Способ контроля процесса выщелачивания металлов из руд

 

Изобретение относится к способам контроля процесса подземного выщелачивания. Цель - сокращение затрат на контроль среды. Способ контроля процесса выщелачивания металлов из руд включает бурение с поверхности земли контрольных скважин (С). В каждую С помещают трубу для отбора проб газовой фазы на диоксид углерода. Один конец трубы располагают в зоне забоя С, а другой - у устья С, герметизируют его, снабжая запорной аппаратурой для отбора проб газовой фазы и подсоединения к газоанализатору. Предварительно определяют границу доступа атмосферного воздуха в поры поверхностного слоя земли. Торцы контрольных С располагают под указанной границей. В качестве контрольных веществ анализируют содержание газообразного диоксида углерода. На забое контрольной С формируют сообщенную с ней контролирующую полость. По содержанию диоксида углерода устанавливают местоположение, динамику и интенсивность процесса выщелачивания. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„.80„„1559128 (ц)5 Е 21 В 43/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А BTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4442055/31-03 (22) 16,06,88 (46) 23,04.90. Бюл. 1 15 (72) Г.В.Перевозчиков, B.И.Натальченко, К.Г.Бровин, И,Р,Абрукин, И.Г,Абдульманов, 1О,В,Нестеров, B.Â.Íîâîсельцев, 10.H.жильцов, B.B„Ièõàéëoâ и Г.В.Ругаев (53) 622.234.4(088.8) (56) Добыча урана метоцом подземного выщелачивания./ Под ред, В,А. Иамилова, — 11.: Атомиздат, 1930, с. 115.

Лунев А. И. Условия применения и физико †химическ основы подземного выщелачивания урана. — И., 1982, с. 82-84. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ IIPOIIECCA ВЫЦЕЛАЧИВАНИЯ ИЕТАЛЛОВ ИЗ РУД (57) Изобретение относится к способам контроля процесса подземного выщелачивания, Цель — сокращение затрат на контроль среды. Способ контроля проИзобретение относится к.области горного производства, а именно к способам контроля процесса подземного. выщелачивания (ПВ) металлов из руд пластово-инфильтрационных месторождений, осуществляемого путем фильтрации выщелачивающих растворов по порам проницаемой обводненной осадочной горной массы (песков, песчаников, гравийников и др.).рудовмецаюцего горизонта, содержацего полезные компо- . ненты (металлы) и залегающего среди водоупоров (глин, алевролитов) на цесса выщелачивания металлов из руд включает бурение с поверхности земли контрольных скважин (С). В каждую С помещают трубу для отбора проб газовой фазы на диоксид углерода. Один конец трубы располагают в зоне забоя

С, а другой — у устья С, герметизируют его, снабжая запорной аппаратурой для отбора проб газовой фазы и подсоединения к газоанализатору. Предварительно определяют границу доступа атмосферного воздуха в поры поверхностного слоя земли. Торцы контрольных С располагают под указанной границей. В качестве контрольных веществ анализируют содержание газообразного диоксида углерода. На забое контрольной С формируют сообценную с ней контролирующую полость. По содержанию диоксида углерода устанавливают мес" тоположение динамику и интенсивность процесса вьпцелачивания. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. глубине от нескольких десятков до нескольких сотен метров.

Целью изобретения является сокращение затрат на контроль среды.

Контроль процесса ПВ металлов из руд осуществляют на основе определения концентрации диоксида углерода (СО ), образующегося при M в результате химических реакций выщелачиваюцего агента, в частности серной кислоты, с карбонатами горно-рудной массы (кальцит СаСО>, доломит СаИд(СО ), сидерит ГеСО> и др.):

1559128

11еСОз+Н ЯО+ =11еБО++Н О+СО», 50 где Ие — Са, 1, Ге.

Превышение концентрации диоксида углерода в газовой фазе какой-либо контрольной скважины по сравнению с его исходной (фоновой) концентрацией свидетельствует о том, что фильтруемые выщелачивающие растворы, например растворы серной кислоты, достигли оп1О ределенной точки (зоны) горно-рудной мас сы, являющейся пр актически вертикальной проекцией ствола рассматри1 ваемой кбнтрольной скважины, и в этой точке (зоне) произошло выделение

15 диоксида углерода вследствие химической реакции серной кислоты с минералами"карбонатами. Это приводит к нарушению равновесной концентрации диоксида углерода в поровом растворе

20 в данной точке (зоне) горно-рудной массы и, как следствие, обусловливает его молекулярную диффузию, в том числе и вертикально вверх.

Вызванное такой диффузией нарушение равновесия по диоксиду углерода

Ь вышележащих слоях (а водную фазу, как и необводненное пористое простран" ство приповерхностного грунта, можно разбить в направлении от точки химической реакции до земной поверхности на сколь угодно большое число весьма тонких слоев) неизбежно определяет стремление системы к возврату в исходное равновесное состояние и приво- З5 дит к вертикальной диффузии диоксида углерода от слоя к слою вплоть до его попадания в контрольную скважину через ее приемную поверхность.

1<ак показали натурно-полевые эксперименты, диффузия диоксида к земной поверхности происходит достаточно быстро (от нескольких минут до нескольких десятков минут).

Способ реализуют следующим образом, В пределах рудных тел, блоков, ячеек и т.п., а также за их границами (в плане) сооружают необходимую сеть контрольных скважин малой глубины (5"10 м), забои которых располагают ниже (на 0,5-1 м) границы зоны аэрации грунта — границы доступа атмос" ферного воздуха в поры поверхностного . слоя земли. В каждую скважину помещают трубу (шланг) для отбора проб ra55 зовой фазы на диоксид углерода, при":, чем один конец трубы (шланга) располагают в зоне забоя скважины (т.е. ниже зоны аэрации), а другой — у устья скважины, герметиэируют его, снабжая запорной алпаратурой для отбора проб газовой фазы и подсоединения к газоаналиэатору. Скважины з.асыпают грунтом для предотвращения доступа атмосферного воздуха к нижнему концу трубы (шланга).

На фиг. 1 и 2 приведены примеры расположения контрольных скважин.

На фиг. 1 обозначены поверхность

1, почвенный слой 2, глины 3, пески 4 рудовмещающего горизонта, рудная залежь 5, зона 6 пластового окисления, направление 7 движения выщелачивающих растворов, направление 8 движения диоксида углерода (СОу), граница 9 зоны аэрации, ореол 10 распространения выщелачивающих растворов, контрольная (наблюдательная) скважина 11, обсадная труба или шланг 12, пакер 13, вентиль 14, фильтр 15 и

) приемная поверхность 16 контрольной скважины.

На фиг. 2 обозначены: рудовмещаю щий обводненный горизонт 17, эакачные скважины 18, откачные скважины 19, направление 20 фильтрации (растекания) растворов за границы рудного тела, контур 21 фильтрации (растекания) растворов за границу рудного тела (залежи) на определенный период времени ПВ.

Из контрольных скважин отбирают пробы газовой фазы и анализируют их на диоксид углерода. Анализ газовой фазы на диоксид углерода осуществляют как дискретно, так и непрерывно, используя известные способы и средства определения, в том числе газоанализаторы на диоксид углерода.

Во время подземного выщелачивания металлов из руд растворами серной кислоты непосредственно после анализа газовой фазы иа СО» или же после предварительного -схематического отражения динамики изменения полей кон" . центрации диоксида углерода s рудном теле, блоке, ячейке и т.п. и их ореолах оперативно формируют управляющие воздействия на процесс ПВ. По данным концентраций диоксида углерода получают схемы полей концентрации диоксида углерода (в плане) в пределах блоков и за их границей, Поля концентрации диоксида углерода на различные периоды ПВ заметно отличаются. Например, на первой стадии анализа как

5 15591 внутри блока ПВ, так и за его границей концентрация диоксида углероДа составляет в основном 0,5-1,ОХ, и лишь на небольших участках она превышает l (исходная фоновая концентра5 ция диоксида углерода (О, l ). Причем за пределами блока (с его северной, ккной и восточной сторон) концентрации диоксида углерода в газовой фазе контрольных скважин близки к фоновой.

Это свидетельствует о непоступлении в эти зоны выщелачивающих растворов серной кислоты и, следовательно, об отсутствии ее непроизводительного расхода. В то же время наблюдается увеличение концентрации диоксида углерода в полосах недр с юго-западной и юго-восточной сторон блока, что указывает иа преимущественную фиды- 20 рацию растворов серной кислоты в этих направлениях и, соответственно, на .ее расход. Поля концентраций диоксида углерода через неделю свидетельствуют уже о появлении больших зои с. 25 концентрацией СО 1 — 5X .и даже участка внутри блока, где концентрация Ср

0 5Х. Кроме того, значительна площадь эа границей блока, на которой концентрация диоксида углерода составляет gp . 0,5-1,0Х.

Это указывает не только на направления преимущественной фильтрации растворов серной кислоты в недрах, но и на зоны в них с повышенной концентрацией минералов"карбонатов. Анализ

35 динамики изменения полей концентра" ции СО позволяет сформировать управляющие воздействия на процесс подзем ного выщепачивания, обеспечить отно- 40 сительное уменьшение объемов выщелачивающих растворов серной кислоты, 28 6. подаваемых в закачные скважины западной и южной сторон шестигранного блока ПВ, при одновременном увеличении объемов откачки продуктивных растворов иэ откачных скважин с созданием более благоприятной депрессионной воронки внутри блока ПВ при обеспечении баланса объемов эакачных и откачных растворов, что обеспечивает резкое уменьшение фильтрации растворов серной кислоты за границы блока ПВ.

Формула изобретения

1, Способ контроля процесса выщелачивания металлов из руд, включающий бурение контрольных скважин с поверхности земли, оборудование их трубами, отбор через забои скважин по трубам продуктов взаимодействия выщелачивающнх растворов с рудами и вмещающими породами, анализ отобранных продуктов на содержание контрольных веществ и установление по нему местоположения, динамики и интенсивности процесса выщелачивания, отличающийся тем, что, с целью сокращения затрат на контроль, предварительно определяют границу доступа атмосферного воздуха в поры поверхностного слоя земли, торцы контрольных скважин располагают под указанной границей, герметизируют устья и стенки скважины, а в качестве контрольных веществ анапизируют содержание газообразного диоксида углерода.

2. Способ йо п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что,на забое контрольной скважины формируют сообщенную с ней контролирукщую полость.

1559128

° Ф

°

° ° е

1,Ч".. i". o ч ° L: o1.

° ° Ф ° ° ° ° ° ° .! о .

V.eI -O

° ° ° ° .-: "1 о

Ьйб

° ff 0

° .o> бб а

Ъб . L.× °

° ь ° а

° В эФ

° ° ° °

° Ф

Ф ° °

%0 ь е ° %

, 9 .1 y .б . O. ф4/g, s и /У

+ + + 4 + +

Г

+у+ ° + + + ".+ +

Фиг.Я

Составитель Н. Руденко

Техред М.Дидык

Корректор Н. Ревская

Редактор О. 1Орковецкая

Заказ 827 Тираж 48б Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101