Development of natural underground ore mining technologies in energy distributed massifs

The object of research is the technology and facilities for underground mining of ores in the disrupted massifs. One of the most problematic places is the formation of man-made voids; which influence the occurrence and redistribution of stress-strain state (SSS) of the rock massif. Their existence in the earth's crust provokes the influence of geomechanical and seismic phenomena; up to the level of earthquakes. The study used: – data from literature sources and patent documentation in the field of technologies and facilities for underground mining of ores in the energy-disrupted massifs of substantiation of technological parameters of operating units; – laboratory and production experiments; – physical modeling and selection of compositions of solidifying mixtures. Analytical researches; comparative analysis of theoretical and practical results by standard and new methods with the participation of the authors were performed. The questions of seismogeodynamic monitoring of the SSS of the rock massif during the safe development of rock-type ore deposits are considered. The interaction of natural and man-made systems providing geomechanical balance of ore-bearing massifs is shown. Possibilities of controlling the geomechanics of a massif with filling of man-made voids with various solid mixtures and tails of underground leaching of metals from substandard ores are investigated. The typification of processes is given and the distinctive features of underground block leaching of metals from rock ores are formulated in the aspect of controlling the geodynamics of the massif. The principle estimation of the combined technologies with rationalization of use of the SSS of the rock massif for regulation of the sign and magnitude of stresses in natural and artificial conditions is shown. The conclusions about the effectiveness of the controlled interaction of natural and man-made systems; ensuring the geomechanical balance of massifs and the earth's surface in the area of subsoil development over a long period of time. The research results can be used in the underground development of ore deposits of complex structure of Ukraine; the Russian Federation; the Republic of Kazakhstan and other developed mining countries of the world

SIMULACIJA PROCESA PRANJA POLIMETALNIH RUDA POMOĆU TEOREMA SLIČNOSTI

The use of similarity theorems for simulation of the technological process of mineral extraction is considered. The list of parameters that significantly influence the process of underground leaching of minerals is defined. Using these parameters and fundamental laws of physics and chemistry, mathematical functions are determined to describe the processes’ behaviour under these conditions. The obtained mathematical functions make it possible to develop a computer model of polymetallic ores leaching. This allows for the prediction of the volume of extracted concentrate with minerals from the ore mass with the associated compounds. The obtained results of calculations showed a change in the volume of minerals extracted from the rock mass depending on the mass of the working agent, the volume of leached ore and the solvent percolation rate. The results of the research can be used at mining enterprises to extract polymetallic ores by underground leaching. Also, they allow for the estimation of the economic issues from mining the ore reserves.Razmatrana je uporaba teorema sličnosti za simulaciju tehnološkoga procesa ekstrakcije minerala. Definiran je popis parametara koji znatno utječu na proces podzemnoga pranja minerala. Koristeći se tim parametrima i temeljnim zakonima fizike i kemije, određuju se matematičke funkcije koje opisuju ponašanje procesa u tim uvjetima. Dobivene matematičke funkcije omogućuju razvoj računalnoga modela pranja polimetalnih ruda te je moguće procijeniti volumen ekstrahiranoga mineralnog koncentrata iz rudne mase s pripadajućim spojevima. Dobiveni rezultati proračuna pokazali su promjenu volumena ekstrahiranih minerala iz stijenske mase ovisno o količini radnoga agensa, volumenu oprane rude i brzini cijeđenja otapala. Rezultati istraživanja mogu se koristiti u rudarskim pogonima za ekstrakciju polimetalnih ruda podzemnim pranjem. Također omogućuju preliminarnu procjenu ekonomskih izazova kod eksploatacije rudnih rezervi

Evaluation of efficiency and environmental safety of leaching metals from ore: ways of development and prospects

The object of research is traditional mining technologies and technical means in combination with underground block leaching (UBL) of metals from rock ores with their preliminary crushing with explosives in installations mounted in mine workings. One of the most problematic areas is the difficulty of achieving a given crushing quality, as well as the required height of ore storage in the chamber for the subsequent leaching of metals and a loosening factor, taking into account the control of the energy of explosive destruction of rock ores. The study used: – data from literary sources and patent documentation in the field of technologies and technical means for UBL of metals from ores in energy disturbed massifs, substantiation of technological parameters of operational blocks; – laboratory and production experiments; – physical modeling of metal extraction from ores from the average linear size of a piece of blasted ore. Analytical studies, comparative analysis of theoretical and practical results using standard and new methods were carried out with the participation of the authors. It was found that the most intensive infiltration leaching occurs when the size class of ore lumps is –100+0 mm. Metals are extracted from fractions –200+100 mm less intensively and for a longer time. To neutralize and flush the spent ore mass, it is recommended to treat it with lime solution and mine water through wells for supplying leaching solutions (irrigation system). The protection of the hydrogeological environment is carried out by silting the bottom of the chamber for collecting productive solutions with clay solution and by constant monitoring of mine water pollution in the zone of UBL influence. On the basis of the positive results obtained from the study and implementation of technologies for UBL of metals from rock ores during the development of block 5–86, in accordance with the recommendations issued, the same approach was used for blocks 5–84–86 and 5–88–90, as well as industrial experimental block 1–75–79. Due to the involvement in the production of substandard ores, the raw material base for the extraction of metals, at the operating mines, can be increased by 1.4–1.6 times. The research results can be used in underground mining of ore deposits of complex structure in Ukraine, the Russian Federation, the Republic of Kazakhstan and other developed mining countries of the world

Recovering the lost gold of the developing world : bibliographic database

This report contains a library of 181 references, including abstracts, prepared for Project R 7120 "Recovering the lost gold of the developing world" funded by the UK' s Department for International Development (DFID) under the Knowledge and Research (KAR) programme. As part of an initial desk study, a literature review of gold processing methods used by small-scale miners was carried out using the following sources; the lSI Science Citation Index accessed via Bath Information and Data Services (BIDS), a licensed GEOREF CD-ROM database held at the BGS's Library in Keyworth and IMMage a CD-ROM database produced by the Institution of Mining and Metallurgy held by the Minerals group ofBGS. Information on the search terms used is available from the author

Substantiation of the methodology for modeling and calculating the optimal operating modes of a tandem pumping installation when mining uranium

Purpose. The purpose of the research is to develop a mathematical model of the jet pump (JP) working process and a calculation methodology for modeling, as well as to determine the optimal operating modes of a combined pumping installation in downhole conditions. Methods. When conducting research, the coordinated operation of an electric-centrifugal pump (ECP), a jet pump and a reservoir is determined as the initial compulsory condition for the effective exploitation of extraction wells using a tandem pumping installation (TPI). Theoretical studies describing the joint operation of a jet pump and an electric-centrifugal pump were conducted, in the course of which mathematical modeling of the “productive reservoir – electric-centrifugal pump – jet pump” system operation in a coordinated mode was used. Specific data from the Khorasan-2 deposit (Republic of Kazakhstan) mines are accepted as the initial data during the modelling. When modelling the jet pump operating modes, special attention is paid to determining the boundary parameters of the pumped-out productive solution, at which cavitation can occur. The modelling is performed using the Maple software package from Waterloo Maple Inc. Findings. To assess the efficiency of pumping-out the productive uranium solutions from wells using tandem pumping installations, a mathematical model of the jet pump working process has been developed. On its basis, a calculation methodology for modeling the operating modes of a combined pumping installation with imitation of actual downhole conditions has been compiled. Originality. As a result of computational modeling, the high sensitivity of the cavitation modes of the jet pump operation to the design parameters of the jet pump main elements has been revealed, while the tandem installation itself as a whole has a lower sensitivity to changes in dynamic conditions. It has been substantiated that the use of a tandem pumping scheme for pumping-out a productive uranium solution can increase the productivity and energy efficiency of the process. Practical implications. The calculation methodology and algorithm make possible, with sufficient accuracy for practical use, to quickly calculate the required geometric parameters of the jet pump to ensure rational and cavitation-free modes of the tandem pumping installation depending on the specific downhole conditions in the “reservoir – electrical centrifugal pump – jet pump” system. In addition, it is possible to develop some practical recommendations for the design of jet pumps, working in tandem with submersible electric-centrifugal pumps.Мета. Розробка математичної моделі робочого процесу струминного насоса і розрахункової методики для моделювання та визначення оптимальних режимів роботи комбінованої насосної установки у свердловинних умовах. Методика. При проведенні досліджень вихідною обов’язковою умовою ефективної експлуатації відкочувальних свердловин тандемних насосних установок (ТНУ) було визначення необхідності узгодженої роботи електровідцентрових насосів (ЕВН), струминного насоса (СН) і пласта. Були проведені теоретичні дослідження, що описують роботу СН спільно з ЕВН, використовувалося математичне моделювання роботи системи “продуктивний пласт – ЕВН – СН” в узгодженому режимі. Як вихідні дані при моделюванні були прийняті конкретні дані рудників родовища “Хорасан-2” (Республіка Казахстан). При моделюванні режимів роботи СН особливу увагу було приділено визначенню граничних параметрів відкачуваного продуктивного розчину, при якому може наступити кавітація. При моделюванні використувався програмний пакет Maple компанії Waterloo Maple Inc. Результати. Для оцінки ефективності відкачування зі свердловин продуктивних розчинів урану тандемними насосними установками розроблена математична модель робочого процесу струминного насоса і на його основі складена розрахункова методика моделювання режимів роботи комбінованої насосної установки з імітацією реальних свердловинних умов. Наукова новизна. В результаті розрахункового моделювання встановлена висока чутливість кавітаційних режимів роботи струминного насоса до конструктивних параметрів основних елементів струминного насоса, тоді як сама тандемна установка, в цілому, має меншу чутливість до зміни динамічних умов. Показано, що застосування тандемної схеми насосів при відкачуванні продуктивного розчину урану може підвищити продуктивність та енергоефективність процесу. Практична значимість. Методика та алгоритм розрахунку дозволяють з достатньою точністю для практичного застосування оперативно розрахувати необхідні геометричні параметри струминного насоса для забезпечення раціональних і безкавітаційних режимів тандемної насосної установки для конкретних свердловинних умов у системі “пласт – електровідцентровий насос – струменевий насос”, створити деякі практичні рекомендації з проектування струменевих насосів, що працюють в тандемі із зануреними електровідцентровими насосами.Цель. Разработка математической модели рабочего процесса струйного насоса и расчетной методики для моделирования и определения оптимальных режимов работы комбинированной насосной установки в скважинных условиях. Методика. При проведении исследований исходным обязательным условием эффективной эксплуатации откачных скважин тандемных насосных установок (ТНУ) было определение необходимости согласованной работы электроцентробежных насосов (ЭЦН), струйного насоса (СН) и пласта. Были проведены теоретические исследования, описывающие работу СН совместно с ЭЦН, использовалось математическое моделирование работы системы “продуктивный пласт – ЭЦН – СН” в согласованном режиме. В качестве исходных данных при моделировании были приняты конкретные данные рудников месторождения “Хорасан-2” (Республика Казахстан). При моделировании режимов работы СН особое внимание было уделено определению предельных параметров откачиваемого продуктивного раствора, при котором может наступить кавитация. При моделировании использовался программный пакет Maple компании Waterloo Maple Inc. Результаты. Для оценки эффективности откачки из скважин продуктивных растворов урана тандемными насосными установками разработана математическая модель рабочего процесса струйного насоса и на его основе составлена расчетная методика моделирования режимов работы комбинированной насосной установки с имитацией реальных скважинных условий. Научная новизна. В результате расчетного моделирования установлена высокая чувствительность кавитационных режимов работы струйного насоса к конструктивным параметрам основных элементов струйного насоса, тогда как сама тандемная установка, в целом, имеет меньшую чувствительность к изменению динамических условий. Показано, что применение тандемной схемы насосов при откачке продуктивного раствора урана может повысить производительность и энергоэффективность процесса. Практическая значимость. Методика и алгоритм расчета позволяют с достаточной точностью для практического применения оперативно рассчитать требуемые геометрические параметры струйного насоса для обеспечения рациональных и бескавитационных режимов тандемной насосной установки для конкретных скважинных условий в системе “пласт – электроцентробежный насос – струйный насос”, выработать некоторые практические рекомендации по проектированию струйных насосов, работающих в тандеме с погружными электроцентробежными насосами.The research was performed at the expense of grant fun-ding from the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan under the project No. AR05131363 “Research and development of techniques and technologies for pumping-out productive solutions in bore-hole in-situ leaching using combined jet pumping installations” on priority “Systems for prospecting, exploration and development of mineral deposits”. The authors express their gratitude to L.A. Krupnik, Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Technological Machines and Equipment at Satbayev University in the Republic of Kazakhstan for valuable advice and comments when conducting research and writing this paper

Research into leaching of uranium from core samples in tubes using surfactants

Purpose. Improving the efficiency of borehole uranium recovery in difficult mining-and-geological conditions through the development of a new technology based on the intensification of geotechnological processes of in-situ uranium leaching, the selective effect of a new chemical reagents complex on a set of the mineralogical and particle-size distribution of the ore-bearing rocks of the productive horizon. Methods. Sampling of core material from host rocks of the Syr Darya depression uranium deposit. The content of uranium, calcium, aluminum, iron, magnesium, and carbonate content in the samples has been revealed by the spectral analysis method. The quantitative and qualitative parameters and peculiarities of the host minerals have been determined by the method of X-ray phase analysis. By testing particle-size distribution, the fractional parameters of core samples have been determined. Specifications have been developed, as well as laboratory experiment have been conducted on uranium leaching from core material in a dynamic mode in tubes, with the addition of selected chemical reagents with different modes. Findings. The aspects of borehole uranium recovery using sulfuric acid solutions as a solvent and the reasons that cause a decrease in geotechnological parameters in ores with low filtration characteristics have been determined. An effective method has been developed for intensifying borehole uranium recovery using superficially active substance (surfactants, SAS) in difficult mining-and-geological conditions, with an increased content of argillaceous and carbonate minerals, and low filtration host rocks properties. An efficient and economically feasible method for uranium leaching with sulfuric acid solutions with the addition of surfactants has been revealed and scientifically substantiated. Originality. The scientific novelty is in the fact that the selected surfactants added to sulfuric acid solutions increases the uranium content in the productive solution and the degree of economically feasible uranium recovery with reduced sulfuric acid consumption and the ratio of liquid to solid (L:S). Practical implications. The use of rational surfactants in uranium leaching makes it possible, in areas with low filtration characteristics, to reduce operating expenses for production by reducing the period of recovery, to increase the uranium content in the productive solution and the degree of recovery, as well as to reduce the consumption of sulfuric acid and sedimentation.Мета. Підвищення ефективності свердловинного видобутку урану у складних гірничо-геологічних умовах за рахунок розробки нової технології, заснованої на інтенсифікації геотехнологічних процесів підземного вилуговування урану, селективного впливу нового комплексу хімічних реагентів на сукупність мінералогічного і гранулометричного складу рудовмісних порід продуктивного горизонту. Методика. Відбір проб кернового матеріалу вміщуючих порід родовища урану Сирдар’їнської депресії. Методом спектрального аналізу встановлено вміст урану, кальцію, алюмінію, заліза, магнію та карбонатність у пробах. Рентгенофазовим методом визначені кількісно-якісні параметри й особливості вміщуючих мінералів. Проведено гранулометричні дослідження і встановлені фракційні параметри кернових проб. Розроблено регламенти та проведені лабораторні досліди щодо вилуговування урану з кернового матеріалу в динамічному режимі в трубках, з додаванням обраних хімічних реагентів з різними режимами. Результати. Визначено особливості свердловинного видобутку урану із застосуванням розчинів сірчаної кислоти як розчинника, а також встановлено причини, які викликають зниження геотехнологічних параметрів у рудах з низькими фільтраційними характеристиками. Розроблено ефективний метод інтенсифікації свердловини видобутку урану із застосуванням поверхнево-активних речовин (ПАР) у складних гірничо-геологічних умовах, з підвищеним вмістом глинистих і карбонатних мінералів, низькими фільтраційними характеристики вміщуючих порід. Встановлено й науково обґрунтовано ефективний та економічно доцільний метод вилуговування урану розчинами сірчаної кислоти з додаванням ПАР. Наукова новизна. Встановлено, що додавання обраних ПАР у сірчанокислотні розчини підвищує вміст урану у продуктивному розчині та ступінь вилучення урану при зниженні витрат сірчаної кислоти і відношення рідкого до твердого (Р:Т). Практична значимість. Застосування раціональних ПАР при вилуговуванні урану дозволяє на ділянках з низькими фільтраційними характеристиками зменшити експлуатаційні витрати на видобуток за рахунок скорочення періоду відпрацювання, підвищити вміст урану у продуктивному розчині та ступінь вилучення, знизити витрати сірчаної кислоти й утворення відкладень.Цель. Повышение эффективности скважинной добычи урана в сложных горно-геологических условиях за счет разработки новой технологии, основанной на интенсификации геотехнологических процессов подземного выщелачивания урана, селективного воздействия нового комплекса химических реагентов на совокупность минералогического и гранулометрического состава рудовмещающих пород продуктивного горизонта. Методика. Отбор проб кернового материала вмещающих пород месторождения урана Сырдарьинской депрессии. Методом спектрального анализа установлены содержание урана, кальция, алюминия, железа, магния, а также карбонатность в пробах. Рентгенофазовым методом определены количественно-качественные параметры и особенности вмещающих минералов. Проведены гранулометрические исследования и установлены фракционные параметры керновых проб. Разработаны регламенты и проведены лабораторные опыты по выщелачиванию урана из кернового материала в динамическом режиме в трубках, с добавлением выбранных химических реагентов с различными режимами. Результаты. Определенны особенности скважинной добычи урана с применением растворов серной кислоты в качестве растворителя, а также установлены причины, которые вызывают снижение геотехнологических параметров в рудах с низкими фильтрационными характеристиками. Разработан эффективный метод интенсификации скважинной добычи урана с применением поверхностно-активных веществ (ПАВ) в сложных горно-геологических условиях, с повышенным содержанием глинистых и карбонатных минералов, низкими фильтрационными характеристики вмещающих пород. Установлен и научно обоснован эффективный и экономически целесообразный метод выщелачивания урана растворами серной кислоты с добавлением ПАВ. Научная новизна заключается в том, что добавление выбранных ПАВ в сернокислотные растворы повышает содержание урана в продуктивном растворе и степень извлечение урана при сниженном расходе серной кислоты и отношения жидкого к твердому (Ж/Т). Практическая значимость. Применение рациональных ПАВ при выщелачивании урана позволяет на участках с низкими фильтрационными характеристиками снизить эксплуатационные расходы на добычу за счет сокращения периода отработки, повысить содержание урана в продуктивном растворе и степень извлечения, снизить расход серной кислоты и осадкообразования.The research was performed under the grant financing project of the Ministry of Education and Science of the Republic of Kazakhstan (GF) AP08856422 “Development of an innovative technology for intensifying downhole uranium mining using a hydrodynamic decolmatization device in combination with a complex of multifunctional chemicals”

INNOVATIVE DEVELOPMENT OF RESOURCE-SAVING TECHNOLOGIES AND SUSTAINABLE USE OF NATURAL RESOURCES. 3rd INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND TECHNICAL CONFERENCE

Місце збереження: https://www.upet.ro/cercetare/manifestari/Krivoi_Rog_2020_Book_of_Abstracts.pd

Global terrestrial uranium supply and its policy implications : a probabilistic projection of future uranium costs

Thesis (S.M.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Nuclear Science and Engineering; and, (S.M. in Technology and Policy)--Massachusetts Institute of Technology, Engineering Systems Division, Technology and Policy Program, 2010.Cataloged from PDF version of thesis.Includes bibliographical references (p. 99-104).An accurate outlook on long-term uranium resources is critical in forecasting uranium costresource relationships, and for energy policy planning as regards the development and deployment of nuclear fuel cycle alternatives. In this study, which was part of the MIT Study on the Future of the Nuclear Fuel Cycle, uranium production cost projections over the next half-century are enabled through the development of a comprehensive model for resource cost ($/kg of U30 8) versus cumulative energy generation (GWe-yr). The probabilistic cost model incorporates three sub-models including Deffeyes' crustal abundance model, learning/experience effects, and economies/diseconomies of scale. Using Monte Carlo techniques to develop a cdf of the resource cost correlation factor (0), in the expression ($ 1kg) a (GWe yruiativ,, the resulting model encompasses three probabilistic industry growth scenarios, pessimistic, prudent, and optimistic, representative of confidence levels of s 85%, s 50%, and s 15%, respectively. The impacts of current domestic and international nuclear policies on industry growth (and subsequently uranium market pricing) are also evaluated, considering waste management, uranium stockpiling, and proliferation. Moreover, various options to optimize natural uranium usage including the reduction of tails during the enrichment phase, recycling reenriched uranium from SNF, recycling TRU in LWRs, and optimizing fuel burn-up are presented. Further insight is provided to examine the energy balance and environmental impacts of once-through fuel cycles as compared to recycling/ reprocessing options and other nuclear and non-nuclear fuel-cycle alternatives. The economic viability of SNF recycling and reprocessing, deployment of breeder reactors, and use of unconventional resources including thorium and seawater uranium are discussed in the conclusions of this study. The results of the study confirm that once-through LWR fuel cycles can sustain aggressive expansion of nuclear power and can remain competitive well beyond the mid-century mark; however, volatility of uranium spot prices is expected until uranium resource production/consumption equilibrium is reached.by Isaac A. Matthews.S.M.in Technology and PolicyS.M

Leaching Kinetics of Valuable Metals

Leaching is a primary extractive operation in hydrometallurgical processing, by which a metal of interest is transferred from naturally occurring minerals into an aqueous solution. In essence, it involves the selective dissolution of valuable minerals, where the ore, concentrate, or matte is brought into contact with an active chemical solution known as a leach solution. Currently, the hydrometallurgical processes have a great number of applications, not only in the mining sector—in particular, for the recovery of precious metals—but also in the environmental sector, for the recovery of toxic metals from wastes of various types, and their reuse as valuable metals, after purification. Therefore, there is an increasing need to develop novel solutions, to implement environmentally sustainable practices in the recovery of these valuable and precious metals, with particular reference to critical metals; those included in materials that are indispensable to modern life and for which an exponential increase in consumption is already a reality, or will be in a short-term perspective. For publication in this Special Issue, consideration has been given to articles that contribute to the optimization of the kinetic conditions of innovative hydrometallurgical processes—economic and of low environmental impact—applied to the recovery of valuable and critical metals