Способ скважинного выщелачивания металлов из руд, россыпей и техногенных минеральных образований

Изобретение относится к технологии подземного выщелачивания. Способ включает подачу первичных выщелачивающих растворов в обрабатываемый объект через систему закачных скважин, продуцирование из них вторичных активных выщелачивающих растворов непосредственно в области контакта с обрабатываемым объектом и откачку продуктивных растворов через систему откачных скважин с последующим извлечением из них ценных компонентов. Из первичных выщелачивающих растворов, перед закачкой их в скважины, готовят промежуточные растворы двух видов, в электрохимическом реакторе - щелочные, содержащие гипохлорит натрия, а в фотоэлектрохимическом реакторе - кислотные, содержащие хлористый водород и/или пероксиды водорода с наличием в составе гидроксил-радикалов. Подачу промежуточных растворов осуществляют в верхнюю и нижнюю часть прифильтровой зоны и/или с циклической сменой их подачи в верхнюю часть прифильтровой зоны. Технический результат - повышение эффективности выщелачивания. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к технологии подземного выщелачивания благородных металлов, например золота и серебра, из дезинтегрированных, пористых руд или песков глубоких россыпей на месте их залегания или из техногенных минеральных образований (хвостов и спец. отвалов) и 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.

Известен гидрометаллургический способ выщелачивания золота и серебра в щелочной среде (pH=8-13) раствором, содержащим 12% хлорида и 1% гипохлорита натрия. После цементации золота и серебра цинком гипохлорит регенерируют электролизом и раствор возвращают на выщелачивание (см. патент США №4342592, 1982).

Рекомендуемый в патенте состав выщелачивающих растворов не может быть использован для подземного выщелачивания по экологическим соображениям из-за высокого содержания хлорида.

Известен способ выщелачивания металлов, в частности золота и серебра, осуществляемого в две стадии. На первой стадии выщелачивания используют раствор хлора, причем подачу хлора регулируют так, чтобы откачной раствор имел pH 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 (см. патент РФ №2074958, МПК E21B 43/28, опубл. 10.03.97 г.).

Недостатком способа является недостаточно эффективное использование активного хлора за счет его восстановления во второй стадии выщелачивания тиосульфатом натрия и невысокое извлечение металла, обусловленное его потерями с рабочими растворами и потерей активности хлора по мере удаления растворов от закачных скважин.

Наиболее близким к заявляемому является способ подземного выщелачивания золотосодержащих руд, включающий подачу первичных выщелачивающих растворов в обрабатываемый объект через систему закачных скважин, продуцирование из них вторичных активных выщелачивающих растворов непосредственно в области контакта с обрабатываемым объектом и откачку продуктивных растворов через систему откачных скважин с последующим извлечением из них ценных компонентов (см. патент РФ №2049228, МПК E21B 43/28, опубл. 27.11.1995).

Недостатком известного способа является недостаточная эффективность выщелачивания металлов.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение эффективности выщелачивания за счет снижения потерь реагентов и повышения извлечения полезного компонента.

Результат достигается тем, что способ скважинного выщелачивания металлов из руд, россыпей и техногенных минеральных образований, включающий подачу первичных выщелачивающих растворов в обрабатываемый объект через систему закачных скважин, продуцирование из них вторичных активных выщелачивающих растворов непосредственно в области контакта с обрабатываемым объектом и откачку продуктивных растворов через систему откачных скважин с последующим извлечением из них ценных компонентов, отличается тем, что из первичных выщелачивающих растворов, перед закачкой их в скважины, готовят промежуточные растворы двух видов, в электрохимическом реакторе - щелочные, содержащие гипохлорит натрия, а в фотоэлектрохимическом реакторе - кислотные, содержащие хлористый водород и/или пероксиды водорода с наличием в составе гидроксил-радикалов, при этом подачу промежуточных растворов осуществляют в верхнюю и нижнюю часть прифильтровой зоны и/или с циклической сменой их подачи в верхнюю часть прифильтровой зоны.

Способ отличается также тем, что до подачи выщелачивающих растворов в обрабатываемый объект подают тампонирующий состав, содержащий активированные, обладающие сорбционными свойствами, глинистые минералы, после завершения процесса выщелачивания состав разжижают, откачивают и подвергают сорбционному (чановому или кюветному) выщелачиванию на поверхности.

Способ отличается также тем, что до подачи основных выщелачивающих растворов через откачные скважины подают подкисленную воду, насыщенную воздухом или кислородом, пропущенным через источники ультрафиолетового излучения.

Способ осуществляется следующим образом.

Осуществляют бурение и обсадку закачных и откачных скважин. При этом обсадку закачных скважин производят двумя трубами, внешняя из которых имеет меньшую длину и отделяется с торцевой части от внутренней трубы гидроизолирующей пластиковой втулкой. Приторцевые части внешней и внутренней труб перфорируют и обтягивают сеткой или прорезают узкие щели. До подачи гравийной засыпки в фильтрационную часть скважины и установки внутренней трубы с перфорированной приторцевой частью внутри внешней трубы временно размещают закачную трубу меньшего диаметра с незаглушенным торцом, через которую подают тампонирующий глинистый раствор в режиме, обеспечивающем его перемещение в припочвенной части рудного пласта (или слоя песков), чем обеспечивают тампонаж пород почвы пласта (или плотика).

После этого подающие глинистый раствор трубы извлекают и монтируют вместо них закачные трубы с приторцевой перфорацией. При разработке месторождений с вмещающими породами и рудой, содержащими в значительных количествах карбонатные и сульфидные минералы, перед подачей основных выщелачивающих растворов через откачные скважины подают подкисленную воду, насыщенную воздухом или кислородом, пропущенным через источники ультрафиолетового излучения.

Далее производят гравийную обсыпку в прифильтровой зоне и во внутренние трубы закачных скважин подают щелочной раствор гипохлорита натрия, подготовленный в электрохимическом безмембранном реакторе, а во внешние трубы подают приготовленный в фотоэлектрохимическом реакторе подкисленный раствор хлористого водорода и/или пероксидов водорода, включая гидроксил-радикалы. В случае использования двух типов кислотных растворов их подают в цикличном режиме, чередуя подачу раствора хлористого водорода и пероксидов водорода. При постепенном смешении растворов по мере их перемещения в продуктивном пласте (раствор верхней части пласта под действием сил гравитации постепенно проникает в нижнюю его часть) будет происходить реакция между гипохлоритом натрия и хлористым водородом и/или пероксидами водорода с образованием активной хлорноватистой кислоты, быстро реагирующей с золотом с выходом комплексных анионов Au(Cl)₄ ^-. Таким образом, реакционно-активная хлорноватистая кислота образуется на значительном удалении от закачных скважин и соответственно интенсивней реагирует с золотом, чем метастабильная хлорноватистая кислота, появляющаяся в заранее приготовленном рабочем растворе в результате реакций гидратации гипохлорита натрия или молекулярного хлора с подкисленной водой.

Пример конкретного использования способа.

Глубокозалегающая (более 12 м по кровле пласта) россыпь золота, с мощностью слоя песков 3-3.5 м, представленная преимущественно мелкими (до 0.5 мм) и дисперсными (включенными в решетку магнетита и других шлиховых минералов) выделениями металла.

Коэффициент фильтрации в песках 1.5 м/сут.

Первоначально осуществляют бурение закачных скважин по сети 25×25 м и откачных скважин по центрам ячеек откачных скважин. Обсадку закачных скважин производят пластиковыми трубами диаметром 150 мм до заглубления в пласт песков на 1 м. До подачи гравийной засыпки в фильтрационную часть скважин и установки внутренних труб с перфорированной приторцевой частью внутри внешних труб закачных скважин временно размещают закачные трубы диаметром 100 мм с незаглушенным торцом, через которые по контакту с плотиком подают тампонирующий глинистый раствор (Т:Ж=1.1:1) с одновременной подачей сжатого воздуха через коллектор для тампонажа трещин в плотике. Подачу тампонирующего глинистого раствора осуществляют и через откачные скважины до оборудования их фильтрами. После завершения тампонажа подающие глинистый раствор трубы извлекают и монтируют вместо них закачные внутренние трубы. Внутренние закачные пластиковые трубы диаметром 100 мм устанавливают до заглубления в почву пласта песков на 3-3.5 м (до плотика). Внешние трубы отделяются в торцевой призабойной части от внутренних труб гидроизолирующими пластиковыми втулками с отверстиями под диаметр внутренних труб. Приторцевые части внешних и внутренних труб перфорируют и обтягивают в несколько слоев пластиковой сеткой с ячейкой 0.5 мм. При разработке участков россыпи с песками, содержащими в значительных количествах карбонатные и сульфидные минералы, выявленные по результатам опробования бурового материала, перед подачей основных выщелачивающих растворов через откачные скважины подают подкисленную до pH=4-5 соляной кислотой воду, насыщенную воздухом, пропущенным через источник ультрафиолетового излучения - лампы ДРТ-240, помещенной в кожухи с зеркальной внутренней поверхностью. При этом обеспечивается предварительное окисление сульфидов и образование гидрокарбонатно-хлоридных растворов, переводящих в жидкую фазу кальций и магний, т.е. предотвращающих кольматацию.

Далее производят гравийную обсыпку в прифильтровой зоне.

Подготовку выщелачивающих растворов ведут в специальных реакторах: щелочной раствор гипохлорита натрия готовят из 10%-ного раствора хлорида натрия в электрохимическом безмембранном реакторе, в мембранных фотоэлектрохимических реакторах готовят раствор хлористого водорода путем облучения ультрафиолетовой лампой типа ДРТ-240 смеси католита и анолита, полученных из исходного 3-5%-ного раствора соляной кислоты, и раствор, содержащий пероксиды водорода, включая перекись водорода и гидроксил-радикалы, получаемые из исходного 0.3-0.5%-ного раствора серной кислоты путем облучения ультрафиолетовой лампой типа ДРТ-240 смеси католита и анолита, содержащих соответственно пузырьки водорода и кислорода. Полученные растворы используют как исходные для получения собственно выщелачивающих растворов с активной хлорноватистой кислотой, образуемой непосредственно в пласте песков. Для этого в основную часть пласта, начиная от его почвы, через внутренние трубы закачных скважин подают щелочной раствор гипохлорита натрия, а во внешние трубы подают подкисленный до 1 г/л соляной кислотой раствор хлористого водорода. В участки со значительным (более 0.3 г/м³) содержанием дисперсного золота, выявленные при опробовании и пробирном анализе материала, получаемого при бурении скважин, подают в верхнюю часть прифильтровой зоны и раствор хлористого водорода, и раствор пероксидов водорода, чередуя их подачу через 2-3 часа. При постепенном смешении растворов по мере их перемещения в продуктивном пласте (раствор верхней части пласта под действием сил гравитации постепенно проникает в нижнюю его часть) будет происходить реакция между гипохлоритом натрия и хлористым водородом и между хлористым водородом и пероксидами водорода с образованием активной хлорноватистой кислоты, быстро реагирующей как со свободным мелким золотом, так и с дисперсным золотом, содержащимся в предварительно окисленных минеральных матрицах магнетита и сульфидных минералов шлиховой фракции песков. При этом будет происходить образование комплексных анионов Au(Cl)₄ ^-.

В завершении процесса продуктивные растворы подаются из откачных скважин аэролифтами на поверхность в сорбционные колонны, загруженные активированным углем марки АГ-3, где происходит сорбция комплексных анионов Au(Cl)₄ ^-.

В результате использования предлагаемого способа обеспечивается повышение извлечения благородных металлов по сравнению с известным способом не менее чем на 10%.

1. Способ скважинного выщелачивания металлов из руд, россыпей и техногенных минеральных образований, включающий подачу первичных выщелачивающих растворов в обрабатываемый объект через систему закачных скважин, продуцирование из них вторичных активных выщелачивающих растворов непосредственно в области контакта с обрабатываемым объектом и откачку продуктивных растворов через систему откачных скважин с последующим извлечением из них ценных компонентов, отличающийся тем, что из первичных выщелачивающих растворов, перед закачкой их в скважины, готовят промежуточные растворы двух видов, в электрохимическом реакторе щелочные, содержащие гипохлорит натрия, а в фотоэлектрохимическом реакторе кислотные, содержащие хлористый водород и/или пероксиды водорода с наличием в составе гидроксил-радикалов, при этом подачу промежуточных растворов осуществляют в верхнюю и нижнюю часть прифильтровой зоны и/или с циклической сменой их подачи в верхнюю часть прифильтровой зоны.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что до подачи выщелачивающих растворов в обрабатываемый массив подают тампонирующий состав, содержащий активированные обладающие сорбционными свойствами глинистые минералы, после завершения процесса выщелачивания состав разжижают, откачивают и подвергают сорбционному выщелачиванию на поверхности.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что до подачи основных выщелачивающих растворов через откачные скважины подают подкисленную воду, насыщенную воздухом или кислородом, пропущенным через источники ультрафиолетового излучения.