Максимально очистить недра от радиации с помощью СПВ — расчеты для урановых компаний на МАЙНЕКС ЦА

Irina Dorokhova | Апрель 25, 2017 | Просмотров: 438

Участники «урановой» сессии на форуме МАЙНЕКС Центральная Азия поделились новыми разработками для урановой отрасли и очертили существующее положение дел в ней.

Василий Савин kpmgПартнер KPMG Василий Савин и его коллега, директор департамента инвестиций и рынков капитала в Казахстане и Центральной Азии Арман Нуркин представили текущую ситуацию в урановой отрасли. С точки зрения спроса, ситуация разнонаправленная: Европа и Япония сокращают атомную генерацию, Китай ее наращивает, от США значительного прироста ждать сложно. Сравнительно новые сферы, которые могут получить развитие, – ядерная медицина и малые реакторы.

С точки зрения предложения, с 2016 года ключевые игроки объявили о сокращении производства. Продолжения этой тенденции можно ждать и в 2017 году. Cameco сократила производство на 38% в 2016 году и, вероятно, сократит его на 51% в 2017 году. Рудник Paladin в Намибии, вероятно, будет работать на 75% своей мощности в 2017 году. «Казатомпром» заявил о 10%-ном сокращении объемов производства в Казахстане. В целом в мире объем предложения сократится на 13% по сравнению с прошлым годом.

За последние годы (после аварии на Фукусиме) предложение росло, а спрос падал. По оптимистичному сценарию, потребности реакторов в желтом кеке будут составлять в 2020 году 78 тыс. тонн урана, а в 2035 году – 122 тыс. тонн. Пессимистический сценарий предусматривает, что потребление вырастет до 66 тыс. тонн в 2020 году и до 72 тыс. тонн – в 2035-м. Однако даже при самом консервативном сценарии спрос к 2020 году будет превышать предложение, уверен докладчик.

Прогнозы по цене отличаются вдвое: хотя большинство ждет роста цен, но для одних это $30 за фунт к 2021 году, для других — $62.

KPMG провела анализ прибыльности ключевых игроков по данным за 2015 год. Картина доходности оказалась разнообразной. У «Казатомпрома» самая низкая маржинальность EBITDA (5,9%) среди добывающих компаний. Среди компаний, занимающихся переработкой желтого кека, самую высокую маржинальность EBITDA показали Urenco (63,4%) и ТВЭЛ (43,5%).

Тем не менее, «Казатомпром» и, в целом, Казахстан — лидер по производству на урановом рынке, ведет работу, чтобы быть представленным на всех переделах атомно-уранового цикла. Однако для полного его завершения Казахстану не хватает собственной АЭС. По мнению KPMG, обладание собственной АЭС поможет стране подняться в рейтинге «Энергетическая трилемма» (сейчас Казахстан занимает 82 место из 125 стран) и улучшить экологическую ситуацию, так как в концепции сокращения углеродных выбросов АЭС относятся к числу «зеленых» источников энергии.

 

ВолковгеологияСоветник предправления АО «Волковгеология» Бауржан Дуйсебаев представил неожиданную презентацию: речь в ней шла не о геологоразведке, а о геоэнергетике: об извлечении энергии из низкопотенциальных источников тепла – продуктивных растворов. Смысл технологии – перевести рудники на самообеспечение электроэнергией.

По данным докладчика, СПВ – самый низкоэнергозатратный способ добычи: на добычу тонны материала необходимо всего 8-14 кВт/час электроэнергии. Для сравнения – для добычи тонны материала из шахты требуется 80-85 кВт/ч, из карьера  — 20-25 кВт/ч. Принцип действия установки по извлечению энергии – отведение тепла от газообразного цис-бутена-2 и возвращение его в жидком состоянии обратно в теплообменник / парогенератор.

В «Волковгеологии» рассчитали, что скважина 400 м дает 20 кВт тепловой мощности , 500 таких скважин – 10 МВт.  «Если всего на рудниках имеется ≈ 5000 скважин – потенциал знергосбережения  — 500 МВт, что в 6 раз превышает объем покупаемой извне электроэнергии. При конверсии этого тепла в электричество с КПД 10%, полученная мощность 50 МВт составит более 60% от покупаемых на рынке 80 МВт. Объем электроэнергии годовой 50*8000 = 400 000 МВт*час, что соответствует выручке 40 млн.$ (при цене ≈ 1 кВт*ч в 10 центов). Это сравнимо с доходом рудников от добычи урана», — привел расчеты докладчик.

Опыт рудника Ирколь показал, что три тепловых насоса по 50 кВт позволил получить 150 МВт тепловой мощности или 15 МВт электрической (КПД 10%).

Затем в докладе  сопоставлялись цифры по производству электроэнергии из продуктивных растворов с количеством энергии, которые можно получить из 1 тыс. тонн урана: (738 тонн природного урана). С поправкой на долю топлива в реакторе – 271 МВт, на долю урана в топливе – 81 МВт, с поправкой на степень выгорания U-235 в реакторе, получилось около 24 МВт электрической или 70 МВт тепловой энергии.

«Из тепла ПР уранового рудника можно получить через ТНУ столько же или больше энергии, сколько из урана получают энергетики с применением полного ядерно-топливного цикла через строительство  АЭС и многочисленных других предприятий ЯТЦ.  Это открывает новый инновационный короткий путь  Казатомпрому к именно энергетической компании», — уверенно закончил докладчик.

 

ИбраевЗампредседателя правления АО «НАК «Казатомпром» Бауржан Ибраев рассказал о повышении эффективности научно-технического потенциала АО «НАК «Казатомпром» и основных  направлениях НИОКР. За 2009-2016 годы «Казатомпром» получил 172 патента, в НИОКР работает 462 человека.

Так, например, на месторождении Жалпак «Казатомпром» намерен запустить опытную добычу урана с использованием мобильных комплексов. В настоящее время производится оборудование. В дальнейшем предполагается разработать мобильные комплексы для попутного извлечения РМ и РЗМ при подземном выщелачивании урана, а также комплексы, выпускающие товарный десорбат и ХКПУ.

В первом полугодии 2017 года предполагается внедрить передвижную установку для проведения химической обработки фильтровой части технологических скважин.

ТОО «ИВТ» создало первичный симулятор по моделированию давлений, скоростей фильтрации и линий тока в анизотропной среде. Проводится адаптация и интеграция симулятора с системой «Рудник».

ТОО «ЮГХК» намерено использовать высокоскоростную сорбцию на новые марки крупнозернистых смол. Их использование должно увеличить производительность      сорбционного передела и вовлечь в отработку мелкие месторождения и локальные залежи.

На нескольких месторождениях внедрена технология пероксидного осаждения. Эта технология, по словам докладчика, проста в использовании, позволяет достичь практически 100%-ного извлечения. Экономический эффект от внедрения должен составить более 10 млрд. тенге.

На ТОО «Байкен — U» уже введен в эксплуатацию непрерывный каскад пероксидного осаждения, оптимизированы рабочие технологические параметры, сокращено потребление химических реагентов на 5-10%. На руднике «Семизбай» (входит в ТОО «Семизбай-U») разработано предварительное  ТЭО для внедрения пероксидного осаждения. На ТОО «Каратау», ТОО «СП «Инкай» сокращено потребление химических реагентов  (пероксида, щелочи) на 5-10% на стадии пероксидного осаждения.

Также «Казатомпром» исследует уран-бериллиевое топливо. Еще одно направление разработок – изделия и материалы из редких и тугоплавких металлов (тантал, ниобий и  др.) для аддитивных и медицинских технологий.

Наконец, «Казатомпром» надеется прирастить запасы к 2025 году – более 60 тыс. тонн.

Директор программы развития минерально-сырьевой базы Uranium One Group Александр Бойцов заинтересовался, сколько стоит мобильная установка на сто тонн. Оказалось, что установка мощностью 150 тонн стоит около $4 млн.

На вопрос, занимается ли «Казатомпром» рекультивацией, господин Ибраев отметил, что в 2017 году компания будет ликвидировать отработанный Мынкудук Восточный.

 

БойцовВ своем докладе о состоянии, перспективах и вызовах для урановой промышленности Александр Бойцов сообщил, что добыча урана растет с 2004 года и, не считая спада в 2015 году, выросла на 50% до 62,4 тыс. тонн в 2016 году. В 2015-2016 году рост обеспечила тройка лидеров — Казахстан (39% добычи), Канада (22%) и Австралия (9%). Основной прирост добычи дал новый рудник Сигар Лейк в Канаде.

Добыча методом СПВ выросла за 12 лет в 3,8 раза (с 8 тыс. тонн в 2004 году до 30 тыс. тонн в 2016 году). Основной вклад внес Казахстан, увеличивший добычу в 10 раз. Пять других стран, где также работает СПВ, добыли этим методом 10% мирового объема. Таким образом, почти половина всего урана в мире добывается с помощью СПВ.

До 1989 года шел период накопления урана: он нужен был ядерным державам для оружия. После 1989 года начался период расходования. С 1945 года было суммарно произведено 2,75 млн тонн урана. Использовано в реакторах около 2,21 млн тонн. Таким образом, потенциальные складские запасы могут составлять 540 тыс. тонн.

В соответствии с базовым сценарием UxC и WNA, спрос превысит предложение из действующих и планируемых рудников и из вторичных источников к 2023 году, и затем будет стабильно превышать предложение

Пока же урана производится больше, чем это необходимо. Этим активно пользуются китайские компании, наращивая свои складские запасы по низкой цене. Добыча урана должна вырасти с 60 до 90 тыс. тонн к 2035 году. Но добыча из уже запланированных к производству рудников в лучшем случае может компенсировать выбывающие мощности. Поэтому растущий спрос (с 2023 года), предположительно, будет удовлетворяться за счет добычи на новых перспективных рудниках —  до 30 тыс. тонн урана в год к 2035 году.

Проблема в том, что к 2030 году запасы категории менее $80/кг собственно урановых месторождений уменьшаться  вдвое, а более половины оставшихся  относятся к руднику Олимпик Дэм, где уран — попутный компонент. Поэтому после 2020 предполагается дефицит дешевых запасов.

Сдерживают развитие добычи урана низкие цены, которые приводят к тому, что проекты закрываются, откладываются или снижают производства. Не добавляют оптимизма финансовые и экологические риски, политическое, социальное противодействие.

Общее количество запасов значительно и обеспечат потребности на далекую перспективу. Но разведанные запасы в категории ниже $80 за кг за шесть лет уже сократились наполовину — с 59% до 27%. Запасы в категории ниже $40 за кг за тот же период сократились с 796 до 647 тыс. тонн.

Большинство стран сокращают инвестиции в геологоразведку и строительство рудников. Только Китай продолжает инвестировать (более половины из общего объема инвестиций 2014 года ($1 млрд) пришлось на строительство рудника Хусаб). Лидеры по разведке в урановые месторождения в 2014 году – Канада ($526млн), Китай ($197млн), США – ($101млн). В 2015 году более 90% инвестиций в геологоразведку за рубежом пришлось на Китай.

Красная книга МАГАТЭ свидетельствует, что запасы урана для СПВ в Казахстане составляют 760 тыс. тонн, однако 98% запасов в категории ниже $80 за тонну уже или вовлечены в отработку, или будут вовлечены в ближайшем будущем. Казахстан уже заявил о снижении добычи урана на действующих и строящихся рудниках после 2020 года на 40% к 2030 году и на 70% к 2035 году в связи с исчерпанием сырьевой базы. Возможности запуска новых рудников ограничены.

 

солодовВ  докладе «Обращение с остаточными сернокислотными растворами СПВ урана: принципы и прогноз» директор программ инновационного и технологического развития Игорь Солодов напомнил, что СПВ – самый безопасный способ добычи урана: за 50 лет существования рудников такого типа, по информации МАГАТЭ, ни один сотрудник не заболел лучевой болезнью. Поскольку СПВ еще и самый дешевый, по прогнозам, его доля в общем объеме добычи вырастет до 60%.

Обследование природных подземных вод на урановых гидрогенных месторождениях в Узбекистане, Казахстане, Австралии, США и России показало, что по содержанию радиоактивных и стабильных элементов они не пригодны для хозяйственно-питьевого и технического водоснабжения.

После завершения СПВ на месте отработанных рудных залежей образуются линзы остаточных сернокислых растворов. Линзы не остаются неизменными во времени и пространстве, а начинают «самоочищаться» от вредных веществ под действием защитных геохимических свойств геологической среды. Самоочистка происходит четырьмя способами:

  • Нейтрализация в рудовмещающих и зарудных породах
  • Восстановление в зарудных породах
  • Сорбция новообразованными минералами
  • Переработка естественной подземной микрофлорой (участвуют сульфатредуцирующие, денитрифицирущие и водородобразующие бактерии).

Исследования месторождений Учкудук и Южный Букинай (Узбекистан), Ирколь и Канжуган (Казахстан) показали снижение уровня кислотности  благодаря существованию восстановительной среды.

Результаты геоэкологического моделирования на месторождении Хохловское показали распределение вновь образованных минералов (гипс, алунит, ярозит) в зависимости от содержания урана, распределения сульфатов и уровня рН в выщелачивающих растворах.

Таким образом, СПВ не загрязняет, а, напротив, очищает недра от радиоактивности, так как удаляется длительно существующий источник радиоактивности – уран, с периодом полураспада 4,5 млрд. лет. При этом техногенного загрязнения также не происходит, поскольку использование кислых растворов нивелируются восстановительной средой.

 

СередкинГлавный геолог по ресурсам SCA Global Максим Середкин рассказал о новой системе моделирования и проектирования месторождений, которая позволяет более точно подсчитывать запасы, понимать процессы в скважинах и, как следствие, более точно вести отработку ролл-фронтов методом СПВ. По мнению господина Середкина, существующая система подсчета запасов на основе содержаний не учитывает специфику ролл-фронтов и технологии СПВ, где ключевые параметры – это проницаемость и продуктивность. Как следствие, для международной классификации ресурсов и резервов использовались данные подсчета ГКЗ, но с очень консервативной конвертацией запасов в международные категории.

CSA Global разработал методику детального моделирования зон пластового окисления, отрабатываемых СПВ. В течение 2012-2016 годов выполнено моделирование для шести рудников (пяти месторождений) как в Чу-Сарысуйской, так и Сырдарьинской провинциях практически во всех рудоносных горизонтах.

При моделировании гидрогенных месторождений урана для повариантного подсчета запасов принимался метропроцент или продуктивность урана (кг/м2) , который рассчитывался на основе содержаний.

Интерпретация рудных тел и каркасное моделирование проводились в несколько этапов:

  • Построение поверхностей между горизонтами;
  • Увязка маркирующих непроницаемых / глинистых горизонтов;
  • Построение мешковых частей роллов, увязка с зонами пластового окисления (ЗПО) либо корректировка ЗПО;
  • Построение крыльевых частей роллов;
  • Построение останцовых рудных тел;
  • Построение отдельных линз непроницаемых отложений / глин, уточнение каркасной модели оруденения

«Разработанная методика трехмерного моделирования распределения фильтрационных свойств помогает в понимании течения растворов при выщелачивании и гидродинамическом моделировании – прогноз и выявление застойных участков и зон образования преимущественного течения растворов (каналов). Фильтрационная и ресурсная блочная модели позволяют оценить распределение минерализации по зонам с различными значениями проницаемости», — объяснил господин Середкин.

Для решения основных производственных задач сотрудники СТИ НИЯУ МИФИ разработали и внедрили на Далуре и Хиагде комплексное программное обеспечение, куда входят

  • система автоматизированного проектирования,
  • технологическая информационная система добычного комплекса
  • геотехнологическая моделирующая система (ядро комплекса)
  • система оптимизации технологического процесса
  • система планирования и прогнозирования геотехнологических показателей
  • информационно-аналитическая система
  • технико-экономическая система

Полный программный комплекс позволяет получать точные данные, ускорить их получение, принимать более корректные решения, повысить производительность и экономическую эффективность за счет более точного использования ресурсов как при капстроительстве, так и в операционных расходах.

По данным газеты “Страна Росатом” (дек. 2015) экономический эффект от внедрения систем информатизации только за счет оптимизации сети вскрытия и динамики отработки блоков на Хиагде составляет 200 млн рублей в год.

 

Носков северскЗамглавы Северского технологического института (НИЯУ МИФИ) Михаил Носков подробнее рассказал об интеллектуальной технологии управления разработкой месторождений урана методом скважинного подземного выщелачивания, который используется на Далуре и Хиагде.

Моделирование подземного выщелачивания урана дает информацию о технологическом процессе и позволяет его оптимизировать. Один из продуктов – «Курс 2D» и «Курс 3D» показывает, как изменится работа рудника, если предпринять то или иное действие, и, тем самым, принимать более правильное решение по улучшению работы.

Друга программа – это постоянно действующая модель геотехнологического поля. Она дает актуальную информацию о состоянии продуктивного горизонта, постоянно пополняясь реальными новыми данными.

Физико-химическая гидродинамическая модель сернокислотного выщелачивания урана описывает гидродинамические процессы, нестационарные гомогенные и гетерогенные физико-химические процессы.

Также докладчик показал динамические модели, которые можно использовать для оптимизации гидродинамических процессов, предотвращения растекания и потерь, снижения разубоживания технологических растворов, извлечения урана из застойных зон. Еще одна возможность – извлекать уран за контуром блока с помощью сооружения дополнительных скважин, создавать краткосрочные прогнозы работы блоков, строить порядок вывода из эксплуатации и прогнозировать геоэкологические последствий и процессы самовосстановления продуктивного горизонта.

Кроме того, важно сопоставлять моделирование с реальными результатами. Михаил Носков привел графики, где показывается ситуация модельная и реальная, в том числе в период простоя.

Использование программных комплексов для рудников СПВ, по словам докладчика, позволяет улучшить отработку от нескольких процентов (для «хороших» блоков) до нескольких раз (для «плохих» блоков). «Геотехнологическое моделирования является необходимым элементом для создания «Интеллектуального месторождения будущего» (Smart field of the future) в рамках парадигмы «Индустрия 4.0», — заверил господин Носков.

facebooktwittergoogle_plusredditpinterestlinkedinmailby feather
Рейтинг: 0

Автор публикации

не в сети 6 дней

Irina Dorokhova

9
Комментарии: 0Публикации: 259Регистрация: 26-02-2016