Brevet FR2132135A1 — publié le 19721117

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour 1*exploitation minière d'un dépôt de sel à l'aide d'une solution et 1'emmagasinenent simultané d'un fluide industriel, en assurant la conservation de la chaleur fournie au système en 5 réduisant au minimum la pollution créée en surface par les impuretés extraites du dépôt souterrain. L1invention fournit un procédé amélioré pour conserver l'apport de chaleur du système et l'utiliser pour améliorer l'opération d'exploitation minière par une solution dans 10 un dépôt minéral de sel soutterrain afin d'obtenir une saumure purifiée à frais réduitso La majorité des impuretés du dépôt minéral est laissée sous terre, le problème de l'effluent qui pollue la surface des terrains de l'usine de récupération étant ainsi résolueo Par ailleurs, le système fournit un moyen 15 de conservation souterrain, amélioré, pour des produits industriels fluides, tels que le chlore liquide, le tétrachlorure de carbone, le sulfure de carbone et autreso L'invention se rapporte à l'exploitation de minéraux solubles et à la conservation concomitante de produits fluides ; 20 et, plus particulièrement, à l'exploitation minière du chlorure de sodium ou autres dépôts de sels minéraux solubles analogues contenant des impuretés dont les solubilités absolues et relatives varient en fonction de la températures et/ou des variations de pression<> Plus particulièrement, l'invention se rap-25 porte à un procédé amélioré pour enrichir et exploiter simultanément du sel provenant d'un dépôt de sel gemme comme cela est exposé par exemple dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique Kos 2 555 34£> ; 2 876 182 et 3 34-8 883, assignés normalement. 30 Comme cela est expliqué dans les brevets susmention nés, les sources de sel, telles que le sel gemme exploité, possèdent habituellement du chlorure de sodium dans la proportion d'environ S'O à 99> ; le complément étant des impuretés, telles que des sulfates, des silicates, des carbonates etc.., 35 le suifare de calcium étant l'impureté principaleo Selon des modes opératoires de raffinage préalables, typiqu.es, ces sels "impurs" étaient raffinés dans certains cas 72 10850 2 2132135 par un traitement des solutions salines obtenues directement et provenant de puits ou à partir de solutions aqueuses obtenues en dissolvant des substances de sel gemme impur exploité antérieurement dans de l'eau ou dans d'autres solvants adé-5 quats, en utilisant des systèmes à évaporation sous video Dans la technique d'exploitation "aqueuse" de dépôts de sel gemme souterrains, le fait remarquable est que le sel gemme "in situ" est un milieu conducteur de la chaleur de premier ordre par rapport aux autres formations géologiques qui 10 l'environnent. En conséquence, l'opération minière typique d'exploitation du sel gemme par une solution, dans un dépôt de sel gemme disposé horizontalement en utilisant de l'eau chaude comme solvant, est sujette à des pertes de chaleur opératoire coûteuses dues à la rapide dissipation de la chaleur 15 provenant de la solution de solvant par les zones de surface relativement larges du fond et du plafond de la cavité de la solution. Ces pertes de chaleur expliquent normalement les exigences énormes en chaleur à fournir qui sont telles qu'elles puissent rendre une opération profitable ou désavantageuse ; 20 et spécifiquement, un but de la présente invention, est de procurer un système et une technique opératoire améliorées dans ce sens, afin de pouvoir réaliser une amélioration substantielle du produit, un investissement industriel complémentaire et des économies d'exploitation. 25 Un autre but de l'invention est de fournir un sys tème amélioré comme cela est mentionné précédemment afin de mieux conserver la chaleur intervenant dans l'opération d'exploitation minière au moyen d'une solution, tout e~ conservant utilement et simultanément, un produit liquide ou g&zeuxo 30 D'autres buts et avantages de la présente invention seront mis en évidence dans la description suivante et le dessin qui l'accompagne : - dessin qui représente schématiauement au moyen d'une vue en coupe verticale, une formation géologique c-ompre— 35 nant un lit de sel typique qui est en cours d'exploitation, conformément à la présente inventiono Comme cela sera exposé et discuté d'une manière 72 10850 3 2132135 détaillée, ici au moyen de l'exemple, l'invention est mise en pratique dans un procédé pour extraire un produit salin du chlorure de sodium "purifié" provenant d'un dépôt souterrain de sel gemme relativement impur ou similaire tandis que l'on 5 emmagasine simultanément un approvisionnement de réserve de chlore liquide! En outre, dans l'exemple, l'invention est représentée comme étant utilisée en association avec un système d'exploitation à l'aide d'une solution où un apport de réserve de chlore liquide est prévu de manière à recouvrir le fond de 10 la cavité de la solution, tandis qu'un coussinet pneumatique isolant de la chaleur, d'air (ou d'azote, de fréon, de krypton, de xénon, de néon, d'argon, de "benzine ou d'autres hydrocarbures légers ou similaires) est maintenu au-dessus du solvant circulant à l'intérieur de la cavité, de manière à isoler 15 thermiquement le solvant du plafondde la cavité» Gependânt, il est bien entendu que l'invention peut s'appliquer utilement à l'exploitation minière d'autres formes de dépôts minéraux solubles, tels que le borate de sodium, la potasse et similaires ; et au stockage de produits liquides 20 différents du chlore, tels que le tétrachlorure de carbone, le sulfure de carbone ou similaireso Dans tous les cas, étant donné que le solvant d'exploitation minière comprend de préférence de l'eau ou de la saumure diluée qui est chauffée dans l'installation située à 25 la surface de la terre, les coussinets d'air et de chlore ou similaires fonctionnent comme des dispositifs isolants thermiques efficaces agissant de manière à conserver la chaleur de l'alimentation en solvant# La caractéristique de solubilité inverse du chlorure 30 de sodium par rapport au sulfate de calcium (une impureté commune) est ainsi utilisée avantageusement pour réduire au minimum la dissolution des impuretés dans la saumure du produit à l'emplacement de l'action d'exploitation "aqueuse"o La cavité est maintenue sous une pression suffisante, de manière 35 à maintenir le chlore ou un autre produit à l'état liquide, et ainsi la cavité fournit un moyen de stockage de chlore idéal. 72 10850 4 2132135 La cavité d*exploitation minière à l'aide de la solution est représentée sur le dessin ci-joint, en 10 elle est en communication réciproque avec la tête de puits et l'installation de surface, comme cela est représenté schématiquement 5 en 12 au moyen d'un forage de puits unique 140 Le forage de puits est garni d'une enveloppe extérieure 16 à l'intérieur de laquelle des tuyaux d*un diamètre progressivement réduit 18-20-22 sont suspendus.» L'enveloppe extérieure 16 est, de préférence, ancrée à la paroi du trou de forage, par exemple 10 au moyen de béton ou similaire comme cela est indiqué en 240 Le tube central 22 se prolonge à son extrémité inférieure au-delà du niveau inférieur de l'enveloppe 20 et il est raccordé à son extrémité supérieure avec une canalisation d'alimentation et un dispositif de soupape de commande indi-15 qués en 26, au moyen desquels le chlore liquide ou similaire, (comme cela est expliqué précédemment), peut être refoulé dans la cavité sous pression, de manière à former le coussinet de chlore liquide reposant sur le fond de la cavité de la solution» L'enveloppe 18 se termine à son extrémité inférieure à 20 un niveau un peu plus élevé que l'extrémité inférieure de l'enveloppe 20 et ainsi l'espace annulaire entre les enveloppes 18 et 20 fournit le passage pour l'arrivée du solvant (tel que de l'eau chaude ou de la saumure diluée chauffée). Le solvant est ainsi mis en circulation dans toute 25 la cavité pour obtenir une solution de saumure concentrée qui sorte alors de la cavité de la solution en montant dans l'espace annulaire compris entre le tuyau 22 et l'enveloppe 20„ L'alimentation en solvant pour le système est prévue dans l'installation de surface et elle est réglée par un dis-30 positif de soupape de commande d'arrivée représenté en 28 ; tandis que le produit de saumure sort de l'enveloppe 20 au moyen d'un conduit de sortie et d'un dispositif de soupape de commande représentés en 20o L'enveloppe extérieure 16 se termine à son extrémité inférieure à une hauteur un peu plus éle-35 vée que le niveau du fond de l'enveloppe 18 et ainsi l'espace annulaire entre les enveloppes 16 et 18 fournit un passage pour l'alimentation en air (ou en autres matières gazeuses) afin de 72 10850 5 2132135 maintenir le coussinet supérieur isolant de la chaleur à l'intérieur de la cavi-cé et au-dessxis de la masse de solvant qui circule dans toute la cavité et est en contact avec les parois périphériques de la cavité. La commande" de l'alimentation et du niveau d'air ou des autres gaz dans la cavité est maintenue au moyen d'une canalisation d'arrivée et d'une soupape de commande indiqués en 32 o Ainsi, on constatera que tandis que le chlore ou un produit similaire peut se maintenir dans la cavité sous pres-sion durant sa récupération et son utilisation, il fonctionne pendant ce temps-là comme une nappe isolante de la chaleur entre le fond de la cavité et la masse de solvant et de saumure qui circulent autour des parois de la cavité, tandis que le coussinet pneumatique isole thermiquement la saumure vis-à-vis du plafond de la cavité0 La hauteur de la paroi de sel gemme ou de la face exposée au solvant est facilement contrôlée par des réglages du niveau pneumatique et du niveau du chlore ; et ainsi, il est "bien entendu que l'opération d'exploitation minière peut être aisément commandée au moyen de réglages simples des dispositifs des soupapes depuis l'usine de surfaceo De cette manière, le débit des matières dans le système ainsi que les températures et les pressions s*exerçant sur ce système, peuvent être effectivement commandées de manière à obtenir les conditions de traitement optimales pour une pleine utilisation du phénomène de solubilité inverse courre cela a été expliqué précédemniento Par conséquent, on obtient un produit de sel purifié dont la qualité est améliorée en conséquence, ainsi qu'une diminution des perûes de chaleur souterraines, et il en résulte des économies importantes du traitement. 'Tandis que l'invention a ère expliquée et décrite d'une manière détaillée precédeinrent, relativement à un système à forage de puits unique, il est bien entendu que l'invention peut aussi s"appliquer à un système à forages multiples où un ou plusieurs forages de puits fonctionnent comme puits d'injection et/ou 72 10850 2132135 un ou plusieurs forages de puits fonctionnent comme puit productiono 72 10850 7 2132135 KEVEi-ïDI CATIONS 1) Procédé pour l'extraction des sels provenant des parois latérales d'une cavité d'un dépôt de sel par mise en solution des parois à l'aide d'un solvant du sel ou d'une 5 saumure insaturée, caractérisé en ce que l'on introduit en continu dans une cavité du dépôt, le solvant ou la saumure et deux fluides de faible conductivité thermique, le premier fluide étant plus lourd que la saumure de la cavité et le second fluide étant plus léger que la saumure de la cavité, 10 de façon à isoler thermiquement la saumure des parois supérieure et inférieure de la cavité, et en ce que l'on extrait une saumure saturée en sel. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité est pratiquement horizontale. 15 3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractéri sé en ce que le premier fluide est un gaz liquide et que l'on maintient une certaine pression dans la cavité de façon à le maintenir liquide. 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé 20 en ce que le gaz liquide est le chloreo 5) Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le second fluide est de l'air. 6) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le solvant du sel est de l'eau chaude ou 25 une saumure aqueuse chaudeo 7) Dispositif pour l'exploitation de dépôts de sel selon le procédé d'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour introduire concuramment dans la cavité, le premier fluide à la partie basse de la 30 cavité, le second fluide dans la partie supérieure de la cavité, le solvant ou la saumure insaturée à un niveau intermédiaire et un moyen pour évacuer la saumure saturée de la cavité vers l'extérieur. 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé 35 en ce que les moyens précédents sont constitués par des tubes concentriqueso 72 10850 8 2132135 9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le tube central sert à envoyer le fluide le plus dense.. 10) Dispositif selon l'une des revendications 7 à 5 9, caractérisé en ce que les tubes servant à l'amenée du solvant ou de la saumure et au départ de la saumure saturée, sont contigus 11) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le tube pour l'élimination de la saumure saturée 10 est à l'intérieur du tube servant à l'amenée du solvant» 12) Dispositif selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que le tube d'introduction d'eau chaude est isolé des matières des parois environnantes par une couche d'airo COPY