Study of uranium extraction process by the in-situ leaching method

Abstract

In present work modeling of mineral extraction by the In-Situ Leaching (ISL) method is considered. The low concentration deposit of uranium, gold, boron and other minerals is mined by the In-Situ Leaching method. The hydrodynamic pressure equation, Darcy law, equation of mineral dissolution, equations of liquid solution and dissolved mineral transfer in layer are described the processes leaking in exploitation block in mining mineral by ISL method. Because of nonlinearity of pressure equation, in general case iterative method over relaxation is used to solve it. The velocity field is defined from Darcy's law using hydrodynamic pressure distribution. The system of mineral dissolution equation, fluid solution and dissolved mineral transfer equations are solved together. The algorithm of these equations is following: equation of reagent transfer is obtained on each time step with ''classic''scheme. Using reagent distribution, mineral distribution on layer and concentration of dissolved useful component are defined from equation of mineral dissolution and transfer of dissolved mineral equation subsequently. The linear and hexagonal location of wells is considered. 3D fields of hydrodynamic pressure and velocity on layer under set of wells and the reagent distribution on layer, distribution of mineral in solid and fluid phase are obtained. The influence of wells location on rate and time of mineral extraction is investigated at the mining of mineral with ISL method.

W artykule przedstawiono metodę pozyskiwania minerałów za pomocą metody ługowania in situ. Metodę tę zastosowano do wydobycia złóż uranu, boru i innych minerałów o niskim stężeniu. Do opisu procesu ługowania ww. metodą w obrębie bloku produkcyjnego wykorzystano równanie ciśnienia hydrodynamicznego, prawo Darcy'ego, równanie rozpuszczalności minerałów, wzory na roztwory oraz transport rozpuszczonych minerałów w warstwie. Ze względu na nieliniowość równania ciśnienia, dla ogólnego przypadku wykorzystano metodę iteracyjną relaksacyjną. Pole prędkości wyznaczono z prawa Darcy'ego i na podstawie rozkładu ciśnienia hydrodynamicznego. Rozwiązuje się równocześnie układ równań na rozpuszczanie minerałów, roztwory oraz transport rozpuszczonych minerałów, zgodnie z algorytmem: równanie na transport reagenta uzyskiwany jest w każdym etapie czasu zgodnie z ''klasycznym'' schematem. Na podstawie rozkładu reagentów, z równań rozpuszczalności minerałów i równania transportu rozpuszczonych minerałów określa się rozkład minerałów w warstwie oraz stężenie rozpuszczonego minerału. Rozważono rozmieszczenie otworów w układzie liniowym i sześciokątnym. Uzyskano trójwymiarowe pola ciśnienia hydrodynamicznego oraz prędkości w warstwie znajdującej się pod otworami oraz rozkład reagentów w warstwie, rozkład minerału w fazie stałej i płynnej. Przeanalizowano wpływ rozmieszczenia otworów na prędkość i czas wydobycia minerałów za pomocą metody ługowania in situ.