Экологически чистый способ подземного выщелачивания благородных металлов, преимущественно золота и серебра, из руд на месте их залегания

 

Изобретение относится к нецианидной технологии подземного выщелачивания благородных металлов. Способ включает последовательную закачку растворов реагентов в пласт через систему закачных скважин и откачку продуктивных растворов через систему откачных скважин с последующей переработкой продуктивного раствора. Новым является то, что выщелачивание ведут в две стадии. При этом на первой стадии используют раствор хлора, подачу которого в пласт регулируют так, чтобы рН откачного раствора поддерживался выше 3. еред переработкой продуктивного раствора восстанавливают в нем избыток хлора. На второй стадии производят одновременно отработку плана и его дезактивацию путем закачки раствора тиосульфата натрия до получения откачного раствора, имеющего рН пластовых вод рудовмещающего горизонта, а также осуществляют переработку продуктивного раствора. 6 з.п.ф. 1 табл.

Изобретение относится к нецианидной технологии подземного выщелачивания благородных металлов, например, золота и серебра из водопроницаемых руд на месте их залегания. Оно может быть использовано при отработке руд месторождений, в том числе глубоко залегающих, путем закачки растворов реагентов в пласт через систему закачных скважин и откачки продуктивных растворов через систему откачных скважин с переработкой их известными способами.

В настоящее время подземное выщелачивание благородных металлов в промышленных масштабах не практикуется.

Известен гидрометаллургический способ выщелачивания золота и серебра в щелочной среде (рН 8-13) раствором, содержащим 12% хлорида и 1% гипохлорита натрия. После цементации золота и серебра цинком гипохлорит регенерируют электролизом и раствор возвращают на выщелачивание (патент США N 4342592, 1982).

Известен гидрометаллургический способ извлечения благородных металлов из руд хлоридно-гипохлоритным раствором. Рекомендуемый состав раствора содержит 3% хлористого натрия и 0,3% гипохлорита натрия. Извлечение металлов из раствора проводят посредством электроосаждения на катоде или другими способами. Раствор после добавления гипохлорита вновь используют для выщелачивания (патент США N 5169503, 1992).

Рекомендуемые в патентах составы выщелачивающих растворов не могут быть использованы для подземного выщелачивания по экологическим соображениям из-за высокого содержания хлорида.

Известен способ подземного выщелачивания золота и серебра с использованием цианида натрия. Опытная отработка залежи, находящейся в аллювиальных отложениях, ведется в Западной Австралии. О способе последующей дезактивации пласта не сообщается. (Gold Forum Technol and Pract. "World-Сold-89", N 5-8, 1989, Colopado, USA, прототип).

Осуществление этого способа на большинстве месторождений, особенно расположенных в населенных районах, связано с трудно-преодолимыми экологическими проблемами.

Предлагаемый нецианидный способ подземного выщелачивания направлен на обеспечение эффективного выщелачивания полезных компонентов при условии обеспечения экологической безопасности пластовых вод к моменту окончания отработки.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что выщелачивание ведут в две стадии. На первой стадии выщелачивания используют раствор хлора, причем подачу хлора регулируют так, чтобы откачной раствор имел рН не ниже 3. Избыток активного хлора в продуктивном растворе восстанавливают перед его переработкой, а переработку раствора осуществляют одним из известных способов-сорбции, цементации или электролиза. На второй стадии отработку пласта продолжают раствором тиосульфата натрия. При этом одновременно происходит восстановление непрореагировавшего активного хлора и нейтрализация вод, чем обеспечиваются экологические требования к пластовым водам рудовмещающего горизонта.

Эффективность выщелачивания как золота, так и серебра при соблюдении экологических требований достигается тем, что на первой стадии извлечения золота используют слабый раствор хлора (0,2-0,7%), имеющий рН > 1,8, а на второй стадии слабый раствор тиосульфата натрия (0,2-0,7%), имеющий рН 7,5-8,5. Окисление и растворение золота таким образом протекает в слабокислой среде при высоком окислительном потенциале (> 1200 мВ). При этом вскрываются сульфиды, окислы, карбонатные минералы, полевые шпаты, органические соединения, что способствует как наиболее полному извлечению золота, так и увеличению фильтрационной проницаемости пласта, в частности, за счет растворения карбонатного цемента. Не наблюдается также и разбухания глин, что характерно для щелочной среды, которой отличается цианидный способ.

Одновременно с выщелачиванием золота происходит окисление и переосаждение серебра в форме хлорида, что облегчает его выщелачивание тиосульфатом на последующей стадии отработки.

Новизна предлагаемого способа состоит в регулировании концентрации хлора в растворе таким образом, чтобы в откачном растворе поддерживался рН > 3. Тем самым обеспечивается чистота продуктивного раствора от присутствия железа, алюминия, цинка, меди из-за их гидролиза и переосаждения в пласте. Окислительный потенциал при таком режиме сохраняется достаточно высоким и обеспечивает удержание золота в растворе.

Другим новым элементом рекомендуемого технологического режима является операция восстановления активного хлора перед сорбцией, электролизом или другим способом переработки продуктивного раствора. Это достигается введением аммиака или сернистого ангидрида в эрлитный воздух при откачке раствора или пропусканием продуктивного раствора через колонну с насадкой из дробленого марганцевого шпата.

Использование того или иного реагента для восстановления избытка хлора определяется выбранным способом переработки продуктивного раствора. При использовании аммиака создается щелочная среда, марганцового шпата - нейтральная и сернистого ангидрида кислая.

По окончании извлечения золота отработанный участок залежи подвергается на следующей стадии выщелачиванию слабым раствором (0,2-0,7) тиосульфата. В результате этого в пласте восстанавливается непрореагировавший с породами активный хлор, воды нейтрализуются, и выщелачивается серебро. Из продуктивного тиосульфатного раствора серебро извлекается одним из известных способов: цементацией на цинке, сорбцией и пр.

По окончании отработки залежи тиосульфатом в рудовмещающем пласте остается раствор, имеющий рН 7,5-8,0 и содержащий хлоридно-сульфатную минерализацию не выше 3-4 г/л. Остаточное содержание тиосульфата в пластовой воде легко разрушается аэрированием.

Предлагаемый способ был опробован в лабораторных условиях на золотосодержащей руде месторождения Тас-Юрях, серебросодержащей руде месторождения Такели и в полевых условиях на месторождении Гагарское.

При выщелачивании руды месторождения Тас-Юрях при нормальных условиях (Т=20^oС) при агитации руды с хлорной водой был получен продуктивный раствор, содержащий 14 мл/л золота и имевший рН=6 и ЭДС=1230 мВ. При этом степень извлечения золота составила 98% Продуктивный раствор затем обрабатывался аммиаком, в результате чего в нем обнаруживались только следы хлора, повышался рН6 снижался окислительно-восстановительный потенциал.

Экспериментальные данные приведены в таблице.

Из продуктивных золотосодержащих растворов золото практически полностью осаждалось цементацией на цинковом порошке.

Серебро, содержавшееся в рудном материале месторождения Такели, сначала переводилось в хлоридную форму, а затем выщелачивалось слабыми растворами тиосульфата натрия (до 5 г/л). Степень извлечения серебра достигала 92-94% Без операции хлорирования она не превышала 60% На месторождении Гагарское ведется отработка опытно-промышленного участка, разбуренного по пятиточечной схеме при сетке 10х10 м. Производительность опытного участка 30 м³/сут. В качестве выщелачивающего реагента на первой стадии отработки используется хлорная вода концентрации 2-4 г/л. Насыщение хлором оборотного раствора производится с помощью промышленного хлоратора ЛОНИИ-100. Подача хлора регулируется так, что в откачном растворе удерживается рН 4,5-7.

Через несколько суток после начала отработки сформировался продуктивный раствор с концентрацией золота 4-7 мг/л. Переработка раствора осуществляется сорбцией в колонне с активированным углем. Производительность по золоту при полном обороте растворов удерживается стабильно в течение нескольких месяцев на уровне 0,12-0,15 кг/сут.

Преимущества предлагаемого способа состоят в том, что для извлечения золота применяется дешевый реагент, широко используемый в химической промышленности и доступный в больших количествах. В пласте хлор практически полностью расходуется, обеспечивая предельное вскрытие сульфидов, окислов и других минералов, образуя нетоксичный хлорид. Способ характеризуется высокой степенью извлечения золота и серебра.

Формула изобретения

1. Экологически чистый способ подземного выщелачивания благородных металлов, преимущественно золота и серебра, из руд на месте их залегания, включающий последовательную закачку растворов реагентов в пласт через систему закачных скважин и откачку продуктивных растворов через систему откачных скважин с последующей переработкой продуктивного раствора путем сорбции, цементации или электролиза, отличающийся тем, что выщелачивание ведут в две стадии, причем на первой стадии используют раствор хлора, подачу которого в пласт регулируют так, чтобы pН откачного раствора поддерживался выше 3, и перед переработкой продуктивного раствора восстанавливают в нем избыток хлора, а на второй стадии проводят одновременно отработку пласта и его дезактивацию путем закачки раствора тиосульфата натрия до получения откачного раствора, имеющего pН пластовых вод рудовмещающего горизонта, и также осуществляют переработку продуктивного раствора.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию хлора в выщелачивающем растворе поддерживают в пределах 0,2 0,7% 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что остаточное содержание хлора перед переработкой раствора поддерживают ниже 0,5 мг-экв/л.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановление хлора осуществляют сернистым ангидридом, аммиаком или солями марганца.

5. Способ по пп. 1 и 4, отличающийся тем, что сернистый ангидрид или газообразный аммиак вводят в эрлифтный воздух.

6. Способ по пп.1 и 4, отличающийся тем, что при восстановлении хлора осуществляют контактирование раствора с марганцевым шпатом.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию тиосульфата поддерживают в пределах 0,2 0,7%

РИСУНКИ

Рисунок 1