Введение к работе
Актуальность темы
Многие исследователи и ученые, оценивая современную ситуацию в решении вопросов оценки ресурсного потенциала урановой отрасли России, считают ее неблагополучной. За последние десятилетия не открыто ни одного крупного месторождения с рентабельными урановыми рудами, поэтому объем добычи урана в настоящее время и на ближайшую перспективу не сможет обеспечить даже внутренние потребности России в урановом топливе. Потребности в сырье для производства ядерного топлива в России значительно превосходят добычу урана, а недостаток его покрывается складскими запасами.
Учитывая стратегию развития атомной энергетики России до 2020 г. и долгосрочные контракты, по которым Россия должна снабжать республики бывшего СССР, в которых были построены АС, дефицит урана составит 39% от общих потребностей.
В середине XX столетия высокие концентрации урана (К >100) были обнаружены в ряде угольных бассейнов - Челябинском, Подмосковном, Канско-Ачинском, Южно-Уральском, Иркутском. При этом уран в углях является потенциально токсичным элементом вследствие своей ядовитости и радиоактивности материнских изотопов.
Кроме урана в урано-уголышх месторождениях содержится в концентрациях, рентабельных для промышленного извлечения, ряд других элементов - рений, германий, молибден, селен, серебро, а также торий, золото, который может являться сырьевой базой химико-технологической промышленности России.
Комплексное освоение урано-угольных месторождений предполагает использование всех содержащихся в угольных пластах полезных
компонентов при применении рационального сочетания известных и перспективных физико-химических технологий.
В связи с резким повышением мировых цен на уран, запасы, ранее отнесенные к забалансовым, могут рентабельно разрабатываться как ценное полиметаллическое сырье.
В этих условиях особую значимость и актуальность приобретает научная задача обоснования технологии комплексного освоения запасов урано-угольных месторождений Подмосковного бассейна с учетом радоновыделения в подземные горные выработки, позволяющей использовать в технологическом цикле низкокипящие тяжелые жидкости с целью повышения качества исходной продукции и использования отходов первичной переработки в технологии закладки отработанных подземных камер.
Целью диссертации является обоснование технологии комплексного освоения запасов урано-уголышх месторождений на базе разделения компонентов горной массы с последующей утилизацией шахтной породы в выработанном пространстве, обеспечивающей повышение эффективности и экологичности горного производства.
Основная идея работы заключается в использовании при управлении качеством добытой урано-угольной массы низкокипящих и способных экстрагировать природные органические соединения тяжелых жидкостей, обеспечивающих полноту извлечения полезных ископаемых и повышения уровня технологичности производства.
Методы исследования. В работе использован комплексный метод исследований, включающий метод научно-технического обобщения информации, классификации и синтез технических решений, аналитические методы исследований, методы математического моделирования и экспериментальные методы лабораторного анализа.
Основные научные положення, разработанные лично соискателем:
урано-угольные месторождения следует рассматривать как потенциально пригодные для промышленной отработки, а содержащийся в концентрациях, рентабельных для промышленного освоения ряд других элементов, может являться сырьевой базой химико-технологической промышленности России;
концепция экологически чистого комплексного освоения урано-угольных месторождений Подмосковного бассейна основывается на реализации эффективных путей повышения ценности урано-угольного сырья и продуктов его переработки с использованием ншкокипящих тяжелых жидкостей и с последующим размещением отходов в выработанном пространстве шахт;
параметры технологии отработки урано-угольных пластов Подмосковного бассейна определяются в зависимости от места расположения ураносодержащих включений в структурной колонке пласта и от величины абсолютного радоновыделения в очистные и подготовительные горные выработки шахт.
Научная новизна работы состоит в следующем:
сформулированы новые методические положения разработки экологически чистой технологии освоения запасов урано-угольных месторождений, отличающиеся тем, что задача их комплексного использования требует рассмотрения всей технологии превращения ресурсов в конечный продукт как единой системы с учетом выделения радона из разрабатываемого урано-угольного пласта и вмещающих пород;
впервые установлены закономерности изменения процентного содержания серы в процессе экстракции низкокипящими нерастворимыми в воде средами на структуру органической массы
бурого угля, отражающие полноту и скорость экстракции угольной органики от времени для основных типов подмосковного бурого угля;
- предложена концепция технологии комплексного освоения урано-
угольного месторождения Подмосковного бассейна с учетом горно
геологических условий и использования физико-механических свойств
исходного сырья, базирующаяся на экологически безопасных
низкокипящих жидкостях, параметрах и режимах процесса разделения
сред.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:
корректной постановкой задач исследований, обоснованным использованием комплексного метода исследований, включающего метод научно-технического обобщения информации, классификации и синтез технических решений, аналитические методы исследований, методы математического моделирования и современных программных средств;
достаточным объемом лабораторных исследований и вычислительных экспериментов, результаты которых свидетельствуют об удовлетворительной сходимости разработанной технологической модели (отклонение не превышает15%).
Научное значение диссертации заключается в разработке концепции комплексного освоения урано-угольных месторождений и найденном решении повышения качества угля путем его реагентного модифицирования низкокшшцей тяжелой жидкостью на основе фторалканов.
Практическое значение работы заключается в том, что разработаны методические рекомендации по выбору технологических параметров выемочных участков с учетом выделения в горные выработки радона из угольного пласта и вмещающих пород.
Предложен метод извлечения органической серы из угля путем его
реагентного модифицирования низкокшшцей тяжелой жидкостью.
Создан программный модуль, позволяющий автоматизировать процесс решения инженерных задач при выборе средств комплексной механизации, с учетом всего многообразия очистных комплексов и рыночной цены на них. Разработанный программный модуль применяется при решении научных задач и в учебных целях при подготовке горных инженеров.
Реализация выводов и рекомендаций. Разработанные рекомендации по технологии комплексного освоения урано-угольных месторождений могут быть приняты к использованию ОАО «ПНИУИ» при разработке проекта освоения Вельского урано-угольного месторождения. Разработанный программный модуль по выбору средств комплексной механизации используется в учебном процессе на кафедре ПРПМ.
Апробация работы Основные научные и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «Подземной разработки пластовых месторождений» Московского государственного горного университета (2007-2009), докладывались на семинарах научных симпозиумов «Неделя горняка» (г. Москва, 2008-2009).
Публикации. По результатам научных исследований опубликованы 4 статьи.
Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, содержит 35 рисунков, 13 таблиц и список литературы из 121 наименования.
