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Exploitation par ISR des gisements de type roll front
Exploitation par ISR des gisements de type Roll front Anselme Diracca Ingénieur Techniques Minières - ISR MinesParisTech, le 03 février 2012 Auteur de la présentation Anselme DIRACCA Actuellement Study Manager de l’étude conceptuelle pour le projet ISR de Sainshand (Mongolie) et membre du Collège d’Experts d’Areva, sa formation initiale de géologue à l’université de Nice Sophia Antipolis le mène vers le troisième cycle court du CESEV (CESMAT) à Nancy où il se spécialise en méthodes d’exploration et de valorisation des ressources du sous-sols à la fin des années 1990. Sa formation achevée, il intègre les équipes d’exploration de la COGEMA basées au Kazakhstan pour les travaux de développement minier du gisement de Tortkuduk et contribue aux travaux des pilotes industriels des gisements de Muyumkum et Tortkuduk. A partir de 2003, il participe au redémarrage des activités d’exploration d’AREVA au Niger en qualité de chef d’équipe. En 2006, il revient sur le projet industriel KATCO au Kazakhstan avec pour mission la mise en exploitation des gisements de Muyumkum et Tortkuduk par la méthode ISR. Il occupe successivement les postes de responsable des services géologique et de planification minière. Lors du changement d’objectif de production de 1500 à 4000 tU/an, il est nommé adjoint au Directeur de l’Extraction Minière jusqu’en 2011. Il rejoint les équipes du support technique du siège d’AREVA Mines en France. Avertissement / Disclaimer Toute l’information contenue est issue des rapports NI 43-101 des exploitants de mines ISR et de publications et rapports internes d’Areva Mines et de ses filiales. Ce document est exclusivement destiné à l’usage interne d’Areva et dans le cadre de l’Ecole thématique du CNRS, Institut National des Sciences de l’Univers. L’utilisation et la reproduction des informations présentées sont soumises à l’approbation d’Areva Mines. Areva Mines ne s’engage pas sur la précision et la validité des informations issues des sources extérieures. Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.3 Principe / historique / particularités avérées Marché U Les gisements Fronts d’oxydo-réduction Modèle génétique Organisation spatiale Australie Kazakhstan GENERALITES GISEMENTS DE TYPE ROLL-FRONT Ressources et Réserves Corrélation Déséquilibre Classification Exploitation Points clefs / Schémas de principe / Cycle minier Planification • • • Champs de puits • • • • Forage Unité de distribution des fluides Infrastructures Connexion Extraction • • • Dimensionnement de l’exploitation Courbe de récupération Phasage minier EXPLOITATION PAR ISR Pilotage Nouveaux défis Colmatage & décolmatage des puits Valorisation • • De l’extraction à la valorisation Produits finis Aspects environnementaux Veille environnementale Réhabilitation Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.4 Principe / historique Particularités avérées Depuis 50 ans Aux Etats-Unis Texas Wyoming En ex-Union Soviétique Ouzbekistan Kazakhstan Faibles investissements et coûts opérationnels comparativement aux méthodes d’extraction plus conventionnelles Méthodes minières nécessitant moins de moyens Procédés de valorisation courts (pas de concassage, broyage, étapes énergivores) Mise en production rapide Méthode répandue, au moins au stade de test dans plusieurs pays USA, Ouzbékistan, Kazakhstan, Australie, République Tchèque, Bulgarie, Ukraine, Mongolie, … Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.5 Marché U Production mondiale d'uranium tonnes d'uranium 60 000 Kazakhstan 50 000 Canada Australia 40 000 Namibia Production par méthode d'extraction Conventional open pit In situ leach (ISL) By-product Niger 30 000 Conventional underground 2920; 5% Russia 15095; 28% Uzbekistan 20 000 USA Ukraine (est) 10 000 China (est) autres pays 0 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 22108; 42% 24% en 2004 Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.6 13541; 25% Observations Les gisements Fronts d’oxydo-réduction Zone réduite Faciès oxydé Faciès réduit vus en carotte Zone oxydée ~2m Minéralisation uranifère Front d’oxydo-réduction en rouleau en coupe Interprétations Faciès oxydés et réduits vus en cuttings Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.7 Sud- - Nord- ChaînedeKARATAU 500 BassindeSYR-DARYA modèle génétique BassindeCHU-SARYSSU 250 DépressiondeSOUZAK -250 260 290 474 610 618 753 -750 713 781 698 900 244 252 310 398 549 -500 204 179 0 + + + + + + + + ++ + + + Les gisements 589 1134 Bassin sédimentaire Séries sableuses confinées entre séries argileuses Contraste d’oxydo-réduction Présence de réducteurs • Huiles, charbons, … Flux oxydants • Percolation, hydrothermalisme, … Uranium primaire Encaissant ? Flux oxydant ? Remobilisations ? Structures tectoniques Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.8 Powder River Basin Uranium Project (Wyoming) From NAMMCO Les gisements Organisation spatiale Extensions latérales considérables Superpositions de roll-fronts Profondeurs variables de 0 à 1000 mètres Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.9 Les gisements Australie Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.10 Les gisements Kazakhstan PROVINCES URANIFERES ET GISEMENTS D'URANIUM DU KAZAKHSTAN GISEMENTS D'URANIUM 1 - Grachevskoye 10 - Kanzhugan 2 - Kamyshovoe 11 - Muyunkum 3 - Voctok 12 - Uvanas 4 - Manybai 13 - Mynkuduk 5 - Semizbai 14 - Northern 6 - Koldjat Karamyrum 7 - Nizhneiliyskoye 15 - Irkol 8 - Botaburum 16 - Melovoye 9 - Kurdai CHELIABINSK RUSSIE a lg Vo N PETROPAVLOVSK URALSK 1 KUSTANAY KOKCHETAV AKTYUBINSK I 3 2 PAVLODAR EKIBASTUZ sh ASTANA ARKALYK 350 000 tU Irty STEPNOGORSK ATYRAU Usine Hydrométallurgique Exploitation Centrale nucléaire Usine pastilles UO2 5 4 LAC TENGIZ UST KAMENOGORSK SEMIPALATINSK KARAGANDA LAC ZAYSAN S.C. KASKOR 16 Syr VI Da ry Crétacé a MER D'ARAL CENTRAL MINES STEPNOE MINES IV C LA II BALKAS KZYL ORDA BAKOU R ME BE ME 14 KI NIS 7 DZHAMBUL 9 ST TA N ACHKHABAD PROVINCES AN URANIFERES III 11 Paléogène 10 8 15 UZ TU RK 12 MINES N° 6 CHIILI O H 13 KZYL ORDA CHIMKENT V TACHKENT CH IN E CASPIENNE DZHEZKAZGAN AKTAU 6 Ili ALMA ATA BISCHKEK KIRGHIZISTAN I - KOKCHETAV - PRIBALKHASH III - ILY IV - CHU - SARYSSUY V - SYR - DARYIN VI - PRICASPY IRAN 102 000 tU Echelle : II DOUCHAMBE 0 100 200 300 400 Km TADJIKISTAN Province Chu-Saryssu BU / DRM 05/09/95 89 000 tU 600 000 tU Nouvelles découvertes en cours Développement minier en cours Potentiel > 1,2 MtU Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.11 60 000 tU Passage aux ressources Corrélations Texte exergue/citation Mais la radiométrie Gamma n’est pas directement équivalente à la teneur U Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.12 Ressources et réserves Déséquilibre Chaine de désintégration de l’U238 Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.13 Ressources et réserves Classification Séries de challenges Enveloppe minéralisée de géométrie complexe Corrélation radiométrie / teneur délicate Equivalences entre pays Known resources Undiscovered resources Reasonably Assured Estimated Additional I NEA / IAEA Estimated Additional II Speculative Reasonably Assured Estimated Additional I Undiscovered Australia Measured Indicated Inferred Energy, Mines and Resources Canada Prognosticated Speculative Reserves II France Reserves I Perspectives 1 Perspectives 2 Probable Possible Germany Proven Prognosticated Speculative Reasonably Assured Estimated Additional I South Africa Estimated Additional II Speculative Reasonably Assured Estimated Additional I + II United States DOE Speculative Identified Undiscovered USBM / USGS Demonstrated Measured Indicated Inferred Hypothetical Speculative Some non-WOCA countries A1 A2 B C1 C2 P1 P2 Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.14 Extraction Minière ISR Points clefs Terrains imperméables (argiles) INJECTION (1) CHAMP DE PUITS Maîtrise environnementale POMPAGE Toit Solution d’échange (2) REACTIF Extraction Encaissant poreux confiné URANIUM Tranche minière minerai Circulation Echange chimique LIXIVIATION Mur (3) VOLUMES Concentration U x Volume échangé = Quantité d’URANIUM EXTRAIT Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.15 Extraction Minière ISR Schémas de principe Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.16 Extraction minière ISR : Cycle Minier 1) Planification – préparation bloc 2) Forage des puits technologiques Forage Topographe Planificateur Complétion Diagraphie Piquet injecteur suivant Piquet producteur suivant Terrassement Topographe CONSTRUCTION 3) Préparation des infrastructures Tranchées Connexion puits Temps masqué Topographe Acide Installation TUZ 4) Exploitation champ de Puits Injection Production Entretien des puits Compresseur Montage Tuyauterie TUZ Entretien puits 5) Extraction EXPLOITATION Gestion de la balance Temps masqué Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.17 Magistral GEOLOGIE Dimensionnement de l’exploitation Ressources / Réserves Production cible Teneur minerai Puissance minéralisée Minéraux pénalisants et favorables Perméabilité Concentration moyenne U Vitesse d’épuisement Débit de pompage max Niveau statique Profondeur Débit total Nombre de puits Taux de renouvellement Type et taille de maillage de puits Topographie / couverture Regroupement des puits > unité d’exploitation Parc équipement de terrassement Architectures puits Techniques et moyens de forage Réseau d’infrastructures Organisation des moyens de construction Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.18 Avancement forage Parc équipement forage Dimensionnement & Planification Courbe de récupération Récupération cumulée Concentration U 120% 250 Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.19 99% 98% 96% 93% 90% 87% 84% 82% 79% 76% 73% 69% 65% 62% 58% 54% 50% 47% 44% 41% 38% 0 34% 0% 31% 50 27% 20% 23% 100 20% 40% 17% 150 13% 60% 6% 200 10% 80% 3% Avancement cumulée U grade 100% 0% Concentration U moyenne 300 recovery Planification Phasage minier Renouvellement en permanence des puits en fonctionnement Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.20 Exploitation Secteur en activité Secteur en construction Secteur arrêté Secteur en construction Secteur en activité Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.21 Secteur en activité Exploitation Forage Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.22 Acide Injection Production Entretien / Développement Magistral Unité de distribution des fluides wells house / TUZ Mélangeurs statiques Vannes Filtres à poche Pompes doseuses A U T O M A T E Q P Pompes immergées Sondes piézométriques Usine - bassins Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.23 Infrastructures Champs de puits Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.24 Exploitation Connexion champs de puits Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.25 Exploitation Pilotage Activités de surface Echantillonnage (pressions, débit, teneur U, chimie) Surveillance et maintenance des installations (en particulier les puits) Surveillance environnementale Spécificités Taux d’utilisation des installations très élevé Pas de réel stock tampon entre les champs de puits et le procédé Difficultés Absence d’un contrôle géologique classique en phase d’extraction Inertie du procédé Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.26 Exploitation Les nouveaux défis Les nouvelles mines ISR sont plus grandes 500 tU / max jusqu’au début des années 2000 Projets de 4000 à 5000 tU/an (sites multipolaires) Nouvelles sensibilités Le maintien des débits cibles est une priorité Colmatage : physique et chimique Consommation des réactifs (part importante des coûts) Challenges en ingénierie Réseau hydraulique plus vastes, de capacités supérieurs Flexibilité du réseau hydraulique pour gérer la production Multiplication des opérations de forage Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.27 Exploitation Colmatage des puits Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.28 Exploitation Décolmatage des puits Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.29 De l’exploitation à la valorisation Cuve et pomperie Bassins Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.30 Valorisation Produits finis Purification Solvant • Extraction • Réextraction Résines • Fixation • Elution Concentration Précipitation Filtration Séchage Calcination Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.31 Aspects environnementaux Suivi des aquifères Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.32 Aspects environnementaux Réhabilitation aquifère Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.33 Conclusions Mines ISR Marché de l’U 1er mode de production Kazakhstan leader sur cet activité Nouvelles exploitations Gisements nombreux et de dimensions importantes Investissements très faibles comparés aux mines conventionnelles La taille des exploitations ISR augmentent Période de mise en production très courte, retour sur investissements très performant Coûts opératoires modérés mais variables selon les caractéristiques des gisements Impact environnemental Limité en surface Nécessite une surveillance longue pour le sous-sol Démantèlement des réseaux enterrés Exploitation par ISR des gisements de type Roll-front – A. Diracca. – 03.02.2012 - p.34
