Способ кучного выщелачивания металлов при отрицательной температуре окружающей среды

 

Использование: в горной промышленности и может быть использовано при кучном выщелачивании руд металлов. Способ включает формирование антифильтрационного основания, укладку на него штабеля руд металлов, подлежащих выщелачиванию. Подачу в штабель растворов реагентов и сбор продуктивных растворов. Новым является то, что при отрицательных температурах окружающей среды в штабель подают реагенты, обеспечивающие растворение металлов в форме ионов с наименьшей степенью валентности. 1 ил.

Изобретение относится к области геотехнологии и может быть использовано при кучном выщелачивании металлов.

Известен способ кучного выщелачивания руд [1] включающий формирование основания кучи, массива выщелачивания руд и подачу реагентов в массив.

Недостатком данного способа является ограниченность области применения летним сезоном (областью положительных температур окружающей среды).

Наиболее близким к предполагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ кучного выщелачивания [2] включающий создание растворонепроницаемого основания штабеля, раствороприемников, дренажного слоев, массива выщелачиваемы руд и перфорированного трубопровода (на глубине 1,5-3 м от поверхности штабеля).

Недостатком данного способа является его низкая эффективность вследствие промерзания отдельных частей штабеля, особенно в районах Крайнего Севера.

Цель изобретения повышение эффективности процесса кучного выщелачивания в зимний период времени путем выщелачивания металлов в виде ионов с наименьшей степенью валентности.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении предложенного способа, включающего формирование антифильтрационного основания, выщелачиваемого штабеля и подачу через перфорированный трубопровод в массив реагентов, трубопровод размещают в нижней части штабеля, боковые стороны которого покрывают антифильтрационным экраном, поверхности придают чашеобразную форму, а выщелачивание в зимний период времени производят активными агентами растворяющими металлы в форме ионов с наименьшей степенью валентности.

В природных процессах широко известно (хотя и не нашло отражения в технике и технологиях) и экспериментально установлено, что замерзание воды в дисперсных породах происходит в определенном диапазоне отрицательных температур. В пределах которого для каждой породы характерно определенное количество незамерзшей воды: это количество возрастает с увеличением удельной активности поверхности горной породы, концентрации ионов в поровом растворе, а также с уменьшением валентности ионов. При прочих равных условиях количество незамерзшей воды должно зависеть и от воздействия на породу различных физических полей, например, поля упругих напряжений, внешнего электромагнитного поля, потоков ионизирующих излучений и т.п. (например, Фролов А.Д. Электрические и упругие свойства криогенных пород. М. Недра, 1976, с. 254 с.). Таким образом, металлоносные выщелачивающие растворы содержащие ионы металлов с наименьшей степенью валентности замерзают в зимний период при более низких температурах, чем растворы с ионами высшей валентности. Это обстоятельство расширяет диапазон температур при применении способа кучного выщелачивания в сторону их снижения, т.е. при более отрицательных температурах окружающей среды.

Если обычные растворы зимой замерзают, то растворы с ионами в наименьшей степени валентности обеспечат процесс выщелачивания и при отрицательных температурах. Металл из руды будет выщелачиваться, мигрировать вверх и в виде наледи скапливаться в объеме поверхности чаши штабеля. Откуда его периодически забирают на дальнейшую переработку на гидрометаллургический завод (ГМЗ). В других случаях возможно применение традиционной схемы кучного выщелачивания, когда растворы мигрируют сверху вниз.

На чертеже представлен вариант схемы кучного выщелачивания в зимний период времени, где обозначено: 1 выемка, 2 антифильтрационный слой, 3 - перфорированный трубопровод, 4 штабель выщелачиваемых руд, 5 ледяная линза, стрелками обозначена миграция растворов.

Способ осуществляется следующим образом.

Первоначально в выемке 1 формируют антифильтрационный слой 2, на котором укладывают сеть перфорированного трубопровода 3. Затем формируют штабель выщелачиваемых руд 4 с чашеобразной поверхностью.

При подаче выщелачивающих растворов в трубопровод 3 (с составом, обеспечивающим растворение металлов в виде ионов с наименьшей степенью валентности) в зимний период времени под действием градиента температур происходит миграция растворов снизу вверх, в виде пленочных вод. Так, например, в хлорных растворах основные степени валентности соединений меди: при pH < 8 Cu⁺, при pH < 9 - CuCl^-₂ при pH-7-12 CuClOOH^-, при pH > 12 CuClOH²₂^- при pH < 12 CuCl²₃^- и при pH 10 12 CuCl₂OH^2- (например, Бубнов В.К. и др. Теория и практика добычи полезных ископаемых для комбинированных способов выщелачивания. Акмола, 1992, с.211).

Пленочные воды (являющиеся особенно активной жидкостью) в процессе своего перемещения вверх выщелачивания из руд металл, а при попадании на поверхность штабеля замерзают, образуя (удаляемую по мере накопления) ледяную линзу 5. В теплый период времени направление миграции меняется: реагент подают на поверхность штабеля 4, а трубопровод 3 служит раствороприемником.

Примером конкретного выполнения предложенного способа служит кучное выщелачивание золотосодержащих руд месторождений Северо-Востока России, например, Хаканджинского.

Первоначально производят планировку выемки 1 и покрытие ее антифильтрационным слоем 2, например, бетоном, мощностью 20 см. После чего формируют сеть перфорированного трубопровода 3. Затем в летний период времени формируют штабель 4, мощностью 15-25 м, с чашеобразной поверхностью (глубина в центральной части 2-3 м), из некондиционных золотосодержащих руд (содержание золота 1-2 г/т). Основную массу руды составляют: кварц (>50%), плагиоклазы (14%), гидрослюда (18-20%), калиевые полевые шпаты (7-8%) и хлорит (5-6%).

В зимний период в трубопровод 3 подают растворы, приготовленные на основе гипохлоритных солей (особенностью этой группы реагентов является способность растворять золото при любой геохимической обстановке среды, т.к. в зависимости от геотехнологического сорта руд количества карбонатов, органики или сульфидов можно подобрать оптимальные для выщелачивания pH и Eh растворов). Но в принципе можно использовать и др. реагенты: цианистые (работающие в щелочной среде) или тиомочевинные (для кислых сред) соединения. Для нашего случая, в связи с необходимостью создания антизамерзающих растворов регулируют их pH, добиваясь преобладания ионов золота с наименьшей степенью валентности (его валентностью бывает +1, +2, +3, +5).

При подаче растворов в режиме отсутствия объемных вод реагент в виде пленок мигрирует в верхние слои штабеля 4, выщелачивая при этом золото, образуя ионы с минимальной валентностью, растворы которых обладают антизамерзающими свойствами. Золотоносные растворы попадая на поверхность штабеля образуют ледяную линзу 5, лед из которой периодически удаляют тельферами и отправляют на ГМЗ.

В теплый период времени направление миграции меняется: реагент подают на поверхность штабеля 4, а трубопровод 3 служит растворопроприемником.

Положительный эффект предложенного технического решения заключается в повышении процесса кучного выщелачивания путем выщелачивания металлов в виде ионов с минимальной валентностью.

Изобретение может быть использовано при кучном выщелачивании золотосодержащих руд.

Применение изобретения позволит расширить область геотехнологии за счет ведения процесса кучного выщелачивания в зимний период времени.

Формула изобретения

Способ кучного выщелачивания металлов, включающий формирование антифильтрационного основания, на нем выщелачиваемого штабеля руд и подачу через перфорированный трубопровод в штабель растворов реагентов, отличающийся тем, что при отрицательных температурах окружающей среды в штабель подают реагенты, растворяющие металлы в форме ионов с наименьшей степенью валентности.

РИСУНКИ

Рисунок 1