Способ подземного выщелачивания скальных руд на месте их залегания

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для подземного выщелачивания скальных руд. Способ включает проходку в рудовмещающем горизонте дренажной, нагнетательной и компенсационной выработки, дробление руды взрывами на компенсационную выработку, подачу выщелачивающих растворов в массив дробленной руды из дренажной выработки и выпуск из него продуктивных растворов. Новым является то, что из дренажной выработки бурят скважины, равномерно распределяя их по почве дробленой руды и подают через них воздух, поступающий из дренажной выработки в массив руды. 8 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при добыче цветных и других металлов методом подземного выщелачивания на месте их залегания.

Известен способ добычи меди методом подземного выщелачивания на одном из месторождений в штате Невада (США), расположенном на склоне горы и состоящем из массивного рудного тела площадью 90 х 120 м² и мощностью 150 м. Способ заключается в проведении дробления этого тела мощным взрывом без перемещения рудной массы, проходки после взрыва дренажных горных выработок в его почве, подаче выщелачивающих растворов на поверхность взорванной массы и сборе продуктивных растворов в дренажных выработках (Луценко И.К. и др. Бесшахтная разработка продуктивных месторождений, М. Недра, 1986, с.135).

Основными недостатками этого способа являются: невозможность его использования для рудных месторождений, простирающихся на большие глубины от поверхности земли, низкая скорость выщелачивания руд из-за слабопротекающих окислительных процессов, невозможность проведения выщелачивания в зимний период, особенно на территориях с холодным климатом и др.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является способ подземного выщелачивания скальных руд, применяемый фирмой "Керр Эдисон Майне" в Канаде (Кучное и подземное выщелачивание металлов, Лисовский Г.Д. и др. Под ред. Волощука С.Н. М. Недра, 1982, с.82 85).

Способ заключается в проведении в рудном теле компенсационной, дренажной и нагнетательной выработок, дроблении руды взрывами на компенсационную и частично дренажную выработки, подаче во взорванную массу воздуха через дренажную выработку и выпуске его через нагнетательную выработку, подаче через нагнетательную выработку выщелачивающих растворов путем орошения поверхности дробленой руды и выпуске через дренажную выработку продуктивных растворов.

Недостатками способа, принимаемого за прототип являются: недостаточно высокая интенсивность выщелачивания руд, связанная с неравномерной подачей воздуха и соответственно с неравномерным протеканием окисления руды в разных частях взорванного массива; выполнение чрезмерно большого объема работ для проходки компенсационных выработок и формирования свободного объема над поверхность руды из компенсационных выработок, устройство площадок для кучного выщелачивания этой руды, последующего складирования выщелоченной руды и связанных с этим мероприятий по экологической защите прилегающих территорий и др.

Задача изобретения создание способа, обеспечивающего интенсивное проведение выщелачивания руд при минимальных затратах на его осуществление и максимальном сохранении естественной природной среды на территории, прилегающей к разрабатываемому данным способом месторождению.

Эта задача решается посредством создания способа подземного выщелачивания скальных руд на месте их залегания, включающего проходку в рудовмещающем горизонте дренажной, нагнетательной и компенсационной выработок, проведение дробления руды взрывами на компенсационную выработку, подачу воздуха в дробленый массив через дренажную выработку и выпуск его через нагнетательную выработку, подачу в этот же массив выщелачивающих растворов через дренажную выработку, причем, согласно изобретению, в этом способе подачу воздуха из дренажной выработки ведут через скважины, равномерно распределенные по почве дробленой руды.

Согласно изобретению, подача воздуха ведется непрерывно в течение всего периода отработки взорванного массива. При этом целесообразно начать подачу воздуха до подачи выщелачивающих растворов и вести подачу воздуха в этот период с температурой выше температуры дробленого массива. При подаче выщелачивающего раствора подача воздуха не прекращается и дебит подачи воздуха поддерживают большим, чем половинный дебит подачи выщелачивающих растворов. После выщелачивания дробленой руды примененные по назначению дренажные и нагнетательные выработки используют в качестве компенсационных при дроблении для выщелачивания последующих объемов рудного массива.

Согласно изобретению, целесообразно также руду извлеченную из рудного тела при проходке в нем дренажной, нагнетательной и компенсационной выработок, складировать на поверхности земли в местах выхода рудного тела с последующим их выщелачиванием путем подачи выщелачивающего раствора на поверхность складируемой руды и сбора продуктивных растворов в нижерасположенной дренажной выработке. Полезно особенно в зимний период, эту подачу вести через скважины, равномерно расположенные на поверхности складированной руды и заглубленные ниже глубины сезонного промерзания грунтов. Целесообразно также при формировании объема складированной руды использовать безрудную породу, полученную при проходке горных выработок, для сооружения бортов на границах выхода рудного тела, на поверхность земли.

На чертеже изображена геотехнологическая схема отработки месторождения. Известно месторождение медных руд, начинающееся от поверхности земли и погружающееся подотносительно пологими углами падения на глубину 500 700 м. Вертикальная мощность рудного тела составляет около 1ИИ м, рудовмещающие породы представлены в основном кварц полишпатовыми окварцованными слабопроницаемыми песчаниками, содержащие меди в руде около 1% основными рудообразующими минералами являются халькозин и борнит, все месторождение располагается в зоне вечномерзлых пород, продолжительность зимнего периода составляет около 230 дн. в году.

В соответствии с этими и другими, не имеющими в рассматриваемом примере принципиального значения, исходными данными отработка месторождения производится по геотехнологической схеме, основные элементы которой показаны на разрезе месторождения, проведенного вкрест простирания рудного тела (чертеж).

На разрезе видно: рудное тело 1, поверхность земли 2, нагнетательная выработка 3, пройденная по простиранию рудного тела (все горные выработки по данному примеру пройдены также по простиранию рудного тела); скважина 4 для отвода воздуха из дробленой рудной массы, скважина 5 для подачи выщелачивающих растворов в дробленый массив; блок 6 с дробленой рудой; линия тока 7 выщелачивающего раствора; безрудная горная масса 8, извлеченная при проходке горных выработок; гидроизолирующий слой 9 из местных глинистых грунтов; скважина 10 для подачи растворов, заглубленная ниже сезонного промерзания грунтов; руда 11, извлеченная при проходке горных выработок и складированная на поверхности земли; скважина 12 для сбора продуктивных растворов; скважина 13 для подачи воздуха в массив; дренажная выработка 14; компенсационная выработка 15; граница 16 между блоками выщелачивания; линия тока воздуха 17.

Отработку месторождения ведут поблочно, начиная с приповерхностных его частей. Для этого в приповерхностном блоке проходят компенсационную выработку 15 и проводят дробление руды этого блока, используя в качестве компенсационного пространства, как выработку 15, так и пространство над поверхностью земли. Затем проходят в нижерасположенном блоке дренажную и нагнетательную выработки 14 и 3 и бурят из них через 1 10 м скважины для подачи воздуха 13, сбора продуктивных растворов 12, для отвода воздуха 4 и для подачи выщелачивающих растворов 5.

Рудную и безрудную массы, полученные при проходке горных выработок складируют на поверхности земли, руду в местах выхода рудного тела, а безрудную массу за границами выходов, как показано на чертеже. При этом рудную породу отделяют от безрудной глинистым экраном из местных грунтов с целью предотвращения утечек выщелачивающих растворов за пределы участка отработки. Складированную рудную массу разбуривают с поверхности скважинами 10 по сетке, размеры которой определяются в зависимости от высоты складированной руды, обычно размеры ее колеблются от 3 х 3 м² до 10 х 10 м². Скважины обсаживаются трубами с перфорированными стенками на глубину более 3 м, т.е. ниже границы сезонного промерзания грунтов.

После подготовленного таким образом верхнего блока к выщелачиванию подают в него через дренажную выработку 14 и скважины 13 нагретый до 50 70^oС воздух, исходя из расчета его подачи в количестве около 100 см³ на 1 т руды, в течение 1 3 месяцев для размораживания руды и ее окисления. После прогрева руды до положительных температур снижают подачу воздуха до 5 м³ на 1 т руды и подают через скважины 5 и 10 (в летний период через оросительные разбрызгивающие аппараты) выщелачивающие растворы в количестве 2 м³ на 1 т руды. Указанные количества воздуха и раствора подают в течение 1 2 лет. В результате такой подачи образуются продуктивные растворы с концентрацией в них меди 4 5 г/л, которые собирают у днища блока скважины 12 и затем через дренажную выработку 14 транспортируются на дальнейшую переработку известными способами (сорбция, экстракция, электролиз и т.д.).

По истечении указанного времени блок оказывается выщелоченным до заданного уровня извлечения (75 95% ) и поэтому приступают к подготовке к последующему выщелачиванию нижерасположенного блока. Последовательность и состав операций остаются в основном теми же, что и вышеописанные, а именно: проходка в блоке компенсационной выработки, и в следующем нижерасположенном блоке дренажной и компенсационной выработок, взрывание руды в блоке на имеющиеся в нем выработки, бурение технологических скважин из соседнего блока вдоль кровли и почвы дробленой руды, подача воздуха, выщелачивающих растворов, сбор продуктивных растворов.

После отработки этого блока эти операции повторяются в следующем по падению рудного тела блоке и так до конца отработки месторождения.

Таким образом, в результате выполнения способа оказывается возможным увеличить концентрацию меди в растворе по отношению к известным способам более, чем в 2 раза, соответственно сократить срок отработки месторождения, сократить до минимума ущерб окружающей природной среде, снизить себестоимость подачи меди и получить ряд других положительных эффектов.

Формула изобретения

1. Способ подземного выщелачивания скальных руд на месте их залегания, включающий проходку в рудовмещающем горизонте дренажной, нагнетательной и компенсационной выработок, дробление руды взрывами на компенсационную выработку, подачу выщелачивающих растворов в массив дробленой руды из дренажной выработки и выпуск из него продуктивных растворов, подачу воздуха в массив дробленой руды из дренажной выработки, отличающийся тем, что из дренажной выработки бурят скважины, равномерно распределяя их по почве дробленой руды, через которые подают воздух из дренажной выработки в массив руды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу воздуха ведут постоянно в течение всего срока отработки дробленого массива.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу воздуха в дробленый массив начинают до подачи в него выщелачивающих растворов и при этом подают воздух, нагретый выше температуры массива.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу воздуха и выщелачивающих растворов ведут одновременно.

5. Способ по пп.1-4, отличающийся тем, что подачу воздуха ведут с дебитом, превышающим половинный дебит подачи выщелачивающих растворов.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что дренажную и нагнетательную выработки после окончания применения их по назначению используют в качестве компенсационных при подготовке к выщелачиванию окружающих их руд.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что руду, извлеченную из рудного тела при проходке в нем горных выработок, складируют на поверхности земли в местах выхода рудного тела и ведут ее выщелачивание путем подачи выщелачивающего раствора на поверхность складированной руды и сбора продуктивных растворов в нижерасположенной дренажной выработке.

8. Способ по пп. 1 и 7, отличающийся тем, что подачу растворов ведут через скважины, равномерно расположенные по поверхности складированной руды и заглубленные ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

9. Способ по пп.1 и 7, отличающийся тем, что для сооружения бортов при складировании рудной массы используют безрудную породу, полученную при проходке горных выработок.

РИСУНКИ

Рисунок 1