Подземное растворение калийных солей

В настоящее время месторождения калийных солей (сильвинита и карналлита) разрабатываются шахтным способом. Однако в сложных горно-геологических условиях или при глубоком залегании добыча калийных солей шахтным способом экономически нецелесообразна.

Возможность разработки глубоко залегающих калийных месторождений подземным растворением пытались обосновать многие ученые как в СССР, так и за рубежом (П.И. Преображенский, А.Е. Рыковский, И.С. Успенский, И.С. Розенкранц, Е.И. Ахумов и др.).

В 1944—1945 гг. А.Е. Ходьковым и Ю.В. Морачевским была предпринята первая попытка растворения соликамских карналлитов через скважину, производительность которой составляла 20 м^з/ч. Среднее содержание соли в растворе равнялось 280 г/л. Полученный раствор содержал незначительное количество КСl, и его промышленная переработка оказалась нерентабельна. Для первых испытаний выбор карналлита в качестве объекта растворения был сделан неудачно, поскольку карналлит при растворении образует рассол с высоким содержанием МgСl₂ и весьма незначительным содержанием КСl. Холодный способ растворения для карналлита непригоден, так как при этом образуется раствор с небольшим содержанием КСl. Однако теоретические исследования указывают на возможность промышленного получения КСl методом подземного растворения карналлита через скважины.

Установлено, что для эффективной добычи калийных руд через скважины, необходимо: получение растворов с высоким содержанием КСl; достижение высокого процента извлечения руды; определение эффективного способа переработки рассолов с утилизацией МаСl.

Вести селективную добычу КСl насыщенным по другим компонентам раствором трудно по причине невысокого содержания КСl в руде (до 30%).

Достижение высокого процента извлечения руды возможно использованием сплошной системы разработки с гидроразрывом пласта для его подготовки.

Поиски эффективных способов переработки рассолов связаны с использованием бассейнов для выпарки и разделения рассолов, а также для переработки продукционных растворов на дефицитные продукты — поташ и соду.

Суть технологии переработки рассолов ПР-сильвинита на соду и поташ ясна из схемы (рисунок 11.3) и включает в себя электролиз добытых рассолов и карбонизацию каталита [33, 41].

Рисунок 11.3 – Технологическая схема переработки сильвинитовых рассолов в соду и поташ

Значительный интерес представляет опыт успешного применения подземного растворения калийных солей в Канаде (провинция Саскачеван), которое обусловлено высоким содержанием хлористого калия в пласте (в среднем 30 %), большой мощностью залежи (более 15 м) и высокой температурой пласта (45 °С на глубине около 1600 м).

Исследование, сооружение, отработка процесса на опытной установке, а также сооружение самого предприятия заняли девять лет. Комплекс работ был выполнен американской фирмой – «Калиум кемилз». В 1965 г. предприятие выдало первую продукцию. Мощность предприятия 720 тыс. т в год КС1. В год отрабатывается примерно 25—30 скважин. Коэффициент извлечения 40 %. Капитальные затраты на добычу рассола составляют 7 % общих капитальных затрат. Штат 200 человек.

Американская фирма «Техас Голф Салфер» затопила калийный рудник «Кейн Крик» в штате Юта [33], а добываемые рассолы откачиваются через скважины и выпариваются в открытых бассейнах. Фирмой «Уайтбш Поташ» (Великобритания) в Северном Йоркшире проводятся опыты избирательного растворения КС1 маточным раствором. В Канаде фирма «Линбар Майниш» ведет успешную опытную эксплуатацию Саскачеванского месторождения.

Значительные работы по исследованию подземного растворения карналлита ведутся в ФРГ, и если на территории бывшей ГДР идут по пути растворения залежи щелоками, насыщенными МgСl₂, и оставления в камере осадка МgСl₂, то на западе ФРГ при подземном растворении карналлита КСl и NаСl извлекают в виде суспензии, которая выпадает при растворении легкорастворимой МgСl₂ водой.

Значительные исследования по подземному растворению сильвинита выполнены во ВНИИГе, которые позволили определить требования к залежи сильвинита для подземного растворения, выявить пути повышения эффективности этого процесса и дать методику определения основных технологических параметров (Е. П. Каратыгин, Ю. А. Богданов, В. С. Романов и др.). В результате опытно-промышленных работ по подземному растворению сильвинитов на Карлюкском месторождении определены исходные данные для проектирования крупной промышленной установки по добыче калийных солей [37].