2.2. Добыча поваренной соли подземным выщелачиванием

Еще одним способом применения физического растворения полезного минерала является подземное выщелачивание поваренной соли. Данный метод используется в тех случаях, когда пласты соли, залегающие в недрах Земли, размывают грунтовые воды, при этом образуется естественный подземный солевой рассол.

Такие рассолы могут извлекаться на поверхность через колодцы или буровые скважины. Извлечение соли на поверхность в виде рассола проще и дешевле, чем в твердом виде, и особенно удобно, когда эта соль подвергается дальнейшей переработке в растворе. Поэтому в ряде случаев оказывается целесообразным осуществлять подземное выщелачивание соли из соленосной породы искусственным способом [5].

Образование соляных рассолов возможно при систематическом орошении водой и постепенном размывании подземных камер в солевом пласте, или затоплением камер. В таком случае, образующийся концентрированный рассол выкачивается насосами.

Также применяют более совершенный способ выщелачивания через буровые скважины. Данный способ заключается в том, что в скважину, закрепленную колонной стальных обсадных труб диаметром 150—250 мм, вставляется труба меньшего диаметра (75—100 мм). По одной из этих труб с помощью центробежного насоса высокого давления (20—25 ат) в пласт соли нагнетается вода. Она растворяет соль и в виде рассола выдавливается на поверхность по другой трубе. Различают два режима работы скважин — противоточный, когда воду подают по наружной трубе, а рассол поднимается на поверхность по внутренней (рисунок 2.3 а), и прямоточный, когда по внутренней трубе подают воду, а рассол выдавливается по наружной трубе. Глубина скважин и давление, под которым в нее подают воду, зависят от глубины залегания пласта соли или подземного источника рассола. Производительность такой скважины составляет около 10—25 м3 рассола в 1 час. Иногда воду подают в скважину самотеком; в этом случае рассол, который имеет большую плотность, не может достигнуть поверхности за счет давления столба воды, и его откачивают глубинным насосом, опущенным в скважину до уровня, определяемого разностью плотностей рассола и воды.

Камера, образующаяся в пласте соли при размывании его водой через буровую скважину, постепенно приобретает форму, близкую к форме опрокинутого конуса, так как в результате естественной конвекции боковая поверхность, а особенно потолок камеры, растворяется быстрее, чем дно, покрытое насыщенным рассолом и шламом механических примесей. Поэтому боковая поверхность становится все более пологой и затем покрывается слоем пустой породы, препятствующим дальнейшему выщелачиванию. Интенсивность рассолообразования уменьшается, и эксплуатацию скважины приходится прекращать, когда образующая конуса достигает угла 30—40°. В результате этого запасы месторождения при таком способе эксплуатации используются не больше чем на 5—15%.


Рис. 2.3. Схема выщелачивания пласта соли через буровую рассольную скважину: а – противоток, б – гидровруб.

Эксплуатация скважин может осуществляться также комбинированным противоточно-прямоточным методом. Основная стадия здесь прямоток, когда происходит «размыв» слоя соли с образованием большого количества рассола; при более короткой стадии работы противотоком происходит «промывка» скважины с удалением из нее большей части нерастворимых частиц.

Продолжительность цикла чередования направления потоков внутри скважины равна, например, 2 ч при соотношении продолжительности режимов «размыва» и «промывки» в пределах от 7: 1 до 3: 1.

Более совершенной является эксплуатация скважин с гидроврубом (рис. 2.3 б). В этом случае вместе с водой в скважину нагнетают воздух или нефть. Вначале поддерживают уровень воды на постоянной высоте 1—1,5 м от забоя. При этом растворение идет только по окружности камеры, потолок же предохраняется «от действия воды тонким слоем «нерастворителя» — воздуха или нефти. Образуется вруб — приблизительно плоская цилиндрическая камера высотой 1—1,5 м и диаметром 100 м и больше. После этого воздух или нефть выдавливают на поверхность, повышая уровень рассола. При этом происходит интенсивное растворение потолка камеры. Осаждение пустой породы на растворяющейся поверхности не происходит и использование запасов месторождения возрастает.

Наиболее прогрессивным является ступенчатое выщелачивание, особенно для разработки пластов соли, содержащих много нерастворимых включений. В этом случае вначале производят размыв не в форме вруба, т. е. плоской щели, а в форме конуса, обращенного вершиной вниз. Затем, периодически повышая уровень подвода воды и изменяя уровень отбора рассола, производят ступенчатое растворение соли, так что камера выщелачивания принимает форму, близкую к цилиндру, с основанием в виде воронки и сводчатой кровлей. Нерастворимые включения скапливаются в нижней части камеры. Степень использования пласта соли резко возрастает.

Питание пласта соли водой для его размыва и откачку рассола производят и по разным скважинам — по одним подают воду, по другим откачивают рассол. При такой групповой системе эксплуатации скважин коэффициент извлечения соли особенно возрастает при последовательной отработке запасов по падению пластов и при использовании провальных воронок, образовавшихся в результате выщелачивания. Это позволяет сократить число водоприемных скважин и значительно увеличить количество подаваемой воды.

Образующиеся при подземном выщелачивании пустоты могут явиться причиной обрушения кровли камер — опускания и обвалов надсолевых пород. Поэтому метод извлечения солей может использоваться лишь при достаточной прочности покровных пластов.

После добычи соли методом подземного выщелачивания в специально оборудованных цехах происходит очистка рассолов в специальном резервуаре от солей кальция и магния. После этого рассол направляют в камеры, где создается пониженное давление - вакуум. При давлении меньше атмосферного рассол начинает кипеть при более низких температурах, чем обычно, и активно испаряется. Кристаллики соли выпадают в осадок. Центрифугой их отделяют от жидкости. Производители получают соль «Экстра» очень тонкого помола.

Максимальное содержание Na2S04 в пересчете на сухое вещество составляет 0,2%.

Процесс выработки вакуумной соли подразумевает высокоэффективное оборудование и оптимальность технологического процесса на всех его стадиях. Такая технология снижает производственные затраты и повышает экологическую безопасность производства.

<< | >>
Источник: Самойлик В. Г.. Специальные и комбинированные методы обогащения полезных ископаемых: учебное пособие. 2015

Еще по теме 2.2. Добыча поваренной соли подземным выщелачиванием:

  1. Ограничение потребления поваренной соли
  2. ДОБЫЧА
  3. 2.7.1. Добыча руды
  4. Перколяционное выщелачивание
  5. 2.7.3. Выщелачивание
  6. Каковы особенности охраны подземных водных объектов?
  7. 2.7.2. Подготовка руды к выщелачиванию
  8. 1.1. Подготовка минерального сырья к выщелачиванию
  9. 1.2.1. Выщелачивание с перемешиванием материала с растворителем
  10. 2.5. Технология автоклавного выщелачивания вольфрама
  11. Меры, сопутствующие войне: заложники, пленные, добыча
  12. Глава 3У ИСТОКОВ «ПОДЗЕМНОЙ РЕКИ»
  13. 2.4. Технология автоклавного выщелачивания при получении глинозёма
  14. Соли лития
  15. 28.8. Соли металлов
  16. 7. Технология проведения взрывных работ при подземных выработках