технологических скважин и фильтров. Современное состояние действующих и разведанных для разработки методом ПВ месторождений урана. Интенсивная и экономически эффективная отработка запасов, сосредоточенных на участках и месторождениях с менее благоприятными для ПВ геотехнологическими и гидрогеологическими условиями.
3. Учитываемые элементы и главнейшие стадии скважинной эксплуатации рудных залежей
Понятие и определение элементарного ряда (ячейки), эксплуатационного блока и эксплуатационного участка. Эксплуатационные поля и единая технологическая установка (перерабатывающий комплекс). Этапы отработки запасов в эксплуатационных блоках ПВ. Стадии технологического этапа отработки запасов методом ПВ. Определением окончания стадии активного выщелачивания в блоке. Режим кислотности закачного раствора для ПВ.
4. Особенности групп систем подземного выщелачивания урана через скважины с поверхности
Площадное (ячеистое), линейное и комбинированное расположение скважин. Распространенные в бывшем Советском Союзе и за рубежом получили системы ПВ. Особенности применения площадных (ячеистых) системы расположения скважин. Особенности линейной системы расположения скважин. Густота сети эксплуатационных скважин. Теоретическое и расчетное обоснование расстояний между скважинами, выбор расстояний между скважинами.
5. Шахтные системы подземного выщелачивания урана в блоках из руд с естественной проницаемостью
Характеристика урановых руд на которых применяются казанные системы. Режим движения выщелачивающего раствора и конструктивные элементы участка отработки. Системы ПВ с напорным фильтрационным потоком раствора реагента. Необходимые условия применения систем. Реверсирование фильтрационного потока при выщелачивании. ПВ урана в блоках в массиве естественного залегания руд.
6. Шахтные системы подземного выщелачивания урана в блоках из отбитых и замагазинированных руд
Характеристика месторождений на которых применяются шахтные системы подземного выщелачивание. Проведение предварительной отбойки и магазинирования руд на месте залегания. Выбор параметров буровзрывных работ и определении необходимой для ПВ кусковатости отбитых руд. Варианты применяемых систем ПВ.
7. Комбинированные системы разработки из элементов скважинных и шахтных систем подземного выщелачивания
Общие принципы комбинированных систем разработки, эффективность способа. Извлечение металла из забалансовых и оставленных в зонах обрушения отработанных блоков отработанных месторождений. Использование комбинированных систем при неглубоком залегании рудных тел, требующих создания искусственной проницаемости. Комбинированные системы из элементов традиционных систем разработки и шахтных систем подземного выщелачивания
Выщелачивание уранового сырья
1.Кислотное выщелачивание
Урановое сырье. Соединения урана. Методы обогащения уранового сырья. Физические и химические методы обогащения. Кислотное выщелачивание урановых руд. Химия кислотного выщелачивания. Кислотное выщелачивание под давлением. Аппаратурное оформление кислотного выщелачивания урана из руд. Современные тенденции в технике кислотного выщелачивания.
2.Карбонатное выщелачивание.
Карбонатное выщелачивание. Химия карбонатного выщелачивания. Карбонатное выщелачивание под давлением. Аппаратурное оформление карбонатного выщелачивания урана из руд. Современные тенденции в технике карбонатного выщелачивания.
3.Подземное выщелачивание.
Подземное выщелачивание. Условия применения метода подземного выщелачивания. Скважинные системы подземного выщелачивания урана из руд с естественной проницаемостью. Аппаратурное оформление подземного выщелачивания урана из руд. Современные тенденции в технике подземного выщелачивания.
4.Кучное выщелачивание.
Кучное выщелачивание. Условия применения кучного выщелачивания. Режим кучного выщелачивания. Аппаратурное оформление кучного выщелачивания урана из руд. Современные тенденции в технике кучного выщелачивания.
5.Бактериальное выщелачивание.
Бактериальное выщелачивание. Физико-химические основы бактериального выщелачивания. Условия бактериального выщелачивания. Аппаратурное оформление выщелачивания урана из руд. Современные тенденции в технике бактериального выщелачивания.
Переработка урановых растворов осадительными методами
1.Переработка сернокислых растворов урана
Обработка урановых щелоков основными реагентами. Полнота осаждения. Мешающие ионы. Влияние концентрации урана в растворе на метод осаждения. Осаждение аммиаком. Осаждение известью. Осаждение содой. Осаждение оксидом магния. Осаждение в виде фосфатов. Осаждение полиуранатов из очищенных растворов урана.
2.Осадительная технология карбонатных урановорудных растворов.
Влияние рН на осаждение урана из карбонатных растворов. Осаждение щелочью. Восстановление шестивалентного урана. Оптимальные условия осаждения. Осаждение урана водородом под давлением.
Сорбционные методы переработки урановых растворов
1.Физико-химические основы ионообменной сорбции и десорбции
Статика ионного обмена. Кинетика ионного обмена. Динамика ионного обмена. Общие закономерности динамики сорбции и десорбции. Равновесие и диффузия в динамике сорбции. Исследование сорбции из потока раствора во взвешенном слое сорбента. Процессы ионного обмена в псевдоожиженном слое.
2.Сорбционное извлечение урана из сернокислых растворов.
Классификация ионитов. Требования к ионитам. Требования к ионитам, применяемым в технологии извлечения урана подземным выщелачиванием. Основные закономерности сорбционного процесса. Аппаратурно-технологические схемы сорбционных и десорбационных процессов.
3.Сорбционное извлечение урана из пульп.
Основные закономерности. Требования к смоле и пульпе. Аппаратурно-технологические схемы сорбционных и десорбационных процессов.
4.Сорбционное извлечение урана из карбонатных растворов.
Основные закономерности. Требования к смоле и пульпе. Аппаратурно-технологические схемы сорбционных и десорбационных процессов.
5.Десорбция урана с насыщенных смол.
Основные способы десорбции. Элюэкс-процесс. Нитратный способ. Твердофазная десорбция. Жидко-фазная десорбция. Способ конверсии. ЭД- и ИД-процессы.