Геотехнологические методы разработки рудных месторождений

Геотехнологические  методы разработки рудных месторождений. 
 

      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.  

I. Урановая отрасль Казахстана: история, состояние, перспективы

 

1.      Ураноносность территории Казахстана.

Состояние минерально-сырьевой базы, направления  развития, эндогенные и экзогенные месторождения.

2.      Способы отработки месторождений урана.

Физико-химические основы подземного выщелачивания. Характерные  особенности геотехнологических методов  добычи и их классификация. Системы  разработки месторождений ПСВ.

3.      Типы месторождений.

Бурение и оборудование гидрогеологических скважин. Бурение и оборудование инженерно-геологических скважин. Основные эксплуатационные показатели процесса ПСВ. Типизация геотехнологических признаков. 

II. Гидрогеология урановых месторождений инфильтрационного типа

Гидрогеология и гидрогеологические работы.

 

1        Благоприятные факторы проведения ПСВ.

Краткая характеристика гидрогеологических работ  при разработке месторождений урана  способом ПСВ Основные принципы проектирования ПСВ. Опытно-фильтрационные  работы. Геофизические методы послойной оценки фильтрационных свойств пород и руд  Лабораторные геотехнологические испытания руд. Опытное геотехнологическое опробование в натурных условиях.

2        Гидрогеологическое районирование месторождений применительно к способу ПСВ.

Проведение  натурных опытов по подземному выщелачиванию  руд. Этап эксплуатации. Гидрогеологические работы, выполняемые на стадии завершения отработки и ликвидации блоков Общая  модель инфильтрационного рудообразования.   

3       Особенности гидрогеологического и геотехнологического изучения месторождений урана пластово-инфильтрационного типа.

Замеры  уровней подземных вод. Контроль состояния подземных и поверхностных  вод. Бурение и оборудование инженерно-геологических  скважин. Основные эксплуатационные показатели процесса ПСВ Типизация геотехнологических признаков.

      Геофизические исследования  скважин на месторождениях  урана 

 

1.         Геофизические исследования  скважин (ГИС) на месторождениях

урана пластово-инфильтрационного  типа

Ггические задачи, решаемые ГИС. Технические задачи, решаемые ГИС. Технологические задачи, решаемые ГИС. Экологические задачи, решаемые ГИС.

2.         Краткая характеристика методов ГИС.

Гамма-каротаж  интегральный (ГК). Гамма-каротаж спектрометрический (CГК). Электрокаротаж сопротивлений (КС). Индукционный каротаж. (ИК). Инклинометрия. Нейтрон-нейтронный каротаж ННК). Каротаж по мгновенным нейтронам деления (КНД-м). Гамма-гамма плотностной каротаж (ГГК)

3.         Методы ГИС  для решения технических  задач.

Кавернометрия. (КВ). Токовый каротаж  (ТК). Термометрия (ТМ). Расходометрия  (Рх). Гидрогеохимический каротаж (ГХК).

4.                  Комплексирование и периодичность ГИС.

Традиционный  комплекс методов ГИС при ПСВ. Общие требования к комплексам ГИС  на отдельных   этапах. Комплексы ГИС при доразведке и эксплуатационной разведке.

Комплексы ГИС при  подготовке участка к эксплуатации. Комплексы ГИС при эксплуатации участка. Комплексы ГИС при  ликвидации участка. Роль опорных Ггических скважин  на стадии доразведки. Комплексы ГИС на опорных скважинах.

5.                  Метрологическое обеспечение  ГИС, интерпретация  результатов. 

Метрологическое качество результатов по опорным  скважинам и методика интерпретации. Оценка метрологического качества полевых  материалов.

6.                  Радиометрический  промер  керна и анализы проб.

Специальные исследования растворов, керна и  шлама.

7.         Организация и основные требования при проведении ГИС.

Отчетность  и ведение документации, перечень основных документов. Охрана труда  и вопросы общей техники безопасности при организации  и проведении ГИС Радиационная безопасность при работах с источниками.  

      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