Термохимические процессы (часть 1)

Термохимические процессы при геотехнологических методах разработки месторождений основаны на энергетических изменениях системы при химических превращениях полезных ископаемых, возникающих под действием внутрипластового теплового очага. Именно наличие теплового очага отличает данные методы от прочих, при которых энергетические изменения связаны с выделением или поглощением теплоты в процессе химической реакции (большинство химических процессов). Термохимические процессы лежат в основе подземного сжигания серы, газификации угля и сланцев, теплового воздействия на нефтяные пласты. Обоснование эффективности термохимических процессов в каждом конкретном случае требует проведения специальных исследований, в ходе которых необходимо выяснить: распределение физико-химических зон процесса, характеризующихся различными химическими реакциями и фазовыми превращениями; закономерности неизотермической и нестационарной фильтрации жидкостей и газов в поровом пространстве; влияние и характер изменения фильтрационных свойств залежи; характер формирования и распространения тепловых полей в массиве при наличии движущегося очага горения; процессы массообмена и их влияние на тепловое поле; возможность регулирования теплового режима с целью наиболее полного извлечения полезного ископаемого; кинетику химических реакций в зависимости от температуры параметров окислителя (состава, скорости, давления) и характеристик залежи, влияние сопутствующих реакций на ход основной реакции и на коэффициент извлечения полезного ископаемого; оптимальную технологическую схему ведения процесса (схема расположения скважин, конструкция скважин, характер нагнетания и состав окислителя); эффективную схему наземной переработки полезного ископаемого (если такая переработка требуется).
Для детальной разработки и оценки эффективности любой возможной схемы добычи полезного ископаемого термохимическими методами необходимо иметь возможность прогнозировать протекание процессов, происходящих при высокотемпературном воздействии на горный массив. К ним следует отнести тепловые процессы, кинетику и массоперенос продуктов реакции в массиве. Дать обобщающую методику разрешения этих вопросов чрезвычайно трудно из-за специфичности термохимических методов и недостаточности их разработки для добычи различных полезных ископаемых. Поэтому здесь ограничимся лишь рассмотрением процесса подземной газификации угля (ПГУ).

---