Способ складирования и выщелачивания хвостов

 

Изобретение относится к горноперерабатывающей промышленности и позволяет повысить эффективность складирования и выщелачивания хвостов. На антифильтрационном основании формируют слои хвостов с уменьшающимся содержанием полезного компонента от нижнего слоя к верхнему и электрическим потенциалом среднего слоя, большим потенциала верхнего и неравным потенциалу нижнего. Средний слой используют в качестве геохимического барьера для осаждения полезного компонента, выщелоченного из вехнего слоя. Затем антифильтрационный слой разрушают и осуществляют электрохимическое растворение полезного компонента из среднего и нижнего слоев регулированием рН выщелачивающего раствора. 1 ил.

Изобретение относится к горноперерабатывающей промышленности и может быть использовано при складировании хвостов обогатительных фабрик.

Известен способ намывного сооружения (а.с. N 812875), обеспечивающий равномерное распределение частиц пульпы различной крупности по фронту за счет одновременного сосредоточенного выпуска пульпы из пульпопровода, подача пульпы в который производится в различных направлениях.

Недостатком данного способа является то, что его применение в той или иной степени способствует раздельному складированию хвостов, не обеспечивает повышения их качества.

Наиболее близким к предлагаемому является способ складирования хвостов свинцово-цинковых ОФ (Рахимов В.Р. и др. Некоторые вопросы геомеханики при эксплуатации хвостохранилищ, Ташкент, ФАН, 1978, с.8), включающий начальную ограждающую дамбу, разделительную дамбу внутри хвостохранилища, пульпопровод, пульпонасосную станцию и водосбросные сооружения.

Недостатком данного способа являются недостатки, указанные выше.

Цель изобретения повышение эффективности складирования и выщелачивания хвостов путем ускорения процессов электрохимического растворения и регулирования выщелачивания полезного компонента, создаваемых изменением рН растворов, подаваемых в слои.

Цель достигается тем, что при осуществлении способа складирования и выщелачивания хвостов, включающего создание пульпопровода, формирование антифильтрационного слоя, дренирующего слоя, создание водозаборных сооружений, перфорированных трубопроводов, селективное складирование хвостов с разделением их по минералогическому составу и содержанию полезных компонентов, обработку массива хвостохранилища выщелачиваемыми растворами, вначале складируют хвосты с относительно высоким содержанием полезного компонента A1, и обладающих потенциалом П1, затем формируют антифильтрационный слой, на поверхности которого формируют слой хвостов с относительно высоким содержанием полезного компонента А2, обладающих потенциалом П2, после чего формируют слой хвостов с низким содержанием полезного компонента А3 и потенциала П3. Причем П3 < П2 ≠ П1 и А3 < А2 < А1, а плети перфорированного трубопровода на поверхности среднего слоя формируют отверстиями вверх.

При хранении хвостов производят обработку поверхности хвостохранилища водой (с растворенными активными агентами), при этом происходит электрохимическое растворение полезного компонента из верхнего слоя с содержанием А3, миграция металлоносных растворов в нижележащий слой, где в зоне действия техногенного геохимического барьера происходит осаждение полезного компонента. Очищенные от полезного компонента растворы отводятся через водозаборное сооружение. Причем обработку поверхности хвостохранилища производят преимущественно природными водами (шахтными) или атмосферными осадками.

После того, как основная часть полезного компонента верхнего слой перейдет в нижележащий, производят взрывное разрушение антифильтрационного слоя нисходящегося между слоями с содержанием А2 и А1. Затем подают в перфорированный трубопровод, ориентированный отверстиями вверх, растворы, способствующие созданию растворонепроницаемого слоя между верхним и нижним слоями, например растворы бетона.

Затем отсоединяют плети перфорированного трубопровода, поворачивают отверстиями вниз и вновь соединяют в сеть, в которую после укрепления верхнего слоя подают выщелачиваемые растворы, обладающие определенными рН и растворяющие полезный компонент среднего и нижнего слоев. Металлоносные растворы собираются в растворосборниках, откуда подаются на гидрометаллургический завод.

Необходимо учитывать, что полезный компонент в верхнем и среднем слоях содержится в незначительных количествах, например, А2 0,2 усл.ед. и А3 0,07 усл.ед. на одну тонну, но в больших объемах. Незначительное содержание полезного компонента не позволяют применять методы выщелачивания, как и другие, вследствие экономической целесообразности. А большие объемы (и большое общее содержание металла) предполагают извлечение полезного компонента другими, нетрадиционными способами. Для этого используют гипергенные процессы, которые длятся продолжительное время (несколько лет), но в данных условиях являются наиболее действенными. А так как атмосферная влага обладает малым количеством активных агентов, верхний и средний слои формируют с разным потенциалом, что позволяет использовать электрохимическое растворение полезного компонента. После того, как содержание полезного компонента в среднем слое достигло значения, например, А4 0,5 усл.ед. производят его выщелачивание из среднего и нижнего слоев. А так как А4 ≠ А1 и П2+ ≠ П1, меняя рН растворов, добиваются необходимого содержания полезного компонента в технологических растворах, направляемых на завод, например, 0,6 усл.ед. Вариация содержанием достигается тем, что, меняя рН растворов, подаваемых в средний слой, изменяют потенциал этого слоя, и в результате изменяют растворимость полезного компонента.

Например, при отсутствии концентрированных (буферных) окислительно-восстановительных систем значения электродного потенциала сульфидных минералов в нейтральных и щелочных средах зависят от величины рН раствора как в бескислородной, так и в кислородной атмосфере.

Эта зависимость для пирита наблюдается и в кислых средах (Свешников Г.Б. Ильин Ю. Т. Уч.зап. ЛГУ, N 324, 1964). Потенциал пирита линейно зависит от величины рН раствора. В среде, содержащей кислород, поведение потенциала пирита несколько отличается от его поведения в других средах. При отсутствии в растворах кислорода изменение потенциала на единицу рН составляет 0,05-0,059 В, в кислородосодержащей атмосфере оно меняется в пределах от 0,018 до 0,048 В на единицу рН, причем в большинстве случаев наблюдаются значения, близкие ко второму пределу. По приведенным выше значениям можно ориентировочно судить о значениях потенциала пирита в отвальных водах и технологических растворах, имеющих различное значение рН.

Способ осуществляют следующим образом.

В подготовленной выемке формируют антифильтрационный слой 1, затем формируют растворосборник 2. После чего формируют слой 3 из хвостов с относительно высоким содержанием полезного компонента А1, и обладающих потенциалом П1. На поверхности слоя 3 формируют антифильтрационный слой 4. Затем формируют слой 5 из хвостов с содержанием полезного компонента А2, и обладающих потенциалом П2. На поверхности слоя 5 формируют сеть перфорированного трубопровода 10, причем первоначально отверстия в трубопроводе ориентированы вверх. Затем формируют слой 7 из хвостов с относительно низким содержанием полезных компонентов А3 и потенциалом П3 (П3 < П2 ≠ П1). Доставку хвостов осуществляют посредством пульпопровода 8.

В период хранения под воздействием атмосферных осадков (или растворов из источника 9) происходит растворение полезного компонента из слоя 7, миграция его в слой 5, являющийся геохимическим барьером для данного компонента, где происходит его осаждение. Вследствие того, что потенциал минералов слоя 7 меньше потенциала слоя 5, происходит электрохимическое растворение полезного компонента из слоя 7, очищенные растворы удаляются через водозаборное сооружение (на чертеже не показано). После перемещения значительной части полезного компонента из слоя 7 в слой 5 производят формирование горизонтальных взрывных скважин в слое 4, взрывное сооружение данного слоя и затем подачу цементирующих растворов в трубопровод 10, отверстия которого ориентированы вверх. При этом в верхней зоне под трубопроводом 10 будет образован антифильтрационный слой 6. Затем отсоединяют плети перфорированного трубопровода 10, поворачивают их отверстиями вниз и вновь соединяют в сеть, в которую после укрепления верхнего антифильтрационного слоя 6 подают выщелачиваемые растворы, обладающие определенным рН и растворяющие полезный компонент слоев 5 и 3. Металлоносные растворы собираются в растворосборнике 2, откуда подаются на ГМЗ.

При выщелачивании полезного компонента из слоев 3 и 5, изменяя рН растворов, добиваются определенного содержания полезного компонента в технологических растворах, так как рН влияет на потенциал, и следовательно, на величину электрохимического растворения компонентов.

Примером конкретного выполнения предложенного способа может служить складирование, хранение и выщелачивание медьсодержащих сульфидных хвостов ОФ.

В подготовленной выемке, например, размерами 800х700х60 м, формируют антифильтрационный слой 1, например, из полиэтиленовой пленки. Затем формируют растворосборник 2 в виде изолированной выемки. После чего формируют слой 3 из хвостов с содержанием, например, меди А1 0,9 усл.ед. и обладающих потенциалом П1 0,3 В, например, халькопирита мощностью 3 М. На поверхности слоя 3 формируют антифильтрационный слой 4, например, из глины, мощностью 1 М. Затем формируют слой 5 из хвостов с содержанием полезного компонента, например, меди А2 0,4 усл.ед. и обладающего потенциалом П2+0,17 В, например, борнита, мощностью 2 М. На поверхности слоя 5 формируют сеть перфорированного трубопровода 10, отверстиями ориентированными вверх. Затем формируют слой 7 из хвостов с содержанием меди А3 0,2 усл.ед. и П3 +0,01 В, например, с преобладанием домейкита, мощностью 8 М. Доставку хвостов осуществляют пульпопроводом 8.

В процессе хранения хвостов происходит электрохимическое растворение меди из слоя 7 и ее миграция в слой 5, где происходит осаждение меди, в результате ее содержание в слое 5 повышается, например, до 0,7 усл.ед. После чего производят подачу цементирующих растворов в трубопровод 10, образуя антифильтрационный слой 6. Затем отсоединяют плети трубопровода 10, поворачивают их отверстия вниз и вновь соединяют в сеть, которую после разрушения слоя 4 и укрепления слоя 6 подают выщелачивающие медь растворы, например серную кислоту, в незначительных концентрациях. При выщелачивании меди из слоев 3 и 5 важную роль играет электрохимическое растворение. Меняя рН растворов, изменяют потенциал, добиваются определенного содержания меди в технологических растворах, например 1,2 усл.ед. которые подают на ГМЗ.

Положительный эффект предложенного технического решения заключается в повышении эффективности складирования и выщелачивания хвостов.

Предлагаемое изобретение может быть использовано при селективном складировании металлосодержащих хвостов с разным содержанием металлов и потенциалом.

Формула изобретения

СПОСОБ СКЛАДИРОВАНИЯ И ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ХВОСТОВ, включающий формирование антифильтрационного и дренирующего слоя, селективное складирование слоями хвостов с разделением их в слоях по минеральному составу и содержанию полезных компонентов, оборудование отвала хвостов пульпопроводом и растворосборником и обработку хвостов выщелачивающими растворами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности складирования и выщелачивания хвостов путем ускорения процесса электрохимического растворения и регулирования выщелачивания полезного компонента, отвал хвостов формируют из трех слоев с уменьшающимся содержанием полезного компонента от нижнего слоя к верхнему и электрическим потенциалом среднего слоя, большим потенциала верхнего и не равным электрическому потенциалу нижнего слоя, при этом средний слоя формируют на основе сорбирующих полезный компонент минералов или создают в нем условия для создания геохимического барьера мигрирующих полезных компонентов, на нижнем слое формируют антифильтрационный слой, а на втором слое укладывают сеть перфорированных трубопроводов отверстиями вверх, затем производят обработку массива водой до обогащения вследствие осаждения полезными компонентами среднего слоя, после чего разрушают антифильтрационный слой между вторым и третьим слоями, формируют антифильтрационный слой между первым и вторым слоями, ориентируют отверстия трубопровода вниз и подают через них растворы выщелачивающих реагентов, при этом осуществляют электрическое растворение полезных компонентов из среднего и нижнего слоев регулированием pH подаваемых растворов.

РИСУНКИ

Рисунок 1