Способ подземного выщелачивания сульфидсодержащих материалов
Владельцы патента RU 2385956:
Государственное учреждение Институт горного дела Уральского отделения Российской академии наук (RU)
Изобретение относится к способу подземного выщелачивания ценных компонентов из сульфидсодержащих отходов. Способ включает приготовление выщелачивающего раствора с использованием металлсодержащих рудничных вод, его накопление до объема, необходимого для проведения процесса выщелачивания. При этом проводят закладку сульфидсодержащих отходов в подземные пустоты отработанных горных выработок и нагревают выщелачивающий раствор теплом недр в емкости, построенной ниже подземных пустот отработанных горных выработок. Затем проводят орошение сульфидсодержащих отходов выщелачивающим раствором, сбор и переработку продуктивного раствора. Техническим результатом является снижение затрат на выщелачивание сульфидсодержащих отходов и ликвидация отчуждения значительных площадей Земли под хранилища отходов.
Изобретение относится к гидрометаллургической переработке сырья и может быть использовано при выщелачивании складированных в выработанном пространстве подземных камер отходов:
- добычи сульфидных медно-цинковых, медно-никелевых, свинцово-цинковых и других типов руд (минерализованные сульфидами забалансовые руды и вскрышные породы);
- обогащения (пиритные хвосты);
- гидро- и пирометаллургии (медь,- цинк,- железосодержащие шламы, шлаки и прочее).
Известен способ выщелачивания рудной залежи, включающий вскрытие ее скважинами, окисление рудного пласта подачей в него подогретого кислородсодержащего газа с закладкой катализатора процесса окисления в полости пласта и обработку руды подачей технической воды для образования выщелачивающего раствора непосредственно в пласте путем взаимодействия выделившихся в результате окисления газов и технической воды. Продуктивный раствор выдают на поверхность с последующим извлечением из него полезных компонентов [1].
Этот способ характеризуется значительными материальными (катализаторы, кислород) и энергетическими затратами (подогрев кислородсодержащего газа) на его осуществление.
Известен также способ приготовления выщелачивающего раствора с использованием металлосодержащих кислых рудничных или сточных вод для приготовления раствора для выщелачивания сырья [2]. Для реализации этого способа требуется отчуждение значительных площадей Земли под размещение отходов.
Изобретение решает задачу снижения затрат на выщелачивание за счет исключения расхода катализаторов и кислорода воздуха, подогрева кислородсодержащего газа и ликвидации отчуждения значительных площадей Земли под хранилища сульфидсодержащих отходов путем перемещения их в выработанное пространство подземных камер.
Указанный технический результат получают за счет того, что в способе подземного выщелачивания ценных компонентов из сульфидсодержащих отходов, включающем приготовление выщелачивающего раствора с использованием металлосодержащих рудничных вод, его накопление до объема, необходимого для проведения процесса выщелачивания, орошение сульфидсодержащих отходов выщелачивающим раствором, сбор продуктивного раствора и его переработку, перед орошением сульфидсодержащих отходов проводят их закладку в подземные пустоты отработанных горных выработок и выщелачивающий раствор нагревают теплом недр в емкости, построенной ниже пустот отработанных горных выработок.
Предлагаемый способ предназначен для использования на рудниках, отрабатывающих глубокозалегающие сульфидные месторождения подземным способом. Добыча руды производится, как правило, на глубине более 450-550 м при постоянной температуре T вмещающих пород от +13,5 до +16,5°С независимо от времени года при геотермическом градиенте ~3°С/100 м. Снижение глубины разработки до 850 м (Т=+25,5°С) на Гайском месторождении и до 1050 м (T=+31,5°С) в Норильске и расположение водоотливных выработок, соответственно, на глубинах 980 и 1200 м повышает Т на этих горизонтах до +29,4 и +36,0°С.
При нагревании на 10°С скорость для большинства химических реакций возрастает в 2-4 раза [3]. Для условий Гайского месторождения повышение температуры выщелачивающего раствора +29,4°С повышает скорость выщелачивания до 5,2 раз, Норильского (T=+36,0°С) - до 7,2 раз.
Круглогодичное выщелачивание теплых сульфидсодержащих материалов, используемых в качестве закладки подземных пустот отработанных горных выработок (камер) на глубине с Т=+25,5 и +31,5°С, теплыми выщелачивающими растворами с Т=+29,4 и +36,0°С, содержащими, мг/л: медь 620, цинк 358 и железо 2066, соответственно, в 12,4; 7,2 и 20,7 раз больше промышленной концентрации [4], обеспечит получение продуктивных растворов с высокой концентрацией металлов - богатых «жидких руд». Производство селективных концентратов (медного, цинкового, железного) осуществляется обработкой раствора, соответственно, железным скрапом, гидросульфидом натрия и повышением щелочности раствора до рН ~ 6-7 [5] или ионной флотацией и сорбцией металлов на ионообменные смолы.
Использование отходов добычи и обогащения руд, гидро- и пирометаллургического производства в качестве закладки подземных пустот, образовавшихся в результате очистных работ, позволит существенно снизить отчуждение земель под размещение на них отвалов перечисленных выше отходов.
Круглогодичное выщелачивание ценных компонентов из отходов в благоприятных условиях (повышенная температура выщелачиваемого материала и выщелачивающих растворов с высоким содержанием металлов) повысит рентабельность переработки техногенного сырья.
Источники информации
1. Авт. свид. СССР №1641985, кл. Е21В 43/28; опубл. 05.04.91. Бюл. №14 (аналог).
2. Патент РФ №2215138 С2 7 Е21В 43/28; опубл. 27.10.2003. Бюл. №30, с.424 (прототип).
3. Некрасов Б.В. Основы общей химии: в 3-х томах: т.3. - М.: Химия. - 1970. - 416 с.
4. Дренажные воды - источник техногенного гидроминерального сырья на Урале. / О.Н.Грязнов, С.В.Палкин, В.П.Новиков и др. // Изв. вуз. Горный журнал. - 1997. - №11-12. - С.58-65.
5. Халезов Б. Д. Исследования и разработка технологии кучного выщелачивания медных и медно-цинковых руд. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Екатеринбург, Изд-во: Ин-т металлургии Уральского отделения РАН, 2009 г.
Способ подземного выщелачивания ценных компонентов из сульфидсодержащих отходов, включающий приготовление выщелачивающего раствора с использованием металлсодержащих рудничных вод, его накопление до объема, необходимого для проведения процесса выщелачивания, орошение сульфидсодержащих отходов выщелачивающим раствором, сбор продуктивного раствора и его переработку, отличающийся тем, что перед орошением сульфидсодержащих отходов проводят их закладку в подземные пустоты отработанных горных выработок и выщелачивающий раствор нагревают теплом недр в емкости, построенной ниже подземных пустот отработанных горных выработок.
