1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ..........................................................................31.1 Скважинные системы подземного выщелачивания урана из руд с естественной проницаемостью....................................................................................................................3

1.1 Сорбционное извлечение урана из сернокислых растворов...........................................91.2 Классификация ионитов..............................................................................................221.3 Требования к ионитам.................................................................................................241.4 Основные требования к ионитам, применяемым в технологии переработки продуктивных растворов подземного выщелачивания урана........................................271.5 Водно-материальный баланс процесса выделения урана.........................................311.6 Расчеты химико-технологических параметров подземного выщелачивания урана...............................................................................................................................................36

2.СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ..................................................................................392.1 Математическая постановка задачи управления. Модели фильтрации растворов при подземном скважинном выщелачивании металлов..................................................392.1.1. О векторном поле скорости фильтрации раствора для плоскорадиального неограниченного потока в продуктивном пласте............................................................392.1.2. Детерминированная гидродинамическая модель подземного выщелачивания урана.....................................................................................................................................462.1.3. Сетевые аналоги гидравлической модели фильтрации раствора при подземном выщелачивании металлов...................................................................................................532.1.4. Рассмотрение сетевой модели на конечном интервале времени..........................612.1.5. Уменьшение размерности гидродинамической модели, исходя из стохастической природы процесса фильтраций растворов............................................632.2 Разработка математической модели для создания компьютерного тренажерного комплекса.............................................................................................................................652.2.1 Математическое обеспечение на основе традиционных методов моделирования...............................................................................................................................................652.3 Структура компьютерного тренажерного комплекса................................................712.4 Описание видеокадров компьютерного тренажерного комплекса..........................732.4.1 Отображение информации на экране пользователя...............................................732.4.2 Область отображения текущих сообщений.............................................................762.4.3 Область переключателей мнемосхем.......................................................................772.4.4 Область отображения мнемосхем.............................................................................792.4.5 Экран технологического узла ГТП...........................................................................802.4.6 Экран технологического узла приготовления выщелачивающих растворов.......822.4.7 Экран технологического узла приема продуктивных растворов..........................852.4.8 Экран технологического узла сорбции и промывки...............................................862.4.9Управление мнемосхемой «Панель преподавателя»...............................................932.5 Описание схемы автоматизации..................................................................................98

3 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ..........................................................................1013.1 Технико-экономическое обоснование на внедрение АСУ ТП урана.........1013.2 Капитальные затраты на создание системы автоматизации...................................1033.2.1 Затраты на заработную плату разработчиков........................................................1033.2.2 Капитальные затраты на приобретение приборов и средств автоматизации....1053.2.3 Затраты на монтаж оборудования..........................................................................1063.3 Эксплуатационные расходы по внедренной системе АСУТП...............................1063.3.1 Амортизационные отчисления на вычислительный комплекс............................1063.3.2 Амортизационные отчисления на приборы нижнего уровня..............................1073.3.3 Амортизационные отчисления на программное обеспечение.............................1073.3.4 Затраты на текущий ремонт средств автоматизации и вычислительной техники.............................................................................................................................................1073.3.5 Затраты на содержание оборудования АСУТП....................................................108

3.3.6 Затраты на электроэнергию.....................................................................................1083.3.7 Расчет годового фонда основной заработной платы для дополнительного обслуживающего персонала.............................................................................................1093.4 Расчет экономической эффективности внедрения системы автоматизации.........110

4 ОХРАНА ТРУДА.............................................................................................1124.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов......................................1124.2 Организационные мероприятия.................................................................................1154.3 Технические мероприятия..........................................................................................1164.3.1 Обеспечения электробезопасности.........................................................................1164.3.2 Расчет заземления....................................................................................................1184.3.3 Обеспечения защиты от пыли и аэрозолей............................................................1194.4 Санитарно гигиенические мероприятия...................................................................1214.4.1 Обеспечение спецодеждой, спецобуью, предохранительными приспособлениями............................................................................................................1214.4.2. Организация освещения........................................................................................1214.4.3 Расчет искусственного освещения.........................................................................1234.4.4. Защита от шума.......................................................................................................1244.4.5 Защита от вибрации.................................................................................................1254.5 Противопожарные мероприятия.........................................................................126

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...................................................................................129

2

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Скважинные системы подземного выщелачивания урана

из руд с естественной проницаемостью

В Казахстане все более широкое распространение получает добыча

урана методом подземного скважинного выщелачивания (ПСВ) из руд

пластовых месторождений гидрогенного типа. Как правило, развитие добычи

этим методом приурочено к месторождениям, сложенным хорошо

проницаемыми породами водоносных горизонтов, как напорных,

ограниченных в почве и кровле водоупорами, так и безнапорных.

На первоначальном этапе развития метод ПСВ применялся на

месторождениях, характеризующихся в целом относительно не очень

сложными геолого-гидрогеологическими условиями: сравнительно простой

морфологией рудных залежей, преимущественно неглубоким их залеганием

(до 200 м), благоприятными геолого-технологическими свойствами руд и

рудовмещающих пород (карбонатность до 1,5% по СО2, глинистость до

10-15%, водопроницаемость Кф > 1 м/сутки). Эти обстоятельства в

определенной мере определяли направление работ и, в частности, разработку

и применение линейных схем расположения скважины с прямоугольной

ячейкой, упрощенных конструкций технологических скважин и особенно их

фильтров.

В настоящее время на действующих и разведанных для разработки

методом ПСВ месторождениях урана большая часть запасов залегает на

глубине 500-600 м и отмечаются месторождения и их участки со сложными

формами рудных залежей, многоярусным их залеганием, резкими

изменениями мощности и формы залежи и незначительными размерами по

ширине (до 20-50 м). На ряде месторождений с невысокой средней

карбонатностью руд и рудовмещающих отложений часто вскрываются

участки с повышенной карбонатностью (до 2,5-3% и выше), существенно

3

изменяющей технологические свойства руд и проницаемость их в процессе

обработки сернокислыми растворами.

Основными учетными единицами в структуре скважинных систем

разработки гидрогенных урановых месторождений методом ПСВ являются

ячейка, эксплуатационный блок и эксплуатационный участок.

Элементарной ячейкой называют часть продуктивной толщины, запасы

которой отрабатываются одной откачной скважиной. Она пространственно

ограничивается контурами, которые максимально должны быть приближены

к различным гидродинамическим границам (водоупорам, контурам закачных

скважин, нейтральным и краевым линиям тока), с тем, чтобы ячейка

функционировала по возможности в гидродинамически замкнутом режиме

(при отсутствии растекания технологических растворов за контур ячейки и

разбавлении их законтурными водами).

Эксплуатационный блок ПСВ – это часть продуктивной толщи,

включающая группу смежных элементарных ячеек, характеризующихся по

возможности однородным распределением запасов, геохимическим

строением и вещественным составом руд и рудовмещающих пород,

одновременно вводимых в эксплуатацию и отрабатываемых в едином

геотехнологическом режиме.

Эксплуатационный участок – это группа смежных эксплуатационных

блоков, имеющие самостоятельные системы коммуникаций и установки

контроля и управления геотехнологическим режимом ПСВ.

Отработка запасов в эксплуатационных блоках ПСВ осуществляется в

три этапа:

1) Вскрытие запасов, т.е. бурение и освоение скважин, обвязка их

технологическими коммуникациями и оснащение контрольно-

измерительными приборами;

2) Ведение технологического процесса в недрах, т.е.

транспортирование к рудным залежам рабочих растворов,

технологическая подготовка руд к выщелачиванию урана,

4

формирование продуктивных растворов, транспортирование их к

откачным скважинным и подъем на поверхность;

3) Ликвидация отработанных блоков, т.е. восстановление

первоначального состояния рудовмещающего водоносного

горизонта в пределах блока и поверхности земли.

Технологический этап отработки запасов методом ПСВ делится на три

стадии:

1) Закисление рудной залежи, т.к. подготовка рудовмещающего

водоносного горизонта к формированию и движению в нем потока

продуктивных растворов;

2) Активное выщелачивание, т.е. формирование и извлечение из

блоков кондиционных продуктивных растворов;

3) Довыщелачивание («отмывка») урана, т.е вытеснение остаточных

урансодержащих кондиционных растворов пластовыми водами или

бедными (маточными) растворами.

Такое деление, условно, поскольку практически в различных зонах

одного и того же блока одновременно протекают все три стадии, а фиксация

времени начала и окончания каждой стадии для блока проводится по

выявлению в откачных скважинах продуктивных растворов. В

технологическом плане при сернокислотном ПСВ для каждой стадии

процесса устанавливается определенный режим кислотности закачного

раствора. Так, для эксплуатационных блоков, характеризующихся

незначительной карбонатностью рудовмещающих отложений (до 1% по

СО2), в качестве оптимального был принят следующий режим кислотности

закачных растворов: на стадии закисления 20-30 г/л, на стадии активного

выщелачивания около 10 г/л, на стадии «отмывки» в закачные скважины

подавался «маточный» раствор после сорбции или без дополнительного

подкисления.

5

В зависимости от вещественного состава руд и пород

рудовмещающего горизонта возможны и другие режимы закисления и

отработки рудных залежей.

Буровая скважина выполняет широкий комплекс различного рода

функций: геологическая разведка, вскрытие и подготовка запасов, отработка

запасов, управление движением технологических растворов в продуктивной

толще путем создания в эксплуатационном блоке гидродинамической

обстановки, обеспечивающей формирование такой структуры

фильтрационного потока растворов, которая в максимальной степени

благоприятствовала бы течению физико-химических процессов ПСВ;

контроль количества и качества откачиваемых и закачиваемых растворов,

создание противофильтрационных завес, контроль гидродинамических и

физико-химических параметров ведения процесса ПСВ, контроль полноты

извлечения урана из руд, охрана окружающей среды от возможного физико-

химического загрязнения.

Технологические скважины, предназначенные для подачи в недра

рабочих растворов – закачные (нагнетательные) и для подъема

технологических растворов на поверхность – откачные (разгрузочные),

обеспечивают выполнение ещё одной важнейшей функции – через них

осуществляется регулирование гидродинамического режима в продуктивном

пласте, определяющего пути и скорости фильтрации рабочих растворов.

Барражные скважины предназначаются для создания вертикальных и

горизонтальных противофильтрационных завес, ограничивающих вытекание

выщелачивающих растворов за пределы эксплуатационного блока, а также

для уменьшения охвата этими растворами пород, вмещающих рудную

залежь.

Наблюдательные скважины предназначаются для наблюдения и

контроля за условиями формирования растворов в пределах

эксплуатационных блоков, гидродинамическим состоянием продуктивного

водоносного горизонта, растеканием технологических растворов за пределы

6

эксплуатационных участков и их возможным протеканием в надрудный и

подрудный водоносные горизонты.

Контрольные скважины бурятся на отработанных участках для

контроля полноты извлечения полезного компонента из недр, исследования

техногенных изменений рудовмещающих пород, контроля возможного

загрязнения окружающей среды.

Разведочные скважины бурятся на всех стадиях геологоразведочных

работ – от поисковых до эксплуатационно-разведочных.

Наибольшее распространение у нас и за рубежом получили системы

ПСВ через скважины с поверхности направленным фильтрационным

потоком растворов реагента. При этом в зависимости от геологических

условий и фильтрационных свойств рудного массива возможны системы

ПСВ с ячеистым и линейным расположением скважин. Площадные или

ячеистые системы расположения скважин обычно применяются для

разработки залежей, приуроченных к осадочным слоистым неоднородным

рудам и породам горизонтального или слабо наклонного залегания, в

условиях относительно низкой водопроницаемости руд Кф = 0,1-1,0 м/сутки.

Эти системы представляют собой равномерное чередование на

площади залежи откачных и закачных скважин, образующих между собой

ячейки (треугольные, квадратные, гексагональные) с небольшими

межскважинными расстояниями (8-20 м) (рис. 1).

7

а - гексагональная ячейка; б - треугольная ячейка; 1 -

скважины откачные; 2 - скважины закачные; 3 - контур

рудной залежи

Рисунок 1.1 – Ячеистые системы расположения скважин.

Линейные системы расположения скважин состоят из последовательно

чередующихся на площади залежей рядов откачных и закачных скважин. В

зависимости от фильтрационных свойств и однородности рудного массива

расстояния между рядами и скважинами в ряду колеблются в широких

пределах (15-50 м и более). Добычная ячейка обычно состоит из двух

закачных и одно откачной скважины, принадлежащих к трем

последовательно расположенным рядам (рис. 2).

8

Рисунок 1.2

Линейные системы расположения скважин применяются широко. Они

наиболее эффективны при разработке протяженных гидрогенных урановых

месторождений, сложенных осадочными, хорошо водопроницаемыми (Кф >

1 м/сутки) рудами и породами и находящихся в сложных

гидрогеологических условиях.

Основным оборудованием, обеспечивающим подъем продуктивных

растворов из откачных скважин, были эрлифты. Широкое их применение в

первый период внедрения метода ПВ объясняется простотой конструкции,

надежностью в работе и отсутствием погружных насосов в антикоррозийном

исполнении. Но у эрлифтов имеются серьезные недостатки: высокий расход

сжатого воздуха из-за низкого КПД (не более 10%), необходимость

сооружения мощных компрессорных станций и протяженных

воздухопроводов, подъем растворов в импульсном режиме, что отрицательно

сказывается на техническом состоянии скважин и, в частности, на

фильтровой их части.

9

1.1 Сорбционное извлечение урана из сернокислых растворов

При переработке бедных руд кислотным выщелачиванием получаемые

растворы содержат много примесей (железо, магний, алюминий, марганец,

щелочные металлы и др.), концентрация которых в десятки и сотни раз

превышают концентрацию урана. Методы химического осаждения урана из

бедных и загрязненных растворов требуют высокого расхода реагентов,

вызывают большие потери урана и дают химические концентраты с низким

содержанием его.

Проблема получения урана из бедных руд успешно решена благодаря

применению ионообменных смол. Метод ионообменного извлечения урана

из сернокислых растворов в промышленном масштабе впервые был

применен в 1952 г. в ЮАР, затем на заводах США, Канады, Австралии,

Франции и других странах.

Ионообменное извлечение урана из пульп позволяет исключить из

технологической схемы сложную и дорогую операцию отделения раствора

от выщелоченной руды и отмывку растворенного урана с помощью

фильтрования или противоточной декантации, что особенно важно при

переработке глинистых руд, трудно поддающихся фильтрованию, сгущению

и отмывке.

Высокая технико-экономическая эффективность этого метода

позволила ему, наряду с экстракцией урана органическими растворителями,

быстро и повсеместно вытеснить методы химического осаждения урана из

растворов после выщелачивания.

Процесс ионообменного извлечения урана основан на способности

ионообменных смол селективно и количественно поглощать уран из

растворов и пульп после выщелачивания. В сернокислых растворах

шестивалентный уран может присутствовать в виде катиона уранила (UO22+)

и в виде анионных сульфатных комплексов, которые находятся между собой

в динамическом равновесии

10

UO22+ + n SO4

2- UO2(SO4)n2-2n (1.1)

где n=1, 2 или 3.

После сернокислотного выщелачивания уран может быть извлечен из

растворов и пульп с помощью катионообменных или анионообменных смол.

Ионообменное извлечение урана в общем виде определяется

следующими реакциями:

1) поглощение урана катионообменной смолой

2R-H+ + UO22+ (R-)2UO2

2+ + 2H+; (1.2)

2) поглощение урана анионообменной смолой

4R+X- + UO2(SO4)34- (R+)4[UO2(SO4)3]4- + 4X- ; (1.3)

2R+X- + UO2(SO4)22- (R+)2[UO2(SO4)2]2- + 2X- ; (1.4)

где R - фиксированные ионы смолы;

X - NO3-; Cl-.

Ионообменная смола после поглощения урана отделяется от раствора

или пульпы и регенерируется (подвергается десорбции). При регенерации

происходит десорбция урана, в результате чего получают

концентрированный (так как на регенерацию падают растворы примерно на

порядок меньше по объему, чем исходный объем раствора на сорбцию),

освобожденный от примесей раствор урана и смолу, пригодную для

следующего цикла поглощения урана.

Ионообменные смолы представляют собой твердые нерастворимые в

воде вещества, способные поглощать из растворов или пульп положительные

или отрицательные ионы в обмен на эквивалентные количества других

ионов, имеющих заряд того же знака. По знаку заряда обменивающихся

ионов различают катионообменные смолы (катиониты) и анионобменные

смолы (аниониты).

11

Способность к ионному обмену определяется строением ионита.

Каждый ионит состоит из каркаса, связанного валентными силами или

силами решетки. Каркас обладает положительным или отрицательным

зарядом, который компенсируется зарядом ионов противоположного знака,

называемых противоионами. Противоионы подвижны внутри каркаса и

могут быть заменены другими ионами с зарядом того же знака. Каркас

катионита можно рассматривать как высокомолекулярный полианион, а

каркас анионита – как поликатион. Катионит Н+ - форме, т.е. когда в нем

противоионами, компенсирующими заряд каркаса, являются ионы водорода,

представляет собой нерастворимую высокомолекулярную кислоту; анионит

в ОН- - форме с ионами гидроксида в качестве противоионов представляет

собой нерастворимое основание.

Для наглядности модель ионита может быть представлена в виде

губки, в порах которой циркулируют противоионы (рисунок 1.1). Если губка

погружена в раствор, противоионы могут ее покинуть и перейти в раствор.

Но при этом должна сохранятся электронейтральность, т.е. заряд губки в

каждый момент должен точно компенсироваться зарядом противоионов.

Таким образом, противоион может покинуть губку только в том случае, если

вместо него попадает другой ион и примет участие в компенсации заряда

каркаса. Содержание в ионите способных к обмену противоионов или его

обменная емкость определяется плотностью зарядов каркаса и зависит от

природы противоинов. Обмен является стехиометрическим процессом.

12

1 - матрица с фиксированными ионами; 2 - противоионы;

3 - коионы.

Рисунок 1.3 – Схематическое изображение структуры синтетической

ионообменной смолы.

Если ионит, содержащий только противоионы сорта А, поместить в

раствор, в котором находятся только противоионы сорта B, то начнется

перемещение ионов A в раствор, а ионов В – в ионит. Через некоторое время

установится равновесие: ионит и раствор будут содержать ионы обоих

сортов в определенном количественном соотношении. Это состояние

называется ионообменным равновесием.

В порах ионита содержатся обычно не только противоионы. Если

ионит погружен в раствор, то в поры проникают растворитель и в какой-то

степени растворенные вещества. Поглощение растворителя обуславливает

набухание ионита.

Ионный обмен является (как было отмечено выше) диффузионным

процессом, скорость которого зависит от подвижности противоинов.

Процесс обмена иона электролита с подвижным ионом ионита проходит

через пять последовательных стадий:

1 перемещение поглощаемого иона из объема раствора к

поверхности ионита;

2 перемещение поглощаемого иона внутри зерна к точке обмена;

3 реакция двойного обмена ионов;

13

4 перемещение вытесняемого иона внутри зерна от точки обмена

к поверхности;

5 перемещение вытесняемого иона от поверхности зерна в объем

раствора.

Реакция обмена ионов (стадия 3) протекает практически мгновенно.

Определяющими скорость ионообменного поглощения являются стадии

1,2,4,5. В связи с диффузионным характером ионообменных реакций

скорость существенно увеличивается при уменьшении величины зерен

ионита и увеличении их пористости.

Преимущественное поглощение данным ионитом противоионов одного

сорта по сравнению с другими противоионами называется селективностью.

Основные причины селективности ионитов заключаются в следующем:

1 силы электростатического взаимодействия между заряженным

каркасом и различными сортами противоионов неодинаковы,

наряду с другими факторами большое влияние оказывает

величина заряда иона;

2 кроме чисто электростатических проявляются и другие силы

взаимодействия между ионом и окружающей средой; в ионите

и растворе эти силы могут значительно различаться;

3 по чисто стерическим причинам большие противоионы вообще

не могут проникнуть в тонкопористые иониты.

Каркас синтетических ионообменных смол, называемый также

матрицей, состоит из неправильной высокомолекулярной пространственной

сетки углеводородных цепей. В матрице закреплены активные ионогенные

группы, несущие заряд – фиксированные ионы.

В качестве фиксированных ионов наиболее часто служат у катионов

–SO3-, –СОО-, –РО3

2-; у анионов – NH3+; H2

+; .

Матрица ионита гидрофобна. Важнейший из исходных веществ для

изготовления ионитов – полистирол нерастворим в воде и не набухает в ней.

14

Введение фиксированных ионов означает введение в гидрофобную матрицу

гидрофильных групп. В результате этого линейные молекулы полистирола

превращаются в растворимые полиэлектролиты. Для предотвращения

растворения матрица ионита пространственно «сшита». Поперечные связи

между углеводородными цепями препятствуют их разъединению и

растворению. Зерно ионита – это практически одна гигантская молекула.

Чтобы ее растворить, нужно разорвать связи С-С.

Поэтому иониты нерастворимы во всех растворителях, которые не

разрушают самого ионита. Так как матрица обладает определенной

эластичностью, иониты могут набухать. Каркас синтетической

ионообменной смолы не обладает правильной структурой, вследствие этого

размеры пор неодинаковы (рисунок 1.1).

Свойства синтетических ионообменных смол в основном

определяются числом и типом фиксированных ионов, а также строением

матрицы и в первую очередь количеством поперечных связей в ней. Число

гидрофильных групп и количество поперечных связей определяют на ряду с

другими факторами степень набухания ионообменных смол, от которой

зависит подвижность ионов, скорость обмена, электропроводимость и другие

кинетические процессы, связанные с движением ионов. Строение матрицы

определяет химическую и термическую стойкость ионита.

Тип фиксированных ионов играет важную роль в ионном обмене.

Например, такой фиксированный ион, как SO3-, практически полностью

диссоциирован и поэтому осуществляет обмен в широкой области pН. Такая

группа как -СООН- в нейтральных или кислых растворах большей частью

находится в недиссоциированном состоянии в виде –СООН и поэтому

ионообменные свойства ее депресированны. В зависимости от величины

константы диссоциации катионита в водородной форме различают

сильнокислотные и слабокислотные катиониты. То же самое относится и к

анионитам: аниониты с такими фиксированными ионами как , которые

практически полностью диссоциированы при всех условиях, являются

15

сильноосновными; иониты с такими фиксированными ионами, как –NH2+,

которые в нейтральной или щелочной среде теряют протон и образуют

незаряженные аминогруппы –NH2 , являются слабоосновными.

Тип фиксированных ионов определяет не только кислотную или

основную силу ионитов, он влияет также на состояние ионообменного

равновесия, в значительной мере зависящее от силы взаимодействия между

фиксированными ионами и противоионами. Селективность ионита по

отношению к определенным ионам обычно увеличивается с уменьшением

диссоциации или растворимости соответствующих мономерных солей, а

также в случае образования комплексных соединений.

Наиболее важными факторами ионообменных смол с точки зрения

практического использования их для извлечения урана из растворов и пульп

являются: обменная емкость, коэффициент набухания, крупность плотность

частиц смолы, механическая прочность и химическая стойкость,

гидравлические свойства, скорость ионного обмена, селективность, срок

службы смолы.

Ионообменная емкость зависит от природы смолы, количества и

свойств ее функциональных групп, а также от условий, в которых

используют смолу. Различают полную, динамическую и рабочую емкость

смолы. Полная емкость соответствует заполнению всех возможных

функциональных групп смолы. Она не зависит от природы раствора, pН-

среды, условий сорбции, но требует достижения состояния равновесия.

Динамическая емкость характеризуется количеством определенного

сорбируемого иона «до проскока» и зависит от условий сорбции, например,

от скорости пропускания раствора и состава раствора.

Рабочая емкость аналогична динамической, с тем отличием, что

соответствует количеству сорбируемого иона, поглощенного ионитом, не до

«проскока», а до момента выравнивания концентраций входящего и

выходящего растворов по сорбируемому иону.

16

Ионообменное извлечение урана из осветленных растворов после

сернокислотного выщелачивания широко применяется на всех заводах ЮАР,

на большинстве заводов Канады, на многих заводах США, Австрии,

Франции и в других странах.

Положительной стороной метода ионообменного извлечения урана из

осветленных растворов является малая потеря смолы. Основным

недостатком этого метода является необходимость проведения

разделительных операций фильтрования или противоточной декантации.

Ионообменное извлечение урана из осветленных растворов

производится путем пропускания раствора через слой смолы, загруженной в

колонны.

Постепенно верхние слои ионита насыщаются ураном и перестают его

поглощать. Вследствие этого зона, в которой происходит ионный обмен,

будет все дальше и дальше перемещаться вниз. Длина слоя ионита L, на

которой при установившемся процессе происходит изменение концентрации

поглощаемого иона от исходного значения до С=0, называется длиной

работающего слоя. Из колонны будет вытекать не содержащий уран раствор

до тех пор, пока нижняя граница работающего слоя не достигнет нижнего

конца колонны (Рисунок 1.2).

17

1 - ионит, насыщенный ураном; 2 - работающий слой; 3 -

ионит, не содержащий урана

Рисунок 1.4 – Схема процесса ионного обмена в колонне.

Момент, когда в растворе, вытекающем из колонны, появляется уран,

называется проскоком. Изменение концентрации урана в растворе,

вытекающем из колонны, в зависимости от объема раствора, пропущенного

через колонну, изображается графически в виде выходной кривой

(рисунок 1.10). По виду выходной кривой (крутая или пологая) можно

получить представление о кинетических характеристиках ионита при

поглощении им урана из данного раствора. Она может быть использована

также для расчета емкости ионита.

С целью максимального использования сорбционной емкости ионита

по урану концентрация урана в растворе за слоем ионита перед отключением

колонны должна быть равной или близкой к исходной концентрации в

растворе. Поэтому в производственных условиях раствор для извлечения из

него урана пропускается последовательно через несколько колонн. Вся

установка рассчитывается таким образом, чтобы в момент проскока урана за

18

последней колонной в первой колонне происходило полное насыщение

смолы, т.е. чтобы концентрация урана в растворе, вытекающем из первой

колонны, была равна исходной концентрации. Общая длина слоя ионита и

число колонн, применяемых в цикле сорбции – десорбции для непрерывной

переработки растворов, зависят от солевого состава и кислотности раствора.

При сорбции урана из растворов в промышленных колоннах

применяются иониты с зернами размером – 0,9+0,3 мм. Оптимальная

скорость потока раствора при прохождении через слой сорбента такой

крупности составляет 6-12 м/ч, считая на свободное сечение колонны.

Десорбция урана с различных типов ионитов производится при скорости

потока регенерирующего раствора от 1-3 до 8 м/ч.

На заводах в ЮАР, Канаде, США, Австралии в результате

сернокислотного выщелачивания силикатных и алюмосиликатных руд

получают растворы с невысоким содержанием примесей и низкой

кислотностью. Обычно технологическая цепочка состоит из трех или

четырех колонн. Для извлечения урана раствор пропускается

последовательно через две колонны. В третьей колонне в это время

производится регенерация смолы. Устройство типичной колонны для

ионообменного извлечения урана из растворов показано на (Рисунке 1.3).

Колонна стальная, гуммированная. Диаметр колонны 2,13 м, высота 3,65 м,

высота слоя смолы в колонне 1,52 м, объем смолы в каждой колонне 5,7 м3.

Смола покоится на постели из гравия, в нижней части которой расположены

дренажные трубы для раствора. Над смолой на расстоянии 150 мм от нее

находятся распределительные трубы для подачи регенерирующего раствора.

В верхней части колонны находится распределитель, через который подается

урансодержащий раствор после выщелачивания или частично обедненный

раствор из предыдущей колонны. Через него же выводится из колонны

раствор при взрыхлении смолы. Свободное пространство над смолой

предназначено для раздвижения слоя смолы при взрыхлении. В процессе

19

работы свободное пространство заполнено водой или урансодержащим

раствором.

1 - раствор после взрыхления смолы; 2 - урансодержащий

раствор после выщелачивания; 3 - промывная вода; 4 -

обедненный раствор из предыдущей колонны; 5 -

оборотный регенерирующий раствор; 6 - свежий

регенерирующий раствор; 7 - смола; 8 - обедненный

раствор в следующую колонну; 9 - сбросной раствор; 10 -

обогащенные ураном первые порции сбросного раствора;

11 - гравий; 12 - в чан оборотного регенерирующего

раствора; 13 - в чан богатого регенерата; 14 - в чан

исходного раствора после выщелачивания; 15 - раствор

для взрыхления смолы

Рисунок 1.5 – Устройство сорбционной колонны.

20

В процессе ионообменного извлечения урана в каждой колонне

последовательно протекают:

1) сорбция;

2) вытеснение урансодержащего раствора;

3) взрыхление и промывка смолы;

4) регенерация;

5) взрыхление и промывка смолы.

Последовательность протекания отдельных стадий в цепочке из трех

колонн показана на (Рисунке 1.4). В I-ой стадии колонны А и Б на сорбции,

колонна В на регенерации; во II-ой стадии колонны Б и В на сорбции,

колонна А на регенерации; в III-ей стадии колонна А и В на сорбции, а

колонна Б на регенерации.

21

1 – насыщенная смола; 2 - частично насыщенная; 3 -

ненасыщенная смола

Рисунок 1.6– Последовательность протекания отдельных стадий при

сорбционном извлечении урана из раствора (стадия

промывки опущена).

Перед подачей в ионообменные колонны урансодержащий раствор

подвергается контрольному фильтрованию для удаления из него остатков

взвешенных твердых частиц на песочных, барабанных или рамных фильтрах.

В ионообменные колонны раствор подается центробежным насосом под

давлением. Сбросной раствор, не содержащий урана, после второй колонны

удаляется в отвал совместно с хвостами от выщелачивания руды после

22

нейтрализации их известью. Максимальная концентрация урана в сбросном

растворе 1 мг/л. Извлечение урана в процессе сорбции составляет 98-99,8%.

Для вытеснения урансодержащего раствора из свободного

пространства над смолой и из промежутков между частицами смолы через

колонну пропускают воду в количестве 3-4 объемов на объем смолы с такой

же скоростью, что и урансодержащий раствор на стадии сорбции.

Промывная вода содержит небольшое количество урана, поэтому ее

направляют на стадию выщелачивания руды. Регенерация чаще всего

производится нитратным раствором. Концентрация свободной азотной

кислоты в регенерирующем растворе составляет 0,3-0,5 н., общая

концентрация нитрата 0,9-1,3 н., кроме того в этом растворе обычно

содержится сульфат-ион концентрацией 0,2-0,5 н.

1.2 Классификация ионитов

Используемые в сорбционной технологии ионообменные материалы

можно классифицировать по их структуре и свойствам на ряд групп или

классов.

По структуре - на гелевые и пористые.

Гелевые иониты характеризуются большей объемной обменной

емкостью, чем пористые, но уступают им по осмотической стабильности,

механической прочности. Представители гелевых ионитов - аниониты AM,

АМП, ВП-1 А, ВП-ЗА.

Пористые иониты характеризуются высокой набухаемостью,

лучшими кинетическими свойствами, менее подвержены отравлению

органическими ионами. Представители - АМ-п, АМП-п, ВП-1 Ап и др.

По характеру обмена ионов – на анионообменные, катионообменные

и комплексообразующие иониты.

23

Анионообменные иониты (аниониты) имеют в своем составе

анионообменные функциональные группы - NH2, =NH или ≡N. Анионита в

результате реакции ионного обмена способны извлекать из технологических

сред полезные компоненты, находящиеся в виде комплексных анионов.

Конкурентами являются обычные анионы - нитрат-, хлорид-, сульфат-,

бисульфат-ионы и др. Причем, конкурирующее действие их характеризуется

разной степенью сродства к сорбенту.

Аниониты (сильноосновные, слабоосновные – с различной матрицей -

полистирольные, полигетероциклические, полиакриловые) являются самым

обширным классом ионообменных материалов.

Катионообменные иониты (катиониты) имеют в своем составе

катионообменные группы - -ОН, -СООН или -SO3H. Катиониты в результате

реакции ионного обмена способны извлекать из технологических сред

полезные компоненты, находящиеся в виде катионов. Поэтому катиониты

обладают меньшей селективностью по отношению к извлекаемому

компоненту, чем аниониты, несмотря на это катиониты широко

используются в гидрометаллургии редких и цветных металлов, в

водоподготовке, при извлечении ценных элементов из сточных вод и т.д.

Катиониты (сульфатные, фосфатные, карбонатные с полистирольной

и полиакриловой матрицей) - достаточно широкий класс ионообменных

материалов.

Комплексообразующие иониты (амфолиты) имеют в своем составе

функциональные ионообменные группы цвух типов - анионообменные и

катионообменные.

Амфолиты способны извлекать из технологических сред полезные

компоненты, находящиеся как в анионной, так и в катионной форме,

например, уран. Широко используются при ионообменном извлечении

ванадия, вольфрама, платиновых, цветных металлов и редких металлов.

Амфолиты, также как аниониты и катеониты, могут иметь

полистирольную, полигетероциклическую или полиакриловую матрицы.

24

Согласно научной классификации академика Б.Н. Никольского иониты

разделяют на четыре класса, каждый из которых включает в себя как

катиониты, так и аниониты.

К первому классу относятся иониты, проявляющие свойства сильных

кислот (катиониты) или сильных оснований (аниониты). Характерной

особенностью их является то, что обменная емкость их по отношению к

различным извлекаемым ионам максимальна и постоянна в широком

интервале значений рН среды. Основные представители этого класса

сульфостирольный катионит КУ-2 и аналогичные ему катиониты

американского производства IRA-120 и Дауэкс-50. Сильноосновные

аниониты являются сополимерами стирола и дивинилбензола с

четвертичными аминогруппами -AM, АМП. IRA-400, Дауэкс-1 или

сополимерами винилпиридина и дивинила - ВП-1 Ап, ВП-ЗАп.

Ко второму классу относятся иониты, проявляющие свойства слабых

кислот (катиониты) и слабых оснований (аниониты). Обменная емкость их

по отношению к извлекаемым ионам максимальна только при определенном

значении величины рН рабочей среды - высоком для катионитов и низком

для анионитов. К этому классу относятся как - ионит СГ-1, аниониты АН-2ф,

ЭДЭ-Юп, ВП-1п и др.

К третьему классу относятся иониты, проявляющие свойства смеси

сильной и слабой кислот (катиониты) и смеси сильного и слабого основания

(аниониты). Характерной особенностью их является наличие двух

предельных значений обменной емкости для низкой и высокой величины рН

рабочей среды.

К четвертому классу относятся иониты, проявляющие свойства смеси

многих кислот (катиониты) и смеси многих оснований (аниониты).

Характерной особенностью их является постепенное увеличение обменной

емкости по отношению к извлекаемым ионам по мере увеличения значения

рН среды.

25

1.3 Требования к ионитам

Учитывая длительное время использования ионитов в технологическом

процессе, они должны удовлетворять многим требованиям:

- Полная нерастворимость ионитов в воде и водных растворах.

- Высокая химическая стойкость в растворах солей, кислот, оснований,

окислительно-восстановительной среде, при резкой смене среды.

- Наличие достаточно высокой обменной емкости и селективности по

извлекаемому компоненту.

- Высокая механическая прочность зерен ионита, учитывая

возможность использования его в условиях абразивного действия

рудных пульп.

- Высокая осмотическая устойчивость ионита и достаточно высокий

коэффициент набухаемости для обеспечения диффузионных

процессов при ионном обмене.

- Оптимальный гранулометрический состав, обеспечивающий

высокую кинетику извлечения ценного компонента с учетом

эффективности использования дренажных устройств, и целый ряд

других требований (влажность, насыпной вес и др.).

Иониты выпускаются, хранятся и транспортируются во влажном

состоянии. Замораживание ионитов, равно как и высушивание их, приводит

к существенному снижению механической прочности и осмотической

стабильности. Высохший ионит перед загрузкой в технологический процесс

замачивают в насыщенном солевом растворе на несколько часов, затем

отмывают от соли постепенным разбавлением водой.

На практике при выборе ионита для решения конкретной задачи, а

также при изучении закономерностей обмена на различных типах

ионообменных материалов для получения воспроизводимых и сравнимых

результатов необходимо использовать ионит, подготовленный к работе

всегда одним и тем же способом и в одной и той же ионной форме.

26

Подготовка ионитов к испытаниям должна обеспечить:

• Удаление примесей из ионитов;

• Перевод ионита в заданную форму;

• Полную сохранность ионообменных свойств и механической

прочности.

Удаление примесей из ионитов обычно достигается путем

последовательных многократных операций отмывок 5% растворами соляной

кислоты и едкого натра с промежуточной и последующей промывками

водой. В случае неустойчивости ионита в щелочной среде вместо раствора

едкого натра используют раствор бикарбоната аммония.

В процессе эксплуатации ионитов наряду с ионообменными

свойствами большое значение придается физико-химическим

характеристикам ионита, зачастую, во многом определяющим

экономическую эффективность применения ионообменных материалов в

конкретных процессах.

Иониты в зависимости от гранулометрического состава выпускают

двух классов: класс «А» - размер зерен от 0,63 до 1,6 мм и класс «Б» - размер

зерен от 0,315 до 1,25 мм. Кроме того, в зависимости от конкретных

ионообменных свойств и физико-химических характеристик иониты

выпускаются первым и вторым сортами.

Ионит от изготовителя к потребителю поступает партиями. Партией

считается количество ионита одной марки, однородного по своим

качественным показателям и сопровождаемое одним документом о качестве,

содержащим:

- наименование и марку ионита;

- наименование предприятия-изготовителя;

- номер и количество мест в партии;

- дату изготовления;

- массу брутто и нетто партии;

27

- результаты проведенных испытаний или подтверждение о

соответствии партии ионита требованию утвержденного стандарта

или технических условий.

Для контроля соответствия качества ионита данной партии

нормированным требованиям изготовитель отбирает и поставляет среднюю

пробу. При получении неудовлетворительных результатов анализа хотя бы

по одному из показателей проводят повторный анализ проб, отобранных от

удвоенного количества мест той же партии.

В случае необходимости производят арбитражные анализы в другой,

определенной совместно изготовителем и потребителем, организации.

1.4 Основные требования к ионитам, применяемым

в технологии переработки продуктивных растворов

подземного выщелачивания урана

Основные требования к ионитам, как регламентируемые

соответствующими стандартами или техническими условиями, так и

нерегламентируемые, в основном, практически одинаковы для всех

ионообменных процессов. Принципиальным отличием продуктивных

урановых растворов ПСВ от урановых растворов и пульп, получающихся в

процессе переработки силикатных руд, является практическое отсутствие

твердых рудных взвесей, низкий солевой состав раствора, низкая

кислотность, и даже сравнительно низкая концентрация урана в растворах

(30…70 мг/л) позволяет с высокой экономической эффективностью

перерабатывать продуктивные растворы ионообменным способом.

Механическая прочность. Экономичность ионообменного процесса

во многом определяется потерями ионита в результате его химического и

механического износа. Химический износ обусловлен сменой сред в

процессе многократной смены химической среды в цикле сорбция-десорбция

урана, механический износ обусловлен истиранием ионита при перемещении

28

его по стадиям технологического процесса с использованием

транспортирующих и разделяющих устройств.

Совместно с мельчайшими частицами ионита, образующимися в

процессе износа теряется и сорбированный ими уран.

Для гелевых ионитов нормированная механическая прочность ионита

класса «А» в зависимости от сорта составляет 97…85%.

Для пористых анионитов механическая прочность в зависимости от

марки ионита, сорта и класса составляет 97…85%.

Гранулометрический состав. Важность величины зерна для

обеспечения оптимальных условий работы ионита весьма очевидна.

Скорость ионного обмена, насыщение ионита по урану и связанный с ним

расход химических реагентов на регенерации, величина загрузки ионита в

технологический процесс, гидравлическое сопротивление в аппаратах,

потери ионита при транспортировке его в технологическом процессе с

использованием разделительных устройств, стоимость сорбентов разного

класса и т.д. - все это важные технико-экономические показатели

необходимо учитывать при выборе класса крупности ионита для конкретного

производства, т.к. часть преимуществ присуща мелкому зернению сорбента,

часть - крупному.

Для гелевых сорбентов размер зерен класса «А» составлял 0,63... 1,6

мм в воздушно-сухом состоянии, а 0,315... 1,250 мм, для класса «Б» также в

воздушно-сухом состоянии. Массовая доля рабочей фракции составляла от

96 до 85% в зависимости от марки сорбента, его сорта и класса.

Для пористых сорбентов класса «А» и «Б» размер зерен составлял

0,63...2,0 мм и 0,315...1,25 мм, соответственно, при массовой доли рабочей

фракции от 95% до 80% в зависимости от марки, сорта и класса ионита.

Массовая доля влаги. Этот показатель физико-химической

характеристики ионита необходим:

• при расчете стоимости приобретенного ионита, если его цена

установлена изготовителем с учетом фактической влажности;

29

• для определения правильности, изготовления, транспортировки и

хранения ионита;

• при управлении процессом перемещения ионита в

технологической цепочке с учетом количества перемещаемого с

ним урана.

Для всех типов применяемых анионитов массовая доля влаги

составляет 30...70%.

Удельный объем ионита (набухаемость). Полимерные иониты

представляют собой аморфные полимеры с сетчатой структурой.

Присутствие в макромолекулах ионогенных групп придает полимеру

гидрофильность. Поскольку цепочки полимера в ионитах «сшиты» друг с

другом в пространственную сетку, водный раствор вызывает только

набухание ионита, величина которого определяется структурой полимера,

типом и концентраций ионогенных групп и составом рабочего раствора.

По сути дела извлечение из рабочего раствора ценных ионов на ионит

является реакцией ионного обмена, сопровождаемое строго эквивалентным

вытеснением подвижных ионов ионитов. Скорость установления

ионообменного равновесия определяется степенью ионизации ионита в

данной среде и скоростью диффузии ионов в растворе и в зернах ионита. С

повышением степени набухания ионита (равно как и с понижением размера

зерен ионита) скорость установления обменного равновесия повышается.

В набухающих и сильно ионизированных ионитах процесс замещения всех

подвижных ионов длится первые секунды, что дает возможность извлекать

из раствора полезные ионы динамическим методом с большой скоростью

подачи исходного раствора через слой ионита при малом времени контакта

ионита и исходного раствора.

Таким образом, набухаемость ионита является важным фактором

кинетики сорбции урана. Кроме того, удельный объем набухшего ионита

учитывается при расчете необходимого объема рабочих аппаратов.

30

Для гелевых ионитов удельный объем набухшего ионита составляет

см /г, для пористых, в зависимости от марки, сорта и класса ионита

3,3...4,0 см /г (не более).

Насыпная плотность. Насыпную плотность определяют как общую

массу ионита объемом 1 см3, включающего в себя собственный объем

полимера, объем пор внутри его гранул и свободный объем между ними.

Этот показатель учитывается при определении величины объема,

занимаемого ионитом в технологических аппаратах, при определении

количества ионита, загружаемого в аппараты или перемещаемого между

аппаратами в технологической цепочке.

Из статистических данных по определению насыпной плотности

разных ионитов эта величина составляет 0,7...0,8 г/см3.

Емкость ионита по урану, полная обменная емкость по хлор-иону.

Обменная емкость по урану при сорбционной переработке

продуктивных растворов ПСВ является одним из определяющих факторов

эффективности добычи урана методом ПСВ. Обменная емкость рабочих

ионитов зависит от концентрации урана в продуктивных растворах, солевого

состава и кислотности растворов, аппаратурного оформления сорбционного

процесса, способа десорбции урана и регенерируемости ионита,

гранулометрического и химического состава рабочих ионитов и т.д.

Поэтому, получаемая в практических условиях обменная емкость, не может

служит стандартным мерилом качества свежего ионита, а является только

относительной оценкой применимости его для переработки продуктивных

растворов.

Применяемая на практике стандартная оценка емкости сорбента из

растворов с содержанием урана 1,0 г/л является также относительной.

Необходимо разработать стандарт на продуктивный раствор ПСВ

(концентрация урана, солевой состав, кислотность, рН и пр.), на котором и

определять обменную емкость по урану (статическую и динамическую)

31

свежепоставляемых сорбентов с целью определения их практической

применимости.

До этого единственным нормированным мерилом сорбционных

свойств свежепоставляемых ионитов может служить полная обменная

емкость по хлор-иону, определяемая содержанием всех активных групп.

Для гелевых ионитов полная обменная емкость (ПОЭ) по хлор-иону

составляет не менее 3,0...3,1 мг-экв/г. Для пористых, в зависимости от марки,

сорта и класса сорбента, 2,7.. .4,8 мг-экв/г. (не менее).

Термостойкость. Скорость ионного обмена в меньшей мере зависит от

температуры, чем скорость химической реакции. Поэтому, как правило.

Ионообменные процессы проходят при температуре окружающей среды,

исключая минусовую. Однако, надо знать, что превышение допустимой

предельной температуры может привести к ускоренному разрушению

ионитов. Для сильноосновных монофункциональных анионитов типа АВ-17,

Дауэкс-1, Дауэкс-2, Пермутит S, Амберлит А-400, Дайайон SA-100

температурный предел использования составляет 40...70°С. Для

слабоосновных анионитов Вофатит М, Амберлайт, IRA-400. Вофатит N и др.

температурный предел составляет 60...90 оС. Эти данные необходимо

учитывать при поступлении свежих ионитов.

Химическая устойчивость анионитов. Применяемые в

промышленной практике высокомолекулярные синтетические сорбенты

должны обладать высокой химической устойчивостью в разных

технологических средах - кислотность, щелочность, окислительная среда. В

большей части смол в процессе синтеза образуются некоторые количества

низкополимерных веществ, обладающих меньшей химической

устойчивостью. Поэтому в перечень нормированных показателей качества

сорбентов введен показатель «убыль в массе». Убыль в массе, в основном,

происходит в начальный период использования сорбента в процессе. Так, по

литературным данным начальная растворимость анионита IR-4B в хлор-

32

форме составляет 0,06...0,08%, конечная -0,04%; начальная растворимость

анионита IRA-400 в хлор-форме составляет 0,02%, конечная -0,0;.

Проверяемая по стандартной методике убыль в массе анионита ВП-

1Ап в 10% растворе серной кислоты достигает 12%. Поэтому весьма важна

проверка данного показателя при оценке качества поступающего свежего

ионита.

1.5 Водно-материальный баланс процесса выделения урана

Для расчета водно-материального баланса урана пользуются формулой:

(1.5)

где: Mu в продукте - масса урана в продукте заданного объема в единицу

времени, кг/ч;

Vu - объем урана в единицу времени, м3/ч;

Сu в продукте в продукте - рабочая емкость продукта по урану, кг/м3.

При расчете баланса металла, остаточными емкостями (концентрациями)

продуктов по урану не пользуемся, так как они являются постоянными

величинами. Пользуемся только рабочей емкостью (концентрацией)

продукта по урану. Рабочая емкость рассчитывается по формуле:

Сu в продукте=Cmax – Cост. в продукте (1.6)

где: Сu в продукте – рабочая емкость продукта по урану, кг/м3;

Cmax - mах емкость продукта по урану, кг/м3;

Сост. в продукте - остаточная емкость продукта по урану, кг/м3.

В расчете вводно-материального баланса остаточные емкости приняты

следующие:

- остаточная емкость смолы - 1 кг/м3;

- в процессе сорбции остаточная емкость возвратных растворов - 0,003 кг/м3;

- остаточные емкости всех остальных растворов - 0,5 кг/м3.

Производительность по урану Q=1200 т/год; Содержание урана в ПР 50мг/л;

Определяем часовую производительность: Q4ac=1200000/330*24=151,5 кг/час;

Определяем часовой объем раствора:

(1.7)

33

где Vчас – часовой объем раствора,м3/час,

Qчас – часовая производительность каскада по урану, кг/час,

Uнач и Uкон- начальная и конечная концентрации U в растворе, кг/м3.

Количество ионита, которое нужно при этом использовать определяется по

сходному уравнению:

(1.8)

где Gсм- часовой расход ионообменной смолы в условных тоннах;

араб=30кг/т- рабочая емкость смолы, кг/усл.тонну;

анач =1кг/т - остаточная емкость ионообенной смолы по урану;

т/час

В 1м3 исходного раствора содержится:

U=0,05кг;

Fe3+=0,5кг;

Fe2+=0,4кг;

Са2+=0,4кг;

А13+= 0,6кг;

К+=0,1кг; Na+=0,lкг;

Mg2+=0.4кг;

SiO3-2=0,19кг;

Cl- =0,19кг;

[UO2(SO4)3]-4 = 0,05*558/238 = 0,1172 кг/м3;

[UO2(SO4)3]-4 = 0.1172/558/4 = 0,0008 кг-экв;

Fe+3 = 0.5/56/3 = 0.0268 кг-экв;

Fe+2 = 0.4/56/2 = 0.0123 кг-экв;

А1+3 = 0.6/27/3 = 0.067 кг-экв;

Са+2 = 0.4/40/2 = 0.02 кг-экв;

К+ =0.1/39/1 = 0.0025 кг-экв;

Na+ =0.1/23/1 = 0.0043 кг-экв;

34

Mg2+=0,4/24/2=0,0333 кг-экв;

∑=0.167 кг-экв;

SiO3-2=0.15/76/2=0.0039 кг-экв;

С1- =0.3/35.5/1=0.0085 кг-экв;

∑=0.0124 кг-экв;

SO4-2=0.167-0.0124=0.1546 кг-экв;

SO4-2 = 96/2 * 0.1546 = 7,421 кг/м3;

C(H2SO4)= 98 * 0,01 = 0.98 кг/м3;

[UO2(SO4)3]-4= 0,1172 *3223,4 = 377,783 кг/час;

Н2О=1007-10,421=996,58 кг/м3;

Fe+3 = 0.5 *3223,4 = 1611,7 кг/час;

Fe+2 = 0.4 *3223,4 = 1289,36 кг/час;

А1+3 = 0, 6 *3223,4 = 1934,04 кг/час;

Са+2= 0,4 * 3223,4 = 1289,36 кг/час;

К+ =0.1*3223,4 = 322,34 кг/час;

Na+=0.1*3223,4 = 322,34 кг/час;

Mg2+=0,4 * 3223,4 = 1289,36 кг/час;

SiO3"2=0.15*3223,4 =483,51 кг/час;

Сl-=0.3*3223,4 =967,02 кг/час;

SO4-2 =7,421 *3223,4 =23920,85 кг/час;

H2SO4 =0,98 *3223,4 =3158,9 кг/час;

Н2О = 996,58 *3223,4 =3212375 кг/час;

Краткая характеристика анионита: Полная емкость анионита- 3,5 кг-экв/т.

Удельный объем анионита - 2,9 м3/т.

Количество матрицы в 1 условной тонне 1000 - 3,5*35,45 = 876 кг.

Объем матрицы в 1 условной тонне 876кг/910 кг/м3 = 0,963м3.

Объем Сl- в одном условной тонне 3,5*1000*NA*3/4*π*r3 = 3,5* 1000*6,023*

1023*4/3*3,14*(1,81*10-10)3 = 0,0523 м3.

Объем воды набухания в 1 условной тонне 2,9 - 0,963 - 0,052 = 1,885м3 =

1885кг.

35

При расчете материального баланса сделаем допущение, что количество

воды набухания не изменяется в процессе ионного обмена.

При остаточной емкости 1кг урана/уcл.тонну анионита AM количество

кг-экв урана в усл. тонне будет: 1/(238/4)=0,0168 кг-экв;

В 1 усл.тонне будет содержатся :

l*M[UO2(SO4)3]-4/238 =1* 558/238 =2,345кг;

[UO2(SO4)3]-4 =2,345/(558/4) =0,0168кг-экв;

SO4-2=3,5-0,168= 3,4832 кг-экв;

SO4-2=3,4832*96/2= 167,19кг;

876*5,2=4555,2кг/час;

[UO2(SO4)3]-4=2,345*1.306=3.063 кг/час;

SO4-2=167,2*5,2=869,4 кг/час;

Н2О=1885*5,2=9802 кг/час;

Насыщенная смола содержит:

Ёмкость по

U - 30 кг/т;

Fe+3-2,5 кг/т;

А1+3-1,133 кг/т;

SiO3-2 - 0,085 кг/т;

[UO2(SO4)3]-4=30/238/4=0,504 кг-экв/т;

[Fe(SO4)3]-3=2.5/56/3=0.134 кг-экв/т;

[A1(SO4)3]-3=1.133/27/3=0.26 кг-экв/т;

[SiO3]'2=0.085/28/2=0.0063 кг-экв/т;

[UO2(SO4)3]-4=0.504*(558/4)*5,2=365,6 кг/час;

[Fe(SO4)3]-3=0.134*(344/3)*5,2=79,9 кг/час;

[Al(SO4)3]-3=0.125*(315/3)*5,2=68,25 кг/час;

[SiO3]-2=0.0063*(76/2)*5,2=l,245 кг/час;

SO4-2=3.5-0.77=2.73 кг-экв/т;

2.73*(96/2)=131.04кг/т;

SO4-2=131,04-5,2=681,408 кг/час;

36

Обедненный раствор содержит:

[UO2(SO4)3]-4=0,003*3223,4*(558/238)=22,67кг/чac;

Fe+3=1611,7- 79,9*(56/344)=1598,7 кг/час;

А1+3=1934,04 -68,25*(27/315) =1928,2кг/час;

SiO3-2=483,51- l,245*(28/76)=483,05 кг/час;

SO4-2=23920,85+869,4-681,408-66,9-62,4=23979,542 кг/час;

[Fe(SO4)3]-3 - SO4-2=79,9*(288/344) =66,9 кг/час;

[A1(SO4)3]-3 - SO4-2=68,25*(288/315) =62,4 кг/час;

Полученные результаты расчета материального баланса сорбции

приведены в таблице 1.1

Приход Расход

Статьи Кол-во, %,% Статьи Кол-во, %,%

кг/ч масс. кг/ч масс.

2. Ионит 2.Насыщенный

ионит

[UO2(SO4)3]4- 12,2 [UO2(SO4)3]4-

[Fe(SO4)3]3-

365,6 0,011

SO42- 869,4 79,9 0,0024

Вода

набухания

0,0004 [Al(SO4)3]3- 68,25 0,002

Матрица с 9802 0,026 SiO32- 1,245 0,000037

фиксированны

ми

4555,2 SO42- 681,408 0,02

ионами Вода набухания

0,3 Матрица с 9802 0,3

37

0,14 фиксированным

и и

4555,2 0,14

ионами

Итого 15238,8 Итого 15553

1.6 Расчеты химико-технологических параметров подземного

выщелачивания урана

Химико-технологические параметры ПВ могут быть определены по

методике, предложенной В. А. Грабовниковым .

Необходимое количество реагента концентрацией Со (в т или м , если учесть,

что плотность раствора близка к единице), обозначаемое VCQ определяют по

формуле

VC0=γFm(W:T), (1.9)

где γ — объемная масса рудовмещающих пород и руд, т/м3; F — площадь

блока (участка), м2; т — мощность рудовмещающего горизонта (высота

блока), м; Ж:Т; (р) — расход реагента в течение всего периода

выщелачивания, обеспечивающий достижение необходимой степени

извлечения 6 урана. Он может быть охарактеризован либо необходимым

отношением массы выщелачивающего реагента с определенной исходной

концентрацией Со к отрабатываемой (до заданных условий извлечения)

массе рудоносных пород (Ж:Т), либо расходом реагента р при заданной

исходной концентрации Со на извлечение единицы полезного компонента

(т/т).

Необходимую массу реагента (М, т) определяют также по его расходу на

извлечение единицы массы урана:

М = р Рм (1.10)

где е — степень извлечения урана, доли единицы; Рм — запасы урана в

контурах блока, т.

38

Если выразить запасы урана через его средневзвешенную концентрацию в

рудах аср и объемную массу руду, формула (1.46) примет вид

M=p (1.11)

Среднюю концентрацию урана (в г/л) за все время г выщелачивания

определяют, исходя из его извлекаемого количества Рм и общего объема VCo

продукционных растворов:

(1.12)

или

(1.13)

Продолжительность т (в сут) процесса ПВ определяют по зависимости

(1.14)

где — объем подземных вод в порах пласта, который необходимо

удалить в начала эксплуатации ( — эффективная пористость, доли

единицы); Qcyм — производительность блока по растворам, м3/сут.

2.СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Математическая постановка задачи управления. Модели

фильтрации растворов при подземном скважинном выщелачивании

металлов.

2.1.1. О векторном поле скорости фильтрации раствора для

плоскорадиального неограниченного потока в продуктивном пласте

Рассмотрим различные математические модели для определения

средней фиктивной и действительной скорости фильтрации раствора в

39

пористой среде, а также составляющая скорости потока раствора с учетом

сил гравитации. Теоретические положения иллюстрированы конкретными

примерами.

Рассмотрим скорость фильтрации раствора по радиусу контура

питания для плоскорадиального неограниченного потока [6]:

(2.1)

где - абсолютное давление на кровлю пласта по контуру питания,

МПа;

- абсолютное давление на кровлю пласта по стенке скважины,

МПа;

- скин-эффект для фильтров скважин – безразмерная величина;

- радиус скважины, м;

- радиус плоского потока, текущая координата, м.

Используя данные, приведенные в [1, 6] для проницаемости пород – k и

вязкости воды , запишем при ее плотности - [17]:

(2.2)

,

где - повышение (компрессия) уровня воды над статическим в

нагнетательных – закачных скважинах, м;

- понижение (депрессия) уровня воды над статическим в

откачных скважинах, м;

- коэффициент фильтрации рудовмещающего пласта, м/сут.

Подставляя в (2.1) значения параметров, получается для любой ячейки:

40

(2.3)

Пусть вблизи от стенки скважины =2,72 при

Rk=2,72·Rc, например, при Rc=0,15 м; Rk=0,4м имеем скорость фильтрации

при Sк=0:

, м/сутки. (2.4)

где 2,9 размерный коэффициент, 1/м.

Для контура радиуса питания имеем:

, (2.5)

где - координаты закачных и откачных соответственно, i≠j.

, (2.6)

Изобразим графически эту ситуацию в виде рисунка 2.1.

Рисунок 2.1 – Зависимость скорости фильтрации Vф от радиуса

питания R.

Координаты точек 1 и 2 выразятся:

(2.7)

41

Закономерность изменения – уменьшения скорости фильтрации в

пределах описывается уравнением (2.3).

Определим среднее значение скорости фильтрации по радиусу К в

виде:

(2.8)

или , (2.9)

где м. (2.10)

Уравнение (2.9) позволяет решить задачи кинетики урана по радиусу R

до контура питания в явном виде.

Ясно, что скорость является некоторой фиктивной величиной, т.к.

движение раствора происходит по сообщающимся порам. В этой связи

действительная скорость потока будет [17]:

(2.11)

Например, при эффективной пористости , имеем:

(2.12)

Из (2.12) следует, что действительная скорость потока в 5 раз больше

средней скорости фильтрации.

Вектор скорости всегда направлен по радиусу от любой ЗС к любой

ОС. Ясно также, что такое представление есть некоторая идеализация

процесса фильтрации раствора в плоскорадиальном, неограниченном потоке.

Кроме следует учитывать и вертикальную составляющую скорости

- возникающую за счет разности плотности раствора - и воды - . По

данным [7]:

42

, м/сутки, (2.13)

где , т/м3; -эффективная пористость массива

рудовмещающего горизонта, доли единицы.

Например, для наиболее характерных условий выщелачивания будем

иметь:

, м/сутки (2.14)

или при ;

, м/сутки. (2.15)

Учитывая одновременно скорости , и очевидно получим

модуль суммарной скорости потока:

(2.16)

и направление вектора :

, (2.17)

Подставляя в (2.16) и (2.17) значения из (2.9) и (2.14) после

преобразований, получим:

, (2.18)

, (2.19)

Если подходить более строго к фильтрации раствора в продуктивном

горизонте, то его необходимо рассматривать трехмерным по трем осям x, y,

z.

Рассмотрим теперь векторное поле скоростей фильтрации

раствора в пористой среде рудовмещающего пласта. В соответствии с

43

работой [7] запишем скорости фильтрации раствора в плоскорадиальном

потоке в виде составляющих по трем декартовым координатам:

, (2.20)

,

где - дебиты и координаты технологических

скважин соответственно в м3/сут, м;

М – средняя мощность пород рудовмещающего горизонта, м;

Кn – эффективная пористость пласта, доли ед.;

- фоновая скорость течения воды в пласте, м/сутки.

В каждой точке области пласта имеем модуль скорости

потока раствора:

и его направление

Векторное поле скоростей потока (2.20) характеризуется функциями:

,

(2.21)

где - дивергенция векторного поля ;

- ротация векторного поля ;

- линии тока векторного поля ;

Известно, что является трехмерным скалярным полем:

,

(2.22)

Дифференцируя уравнения (2.20) по осям координат – x и y, получим:

44

, (2.23)

Откуда следует, что есть плоское поле, т.к. .

Физический смысл дивергенции поля скоростей заключается в том, что

если

то это есть интенсивность источника (ЗС) и наоборот, если

,

то это есть интенсивность стоков (ОС) [17].

Вихрь плоского векторного поля определится в виде:

,

(2.26)

где

,

(2.27)

Так как и , то

. (2.28)

Следовательно, движение жидкости – раствора в пласте безвихревое,

т.е. отсутствует компонента вращательного движения потока. Это очень

важное свойство поля фильтрации раствора.

Векторное поле скоростей характеризуется также линиями тока,

которые определяются векторами скорости , касательными в каждой точке

к некоторой мнимой линии.

Классическое уравнение линии тока выражается в трехмерном

пространстве в виде:

(2.29)

45

Для иллюстрации достоверности полученных формул,

характеризующих трехмерное векторное поле скоростей ,

рассмотрим усредненные условия для месторождения Акдала. Имеем

следующие данные: Кф=6,2 м/сутки; Кn=0,25; n∙(Sн+Sо)=120 м. Для одной

гексагональной ячейки Rк=40 м; Rс=0,1 м.

Определим средние скорости:

- горизонтальная

м/сутки,

- вертикальная по известной приближенной формуле [26]:

м/сутки, .

Действительная горизонтальная скорость:

м/сутки.

Следует отметить, что действительная скорость по радиусу

фильтрации, примерно, в 25 раз больше, чем гравитационная составляющая.

Из этого следует, что при радиусе ячейки R=40 м, элементарный объем

раствора проходит его за 102 суток, отклоняясь от горизонтальной плоскости

всего на 6,3 м. Следовательно, при мощности продуктивного горизонта

М=60 м и при отсутствии нижнего водоупора объем его не будет потерян и

попадет в откачную скважину.

Из приведенного примера видно, что при анализе конкретных объектов

необходимо тщательно производить гидродинамический расчет всей сети

эксплуатационного участка, принимая во внимание гравитационную

составляющую - вектора скорости фильтрации потока.

2.1.2. Детерминированная гидродинамическая модель подземного

выщелачивания урана

46

Рассмотрим разрабатываемое месторождение урана способом

подземного выщелачивания (ПВ) через скважины с поверхности. Пусть

одновременно в работе находится N технологических скважин из них Nзс –

закачных и Nос – откачных. Для крупных добывающих предприятий Nзс и Nос

исчиляются сотнями. Так, например, для рудоуправления Северной

Карамурун на конец 1999 года одновременно в работе находилось 496

скважин, из них 172 – откачные и 324 – закачные.

Сеть скважин вместе с рудовмещающим проницаемым пластом с

поверхностными трубопроводами, насосами, эрлифтами образуют единую

весьма сложную гидродинамическую систему, взаимодействующую с еще

более сложной естественной системой – массивом горных пород,

вмещающим рудоносный пласт, расположенный в некоторых

слабопроницаемых покрышках с наполненным поровым пространством

водой под высоким гидростатическим давлением.

Особенности залегания рудных тел ураносодержащих горных пород

подробно рассмотрены в монографии [18]. Отметим только то, что массив

горных пород неоднороден, обладает значительным разнообразием

качественных характеристик и стохатических параметров, рассмотрение

которых приведено ниже.

Введем понятие гидравлического сопротивления фильтрации раствора

жидкости в пористой среде и определим его из основного уравнения

плоскорадиального потока:

, (2.30)

где H – средняя мощность рудовмещающего пласта, м.

Поскольку связь между напором и дебитом (расходом) по скважине

и пласту линейная, то можем записать:

(2.31)

47

где (2.32)

Величину a назовем гидравлическим сопротивлением фильтрации

раствора жидкости в пористой среде при плоскорадиальном движении.

В системе СИ, входящие в (2.31) и (2.32) параметры имеют следующие

размерности , Па; Q, м3/сек; m-Па∙с; (Rк, Rс, H), м; k, м2. Величина Sк –

безразмерная, причем Sк<0, если проницаемость прифильтровой зоны и

фильтра больше проницаемости пористой среды пласта, Sк>0, если

проницаемость фильтра и прифильтровой зоны меньше проницаемости k

пористой среды.

Sк=0, если проницаемость прифильтровой зоны и фильтра равны

проницаемости среды.

В практике, как правило,

Sк>0, (2.33)

и ее определяется экспериментальным путем.

В практике при выполнении необходимых расчетов вместо величины k

– проницаемости пористых пород и вязкости жидкости m обычно

используют Комплексный критерий КФ - коэффициент фильтрации горных

пород, измеряемый обычно в м/сутки [17].

Установим связь между КФ, k и μ в виде:

(2.34)

где обозначим величину k по [1]:

(2.35)

γ – плотность (жидкости) воды,

48

для воды

Подставляя значения k, γ и μ в формулу (2.34) получим

Учитывая, что в сутках 86400 сек, окончательно будем иметь

или наоборот

(2.37)

Подставляя вместо μ и k, КФ в формулу (2.32), получим:

(2.38)

Таким образом, гидравлическое сопротивление

имеет ясный физический смысл распространения раствора на

некоторую определенную площадь в течении определенного числа суток.

Обращаясь к формуле (2.32), будем иметь напор на скважинах в виде

депрессий (ОС) и компрессий (ЗС) в метрах водяного столба:

(2.39)

что также имеет весьма понятный физический смысл.

49

Поскольку:

S0 – понижение естественного гидростатического уровня воды на

откачной скважине, м;

Sн – повышение естественного гидростатического уровня воды в

закачной скважине, м

то для системы получим:

где (2.40)

Формула (2.40) является одной из важнейших, т.к. именно параметры

S0 и Sн определяют режим движения раствора в пористой среде пласта.

Пусть нам известно по замерам или по теоретическим расчетам ΔРj по

всем 1,2,. . . , N скважинам добычного участка, причем

N=NOC +NЗС ,

где NOC – число откачных скважин;

NЗС – число закачных скважин. Необходимо определить дебит

скважин.

Известен принцип суперпозиции потенциального поля ΔР напоров на

скважинах, которые позволяют рассматривать взаимодействия всех N

скважин между собой в виде систем линейных уравнений. Для

стационарного установившегося потока фильтрации получаем следующую

систему уравнений:

(2.42)

где гидравлические сопротивления выразятся

50

(2.43)

Qj – дебиты скважин, причем Qj>0 – OC, Qi<0 – ЗС;

ΔРj – депрессии скважин для ОС и компрессии для ЗС, м.

Из системы (2.42) следует

a1.1=0; a2.2=0; aN.N=0,

так как не может быть фильтрационного потока из скважин i в ту же

скважину i. Вследствие очередной симметрии матрицы гидравлических

сопротивлений:

(2.45)

так же запишем:

ai.j =aj.i ,

Здесь в системе уравнений (2.42) необходимо принимать аi.j со знаком

плюс для откачных скважин и со знаком минус для закачных скважин или

наоборот с тем, чтобы было соблюдено основное условие баланса растворов,

т.е.

51

(2.47)

При нарушении условия (2.47) происходит растекание раствора при:

(2.48)

или его разубоживание водой при:

(2.49)

И так, если заданы все - для

и для

гидравлические сопротивления в виде матрицы (2.45) с условиями

(2.44) и (2.46), то решая систему линейных уравнении (2.42), однозначно

получим дебиты Qj всех закачных и откачных скважин.

Если параметры S0, SH напора в переходный период являются

функциями от времени

на (2.50)

тогда система уравнении (2.42) преобразуется в более сложную

систему дифференциальных уравнений в частных производных:

(2.51)

52

Решение системы уравнении (2.51) возможно только приближенным

методом конечных разностей путем деления интервала времени (0,Т) на

конечное число мелких интервалов времени

где

и можно допустить, что:

В этом случае на каждом интервале времени Δti справедлива система

(2.42).

Решая систему уравнений (2.42) m раз, получим некоторую

зависимость дебита каждой скважины от времени t.

Число уравнений в системах (2.42) и (2.51) весьма значительно. Так для

уже упомянутого выше рудника Северный Карамурун N=496, тогда матрица

А имеет 496 х 496 = 246016 параметров – гидравлических сопротивлений,

отличающихся значениями радиусов контура питания Rki.j , мощностям

рудовмещающего горизонта Hi.j и коэффициентам фильтрации KФi.j так как

Совершенно ясно, что без применения компьютеров задачи

определения дебитов ЗС и ОС в такой постановке решить затруднительно.

Определение параметров для реальных объектов ПВ урана KФi.j; Hi.j;

Ski.j и Rki.j являются также весьма сложной и интересной проблемой, которая в

книге рассматривается частично.

53

2.1.3. Сетевые аналоги гидравлической модели фильтрации

раствора при подземном выщелачивании металлов

Процесс фильтрации раствора в рудовмещающем горизонте при

наличии верхнего и нижнего водоупоров рассматривается в виде

плоскорадиального потока в неограниченном плоском пространстве. Однако

в точной постановке задача определения основных параметров фильтрации –

вектора скорости потока, распределения потенциального поля напоров,

дебита технологических скважин исключительно сложная, особенно для

инженерных расчетов. В этой связи предпринята попытка создать сетевой

аналог гидравлической модели фильтрации раствора металлов в пористой

среде.

Рассмотрим добычной участок ПСВ урана при установившемся

режиме фильтрации раствора, содержащий: NЗС и NOC.

Состояние ТС ПСВ в стационарном режиме описывается системой

уравнений:

(2.52)

где аi-j – гидравлические сопротивления условных дуг (проводов)

фильтрации раствора

(2.53)

(2.54)

Отобразим множество NЗС и NOC на графе сети (рисунок 2.1).

54

При максимальных значениях частных критериев адаптивности по

депрессиям ΔРj и ΔРi должны соблюдаться условия:

(2.55)

здесь и

Рисунок 2.1 – Граф G0 гидродинамический системы ТС ПСВ.

Если нарушаются условия (2.55), то граф G0 преобразуется в более

сложный G1 фрагмент которого показан на рисунке 2.2.

Фрагмент графа G1 гидродинамической системы ТС ПСВ при

нарушении условий (2.55), когда:

55

(2.56)

имеет дополнительное множество дуг между закачными и так же

между откачными скважинами.

Рисунок 2.2

Не трудно показать, что всегда

(2.57)

имеют по дугам следующие подмножества:

(2.58)

Число дуг графов очень быстро растет с увеличением NOC и N3C.

Например, для NOC=30; N3C=60 имеем N=90:

(2.59)

:

56

(2.60)

Из полученных результатов следует, что система уравнений (2.52)

отображается в общем случае на графе G=(U, Г), т.к. число коэффициентов

равно:

(2.61)

а число дуг U очевидно выразится:

или

(2.62)

Также ясно, что в идеальной максимально адаптивной сети G=(U, Г)

число дуг графа во много раз меньше, чем в разбалансированной сети G=(U,

Г). В общем случае имеем:

(2.63)

Для рассмотренных примеров будем иметь:

(2.64)

Обращаясь к матрице коэффициентов уравнений (2.52),

установим для идеального графа значимые коэффициенты в виде

новой преобразованной матрицы

(2.65)

В матрице А2 число строк N3C а число столбцов NOC число же

коэффициентов:

(2.66)

Обозначим дебиты ЗС и ОС в виде:

57

(2.67)

и сформулируем следующую задачу.

Данные значения ΔPj, ΔP’I, необходимо отыскать дебиты всех N3C и

NOC. Или обратная задача – даны дебиты всех N3C и NOC, необходимо

отыскать депрессии и компрессии всех N3C и NOC.

В соответствии с графом G=(U1Г) (рисунок 2.2) имеем расходы по

дугам:

(2.68)

Ясно, что в (2.68) анализируется уравнений.

Из уравнений (2.26) легко получить дебиты всех и в виде

расходов по дугам i-j.

Для закачных скважин:

(2.69)

Аналогично для откачных скважин:

(2.70)

58

Совершенно очевидно для идеальной сети G=(U, Г) будет всегда

соблюден закон сохранения массы в виде:

(2.71)

где плотность раствора на входе,

плотность раствора на выходе, .

Так как приближенно можно принять:

то имеем:

(2.72)

которое будет главным условием адаптивного поведения ТС ПСВ.

Анализ полученных результатов в виде уравнений (2.68) позволяет

сделать некоторые дополнительные выводы.

Рассмотрим структуру гидродинамического сопротивления .

(2.73)

из которой имеем следующие допущения:

- пусть се параметры рудоносной залежи и ТС будут

постоянными (изоморфная изотропная система среды);

- единственной переменной величиной в этом случае является радиус

питания от ой закачной до ой откачной скважин.

Обозначим величину

(2.74)

тогда:

59

(2.75)

где

Здесь уместно отметить, что величину радиуса питания ОС от

каждой ЗС можно определить только для конкретных условий

проектируемого рудника. Однако, в любом случае параметр прежде

всего, зависит от принятой схемы расположения ОС и ЗС на рудной залежи.

Рассмотрим некоторую обобщённую закономерность:

(2.76)

для реальных условий ТС ПСВ:

и исследуем зависимость от указанных параметров и (рисунок

2.3). Вычислим:

(2.77)

Рисунок 2.3 – Зависимость от параметра .

Из (2.77) следует, что при изменений радиуса в =50 раз!

Коэффициент изменяется всего в два раза. Учитывая (2.75), можно

60

утверждать, что гидродинамическое сопративление слабо и нелинейно

зависит от коэффициента фильтраций и мощности рудоносного

фильтруещего слоя .

Коэффициент кольматаций , являющийся технологическим

параметром также, видимо изменяется в широких пределах и существенно

влияет на гидродинамическое сопротивление фильтрационного объёма

пласта в призабойной зоне (контур скважины, армированный фильтром).

Так как дебит ОС и ЗС прямо пропорционален величинам депрессий

и компрессий на ОС и ЗС и обратно пропорционален гидравлическим

сопротивлениям дуг графа между ОС и ЗС, то в соответствий с (2.77)

решающим оказываются параметры и .

2.1.4. Рассмотрение сетевой модели на конечном интервале времени

Основные расчетные формулы (2.68) включают проводимость дуг графа:

(2.78)

в которой параметр радиус питания в плоскопараллельном потоке

фильтраций имеет различную величину, изменяясь от радиуса ячейки до

некоторой максимальной величины , зависящей от канкретного

эксплуатационного участка. Поэтому совершенно очевидно, что дебиты

(2.78) будут реализованы в различные интервалы времени и определяется

по формуле [17]:

(2.79)

Определим в блоке величину , для которой находим

, суток (2.80)

где средняя скорость по дуге - величины радиуса питания, м.

61

Если превышает время отработки блока - или участка, то вместо

этой величины принимается время .

Так как на графах и величины можно выстроить в дискретный

ряд:

(2.81)

то, используя формулу (2.80), получим однозначный временной ряд:

(2.82)

где радиус ячейки для гексагональной схемы или расстояние между

скважинами в ряду для любой рядной сети.

Поскольку каждому периоду временного ряда (2.82) соответствует

конечное множество дуг графов и :

(2.83)

то эти подмножества (2.83) формирует подграфы:

(2.84)

где полный граф сетевой модели фильтраций раствора при ПСВ

(рисунок 2.3).

Для каждого подграфа остаются в силе уравнения (2.68), которые

обеспечивают однозначное решение гидродинамической задачи процесса

ПСВ.

2.1.5. Уменьшение размерности гидродинамической модели, исходя

из стохастической природы процесса фильтраций растворов

Величина (2.78) проводимости дуг подграфов (2.84) является

случайной, так как коэффициенты фильтраций , мощности

рудовмещающих горизонтов , и коэффициента скин-эффекта

(кольматаций) являются случайными величинами, распределёнными,

например, по усеченному нормальному закону. Пусть также величина (2.78)

распределена по усеченному нормальному закону:

62

(2.85)

в пределах:

, (2.86)

где

(2.87)

(2.88)

(2.89)

Формулами (2.86)-(2.89) определены основные параметры закона

распределения (2.85).

Используя известное правило трёх сигм для нормального закона

распределения (2.85), можно утверждать, что с вероятностью

можно сформировать полный граф сети, если включить в него только

дуги, для которых справедливо равенство:

(2.90)

Или можно сформировать граф для приближенных расчётов с

вероятностью для которого:

(2.91)

Минимальной проводимостью на обладает наиболее длинные дуги.

Следовательно, множество дуг (2.81) будет уменьшение в соответствии с

(2.90) и (2.91) и преобразовано в некоторое новое подмножество ,

отвечающее замкнутому подграфу . Причем ясно, что сформированный

вновь подграф определит и некоторый конечный интервал времени

:

63

, суток,

где максимальная длина дуги на графе .

64

2.2 Разработка математической модели для создания

компьютерного тренажерного комплекса

2.2.1 Математическое обеспечение на основе традиционных

методов моделирования

Основным элементом КТК являются математические модели,

описывающие процессы, протекающие при добыче урана методом

подземного скважного выщелачивания (ПСВ). Наиболее полно методы

математического моделирования таких процессов приведены в /1-8/.

Например, кроме известных работ по теории расчетов геотехнологических

параметров ПСВ, в /8/ приводятся разработанные авторами модели

фильтрации растворов, а именно: расчет векторного поля скорости

фильтрации раствора для плоско-радиального неограниченного потока в

продуктивном пласте, детерменированная гидродинамическая модель ПСВ,

сетевые аналоги гидравлической модели и др.

Нами, для моделирования процессов, протекающих при ПСВ,

использовались следующие наиболее простые соотношения, полученные

авторами /8/.

Определение средней действительной скорости фильтрации

плоскорадиального потока по любой линии тока:

, м/сут, (2.92)

Соотношение (1) позволяет определить скорость фильтрации при

вариации следующих геотехнологических условий: повышения (компрессии)

уровня воды над статическим в нагнетательных - закачных скважинах (Sн);

понижения (депрессии) уровня воды над статическим в откачных скважинах

(So); коэффициента фильтрации рудовмещающего пласта (Кф); радиуса

скважины (Rc); радиус контура питания (R); отношения числа закачных

скважин Nзс к числу откачных Nос в блоке (n).

Определение времени закисления ячейки или блока для гексагональной

сети:

65

, сут, (2.93)

С помощью уравнения (2) имитируется процесс закисления

гексагонального геотехнологического поля в зависимости от изменения

различных природных и технологических условий: среднего значения

коэффициента фильтрации продуктивного пласта в пределах ячейки, блока

или участка ( );среднее в пределах ячейки, блока или участка значение

эффективной пористости пласта (Кп); радиус ячейки (Rо); n; Sн,; So; Rc.

Определение времени выщелачивания ячейки или блока при

гексагональной схеме вскрытия

сут, (2.94)

Уравнение (3) позволяет косвенно определить оставшиеся запасы

урана и сроки эксплуатации ячейки или блока для гексональной схемы в

зависимости от изменения следующих технологических параметров:

оптимального радиуса ячейки (Ro); плотности пород пласта ( ); отношения

Ж:Т ( ); скорости выщелачивания урана ( ); среднего коэффициента

фильтрации пласта в ячейке (Кф); n; Sн; So; Rc.

Для расчета расхода кислоты в зависимости от эффективной

мощность пласта (Мэ) и средней продуктивности в ячейке ( ) на 1 кг

добываемого урана можно использовать следующее соотношение:

. (2.95)

Уравнения (1) – (4), а также другие соотношения, предложенные

авторами /8/, позволяют имитировать режимы ведения процесса при ПСВ в

зависимости от различных геотехнологических параметров рудных ячеек и

блоков.

Гидродинамическая модель

66

Распределение давления (несжимаемая жидкость):

U- скорость фильтрации;

P - давление;

k - проницаемость;

m - вязкость

Q - плотность мощности источников жидкой фазы .

Массообмен между мобильной и иммобильной жидкостями:

ai – постоянная скорости массообмена

Модель массопереноса

(Ф=1)

67

(Ф=2)

(Ф=3,4)

(Ф=3,4)

CiФ (CjФ) - приведенная концентрация компонентов (минералов);

NiФ - приведенная концентрация сорбированных компонентов;

JiФ - плотность источников i-го компонента в части системы Ф;

JiФФ* - плотность потока i-го компонента из части Ф в часть Ф* в

результате сорбции (десорбции);

JijФФ* - плотность потока i-го компонента из части Ф в часть Ф* в

результате растворения (осаждения) j-го минерала;

Ji1,2 - плотность потока i-го компонента между жидкостями.

Модель физико-химических процессов (I)

Гетерогенные процессы

A) Сорбция и десорбция:

68

(CiФ)S,Р, (NiФ)S,Р - равновесная концентрация i-го компонента в растворе

(на породе) для процесса адсорбции (десорбции);

ais - константа скорости адсорбции (десорбции) i-го компонента;

(NiФ)¥ - предельно возможная концентрация адсорбированного породой i-го

компонента;

ГiФ - постоянная изотермы Ленгмюра.

Модель физико-химических процессов (II)

B) Растворение-осаждение минералов :

aj+, aj- - константы скорости растворения (осаждения) i-го компонента;

ajФ (ajФ)Р - активность (равновесная активность) i-го компонента;

DFiФ- движущая сила массообмена i-го компонента;

(Sуд)jФ - удельная площадь поверхности j-го минерала;

ejФ, h, Ki, ni - константы.

69

Сравнение экспериментальных данных и результатов

компьютерного моделирования разработки месторождения (1440 суток)

Рисунок 2.4

Результаты прогнозного моделирования разработки месторождения

Рисунок 2.5

Масса извлеченного урана

Масса откаченной серной кислоты

0 300 600 900 1200 15000

3

6

9

12

эксперимент моделирование

мас

са (

т)

время (сут)0 300 600 900 1200 1500

0

500

1000

1500

2000 эксперимент моделирование

мас

са (

т)время (сут)

Масса извлеченного урана

Масса откаченной серной кислоты

0 1000 2000 3000 40000

5

10

15

20

мас

са (

т)

время (сут)

0 1000 2000 3000 40000

1000

2000

3000

4000

5000

6000

мас

са (

т)

время (сут)

70

2.3 Структура компьютерного тренажерного комплекса

Структура компьютерного тренажерного комплекса представлена на

Рисунке-1. Визуализация технологического процесса реализуется в SCADA

пакете WinCC. Математическая модель объекта управления решается в

программном продукте VisSim 5.0. Связь математической модели и

видеокадров технологического процесса организуется через ОРС (Рисунок-

2.6). Компьютерный тренажер состоит из базового, инструментального и

прикладного программного обеспечения.

Рисунок 2.6

71

Рисунок 2.7

72

2.4 Описание видеокадров компьютерного тренажерного

комплекса

2.4.1 Отображение информации на экране пользователя

В главном окне виртуального тренажера (см. рисунок 2.8) находятся

кнопки «Расчеты», «WinCC» и «HELP». С помощью, которых можно

переходить в данные разделы. В разделе расчеты (см. рисунок 2.9)

приведены задачи по подземному скважинному выщелачиванию урана, а

также по процессу сорбции. Где можно рассчитать скорость закачки,

приемистость закачной скважины, время закисления, высоту рабочего слоя

сорбента, производительность ионообменной установки, построить график

по данной задаче и т.д.

В разделе WinCC отображаются видеокадры технологического

процесса ПСВ и сорбции.

В разделе Help (Рисунок 2.10) описывается оборудование,

используемое в тренажере. Клапаны и задвижки, контроллеры, насосы,

расходомеры и датчики. Здесь находятся технические характеристики,

руководство по установке и т.д.

Экран рабочего места оператора разделен на несколько областей, каждая

из которых выполняет свои задачи по обеспечению оператора наиболее

полной информацией о работе технологического участка:

- область отображения текущих сообщений;

- область переключателей мнемосхем;

- область отображения мнемосхем для графического представления

технологического процесса;

- область функциональных кнопок.

Запустите программу WinCC, откройте проект “Trenager.mcp” и

активируйте

73

Рис. 2.8 Главное меню

74

Рис. 2.9. Меню «Расчеты»

Рис. 2.10. Меню «Интегрированная система справки»

его, нажав кнопку activate . После активации откроется главное меню

виртуального тренажера (см. рисунок 2.11). Затем введите в поле login

слово «admin», и в поле Password «123456».

\

75

Рис. 2.11. Стартовое изображение

В поле «Login» нужно ввести «admin», в поле «Password» - «123456».

Рис. 2.12. Окно регистрации пользователя

В случае ввода неверных данных проект не будет активизирован.

2.4.2 Область отображения текущих сообщений

Эта область находится в верхней части экрана. Она представляет собой

список сообщений о ходе технологического процесса (см. рисунок 2.13).

76

Рис. 2.13. Последнее сообщение

Система WinCC получает сообщения от программы модели и вводит их

в хронологическом порядке в архив сообщений, после чего сообщения

отображаются в списке сообщений. Каждое сообщение содержит метку даты

и времени его возникновения, название технологической позиции, где

произошло событие и описание нарушения. Сообщения отображаются

различным цветом в зависимости от важности содержащейся в них

информации:

- Аварийные сообщения – черным шрифтом на красном фоне.

- Предупредительные сообщения – синим шрифтом на сером фоне;

- Ушедшие сообщения – черным шрифтом на зеленом фоне.

- Квитированные сообщения - черным шрифтом на желтом фоне.

- Оперативные сообщения - красным шрифтом на сером фоне.

Оператор должен квитировать аварийные и предупредительные

сообщения кнопкой .

Размер области отображения списка сообщений рассчитан на вывод

только одного последнего сообщения. Для просмотра большего числа

текущих сообщений, а также просмотра архива сообщений предназначена

функциональная кнопка .

2.4.3 Область переключателей мнемосхем

Ниже области отображения сообщений находится область

переключателей мнемосхем. Каждый переключатель вызывает

соответствующую мнемосхему технологического узла в рабочей области

экрана (см. рис. 2.14).

77

Рис. 1.14. Область переключателей мнемосхем

Голубой цвет переключателя сигнализирует о том, что мнемосхема,

связанная с этим переключателем, в данный момент отображается в области

отображения мнемосхем.

Программа визуализации автоматизированной системы управления

технологическим процессом (АСУТП) добычного и перерабатывающего

комплексов опытного участка ПСВ урана для тренажера на примере

месторождения «Буденовское» содержит следующие мнемосхемы

технологических узлов для представления пользователю:

- две мнемосхемы узлов приготовления и распределения выщелачивающих

растворов («УПВР-1, УРВР-1» и «УПВР-2, УРВР-2»);

- мнемосхема узла приема продуктивных растворов («УППР-1»);

- мнемосхема геотехнологического поля («Геотехнологическое поле»);

- мнемосхема сорбционных колонн СНК-3 и буферной емкости

п.107(«Сорбция»);

- мнемосхема десорбционной колонны СДК-1500 и узла денитрации и

отмывки («Десорбция»);

В верхнем правом углу экрана находятся: индикатор текущего времени,

идентификатор текущего пользователя (см. рисунок 2.15).

Рис 2.15- Индикатор текущего времени и пользователя

78

Область функциональных кнопок

Область функциональных кнопок расположена в нижней части экрана.

В зависимости от действий оператора в данной области могут отображаться

следующие панели кнопок (см. рисунок 2.16).

Рис. 2.16. Панель функций администратора

Функциональные кнопки выполняют вспомогательные функции. Их

назначение напрямую не связано управлением технологического процесса.

Регистрация в системе. После нажатия этой кнопки

появляется диалоговое окно с запросом имени

оператора и пароля для регистрации в системе.

Создание пользователя

Открытие списка сообщений.

Печать на принтер действий оператора

Переход на предыдущую мнемосхему в иерархии

мнемосхем.

Переход на следующую мнемосхему в иерархии

мнемосхем.

Переход на главное меню тренажера

Вызов программы Vissim для открытия модели

тренажера

Вызов справочной системы тренажера

Выход из тренажера

79

2.4.4 Область отображения мнемосхем

Область отображения мнемосхем занимает среднюю часть экрана

оператора. Оператор по своему желанию может отображать в этой области

любую мнемосхему нажатием на соответствующий переключатель в области

переключателей мнемосхем. На мнемосхемах графически отображается

технологическое оборудование и информационные сигналы, необходимые

для управления и контроля технологического процесса. Информационные

сигналы с технологического оборудования передаются в модель, а затем - на

экран оператора. Информационные сигналы бывают двух видов дискретные

и аналоговые. Дискретные сигналы принимают только два значения:

включен и отключен. Аналоговые сигналы могут принимать любое значение

в диапазоне измерения прибора.

Аналоговые информационные сигналы отображаются на мнемосхеме в

формате числа с десятичной запятой. Число знаков после запятой

определяется погрешностью измерительного канала и необходимой

точностью отображения сигнала на экране. Численное значение сигнала

на мнемосхеме размещается в индикаторе, который отображает численное

значение параметра в рамках шкалы прибора и сокращенное название

аналогового информационного сигнала (см. рисунок 2.17).

Рис. 2.17 - Численное значение сигнала

Если параметр является регулируемым, то рядом с ним отображается

задание. Задание задается оператором или преподавателем в зависимости от

сценария и цели обучения на тренажере.

80

2.4.5 Экран технологического узла ГТП

Управление и контроль узлов ГТП. Мнемосхема геотехнологического

поля

Мнемосхема, отображающая состояние ГТП, вызывается переключателем.

«Геотехнологическое поле» и представлена на рисунке 2.17

Рис. 2.17. Мнемосхема: «Геотехнологическое поле»

Технологический узел ГТП:

- 35 расходомеров предназначены для задания расходов на закачные

скважины;

- 9 насосов: 0-2-1, 0-2-2, 0-2-3, 0-2-4, 1-2-1, 1-2-2, 1-2-3, 1-4-1, 1-4-2

предназначены для выкачки ПР из ГТП;

81

На мнемосхеме отображаются:

- состояния скважин УРВР-1, и УРВР-2 кружком серо/зеленого цвета

(запущена в работу - зеленого цвета или остановлена - серого цвета);

- значение расхода ВР на каждую закачную скважину, непосредственно

рядом с отображением состояния скважины;

- состояния насосов УППР-1;

- значение расходов ПР из откачных скважин в виде таблички справа на

экране.

2.4.6 Экран технологического узла приготовления

выщелачивающих растворов

Управление узлами приготовления и распределения выщелачивающих

растворов УПВР-1 и УРВР-1. Мнемосхема, отображающая узлы УПВР-1 и

УРВР-1, вызывается переключателем «УПВР-1, УРВР-1» и представлена на

рисунке 2.18.

82

Рис. 2.18. Технологический узел приготовления выщелачивающих

растворов.

УПВР-1:

- 2 позиционера: АВ1-1, АВ1-2 предназначены для поддержания заданного

расхода;

- 2 расходомера предназначены для задания требуемого расхода;

- 2 датчика давления предназначены для определения давления раствора в

трубопроводах;

- pH-метр (датчик проводимости) предназначен для определения

кислотности раствора;

83

УРВР-1:

- 18 позиционеров: А011, А012, А013, А014, А015, А016, А017, А018, А019,

А031, А032, А033, А034, А035, А036, А037, А038, А039 предназначены для

поддержания заданного расхода в пределах требуемого.

На мнемосхеме отображаются два узла: УПВР-1 и УРВР-1.

На мнемосхеме отображаются состояния регулирующих клапанов на подачи

ВР в скважины, внизу в виде таблицы отображены расходы на каждую

скважину, суммарные расходы по каждой скважине.

Оператор должен выставить задание для регулятора подачи растворов,

затем для запуска скважины в работу должен указать признак запуска. При

появлении действительных значений расходов раствора начинается подсчет

суммарного значения закачанного раствора путем суммирования расхода.

При необходимости начать отсчет заново можно сбросить имеющееся

значение суммы, нажав на мнемосхеме соответствующую кнопку «Сброс»,

расположенную рядом с индикатора значения суммы.

Управление узлами приготовления и распределения выщелачивающих

растворов УПВР-2 и УРВР-2

Мнемосхема, отображающая узлы УПВР-2 и УРВР-2, вызывается

переключателем «УПВР-2, УРВР-2» и представлена на (рисунке 2.19).

Мнемосхема аналогична описанной выше.

84

Рис. 2.19. Мнемосхема, отображающая узлы УПВР-2 и УРВР-2

УПВР-2:

- 2 позиционера: АВ2-1, АВ2-2 предназначены для поддержания заданного

расхода;

- 2 расходомера предназначены для задания требуемого расхода;

- 2 датчика давления предназначены для определения давления раствора в

трубопроводах;

- pH-метр (датчик проводимости) предназначен для определения

кислотности раствора.

УРВР-2:- 18 позиционеров: А111, А112, А113, А114, А151, А152, А153,

А155, А156, А131, А132, А133, А134, А135, А136, А137, А138

предназначены для поддержания заданного расхода в пределах требуемого.

85

2.4.7 Экран технологического узла приема продуктивных

растворов

Управление узлом приема продуктивных растворов УППР-1.

Мнемосхема, отображающая узел УППР-1, вызывается переключателем

«УППР-1» и представлена на (рисунке 2.20).

На мнемосхеме отображаются состояния насосов для откачки растворов

из скважин, внизу в виде таблицы отображены расходы из каждой скважины,

суммарные расходы по каждой скважине.

Цвет зеленый-насос включен; серый-отключен.

Оператор должен выставить задание производительности насоса, затем для

запуска насоса в работу должен указать признак запуска

При появлении действительных значений расходов раствора начинается

подсчет объема откачанного раствора путем суммирования расхода. При

необходимости начать отсчет заново, можно сбросить имеющееся значение

суммы, нажав на мнемосхеме соответствующую кнопку «Сброс»,

расположенную рядом с индикатором значения суммы.

86

Рис. 2.20. Мнемосхема, отображающая узел УППР-1

УППР-1:

- 9 насосов: VLT п.1-2-1, VLT п.1-2-2, VLT п.1-2-3, VLT п.1-4-1, VLT п.1-4-2,

VLT п.0-2-1, VLT п.0-2-2, VLT п.0-2-3, VLT п.0-2-4 предназначены для

выкачки продуктивного раствора из ГТП;

- 2 расходомера предназначены для задания требуемого расхода;

- 2 датчика давления предназначены для контроля давления ;

- 2 pHp-метра (датчики проводимости) предназначен для определения

кислотности раствора.

2.4.8 Экран технологического узла сорбции и промывки

Управление узлом сорбции и промывки в п.107. В качестве сорбционных

колонн выбраны повсеместно используемые, надёжные в эксплуатации и

показывающие хорошие технологические параметры работы сорбционные

напорные колонны типа СНК-Зм.

Сорбционная напорная колонна СНК состоит из цилиндрического

корпуса — обечайки, верхнего дренажного устройства - кассет, сборника

87

маточников сорбции - «кармана» со сливным патрубком растворов,

устройства ввода продуктивных раствора с конусным распределителем его

потока по сечению аппарата - «грибка», устройства для выгрузки

насыщенной ионообменной смолы, напорного бункера для загрузки

отрегенерированной смолы.

В рабочем состоянии весь объём колонны заполнен смолой и раствор

фильтруется снизу вверх через её плотный слой. Уплотнение и зажатие

рабочего слоя смолы обеспечивается установкой дренажных устройств в

верхней части корпуса колонны и наличием обезвоженного слоя смолы выше

дренажных устройств, включая загрузочный бункер.

Сорбционное извлечение урана ионообменной смолой в сорбционной

напорной колонне протекает в динамическом режиме, при котором через

неподвижный слой сорбента фильтруется рабочий поток раствора.

Выгрузка насыщенной смолы осуществляется по трубопроводу из

нижней части колонны, а загрузка отрегенерированной смолы из напорного

бункера сорбента.

Мнемосхема, отображающая узел сорбции вызывается переключателем

«Сорбция» и представлена на рисунке 2.21.

88

Рис. 2.21. Мнемосхема, отображающая узел сорбции

На мнемосхеме отображаются:

- две сорбционные напорные колонны СНК-3 п.104/1,2;

- два бункера сорбента над колоннами СНК-3 п.105/1,2;

- узел отмывки емкость п.107;

- пескоотстойник ПР;

- пескоотстойник ВР

Датчики и приборы

Пескоотстойник ПР:

- 3 насоса: 102-1, 102-2, 102-3 качают из пескоотстойника ПР в колонны

СНК.

- 1 расходомер показывает расход ПР;

- 1 датчик давления показывает давление в трубе выкачки ПР;

89

Пескоотстойник ВР:

- 3 насоса: 103-1, 103-2, 103-3 качают из пескоотстойника ВР на ГТП.

- 1 датчик давления показывает давление в трубе выкачки ВР;

Сорбционная напорная колонна СНК-3 п.104/1:

- 1 расходомер показывает расход поступаемого ПР в колонну СНК 104/1;

- 3 задвижки: А18-104/1, А5-105/1, А5-104/1 предназначены для

регулирования расходов ПР, насыщенного сорбента, смолы;

- 1 позиционер А2-104/1 предназначен для поддержания заданного расхода

ПР;

- Датчик уровней: АВУ- аварийный верхний уровень, ВУ- верхний уровень,

НУ- нижний уровень предназначен для своевременного определения уровней

бункере СНК;

Сорбционная напорная колонна СНК-3 п.104/2:

- 1 расходомер показывает расход поступаемого ПР в колонну СНК 104/2;

- 3 задвижки: А18-104/2, А5-105/2, А5-104/2 предназначены для

регулирования расходов ПР, насыщенного сорбента, смолы;

- 1 позиционер А2-104/2;

- Датчик уровней: АВУ- аварийный верхний уровень, ВУ- верхний уровень,

НУ- нижний уровень предназначен для своевременного определения уровней

в бункере СНК;

Узел отмывки емкость п.107:

- 1 уровнемер предназначен для определения уровня поступаемого раствора;

- 3 задвижки: А31-107, А5-107, А33-107 предназначены для регулирования

расхода насыщенного сорбента и выщелачивающего раствора;

- 1 расходомер показывает расход выщелачивающего раствора.

- 1 позиционер: А6-107 предназначен для поддержания заданного расхода

выщелачивающего раствора;

Управление узлом сорбции

90

Управление узлом сорбции сводится к управлению работой колонны СНК-3.

Все колонны СНК-3 работают аналогично и имеют свои кнопки управления

и настройки. Работа колонн СНК-3 рассматривается на примере одной

колонны.

Сорбционная колонна СНК-3 может находиться в двух режимах: «Стоп»

или Работа», причем в режиме «Работа» выполняется поочередно один из

двух циклов:

- цикл насыщения сорбента;

- цикл выгрузки.

Для перевода колонны в указанные технологические режимы

предназначены кнопки «Пуск» и «Стоп», расположенные на мнемосхеме над

изображением соответствующей колонны.

В режиме «Стоп» исполнительные механизмы находятся в исходном

состоянии: клапаны закрыты, регуляторы отключены. Перед запуском

колонны в работу необходимо произвести предпусковую подготовку и

настройку. Предпусковая подготовка сводится к подготовке

технологического оборудования к работе и установке оператором:

- границ для контролирования расхода раствора;

- задания для регулирования расхода.

После выполнения необходимых настроек можно перейти к запуску

колонны в работу в автоматическом режиме. Это делается нажатием кнопки

«Пуск», после чего начинается цикл насыщения сорбента. Предполагается,

что обе сорбционные колонны могут работать одновременно с равномерным

смещением по времени запуска. То есть, следует запускать колонны в работу

с равномерным смещением по времени, при этом интервал между

выгрузками смолы составит около 2,5 часов (в реальном времени). Это

делается для предупреждения одновременного выполнения циклов выгрузки

колонн. Цикл выгрузки следующей колонны должен запускаться только

после завершения предыдущего цикла выгрузки. Цикл насыщения сорбента

одной колонны составляет 4,9-5,3 часа. Далее, если колонна находится в

91

режиме «Работа», после подачи сигнала сообщения пользователь должен

произвести выгрузку насыщенной смолы. За каждый цикл выгружается

около 5 м3 насыщенного сорбента. Цикл насыщения сорбента выполняется

согласно алгоритму управления (модели сорбционной колонны).

Завершение цикла насыщения производится:

- оператором с помощью кнопки «Стоп» на мнемосхеме, при этом колонна

переходит в режим остановки;

Цикл выгрузки сорбента выполняется согласно алгоритму управления.

Завершение цикла выгрузки производится:

- автоматически при срабатывании датчика нижнего уровня в бункере п.105

над колонной. - колонна остается в текущем режиме;

- колонна может перейти в режим остановки по нарушениям. О появлении

нарушения в работе колонны выдается аварийный сигнал. И дальше идет

отработка по сценарию или по заданию преподавателя. После устранения

причины нарушения, сообщения о нарушениях должны быть квитированы со

станции оператора.

Управление транспортировкой смолы в п.105/1,2. Бункера сорбента

п.105/1,2 расположены над колоннами СНК-3. Транспортировка смолы из

п.111 в п.105/1,2 происходит при наличии признаков разрешающих

транспортировку смолы в колонны п.105/1,2 и при отсутствии НУ в этих

колоннах. Разрешение на транспортировку смолы в п.105/1,2 дает оператор,

путем включения признака транспортировки. Наивысший приоритет

транспортировки смолы среди разрешенных оператором имеет колонна,

время до выгрузки которой наименьшее (см рисунок 2.22)

92

Рис. 2.22. Управление промывкой насыщенного сорбента

Управление промывкой насыщенного сорбента в п.107. Буферная

емкость п.107 (см. рис.2.23) имеет свои кнопки управления и при

автоматической работе может находиться в одном из режимов: «Запуск»,

«Работа» или «Стоп». Для перевода емкости в указанные технологические

режимы предназначены кнопки управления «Пуск» и «Стоп»,

расположенные на мнемосхеме непосредственно над п.200.

В режиме «Стоп» клапаны, относящиеся к данной емкости, закрыты. В

предпусковой подготовке устанавливается задание для контура

регулирования выщелачивающего раствора, задаются технологические

границы для уровня.

В режиме «Запуск» открывается клапан подачи сжатого воздуха п.А31-

107 и регулирующий клапан п.А6-107 подачи раствора ВР переводится в

режим регулирования. Значение расхода ВР должно войти в технологические

границы в течении заданного времени (запаздывание), после чего узел

переходит в режим «Работа».

В режиме «Работа» модель согласно алгоритму выполняет:

- подачу заданным расходом выщелачивающего раствора в емкость п.107;

- подачу сжатого воздуха в емкость поз.107;

- транспортировку смолы из поз.107 в колонну СДК-1500 п. 109

Кран подачи сжатого воздуха поз.А31-107 открывается при промывке

сорбента (при подаче выщелачивающего раствора) и закрывается при

транспортировке. Транспортировка смолы из п.107 в колонну п.109

осуществляется при помощи эрлифта - кран п.А33-107. Кран п.А33-107

открываются одновременно с клапаном п.А5-107 выгрузки смолы из

93

емкости. Алгоритм транспортировки смолы в колонну п.109 взаимосвязан с

алгоритмом работы самой колонны.

Узел может перейти в режим остановки по нарушениям в работе

клапанов. О появлении нарушения в работе узла сигнализирует мигающий

индикатор с звуковым сопровождением.

Принудительно работу узла можно остановить нажатием кнопки

«Стоп».

Рис. 2.23. Буферная емкость

Узел отмывки емкости п.107:

- 1 уровнемер предназначен для определения уровня поступаемого раствора;

- 3 задвижки: А31-107, А5-107, А33-107 предназначены для регулирования

расходов насыщенного сорбента, выщелачивающего раствора;

- 1 расходомер показывает расход выщелачивающего раствора.

- 1 позиционер: А6-107 предназначен для поддержания заданного расхода

выщелачивающего раствора.

94

2.4.9Управление мнемосхемой «Панель преподавателя».

Мнемосхема, изображающая панель преподавателя вызывается

переключателем «Панель преподавателя» и представлена рисунком 2.24

Рисунок 2.24.

Данная мнемосхема предназначена только для преподавателя. Здесь

после выбора соответствующего терминала обучаемого можно путем

переключения заданных на мнемосхеме переключателей переходить на

соответствующие технологические узлы. Например путем нажатия

переключателя «Сорбция» можно перейти на мнемосхему где можно

95

задавать аварийные или внештатные ситуации. После перехода на

требующиеся технологические узлы можно изменять параметры по

сценарию или по усмотрению преподавателя для создания внештатных или

аварийных ситуаций. Чтобы посмотреть адекватную реакцию обучаемого.

Все изменения автоматический отобразятся на экране и обучаемого и

преподавателя. Для изменения параметров УРВР -1 нужно перейти на эту

мнемосхему путем переключения. См. рисунок 2.25.

Рисунок 2.25.

На данной мнемосхеме можно создавать аварийные ситуаций путем

задавания неисправности различных клапанов а также можно изменять

давление сжатого воздуха и задавать кислотность выщелачивающего

раствора.

96

Создание аварийных ситуаций на технологическом узле «УРВР-2». См.

рисунок 2.26.

Для задания аварийных ситуаций на технологическом узле «УРВР-2»

нужно путем нажатия соответствующей кнопки перейти на мнемосхему с

панели управления преподавателя.

Рисунок 2.26.

Все принципы действия такие же как на УРВР-1. Внештатные и/или

аварийные ситуации задаются путем нажатия кнопки «Неисправность».

Давление сжатого воздуха можно задавать вручную или нажатием стрелочек

с правой стороны от задания давления сжатого воздуха.

Создание аварийных ситуаций на технологическом узле «Сорбция». См.

рисунок 2.27.

97

Рисунок 2.27.

Для задания неисправности следует выбрать какому из элементов

технологического узла «Сорбция» мы собираемся задать неисправность.

После выбора следует нажать выбранную кнопку которая находится справа

от названия элемента и нажать на нее. Сообщение о неисправности

высветится в виде аварийного сообщения на экране и преподавателя и

обучаемого. После наладки элемента обучаемым или его возвращения в

заданные границы настроек нужно квитировать сообщение. Одновременно с

заданием неисправности можно после включения неисправности отклонить

неисправность. Если обучаемый сам не может справиться с заданием по

сценарию. Так как при выдаче аварийного сообщения оператору идет

звуковое сопровождение. Звуковое сопровождение прекращается вместе с

98

сообщением после квитирования обучаемым оператором, а также если

отклонить данную неисправность с экрана преподавателя.

Создание аварийных ситуаций на технологическом узле «УППР». См.

рисунок 2.28.

Рисунок 2.28.

Здесь можно нажатием кнопок «Неисправность» создавать аварийные

ситуации на откачных насосах элементах технологического узла. Все

изменения немедленно отобразятся на экране обучаемого и выдается

аварийное сообщение.

Для создания внештатных или аварийных ситуации действия

аналогичны вышеуказанным действиям на других технологических узлах

тренажера.

99

2.5 Описание схемы автоматизации

Добычной комплекс.

Узел приготовления выщелачивающих растворов (УПВР1, УПВР2).

На узлах приготовления выщелачивающих растворов (УПВР1, УПВР2)

установлено следующее технологическое оборудование:

- дозирующий смеситель для подкисления выщелачивающих растворов

серной кислотой;

- трубопроводы подачи выщелачивающих растворов;

- трубопроводы подачи кислоты;

- регулирующая арматура с пневмоприводом на линиях подачи

выщелачивающего раствора и кислоты в смеситель.

Подача выщелачивающих растворов в УПВР1, УПВР2 осуществляется

нагнетанием закачными насосами центральной насосной станции (ЦНС) под

давлением 6-7 атм.

Подача серной кислоты в УПВР1, УПВР2 осуществляется из общей

магистрали серной кислоты при помощи насосов находящихся на складе

Назначение системы автоматизации

Система автоматизации предназначена для реализации функций

контроля и управления технологическими процессами добычного и

перерабатывающего комплексов опытного участка ПСВ урана

месторождения Буденовское.

Система позволяет:

- предоставлять оперативную информацию обслуживающему персоналу о

состоянии параметров процесса;

- поддерживать важные технологические параметры на заданном уровне в

автоматическом режиме;

- управлять оборудованием в дистанционном режиме;

- оперативно выявлять аварийные ситуации;

- вести учет расхода продуктивных растворов и реагентов;

- дополнять и изменять систему без серьезных технических переделок;

100

- формировать документы, характеризующие ход технологического

процесса;

- обеспечить надежность системы автоматизации за счет применения

принципа горячего резервирования.

Особенности построения системы автоматизации

Характер протекания данного технологического процесса во времени -

непрерывно - периодический, с повторяющимися однотипными циклами.

Для контроля работы оборудования, технологических параметров процесса и

оперативного управления используются мнемосхемы, на которых

отображаются необходимые текущие, а также интегральные значения

параметров, предоставляется возможность оператору-технологу по своему

усмотрению вести технологический процесс. Архив значений

технологических параметров и состояний оборудования предназначен для

анализа работы производства.

В системе автоматизации предусмотрены следующие режимы управления

оборудованием:

автоматизированный режим; при переводе в этот режим технологическое

оборудование работает в соответствии с ее плановой циклограммой,

автоматически выполняются все операции предусмотренные алгоритмом, в

т.ч. и полную остановку работы оборудования;

- режим дистанционного управления; решение о выполнении той или иной

технологической операции принимает оператор-технолог и выполняет ее

путем введения соответствующих команд с персонального компьютера;

данный режим работы предназначен для выполнения пусковых

работ после длительного простоя оборудования;

- ручной режим; используется для наладочных работ и относится в основном

к электротехническому оборудованию (например: при переводе ключа

управления насоса в положение «Р» запуск и остановка его производится по

месту с поста управления насосом).

101

Выбор режимов работы каждого технологического оборудования

осуществляет оператор-технолог с помощью средств, предоставленных на

мнемосхемах.

Основным режимом работы технологического оборудования считается

автоматизированный режим.

102

3 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1 Технико-экономическое обоснование на внедрение АСУ

ТП урана.

• газовое охлаждение

• трудоемкости человека (сокращение штата)

Также обеспечит быстрое, надежное и достоверное

регулирование процессом производства, что приведет увеличение

производительности труда.

Разрабатываемая система управления - одна из самых мощных,

простых и удобных в использовании. На данный момент на рынке нет

подобных систем. При проведении анализа спроса на данную систему

показало, что потребность в такой системе.

Для создания системы необходимо наличие:

• Промышленных контроллеров

• Частотных преобразователей

• Компьютера

• Оптико-механических датчиков

• Экономический эффект от применения

системы

обуславливается прежде всего повышением эффективности

автоматизируемого производства, определяемым повышением

качества и надежности снижением потерь, повышением

производительности и т.п.

• и общего организационного уровн

103

104

3.2 Капитальные затраты на создание системы автоматизации

Капитальные затраты на создание системы автоматизации складываются из следующего:a) заработная плата разработчиков (с отчислениями);b) затраты на приобретение средств автоматизации;c) затраты на монтаж.

3.2.1 Затраты на заработную плату разработчиков

Таблица 3.1- Затраты на заработную плату разработчиков.

Специальность

Кол

-во,

чел.

Срок

внед

рени

я,

мес.

Месячный оклад,

тенге

Всего,

тенге

1 Главный инженер проекта 1 3 100 000 300 000

2 Инженер-проектировщик 1 3 80 000 240 000

3 Инженер-программист 1 1 80 000 80 000

4 Инженер-системотехник 1 1 80 000 80 000

5 Слесарь-наладчик КИПиА 1 1 70 000 70 000

ИТОГО 770000

Рассчитаем заработную плату разработчиков с отчислениями на

социальные нужды:

По «Налоговому кодексу РК» до 15 кратного ГРП отчисления составляют

13 %, от 15 кратного до 40 кратного составляют 11%, от 40 кратного до 200

кратного составляют 9%.

(3.4)

(3.5)

где

МРП = 1168 тенге – месячный расчетный показатель;

- заработная плата разработчика на период разработки;

= 10% - нормативные отчисления в пенсионный фонд;

- количество рабочих месяцев;

- нормативные отчисления, тенге;

- социальные отчисления;

Рассчитаем социальные отчисления для главного инженера проекта:

тенге

Рассчитаем социальные отчисления для инженера-проектировщика:

тенге

Рассчитаем социальные отчисления для инженера-системотехника и

инженера – программиста:

тенге

Рассчитаем социальные отчисления для слесаря-наладчика КИПиА:

106

тенге

Отсюда общий фонд отчислений на социальные нужды разработчиков

составит:

СОобщ. = 32400+25920+17280+7560 = 62370 тенге

Итого заработная плата разработчиков с отчислениями на социальные

нужды составит:

тенге.

3.2.2 Капитальные затраты на приобретение приборов и средств

автоматизации

Таблица 3.2 - Капитальные затраты на приобретение приборов и средств

вычислительной техники.

Наименование Тип Кол-во

Цена, тенге

Стоимость, тенге

Микропроцессорная техника и программное обеспечениеБлок питания PS307, 10 А 1 35500 35500Центральный процессор CPU 312 1 44000 44000Микро карта памяти 128 Кбайта

Simatic S7 Micro 1 11000 11000

Модуль ввода аналоговых сигналов, 8 каналов

SM331 2 67000 134000

Модуль ввода дискретных сигналов, 32 канала

SM321 1 48110 48110

Модуль вывода дискретных сигналов, 32 канала

SM2 322 2 57235 114470

Рабочая станция Pentium 4 3,0C 1 160120 160120Панель оператора OP-270 1 29000 29000Блок бесперебойного питания

APC 5 а/ч 1 8710 8710

Программное обеспечение SCADA System + Widows XP Pro

1 460000 460000

Шкаф с комплектующими 1 1875000 1875000 Оборудование КИПиАСистема газоанализа OKA92M 2 27100 27100

107

Измерительный преобразователь давления

Метран-100 1151 1 57400 57400

Измерительный преобразователь давления

Метран-100 1331 1 74000 74000

Измерительный преобразователь давления

Метран-100 1131 1 74000 74000

Измерительный преобразователь давления

Метран-100 1495 1 63000 63000

Исполнительный механизм МЭО-250 2 51000 102000Диафрагма камерная ДКС-10 2 33100 66200Термопара THERMALERT ТХ

GP стекло 250...650 С

3 98300 294900

Клапан запорно-регулирующий с ЭИМ

2С947 н/ж 1 174250 174250

ИТОГО затраты на приобретение комплектующих средств автоматизации (Сб) :

3852760

Капитальные затраты на неучтенное оборудование рассчитываем из

расчеты 5% от общей стоимости оборудования:

Снеуч.об. = Сб *0,05 (3.6)

Снеуч.об. = 3 852 760*0,05 = 192 638тенге.

Капитальных затрат на оборудование:

Соб = Снеуч.об. + Сб (3.7)

Соб. = 270 303 + 3 852 760= 4 045 398тенге.

3.2.3 Затраты на монтаж оборудованияЗатраты на монтаж оборудования составляют 25% от стоимости

капитальных затрат на оборудование:

Смонт. = Соб. * 0,25 (3.8)

Смонт. = 4 045 398* 0,25 = 1 011 349 тенге.

Всего капитальных затрат на создание АСУТП составят:

Кдоп=Коб+Кмонт+Кз/п. (3.9)

Kдоп. =4 045 398 + 1 011 349,5 + = 5 889 117 тенге.

108

3.3 Эксплуатационные расходы по внедренной системе АСУТП

3.3.1 Амортизационные отчисления на вычислительный комплекс

Амортизация на средства вычислительной техники установлена в размере

12%, что составляет в денежном выражении:

Авк=КвтНа=2 459 910*0,12 = 295 189 тенге (3.10)

где Квт – капитальные затраты на средства вычислительной техники;

На - норма амортизации.

3.3.2 Амортизационные отчисления на приборы нижнего уровня

Норма амортизационных отчислений на контрольно-измерительные

приборы составляет 15,5%

Априб = Сприб 0,155 (3.11)

Априб =932 850 0,155 = 144 592 тенге

Сумма амортизационных отчислений по контрольно-измерительным

приборам составляет 410 511 тенге.

3.3.3 Амортизационные отчисления на программное обеспечение

Амортизация на программное обеспечение установлена в размере 12,5%,

что составляет в денежном выражении:

АПО = КПО На = 460 000 0,125 = 57 500 тенге (3.14)

где Квт – капитальные затраты на программное обеспечение, тыс.тг;

На - норма амортизации.

Общие амортизационные отчисления на вычислительный комплекс,

приборы низовой автоматики и программное обеспечение составляет:

А = Авк + Априб + АПО (3.15)

А = 295 189 + 144 592 + 55 200 = 497 280тенге.

109

3.3.4 Затраты на текущий ремонт средств автоматизации и

вычислительной техники

Затраты на текущий ремонт средств автоматизации и вычислительной

техники составляют 2,5% от величины капитальных затрат на создание АСУТП.

Тогда,

Зтр=Кдоп 0,025 (3.16)

Зтр =5 887 117 0,025 = 147 228 тенге.

3.3.5 Затраты на содержание оборудования АСУТП

Величина затрат на содержание оборудования АСУТП составляет 2,3% от

капитальных затрат на создание АСУТП.

Зс.о. = Кдоп 0,023 (3.17)

Зс.о = 5 889 117 0,023 = 135 450 тенге.

3.3.6 Затраты на электроэнергию

Затраты на электроэнергию составляют:

- суточные

(3.18)

Рэл = 4,8 24 0,85 1 = 97,92 кВт/сутки

где, W - суммарная мощность, потребляемая средствами автоматизации

и вычислительной техники. Определяется по паспортным данным и равна 4,8

кВт.ч

t - количество часов работы в сутки - 24 часа.

k - коэффициент использования мощности – 0,85.

n — количество управляющих комплексов – 1.

- годовые

Рэл.г = 365 Рэл (3.19)

Рэл.г = 36597,92 =35 740,8 кВт/год

110

На комбинате 1 кВт/ч стоит 8 тенге, тогда затраты на электроэнергию

составят:

Зэл/эн = Рэл.г 8 (3.20)

Зэл/эн = 35 740,8 8 = 285 926 тенге/год

3.3.7 Расчет годового фонда основной заработной платы для

дополнительного обслуживающего персонала

Таблица 3.2 - Затраты на заработную плату дополнительного

обслуживающего персонала.

СпециальностьКол-во,

чел.

Месячный оклад,

тенге

Всего,

тенге

1 Инженер - программист 1 80 000 80 000

ИТОГО 80 000

Рассчитаем заработную плату обслуживающего персонала с

отчислениями на социальные нужды:

Социальные отчисления инженера – наладчика КИПиА:

тенге;

тенге.

Годовой фонд основной заработной платы на дополнительный

обслуживающий персонал составит:

ГФЗП = 12 Фм.обсл.п. (3.21)

ГФЗП = 12 86480 = 1 037 760 тенге.

где Фм.обсл.п. - месячный фонд заработной обслуживающего персонала

АСУТП.

111

Предусматриваем премиальные, которые составляют 40% от заработной

платы.

Годовой размер премии составит:

ГРП = ГФЗП 0,4 (3.22)

ГРП = 1 037 760 0,4 = 415 104тенге.

Общий фонд заработной платы:

ОФЗП = ГРП + ГФЗП (3.23)

ОФЗП = 415 104+ 1 037 760 = 1 452 864 тенге.

Всего затрат на эксплуатационные расходы:

Рэ=А + Зт.р + Зс.о + Зэл/эн + ОФЗП (3.24)

Рэ=497280+147 228 +135 450 +285 926 +1 452 864 =2 518 749 тенге.

3.4 Расчет экономической эффективности внедрения системы

автоматизации

Годовой экономический эффект (Эг) будет рассчитываться

по формуле:

Эг=Э - (Ен)* Кдоп

(3.15)

где Э – экономия, тенге;

Ен – нормативный коэффициент эффективности.

Нормативный коэффициент экономической эффективности

капитальных вложений на внедрение средств автоматизации

принимается равным 0,32.

Экономия будет складываться из следующих

составляющих:

экономия топлива (газ);

сокращение обслуживающего персонала.

Экономия топлива будет рассчитываться по следующей

формуле:

Этопливо = G*m*24*(С1-С2) (3.16)

Где G – стоимость одного м3 газа, тенге;

112

m – количество работающих дней в году – 300;

С1 – расход топлива до внедрения системы автоматизации,

м3/ч;

С2 – расход топлива после внедрения системы

автоматизации, м3/ч.

Этопливо=10,6*300*24*(180-140)= 3052800 тенге.

Таблица 3.3 - Затраты на заработную плату обслуживающего персонала.

СпециальностьКол-во,

чел.

Месячный оклад,

тенге

Всего,

тенге

1 Инженер - технолог 1 95 000 95 000

2 Оператор 2 90 000 180 000

3 Разнорабочие 4 50 000 200 000

ИТОГО 475 000

После внедрения автоматической системы управления обслуживающий персонал

сокращается на 4 человека - 2 оператора и 4 разнорабочих (см. табл. 3.3). Тогда

годовой фонд заработной платы сокращаемого обслуживающего персонала с

отчислениями составит:

Эсокр.о.п.=((90000+50000)*2*12-

((90000+50000)*2*12)*0,1)*0,09+

+(90000+50000)*2*12=3 632 160 тенге.

Отсюда экономия составит:

Э = Этопливо + Эсокр.о.п - Рэ = 3052800 + 3 632 160-2 518 749 =

4 166 211 тенге.

113

Годовой экономический эффект по формуле (3.15)

составит:

Эг=4 166 211 - 0,32*5 889 117 = 2 281 693 тенге.

Срок окупаемости рассчитываем по формуле:

Токуп. = Кдоп / Э (3.18)

Токуп.= 5 889 117 / 4 166 211 = 1,4лет

Система автоматического управления ТП добычи урана с годовым

экономическим эффектом 2 281 693 тенге окупается за 1,4 лет эксплуатации, что

меньше нормативного срока окупаемости, следовательно, внедряемая система

может быть рекомендована к эксплуатации.

4 ОХРАНА ТРУДА

4.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов

Практически на всех стадиях процесса производства урана на одних

меньше, на других больше, имеются потенциальные источники очень большой

производственной вредности и травматизма

Помимо общей опасности .поражения организма в результате обычных

производственных травм, причинами которых являются электрический ток,

механические устройства и т. п., существует опасность химического

поражения, характерного для химической промышленности, имеющей дело

с ядовитыми и едкими веществами. Например, такие поражения и профзабо-

левания могут вызвать горячая концентрированная серная и азотная

килоты, двуокись азота, безводный аммиак, водород, воспламеняющиеся

вещества, токсичные растворители и ряд других опасных веществ.

114

Особо следует отметить характерные для уранового производства

фторсодержащие вещества: плавиковую кислоту, безводный фтористый

водород (пары) и элементарный фтор (фтор- газ).

Это чрезвычайно опасные, даже страшные вещества для тех, кто не знает их

свойства и не умеет с ними правильно обращаться. Но и сам уран и его

соединения – вреднейшие токсические вещества, являющиеся исключительно

сильными ядами для живых организмов. Их вредность соизмерима с вредно-

стью таких общеизвестных промышленных ядов, как мышьяк, фосфор, ртуть,

свинец, сурьма и т п

Особенно токсичны соли уранила (нитраты, ацетаты, сульфаты) как легко

растворимые и хорошо усваиваемые организмом соединения. Соли

четырехвалентного урана опасны вследствие сравнительно легкой их

окисляемости.

Соли урана вредно влияют на организмы млекопитающих, в том числе и

человека, поражая органы обмена в первую очередь почки, и вызывая их

заболевания - нефриты Под действием солей урана нарушается кислотно-

щелочное равновесие в крови, обнаруживаются изменения клеток печени и

почек.

При попадании солей урана в организм нарушается нормальное

пищеварение, поражаются слизистые оболочки внутренних органов,

ухудшается свертываемость крови. Подкожное впрыскивание 1-3 мг урана на

1 кг массы животного вызывает смерть.

Следовательно попадание этого сильнейшего промыщленного яда в

организм людей должно быть полностью и гарантированно исключено

соответствующей организацией производственного процесса.

Однако уран обладает еще дополнительно специфическими свойствами,

обусловленными его радиоактивностью. Известно, что урановая руда,

урановые концентраты и некоторые урановые продукты обладают α-, β-, и γ-

активностью, что увеличивает опасность воздействия соединений урана на

организм человека. Поэтому на урановых предприятиях кроме обычных

115

источников профессиональной вредности и токсичности урана следует со всей

серьезностью учитывать и вредность излучения.

Вредное действие α-, β-, и γ-излучений обусловлено ионизацией атомов и

молекул ткани живых организмов, что приводит к существенным изменениям

её химического состава, образованию новых соединений, словом, к

разрушению белковой структуры ткани. А это вызывает коренное нарушение

биохимических процессов в организме и расстройстве обмена веществ.

Проходя через ткани живых организмов, заряженные частицы

сталкиваются с электронами атомов и оставляют за собой цепочку ионов,

вызывая необратимое повреждение и разрушение молекул живого вещества

ткани.

Таблица 4.1 – Некоторые свойства излучений

Излуче

ние

Средняя

удельная

ионизация на

пути , 1м

Проникающая

способность

в воздухе

Материалы,

задерживающие

излучение

α Десятки

тысяч пар

ионов

Длина пробега несколько

(~ 3) см

Бумага,

металлическая

фольга и т. п.

β Около 100

пар ионов

Длина пробега несколько

метров

Металлическая

жесть, плотные

материалы

γ Несколько

пар ионов

Зависит от энергии

излучения при энергии 1

МэВ в слое воздуха

В зависимости от

плотности среды

излучение

116

толщиной 85 м ослабевает

только наполовину

ослабевает

Нормами радиационной безопасности (НРБ—76) установлена предельно

допустимая доза (ПДД) - наибольшее значение индивидуальной

эквивалентной дозы за год для персонала, не вызывающее при равномерном

воздействии в течении 50 лет никаких обнаруживаемых современными

методами неблагоприятных изменений в состоянии в состоянии здоровья.

Предельно допустимая доза ПДД облучения всего организма, гонад или

красного костного мозга отдельного лица из персонала, непосредственно

работающего с источником ионизирующего излучения, установлена равной 5

бэр в течении одного года. Однако необходимо принимать все меры для

снижения дозы облучения персонала. Общая доза облучения всего организма,

гонад или красного костного мозга отдельного лица не должна превышать

дозу, определяемую по формуле D=5*(N – 18), где D – доза, бэр; N – возраст,

годы.

При растворении урановых продуктов в кислотах, при процессах

осаждения, фильтрации, ионообменной сорбции и экстракции, особенно при

операциях сушки, прокаливания, расфасовки и затаривания пылящих

урановых продуктов, наряду с образованием пыли этих веществ возможно

образование вредоносных аэрозолей урановых соединений, опаснейшего источ-

ника поражения людей. Попадая в легкие и желудок, тонкодисперсная

пыль .может там оставаться очень долго и непрерывно, днем и ночью,

поражать организм. Пыль и аэрозоли опасны и тем, что постепенно

накапливаются в организме, т. е. их действие носит кумулятивный характер.

Поэтому необходимы строжайшие меры по предотвращению нарушений

безопасных условий труда

4.2 Организационные мероприятия.

Правильная организация эксплуатации производства это важное условие

безопасной работы. Следует обратить, внимание на содержание

117

производственных помещений и регулярную, по графику, уборку. Для

предприятий урановой промышленности предусматривают мокрую уборку с

применением дезактивирующих (содовых и др.) растворов. Случайные про-

ливы производственных растворов и просып твердых порошкообразных

продуктов должны быть немедленно ликвидированы. Отсутствие радиоактивных

загрязнений на поверхностях полов, стен, аппаратуры и т. п. систематически

проверяют с помощью контроля мазками.

Работа на урановых предприятиях регламентирована целым рядом

инструкций. Их знание проверяется периодическими экзаменами по технике

безопасности: вступительными на допуск к рабочему месту, при введении

новых технологических процессов, нового оборудования, повторными

регулярными экзаменами по графику и т. д. При производстве ремонтов и пе-

риодических осмотрах аппаратуры надлежит руководствоваться специальными

инструкциями. Большое значение при организации работ имеет специальная

система допусков на нестандартную работу (например, ремонты) и на

отдельные, представляющие опасность операции.

Существует система регулярных осмотров всех работающих в урановых

производствах. Применяются разработанные для данного случая

многочисленные методики анализа продуктов жизнедеятельности людей. Такая

система контроля позволяет своевременно избежать поражения организма.

Данные медицинского контроля при приеме на работу служат основанием для

допуска на производство. В случае необходимости для работающего персонала

применяется вывод с производства на определенное время. Главное внимание

при этом обращается на профилактические меры, предупреждающие

осложняющее влияние условий производства на здоровье.

На урановых предприятиях большими правами пользуется

дозиметрическая служба, осуществляющая строгий контроль за

радиологической и общесанитарной обстановкой на предприятии. В ее функции

входит разрешение или запрещение работ со специальными продуктами или

оборудованием, связанным с технологическим процессом. Задачи

118

дозиметрической службы: контроль за выполнением санитарных правил; контроль

за уровнем активности воздуха, сбросных вод, помещений, аппаратуры,

спецодежды и тела работающих; организация и контроль системы допусков к

работе; контроль за работой вентиляции; контроль за дезактивацией

оборудования и рабочих площадей; разработка мероприятий по улучшению

условий труда и контроль за их реализацией: замер индивидуальных доз

облучения, полученных персоналом (ИФК); участие в расследовании аварии и

несчастных случаев; контроль за прохождением медицинского осмотра; участие

в других мероприятиях по улучшению санитарно-гигиенической обстановки и

условий труда на предприятии.

4.3 Технические мероприятия

4.3.1 Обеспечения электробезопасности

Действие электрического тока на организм человека

Тяжесть поражения электрическим током зависит от целого ряда факторов:

значения силы тока, электрического сопротивления тела человека и

длительности протекания через него тока, рода и частоты тока, индивидуальных

свойств человека и условий окружающей среды.

Основным фактором, обусловливающим ту или иную степень поражения

человека, является сила тока.

На исход поражения сильно влияет сопротивление тела человека, которое

изменяется в очень больших пределах.

Существенное значение имеет и путь тока через тело человека. Наибольшая

опасность возникает при непосредственном прохождении через жизненно

важные органы.

Степень поражения зависит также от рода и частоты тока.

Влияние состояния окружающей среды учитывается классификацией помещений

и условий труда по опасности поражения электрическим током.

119

В зависимости от условий, повышающих или понижающих поражение человека

электрическим током, все помещения делят на: помещения с повышенной

опасностью, особо опасные помещения, помещения без повышенной опасности.

Электробезопасность обеспечивается соответствующей конструкцией

электрооборудования, применением технических способов и средств защиты,

организационными и техническими мероприятиями.

Конструкция электрооборудования должна соответствовать условиям его

эксплуатации, обеспечивать защиту персонала от соприкосновения с

токоведущими частями и оборудования - от попадания внутрь посторонних

предметов и воды.

Наиболее распространёнными техническими средствами защиты являются

защитное заземление и зануление.

Организационные и технические мероприятия по обеспечению

электробезопасности заключаются в основном в соответствующем обучении,

инструктаже и допуске к работе лиц, прошедших медицинское

освидетельствование, выполнении ряда технических мер при проведении работ с

электрооборудованием, соблюдении особых требований при работах с

находящимися под напряжением частями.

4.3.2 Расчет заземления

Дополнительной мерой защиты является защитное заземление

металлических корпусов всего электрооборудования цеха. Защитное заземление

представляет собой систему большей проводимости, благодаря чему напряжение

прикосновения снижается до безопасной величины. Конструктивным элементом

защитного оборудования являются заземлители -металлические проводники,

соединяющие заземлённое оборудование с заземлителями. Защитное заземление

предполагается выполнить из вертикальных стержневых заземлителей длиной

L=4 м и диаметром d=0.05 м, заглубленных в землю на длину t°=2 м.

Сопротивление единичного трубчатого заземлителя установленного в землю

определяется из формулы:

120

(4.1)

где р - удельное сопротивление грунта; L - длина трубы; t — глубина

заложения;

где – коэффициент сезонности, который равен 1.1. ρ - 40... 150 Ом • м,

принимаем ρ = 130 Ом • м. ρв = 130*1.1=143 Ом • м;

t=t°+L/2= 1.5+1.5=3

Выбираем расстояние между соседними и вертикальными электродами

a/L=2, a=6 м.

Определяем количество вертикальных электродов n.

Для этого находим произведение коэффициента использования

вертикальных электродов.

Сопротивление металлической полосы, применяемой для соединения

трубчатых заземлителей определяем из формулы:

где Ln - длинна полосы; Ln =n*а = 13*6 = 80м; =130*1.4=182Ом*м;

Сопротивление грунта заземлителя, состоящего из 13 стержневых

заземлителей и соединяющей полосы определяем по формуле:

При a/L=2 и п=13 находим коэффициенты электродов и ;

121

В соответствии с требованиями, общее сопротивление заземления не

должно превышать 4 Ом. Таким образом, сопротивление заземления Rгр<=4 Ом,

что соответствует требованиям ПТЭ и ПУЭ [16].

Вывод: Рассчитанное в данной главе заземление удовлетворяет требованиям и

способно эффективно функционировать.

4.3.3 Обеспечения защиты от пыли и аэрозолей

Первым условием успешного осуществления эффективной зашиты

персонала от вредных воздействий урановых продуктов бесспорно является

правильное проектирование технологических процессов и оборудования, т. е.

инженерные формы решения производства. В этом — залог успеха дальнейшей

работы по охране труда.

Особое значение приобретает борьба с пылью и аэрозолями. Источники

пыли, пренебрежимо малые для обычных производств, могут оказаться

чрезвычайно опасными в урановом производстве. Например, пыль, содержащая

уран и такой концентрации, что ее видно лишь в лучке обычного света, явля-

ется источником вредности, примерно в 1000 раз превышающей норму

безопасной работы!

Какие же мероприятия используют для борьбы с пылью и

аэрозолями? Их несколько, и они взаимно дополняют друг

друга. -

1. Применение закрытых герметичных систем, возможно,

полная, в идеале абсолютная изоляция урансодержащих веществ от

людей.

2. Укрытия для оборудования, снабженные местной отсасывающей

вентиляцией, даже при использовании герметичного

оборудования.

3. Исключение тесного размещения оборудования и приборов,

доступность любой поверхности аппаратуры и помещений,

для частого и тщательного удаления пыли.

4. Мощная общая вентиляция; приточная, подающая чистый

122

отфильтрованный воздух в цех (зимой подогретый), и

вытяжная, с очисткой удаляемого воздуха от пыли и аэро-

золей.

5. Местные отсосы, универсальные вытяжные шкафы для

проведения пылящих операций.

6. Максимальная механизация, автоматизация и дистанционное

управление технологическим процессом.

7. Исключение контактов персонала с продуктом.

8. Обязательная очистка всех выбрасываемых в атмосферу

газов. Использование системы циклонов, мокрых скрубберов,

пенных скрубберов, турбулентных промывателей, абсорберов,

специальных фильтров Петрянова из волокнистой ткани и т. п.

4.4 Санитарно гигиенические мероприятия

4.4.1 Обеспечение спецодеждой, спецобуью, предохранительными

приспособлениями.

Большое санитарно-гигиеническое значение имеет санпропускник В

настоящее время признано целесообразным иметь централизованный и

благоустроенный санпропускник для всего завода или группы цехов, а не

отдельные небольшие раздевалки-душевые при цехе, как это было

распространено раньше. В состав санпропускника входят: гардероб для

домашней одежды; гардероб для производственной одежды с числом

индивидуальных шкафов на полный состав персонала (а не только на

сменный; как это часто ошибочно принимают в проектах) ; душевая с

достаточным комплектом душевых рожков, предусматривающая обязательный

проход через нее работников, возвращающихся после смены;

дозиметрический пункт для контроля чистоты рук и всего тела по

радиоактивным загрязнениям; пункт дезактивации с набором соответствующих

средств; кладовая запасной спецодежды; помещения для текущего ремонта

спецодежды и т. д.

123

Спецодежда, предназначенная для защиты тела работающего от

загрязнений вредными соединениями, на урановых предприятиях включает

полный комплект верхнего и нижнего белья: комбинезон (или брюки и куртка),

трусы, майки, бюстгальтеры, носки, чулки, обувь, шарфы, полотенца и даже

носовые платки. Это позволяет осуществлять полное переодевание. Исключить

тем самым возможность переноса радиоактивных загрязнений домой с одеждой.

На предприятиях, как правило, имеются специальные прачечные, где вся

спецодежда подвергается чистке с применением дезактивирующих средств и

специальных режимов. Это позволяет осуществлять полную смену

спецодежды через каждые 4 – 5 дней, а в необходимых случаях и ежедневно.

4.4.2. Организация освещения.

Организация естественного освещения

Первичным источником естественного освещения является солнце,

излучающее мощный поток лучевой энергии. Естественное освещение

поверхности на открытом месте создается прямым солнечным светом,

диффузионным светом небосвода. Соотношение между освещенностями прямым

и диффузионным светом зависит от высоты стояния солнца и от облачности

неба. При сплошной облачности освещенность помещений создается только

диффузным светом небосвода. Прямое солнечное освещение вследствие его

непостоянства обычно не считают в расчетах естественного освещения.

Наружная освещенность небосвода на открытом пространстве для разных

местностей различны и колеблется в широких пределах в зависимости от

времени года, времени дня, облачности и других факторов. В пределах

республики в ясный день полуденная освещенность колеблется от 4000Лк(в

декабре) до 38000Лк(в июне).

Естественное освещение помещений может быть: боковое - через окна в

наружных стенах; верхнее - через световые фонари и проемы в покрытии. Для

операторской применяют боковое освещение где Lcp=2, Lmin=0,5.

Для создания благоприятных условий труда важное значение имеет

рациональное освещение. Неудовлетворительное освещение затрудняет

124

проведение работ, ведет к снижению производительности труда и может явится

причиной несчастных случаев и заболеваний глаз. Улучшение световых условий

оказывает благоприятное общее психофизическое воздействие на

работоспособность и активность человека. Гигиеническими приемлемыми

являются яркость до 5000 пт. Поэтому применяют искусственное освещениет

для проведение работ в темное время суток и в местах без достаточного

освещения.

Организация искусственного освещения

Для создания благоприятных условий труда большое значение имеет

рациональное освещение, которое обеспечивает хороший обзор приборов и

органов управления, а так же выполнение ремонтных, монтажных и других

работ. Освещенность производственных помещений должна отвечать

следующим основным требованиям: освещение должно быть достаточное и

равномерное, не должно создавать чрезмерной яркости, густых и резких теней и

должно иметь правильное направление светового потока.

Так как работа компрессорной станции непрерывна в течение суток, то

предусматриваются установки комбинированного освещения:

1) освещение в дневное время - естественным светом;

2) освещение в ночное время - искусственным светом;

3) аварийное освещение, питаемое от самостоятельного источника энергии,

для обеспечения непрерывности технологического процесса;

4.4.3 Расчет искусственного освещения

Для расчета общего равномерного освещения при горизонтальной рабочей

поверхности основным является метод светового потока, учитывающий световой

поток, отраженный от потолка и стен.

Световой поток светильника при люминесцентных лампах равен:

где Ен - нормируемая минимальная освещенность 150 лк; S - площадь

освещаемого помещения 200м2; z - коэффициент неравномерности освещенности

125

1.1-для люминесцентных ламп; к - коэффициент запаса 1.5; N -количество

светильников; - коэффициент использования светового потока

ламп, = 0.44; Фл=3740 Лм - для ламп ЛДЦ - 80;

Значение коэффициента определяем в зависимости от коэффициента

отражения светового потока от потолка и стен и показателя поглощения i,

определяемого по формуле:

i = А*В/Нр • (А+В);

где А=20 м и В=10 м - характерные размеры помещения; Нр = 5 м. -высота

светильников над рабочей поверхностью;

i = 20*10/5(20+10) =1.33

Стены и потолки помещения побелены и имеют коэффициент отражения рст

= 70% и = 50%;

Число светильников определяем по формуле:

;

принимаем количество светильников N=30 шт.

4.4.4. Защита от шума

Шумом называют всякий неблагоприятно действующий на человека звук. С

физической точки зрения звук представляет собой механические колебания

упругой среды.

Слуховой орган человека воспринимает в виде слышимого звука колебания

упругой среды, имеющие частоту примерно от 20 до 20000 Гц, но наиболее

важный для слухового восприятия интервал от 45 до 10000 Гц [14].

Восприятие человеком звука зависит не только от его частоты, но и от

интенсивности и звукового давления.

126

Неблагоприятное действие шума на человека зависит не только от уровня

звукового давления, но и от частотного диапазона шума, а также от

равномерности воздействия в течение рабочего времени.

В результате неблагоприятного воздействия шума на работающего человека

происходит снижение производительности труда, увеличивается брак в работе,

создаются предпосылки к возникновению несчастных случаев. Всё это

обусловливает большое оздоровительное и экономическое значение

мероприятий по борьбе с шумом.

Источники шума и их шумовые характеристики

Основными источниками шума внутри зданий и сооружений различного

назначения и на площадках промышленных предприятий являются машины,

механизмы, средства транспорта и другое оборудование.

Нормы допустимых уровней шума

Нормируемыми параметрами постоянного шума в расчетных точках следует

считать уровни звукового давления L в дБ в октавных полосах частот со

среднегеометрическими частотами 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц.

Нормируемыми параметрами колеблющегося во времени шума в расчетных

точках следует считать эквивалентные (по энергии) уровни звука LA экв в дБА.

Нормируемыми параметрами прерывистого и импульсного шума в расчетных

точках следует считать эквивалентные (по энергии) уровни звукового давления

Lэкв в дБ в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 63,

125, 250, 500, 1000, 2000, 4000 и 8000 Гц .

Допустимые уровни звукового давления (эквивалентные уровни звукового

давления) в дБ в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни

звука в дБА для жилых и общественных зданий и их территории следует

принимать в соответствии с нормами

4.4.5 Защита от вибрации

Воздействие вибрации на тело человека. Тело человека рассматривается как

сочетание масс с упругими элементами, имеющими собственные частоты,

которые для плечевого пояса, бедер и головы относительно опорной

127

поверхности (положения «стоя») составляют 4-6 Гц, голова относительно плеч

(положение «сидя») 25 - 30 Гц. Для большинства внутренних органов

собственные частоты лежат в диапазоне 6-9 Гц.

Все источники шума и вибраций учтены. Их общий уровень составляет до 75 дБ.

Для снижения шума в цехе в непосредственной близости необходимо

использовать наушники, а стены помещения операторного зала должны быть

облицованы шумопоглощяющим материалом.

Вибрация представляет собой механические колебания, простейшим видом

которых является колебания гармонические. Вибрация возникает при работе

машин и механизмов, имеющих неуравновешенные и несбалансированные

вращающиеся органы или органы с движениями возвратно-поступательного и

ударного характера.

Существует несколько способов борьбы с вибрацией.

Ослабление вибрации в источнике её возникновения производится за счёт

уменьшения действующих в системе переменных сил. Такое уменьшение

возможно при замене динамических процессов статическими, тщательной

балансировки вращающихся частей и др.

Виброгашение достигается увеличением массы агрегата или повышение

жёсткости. Для увеличения массы часто устанавливают агрегаты на

самостоятельные фундаменты или помещают массивные плиты между

основанием и агрегатом.

Виброизоляция заключается во ведении в колеблющуюся систему

дополнительной упругой связи, которая уменьшает долю вибрации,

передающейся от агрегата к основанию, смежным конструкциям или к человеку.

Виброизоляция - это единственный способ уменьшить вибрацию,

передающуюся на руки от ручного механизированного инструмента. Для

снижения вибрации в рукоятку вводится упругий элемент, например

нелинейный амортизатор, коэффициент жёсткости которого уменьшается по

мере увеличения силы нажатия.

128

К средствам индивидуальной защиты от воздействия вибрации относятся

рукавицы и перчатки с виброзащитными прокладками, вибродемпфирующие

коврики-маты, обувь с виброзащитой стелькой, изготавливаемой из пластмассы,

резины или войлока.

Ожидаемый уровень виброскорости перекачивающих агрегатов не превышает 30

мм/с, а предельно допустимые нормы по вибрации на производстве составляют

50-75 Кгц, что удовлетворяет требованиям государственного стандарта, СанПиН

РК 1.01.004.01. и удовлетворяет всем нормативным требованиям предъявляемых

к оборудованиям на месторождении.

4.5 Противопожарные мероприятия

Ответственность за пожарную безопасность несет начальник

операторской. Помещения, где расположены средства вычислительной техники,

в соответствии с противопожарными нормами строительного проектирования

промышленных предприятий по степени огнестойкости относятся к III группе,

по пожароопасности – к категории В (СНиП II-М2-72). Для тушения небольших

загораний различных веществ и материалов, а также электроустановок,

находящихся под напряжением не свыше 380В, в ВЦ применяются переносные

углекислотные огнетушители типа: ОУ-5, ОУ-8, а пенные огнетушители ОП-3

для тушения не пригодны.

На 200 м2 площади, занимаемой операторской, согласно норм

распределения первичных средств пожаротушения необходимо разместить

четыре огнетушителя ОУ-8 и ОП-3. В противопожарных целях предусмотрена

автоматическая пожарная сигнализация. Применение находят установки типа

СТППУ-1, датчики которой реагируют на дым, тепло и свет пламени.

Водопроводная сеть, на которой устанавливается пожарное оборудование,

должна обеспечить требуемый напор и пропускать расчетное количество воды в

целях пожаротушения. Пожарный водопровод на урановом месторождении

совмещен с производственным. Для наружного пожаротушения установлены

пожарные гидранты диаметром 63 мм через 80-100 м один от другого на

расстоянии 5м от стен здания и не более 2-5м от дорог. Расчетное количество

129

воды, потребной для наружного пожаротушения составляет 5л/с (СНиП III-А-70

«Противопожарные нормы проектирования зданий и сооружений»). Внутренний

водопровод пожаротушения питается от наружного водопровода. Внутренние

пожарные краны устанавливаются в шкафчиках по одному на каждой площадке

лестничных клеток, в коридорах через 60м друг от друга на высоте 1.35 м от

пола. Каждый пожарный кран оборудован пожарным рукавом длиной 15м и

пожарным стволом со спрыском диаметром 16 мм. Расположение внутренних

пожарных кранов должно обеспечивать соприкосновение струй от двух смежных

кранов в наиболее высокой и наиболее отдаленной точки здания. Рабочие,

служащие операторской при оформлении на работу в обязательном порядке

проходят первичный инструктаж о мерах пожарной безопасности, направление

на который дает отдел кадров, а затем проводится инструктаж непосредственно

на рабочем месте – вторичный инструктаж. Проведение противопожарного

инструктажа сопровождается практическим показам способов использования

средств пожаротушения.

Причиной возникновения пожара в установках может явиться

замыкание при повреждении электрооборудования, изменения в

технологическом процессе, т.е. повышение давления в трубопроводе,

нерегулируемая температура и т.д. В качестве противопожарных

мероприятий на установке предусмотрены следующие мероприятия:

электрооборудование заземлено и защищено, где это нужно,

металлическими кожухами;

в системе конденсации, где расположены трубопроводы с газом, а

также и в других местах возможно накопление статистического электричества,

установлены токоотводы.

принятие немедленных мер в случае возгорания: снятие

напряжения, предотвращение подачи топлива.

на участке работ установлен предписывающий знак "НЕ КУРИТЬ".

запрещается применять для освещения комплекса факелы, спички,

свечи, керосиновые фонари, костры и другие источники открытого огня.

130

установлены ящики с песком;

установлены в легкодоступном месте пожарный щит с

противопожарным инструментом согласно таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Инвентарь пожарного щита

Наименование, обозначение

инструмента.

Обозначение документа на

поставку.

Кол.

Ведро пожарное 177-00-00

СНиП РК №2.02-01-2000

1

Лопата ЛКО- 4-1300 1

Огнетушитель углекислотный ОУ -10 1

Огнетушитель порошковый ОП — 10 6

Кошма или асбестовое полотно 2х2 м 1

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Язиков В.Г., Рогов Е.И., Забазнов В.Л., Рогов А.Е. Геотехнология металлов –

Алматы, 2005, 394 с

2. Рогов Е.И., ЯЗИКОВ В.Г., РОГОВ А.Е. Математическое моделирование в горном

деле. Алматы, Lem, 2002, 214 с.

3. Голубев B.C., Кричевец Г.Н. Динамика геотехнологических процессов. 1989.

-120 с.

4. Бэр Я., Заславский Д., Ирмей С. Физико-математические основы фильт

рации воды. М.: Мир, 1971. - 415 с.

1. Чарный И.А. Подземная гидродинамика. М.: Наука. 1963. - 368 с.

5. Веселое Л.Н., Садонин В.Г. Физико-химические основы и гидродинамика

процесса подземного выщелачивания. М.: Атомиздат, 1979.

6. О динамике подземного выщелачивания полезных ископаемых на основе

математического и физического моделирования/ B.C. Голубев, Г.Н. Кри

чевец и др.// Математическое и физическое моделирование рудообразую-

щих процессов. М.: ВИМС, 1978. - С. 123-141.

131

7. Веригин Н.Н., Шержуков Б.С. Диффузия и массообмен при фильтрации

жидкостей в пористых средах// Развитие исследований по теории фильт

рации в СССР (1917-1967), М.: Наука, 1969. С.237-313.

8. Язиков В.Г. Оптимизация систем разработки пластово-инфильтрационных

месторождений урана подземным выщелачиванием через скважины. Дисс.

на соискание ученой степени доктора техн.наук. М.: 2001. - 242 С.

9. Язиков В.Г, Забазнов В.Л., Петров Н.Н., Рогов Е.И., Рогов А.Е. Геотехноло

гия урана на месторождениях Казахстана. Алматы.: 2001. - 442 с.

10. Рогов А.Е. Рогов Е.И., Язиков В.Г, Гидродинамическая модель подземного

выщелачивания урана. Горный информационно-аналитический бюллетень

- № 5 май 2000. Москва - МГГУ. С.40-42.;

11. Абдульманов И.Г., Фазлуллин М.И., Мосев А.Ф., Пименов М.К., Савинова Н.К.

Комплексы подземного выщелачивания. М.: Недра, 1992

12. Волков О. И. Экономика предприятия – М. , 1983

13. Санитарные нормы РК микроклимата производственных помещений №1.02.006-

94

14. СНиП П-12-92. Шум.

15. СанПиН РК 1.01.004.01. Вибрация.

16. Фомин А. Д. «Организация охраны труда на предприятии в современных

условиях». 1997г.

17. СНиП РК 2.04-05-2002 «Естественное и искусственное освещение »

18. Интемиров К.Б., «Исследования и расчет заземляющих устройств» Алматы: 1996г.

19. Б. В. Громов, «Введение в химическую технологию урана»

132