Способ отработки обводненных техногенных объектов на месте их залегания

Изобретение относится к разработке обводненных техногенных объектов и обогащению надрудных вод хвостохранилищ на месте их залегания. Способ включает организацию повышенной проницаемости горнорудной массы (ГРМ), воздействие на ГРМ реагентами и получение проектных содержаний полезных компонентов (ПК) в виде концентрированных растворов. Для получения проектных содержаний ПК переводят ГРМ в проницаемое состояние путем ее перемешивания с водной составляющей обводненных техногенных объектов до образования взвеси проектной плотности. После достижения взвесью проектной плотности переводят ПК ГРМ в ионное состояние путем перемешивания взвеси с оптимальным растворителем до образования проектной концентрации ПК (мг/л) на месте залегания ГРМ. Затем взвесь отстаивают в том же объеме техногенного объекта до осветления раствора. При образовании взвеси в качестве ГРМ могут быть использованы илы. Технический результат заключается в повышении эффективности отработки обводненных техногенных объектов, сокращении сроков отработки и получении комплексных или селективных продуктивных растворов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к горнорудной и горнодобывающей промышленности, в частности к отработке обводненных техногенных объектов (хвостохранилищ) в результате обогащения надрудных вод на месте их залегания.

На современном этапе развития горнодобывающей промышленности существует все возрастающая потребность в использовании техногенных месторождений полезных ископаемых, содержащих такие промышленно важные компоненты, как уран (U), золото (Au), рений (Re), молибден (Мо), скандий (Sc), вольфрам (W), иттрий (Y), редкоземельные (RZ), литий (Li), вольфрам (V), a также медь (Cu), никель (Ni), цинк (Zn), кобальт (Со), марганец (Mn) и др.

Известен способ кучного выщелачивания полезных компонентов преимущественно при разработке хвостохранилищ, включающий размещение горнорудной массы (ГРМ) на подготовленную площадку с системой подачи и сбора растворов, подачу выщелачивающего раствора, обработку ГРМ электрическим током и сбор продуктивного раствора, причем перед обработкой электрическим током подачу выщелачивающего раствора в ГРМ производят до ее насыщения, а электрообработку производят с помощью электрогидравлического устройства, производящего в ГРМ электрические разряды (RU 2176730 С1, ОАО Красноярский проектно-изыскательский институт "Гидропроект", Е21В 43/28, 30.11.1999).

Указанный способ интенсифицирует процесс выщелачивания посредством акустической кавитации, однако применим только к необводненным объектам.

Одним из близких аналогов предлагаемого является способ разработки хвостохранилищ обогатительных фабрик путем скважинного выщелачивания, включающий выщелачивание полезных компонентов из предварительно оконтуренных участков кондиционных песков хвостохранилища, которые разбивают на блоки правильной формы, например шестиугольники, в которых по центру и по периметру бурят скважины до контакта с подстилающими некондиционными песками, создают трещину гидроразрыва под эксплуатационным блоком, заполняют ее твердеющим составом (жидким стеклом, цементом, смолой), создавая гидроизоляцию блока снизу. Затем по периметру блока забивают шпунтовую крепь, обеспечивающую гидроизоляцию блока сбоку по его периметру. Выщелачивание металлов производят нагнетанием в центральную скважину химического или микробиологического раствора, который, продвигаясь по пескам хвостохранилища в пределах блока, вступает в реакцию с минералами, обогащается полезными компонентами, поднимается по периферийным скважинам на поверхность и направляется на переработку на металлургический завод или экстракционную установку (RU 2205956 С1, Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова (технический университет), Е21С 41/26, 06.12.2001).

Указанный способ обеспечивает снижение затрат на производство металлов при разработке хвостохранилища путем выщелачивания полезных компонентов из кондиционных песков на месте их залегания, однако также не применим для обводненных объектов, в частности, хвостохранилищ.

Наиболее близким к предложенному способу является лабораторный способ агитационного выщелачивания металлов из руд, когда в лабораторный сосуд, с определенным количеством рудоносного вещества (ГРМ - горнорудной массы), залитого определенным количеством дистиллированной воды, добавляют заданное количество оптимального растворителя (добавка определенного количества химического реагента к водной составляющей, дающего наилучший процент извлечения металлов из руд при переводе их в ионное водное состояние, определяется для каждого типа руд индивидуально экспериментальным путем), при перемешивании применяют многократное периодическое встряхивание содержимого либо круговое перемешивание с помощью пластикового стержня или магнитных мешалок, после окончания перемешивания в результате оседания нерастворимой составляющей получают осветленный продуктивный раствор (ПР), содержащий полезный компонент (ПК), с достаточным (кондиционным) содержанием для экономически выгодного извлечения (В.А.Грабовников «Геотехнологические исследования при разведке металлов», М., «Недра», 1995 г., раздел 2.2, с.54-55).

По лабораторным данным установлено, что наиболее легковыщелачиваемой является ГРМ, размер частиц которой составляет 0,074 мм. При использовании ГРМ с такой размерностью частиц в лабораторной практике наблюдается перевод металлов в ионное состояние (выщелачивание) за 1 сутки. Выход металлов в раствор (извлечение) при этом составляет до 90% и более, при выборе оптимального растворителя.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности отработки обводненных техногенных объектов и сокращение сроков отработки путем:

создания легковыщелачиваемой взвеси, в частности, в результате перемешивания всего содержимого техногенного объекта - (хвостохранилища) с оптимальным растворителем в течение короткого срока (1-3 месяцев);

создания активного водообмена по всему объему и площади объекта одновременно, с помощью комплекса устройств;

получения комплексных либо селективных металлосодержащих ПР в течение 3-15 суток на месте залегания объекта, в процессе выщелачивания взвеси;

осветления ПР после окончания перемешивания в результате дальнейшего оседания нерастворимых частиц взвеси на месте залегания самого объекта в течение 15-20 суток.

Другой задачей изобретения является обеспечение экологической чистоты, в частности, за счет того, что сам процесс выщелачивания осуществляют в замкнутом геометрическом пространстве, под водной поверхностью, без контакта обслуживающего персонала с ГРМ, растворителем, образующейся взвесью и металлосодержащими ПР.

Предложенное изобретение направлено на обеспечение внутреннего рынка России ценными, цветными, стратегическими и радиоактивными металлами в короткие сроки, а также на обеспечение занятости населения прилегающих к таким объектам регионов.

Поставленные задачи решаются тем, что в способе отработки обводненных техногенных объектов на месте их залегания, включающем образование легковыщелачиваемой взвеси, получение проектных содержаний (ПК) в виде продуктивных осветленных растворов, причем, для получения проектных содержаний ПК переводят ГРМ в проницаемое состояние путем ее перемешивания с водной составляющей обводненных техногенных объектов до образования взвеси проектной плотности в объеме надрудных вод на месте залегания ГРМ, после чего переводят ПК ГРМ в ионное состояние путем перемешивания взвеси с оптимальным растворителем до образования проектных концентраций ПК на месте залегания ГРМ, после достижения проектных концентраций ПК в растворе, взвесь отстаивают в том же объеме техногенного объекта до осветления раствора, а после осветления раствор транспортируют в сорбционный цех для дальнейшей переработки и получения товарных регенератов.

Преимущественно при образовании легковыщелачиваемой взвеси в качестве ГРМ используют илы обводненных техногенных объектов.

Легковыщелачиваемую взвесь создают с помощью гидравлических устройств, воздействуют на взвесь оптимальным растворителем равномерно по всей площади и объему техногенного обводненного объекта также с помощью гидравлических устройств, и получают комплексные или селективные ПР в результате взаимодействия взвеси и растворителя, в которых содержания ПК (мг/л) соответствуют максимально возможному (80-90%) извлечению металлов, имеющихся в ГРМ. Для получения ПР перемешивают ГРМ с водной составляющей обводненных техногенных объектов до образования взвеси проектной плотности (г/см³), определяемой для каждого объекта индивидуально следующим образом исходя из общеизвестных формул (1) для определения начального момента равномерной подачи оптимального растворителя в периметр объекта:

,

где ρ - плотность (т/м³), m - масса (т), V - объем (м³).

Например: необходимо определить проектную плотность взвеси (ρ_пр)

где m_воды=3 т,

m_{воды в ГРМ}=0,6 т, принимая за абсолютную пористость обводненных илов 60%,

V_{ГРМ обводн.}=1 м³,

V_воды=3 м³,

ρ_{ГРМ сух}=2,5 т/м³,

ρ_воды=1 т/м³,

m_{ГРМ сух}=ρ_{ГРМ сух}V_{ГРМ сух}=ρ_{ГРМ сух}(V_{ГРМ обводн}-V_{воды в ГPМ})=2,5(0,4)=1 т.

ρ_пр=1 т+0,6 т+3 т/1 м³+3 м³=1,15 т/м³.

В данном случае, при Ж/Т (величина безразмерная: Ж(м³) - количество рабочего раствора, приходящегося на единицу выщелачиваемой ГРМ - Т), равна 3,6, проектная плотность взвеси равна 1,15 т/м³. Для сернокислотного способа выщелачивания оптимальная величина Ж/Т равна 2-4, для бактериального выщелачивания (БКВ) Ж/Т=4-7.

Определение проектной плотности взвеси необходимо также для выбора материала для изготовления устройства для перемешивания. Так как система, реализующая способ, собрана из полимерных материалов, а проектная плотность образующейся взвеси 1,15 т/м³, то необходимо - либо снабдить установку утяжелителями, масса которых рассчитывается по формуле:

где Р - т, масса утяжелителей,

k_доп=1,3-1,5 - коэффициент, учитывающий дополнительные силы сопротивления при погружении.

L - м, длина сборных частей колонны,

q - кг, масса 1 м трубы,

к - коэффициент погружения = ρ_ж/ρ-1,

где ρ_ж - т/м³, плотность взвеси,

ρ - т/м³, плотность материала установки,

если k>0, то установка всплывает, либо материал, из которого изготавливается установка, должен иметь плотность более 1,15 т/м³ с учетом k_доп. Например - полиэтилен высокого давления (ПВД) с плотностью 1,9 т/м³ или поливинилхлорид (ПВХ) 1,4 т/м³ (Справочник по геотехнологии урана, Белецкий В.И, Богатиков Н.И. и др., Москва, «Энергокомиздат», 1997 г., с.412, табл.13,9).

Для определения плотности взвеси в натурных условиях применимы приборы для измерения размера частиц дисперсных материалов: лазерные дифрактометры - анализаторы размера частиц порошков, суспензий и взвесей, являющиеся специализированным оборудованием для экологического контроля. Прибор французской приборостроительной фирмы, производителя высококачественной оптики, твердотельных лазеров и газовых лазеров CILAS - служит для подводного измерения размера и концентрации частиц, взвешенных в речной и морской воде, является подводным анализатором частиц водных взвесей. Такие приборы обеспечивают построение профиля распределения взвешенных в воде частиц и микроорганизмов по глубине до 300 м и крепятся в предлагаемом способе в центральной части гидравлической платформы.

После достижения взвесью проектной плотности, производят выщелачивание в полном объеме надрудных вод, т.е. переводят ПК ГРМ в ионное состояние, путем перемешивания взвеси с оптимальным растворителем, поступающим из многофункционального откачного коллектора, который опоясывает периметр объекта, в котором также возможно выращивание бактерий для БКВ. Ввиду того что процесс должен быть адаптирован под любой химико-технологический регламент, возникает необходимость в качественной измерительной технике. Для изменения плотности вещества в откачном коллекторе можно использовать бесконтактные измерители плотности, например, №23816-02 «Экофизприбор» в Государственном реестре средств измерений - группа приборов, предназначенных для измерения плотности пульп и жидких сред в трубопроводах (при их полном заполнении) и различных технологических установках. Плотномеры «Экофизприбор» используют для контроля магистралей, заполненных: коррозирующими, абразивными, агрессивными, токсичными, биологически-опасными материалами, расплавленными и криогенными веществами, пенами, суспензиями, взвесями, порошками, пульпой, шихтой. Температура и давление внутри трубопровода могут быть любыми. Принцип действия плотномеров основан на зависимости потока гамма-излучения, проходящего через вещество, от плотности вещества. Соответствующие компоненты выполнены в герметичном или взрывозащищенном корпусах, устойчивы к вибрациям и адаптированы к жестким климатическим условиям.

Таким образом, зная плотность одного или смеси растворителей, с помощью вышеуказанных приборов возможно наиболее точно учитывать его количество для подачи в периметр объекта. Заданная химико-технологическим регламентом проектная концентрация растворителя (С_р) для подачи в периметр объекта рассчитывается по формуле:

где М_р - масса подаваемого растворителя (т) определяется из общеизвестной формулы:

где ρ_{растворителя} - т/м³, плотность растворителя, надежно измеряемая плотномером;

С - %, содержание растворителя, соответствующее ГОСТу производителя, заданное технологическим регламентом;

V₁ - м³, объем надрудных вод;

V₂ - м³, объем подаваемого растворителя, измеряемый по известному объему наполнения откачного коллектора, а также контролируемый счетчиками, установленными в центральном узле управления. Например, при подаче 8,5 кг 36,6% растворителя, необходимо определить его проектную концентрацию С_р на 1500 л надрудных вод.

С_р=(8500 г*0,366)/1500 л=2,074 г/л.

При получении проектной концентрации ПК (С_пр) мг/л, на месте залегания ГРМ, определяемой для каждого объекта и ПК индивидуально по формуле (6).

где Р - т, запасы металла в ГРМ,

Δβ - % оптимально возможное извлечение, определяемое по результатам укрупнено-лабораторных или полупромышленных испытаний,

ΔV - м³, общее количество полученных продуктивных растворов.

Взвесь отстаивают в том же объеме техногенного объекта до осветления раствора. (Лабораторные и технологические исследования и обогащение минерального сырья, Мингео СССР, 1978 г.)

Указанный пример осуществления способа позволяет применять различные химические регламенты выщелачивания (обогащения надрудных вод), такие как микробиологические, сернокислотные, гипохлоридные, цианидные или их комбинации, путем создания оптимальных режимов выщелачивания - порядка действий, с указанием времени воздействия растворителя на ГРМ - химического, температурного или светового, а также определенные экспериментальным путем на предварительных этапах исследований концентрации подаваемого растворителя.

В результате забора - откачки готовых ПР из места их образования, в частности, периметра хвостохранилища, возможна быстрая рекультивация таких объектов, например, в таблице показаны исходные содержания ПК в ГРМ илов и надрудных водах двух обводненных техногенных объектов Российской Федерации до тестового опыта с применением одного из простейших и экологически чистых растворителей и после его применения.

Результаты получены при однократном встряхивании иловой составляющей с растворителем в лабораторных условиях. Осветление раствора происходило в течение 1 суток. Наблюдается положительная тенденция выхода металлов в раствор с помощью природного растворителя.

Тестовое выщелачивание ПК из ГРМ илов техногенных объектов
ПК	ил ГРМ (г/т) остаточные до вторичного выщелачивания	Надрудные воды (мкг/л) до вторичного выщелачивания	Надрудные воды (мкг/л) после вторичного выщелачивания
1 объект	2 объект	1 объект	2 объект	1 объект	2 объект
W	2,96	2,46	1,05	1,22	343	161
Mn	393	649	119	39	489	-
Ni	46	32	4	2,6	22,4	8,4
Mo	2	1	35	6	90	42
Sr	127	224	469	161	2078	-

Таким образом, предлагаемый способ позволяет реализовать следующие преимущества:

- используется объем водной составляющей, уже имеющейся в периметре объекта;

- процесс выщелачивания производится без бурения скважин, без применения гидроизоляционных смесей, интенсификация процесса выщелачивания не требует электрообработки ГРМ, размерность частиц образующейся взвеси является идеальным объектом для выщелачивания, а количество используемого раствора обеспечивает выход ионов ПК в водную фазу из ГРМ при перемешивании;

- способ выщелачивания происходит без переноса ГРМ и водной составляющей из периметра объекта к месту обогащения с минимумом затрат труда и времени. Процесс обогащения надрудных вод происходит на месте залегания объекта и производится минимальным числом технического персонала и с минимальными затратами энергоносителей;

- применяются эксклюзивные устройства для перемешивания, характеризующиеся простотой сборки, управления, дешевизной комплектующих и многократностью использования. Однократная операция всплытия устройства равнозначна выносу кернового материала колонковым инструментом одной буровой установкой в количестве восьмидесяти укороченных рейсов длиной 1,5 м, т.е заменяет бурение скважины глубиной 120 м в илах в течение 10-15 минут;

- способ может быть адаптирован под любой химико-технологический регламент, а происходящие изменения контролируются точной контрольно-измерительной аппаратурой;

- способ наносит минимальный вред природе и человеку, так как весь процесс происходит под водной поверхностью объекта в короткие сроки, а управляется с берега объекта с помощью стандартной техники и оборудования, применяемых, в том числе, при подземном скважинном выщелачивании руд (СПВ), готовые продуктивные растворы транспортируются на переработку по закрытому коллектору;

- обогащение и переработка водной составляющей происходит в короткие сроки, в течение одного летне-осеннего сезона, отличается надежностью получения результатов за счет того, что объект представляет собой замкнутое геометрическое пространство неглубокого залегания.

Изобретение поясняется чертежами, на которых:

на фиг.1 показан вид сверху системы для осуществления способа отработки обводненных техногенных объектов на месте их залегания, а также показан план-схема дальнейшей переработки растворов до экологически чистого состояния;

на фиг.2 показан поперечный разрез системы;

на фиг.3 иллюстрирован более детально блок управления процессом обогащения надрудных вод.

Как показано на фиг.1 и 2, система для осуществления способа отработки обводненных техногенных объектов на месте их залегания может быть выполнена следующим образом: на площади хвостохранилища 1 со слоями ила 2 и надиловой воды 3 размещена группа платформ 4, каждая из которых является гидравлической и может состоять из четырех частей (А, Б, В и Г), а на берегу 5 хвостохранилища 1 размещены: откачной коллектор 6, центральный компрессор 7, центральный насос 8, блоки управления 9 и дизельные электростанции (ДЭС) 10. На фиг.1 также показана предполагаемая при любом технологическом процессе система устройств по стандартной переработке ПР растворов, которые поступают на дальнейшую переработку в сорбционный цех 11 и дальнейшую очистку от экологически вредных компонентов - возможна торфоочистка и специализированные технологии по очистке радионуклидного состава, после чего предполагается два варианта сброса вод, пригодных для технического и с/х использования - в глубокую скважину 12, либо слив на поверхность 13, а затем их обработка природным реагентом, способным гранулировать до нерастворимого состояния остаточные содержания экологически опасных компонентов.

Как показано на фиг.3, каждый блок управления 9 содержит компрессор 14 и насос 15, соединенные шлангами 16-1, 16-2, 16-3, 16-4 и 16-5 с узлом распределения давления 17, к которому присоединяется коса шлангов 18 платформы 4, состоящая из четырех центральных шлангов с кранами а, б, в и г, подведенных к соответствующим частям платформы А, Б, В, Г, через которые происходит процесс управления. Шланги с кранами а, б, в и г имеют возможность присоединения и отсоединения от узла распределения 17 фиттингами «американка» 19. Перед узлом распределения давления установлен тройник 20 со штуцером, краном и манометром (на чертеже не показаны), все шланги снабжены запорными кранами 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, из которых на кране 24 установлен водозамерный счетчик для учета закаченного растворителя (на чертеже не показан), а на кране 26 установлен счетчик для учета откаченного ПР раствора (на чертеже не показан). Откачной коллектор 6 снабжен патрубком 28 для закачки или слива растворителя, а также патрубком 29 для подачи растворителя в периметр хвостохранилища 1 через шланг 16-5, насос 15 и шланги 16-3 и 16-4. Откачку готовых ПР в откачной коллектор 6 и их дальнейшую транспортировку производят через шланг 16-2, насос 15 и шланг 16-5. С помощью лазерного дифрактометра 30 производят: замеры глубины нахождения платформы 4 и замеры плотности образующейся взвеси, с помощью контрольно-измерительной аппаратуры 31 измеряют плотность растворителя в откачном коллекторе 6. Насос 15 соединен с центральной ДЭС 10 электропроводом 32.

Работает система следующим образом:

Все подготовительные работы проводят на берегу 5 хвостохранилища 1: установка оборудования и аппаратуры, сборка платформы 4, установка откачного коллектора 6 и наполнение его растворителем - реагентом, либо выращивание микроорганизмов.

Платформы 4 опускают на поверхность надиловой воды 3 присоединенными к блоку управления 9. При спуске на воду все краны (а, б, в и г) на косе шлангов 18 платформы 4 должны быть перекрыты.

Во время погружения первой спускаемой части платформы 4 начинают подачу сжатого воздуха в погружаемую часть платформы 4: через распределитель давления 17, а затем в другие части, пока платформа 4 не приобретет стабильное плавучее состояние. Затем каждую платформу 4 транспортируют по надрудным водам к месту отработки обводненного техногенного объекта.

Платформа 4 имеет возможность всплытия на поверхность надрудных вод 3 за счет подачи воздуха. Погружение платформы 4 в илы 2 происходит за счет вытеснения воздуха взвесью или надиловыми водами, а также при подаче растворителя. При всплытии каждая платформа 4 имеет возможность захвата до 25 м³ смеси воды и ила нижних слоев объекта и выброса их в верхние слои надрудных вод, образуя легковыщелачиваемую взвесь. Платформа 4 представляет собой полый сообщающийся сосуд, разделенный на четыре гидроизолированные друг от друга части А, Б, В и Г, которыми управляют с помощью компрессора 14 и соответствующих кранов а, б, в и г.

Погружение платформы 4 происходит после того, как все краны а, б, в и г открывают, и платформа 4 опускается в надрудных водах 3 до поверхности илов 2. Лазерный дифрактометр 30 отслеживает глубину погружения и плотность надрудных вод, с помощью детектора, присоединенного к центру платформы 4 через косу шлангов 18.

Захват ила и надрудных вод происходит следующим образом:

При окончании каждого погружения, когда открыты краны а, б, в и г, в платформе 4 находится 51 м³ смеси воды и ила. Когда лазерный дифрактометр 30 зарегистрировал необходимую глубину погружения, краны двух диагонально противоположных частей платформы 4 - например, краны а и г перекрывают, а через краны б и в подают воздух. При этом кран 25 перекрыт, краны 20, 21, 22 и 24 открыты. Манометр на штуцере перед краном 20 показывает рабочее давление подаваемого сжатого воздуха. Краны б и в перекрывают, как только платформа 4 оказывается на середине пути. Таким образом, подаваемый в две диагонально противоположные части платформы 4 (Б и В) сжатый воздух образует воздушную подушку, которая поднимает всю платформу и находящуюся в двух других диагонально противоположных частях (А и Г) взвесь в количестве 25 м³.

Подача воздуха для всплытия платформы

Необходимо иметь в виду, что конструкция устройства предполагает большой объем шлангов различного диаметра и длины для захвата и перемещения ила и воды, которые также предназначены для равномерной подачи большого количества растворителя, а также размещения воздуха для всплытия. Поэтому пусковое (7) и рабочее давление компрессора рассчитывают с учетом потерь напора (8) во время закачки воздуха. Например: для всплытия платформы

Например, для глубины объекта 20 м и плотности взвеси 1,15 т/м³ пусковое давление для всплытия платформы должно быть 0,23 МПа или 2,3 атм.

ΔР - падение давления, бар = 5,2

450 - эмпирический коэффициент.

q_v - производительность, л/с = 160

L - длина шлангов, м = 2560

d - диаметр шлангов внутренний, мм = 77,7

Р - начальное абсолютное давление, бар = 15

Для всплытия устройства в данном случае необходимо рабочее давление 2,5 бар, на продавливание гидростатического давления, потери напора на длину и фитинги и на переходы диаметров шлангов составят падение давления на ресивере 8,2 бар. Итого, пусковое давление составит (2,5+5,2+3,0)=10,7 бар, при максимальном давлении 15 бар и рабочем давлении 7,7 бар.

При производительности 10 м³/мин - время работы компрессора для всплытия платформы - 2 мин.

Расчет массы груза и количества воздуха, необходимого для подъема платформы.

Например:

Масса груза (М_г) одной платформы, т = 15

Масса платформы в надрудных водах при погружении (М_н.в.) т.

где М_в.п - водоизмещение

где V_п - м³, объем тела платформы,

ρ_н.в. - т/м³, плотность надрудных вод

Определяем массу груза, которую поднимет в надрудных водах 1 м³ воздуха по формуле:

где ρ_{воздуха} - т/м³, плотность воздуха.

Таким образом, 1 м³ воздуха может поднять в надрудных водах с плотностью 1 т/м³ - 0,998 т груза.

Соответственно 1 м³ воздуха может поднять во взвеси с плотностью 1,15 т/м³ - 1,1487 т груза.

где ρ_взвеси - т/м³, плотность взвеси.

Например:

вес платформы = 15 т.

Вес платформы в воде = 15 т-(8 м³×1 т/м³)=7 т.

Вес ила в четырех частях платформы при полном заполнении отводов-опор = 20 м³×2,0 т/м³=40 т

Половина ила будет вымещена при подаче воздуха в две части платформы, т.е. вес ила в двух частях платформы, в воде = 20 т-(10 м³×1 т/м³)=10 т.

1 м³ воздуха с плотностью 129 кг/м³ может поднять в воде 998 кг груза.

Вес платформы с илом при всплытии платформы (10 т ил+7 т платформа)=17 т.

Две части платформы содержат при надуве воздухом 17,6 м³ воздуха, который может поднять в воде 17,6 м³×0,998 т/м³=17,57 т груза при заданном весе платформы 17 т.

За 2 минуты возможно надежное всплытие платформы, так как в устройство будет закачано 20 м³ сжатого воздуха при производительности компрессора 10 м³/мин.

Перемешивание

При всплытии платформы 4, краны а и г открывают и подают через них сжатый воздух 2-3 минуты, таким образом из частей А и Г платформы 4 выбрасывается взвесь в верхние слои надрудных вод, затем продувают воздухом всю платформу. Краны б и в при этом закрыты. После выброса содержимого платформа 4 снова погружается при открытии всех кранов а, б, в и г. Чередование подачи воздуха в диагонально противоположные части платформы и чередование перекрытия диагонально противоположных частей платформы при всплытии обеспечивает захват содержимого, а затем при прокачке воздухом всех частей платформы поочередно на поверхности вод происходит выброс и перемешивание содержимого объекта.

Подача растворителя

После того как приборы зарегистрировали максимальную однородность и достижение проектных значений плотности образовавшейся взвеси, необходимо подать растворитель равномерно по всему объему образовавшейся взвеси.

Площадь объекта обеспечена равномерностью распределения растворителя в силу устройства платформы 4, в которой на каждые 6,25 м² приходятся два выхода для подачи растворителя. Для равномерной подачи растворителя по глубине объекта также используются лазерные дифрактометры, которые измеряют глубину погружения платформы.

Так как площадь работы одной платформы и глубина проработки величины известные, то необходимо пропорционально по глубине подать растворитель во взвесь, т.е. разделив весь объем рабочей части объекта и всю массу растворителя пропорционально, распределяют подачу раствора таким образом, чтобы на одну часть объема взвеси приходилась одна часть от общей массы необходимого для процесса выщелачивания растворителя.

Подача растворителя происходит также через платформы 4 с помощью насоса 15 и чередования подачи воздуха и растворителя в диагонально противоположные части платформы.

Осветление и откачка растворов

Осветление растворов происходит в периметре объекта за счет оседания частиц взвеси под влиянием силы гравитации сразу же после получения проектных концентраций ПК в растворе, ожидаемых из расчета по формуле (4).

Осветление растворов продлится от 7 до 14 суток, после чего насос 15 разворачивают на 180° и производят откачку растворов через шланг 16-2, насос 15 и шланг 16-5, подведенный к нижнему отверстию 27 в откачном коллекторе 6.

Поверхностные насосы ХЦМ 20/25, 20 м³/ч с напором 25 м наиболее удобны в использовании для предлагаемой откачки растворов.

Раствор перекачивают в откачной коллектор 6. По нему, с помощью центрального компрессора 7 и центрального насоса 8, растворы транспортируют в сорбционный цех 11 для получения товарных регенератов.

Предложенный способ позволяет получить в течение короткого времени (до четырех месяцев) большое количество продуктивных растворов, содержащих важные для промышленности и стратегически важные ПК, в том числе Au, U, Re, W, Cu. Кроме того, предложенный способ позволяет упростить управление процессом обогащения металлов, надежно и в короткие сроки очистить нерастворимое остаточное содержимое илов отрабатываемых объектов от экологически вредных компонентов и тем самым повысить рентабельность процесса выщелачивания и экологическую безопасность регионов.

Кроме того, предложенный способ позволяет охватить при отработке всю площадь и объем техногенного объекта одновременно.

Специалисту в данной области техники должно быть очевидно, что в настоящем изобретении возможны разнообразные модификации и изменения. Соответственно, предполагается, что настоящее изобретение охватывает указанные модификации и изменения, а также их эквиваленты, без отступления от сущности и объема изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.

1. Способ отработки обводненных техногенных объектов на месте их залегания, включающий образование легковыщелачиваемой взвеси, получение проектных содержаний полезных компонентов (ПК) в виде продуктивных осветленных растворов, отличающийся тем, что для получения проектных содержаний ПК переводят горнорудную массу (ГРМ) в проницаемое состояние путем ее перемешивания с водной составляющей обводненных техногенных объектов до образования взвеси проектной плотности в объеме надрудных вод на месте залегания ГРМ, после чего переводят ПК ГРМ в ионное состояние путем перемешивания взвеси с оптимальным растворителем до образования проектных концентраций ПК на месте залегания ГРМ, после достижения проектных концентраций ПК в растворе взвесь отстаивают в том же объеме техногенного объекта до осветления раствора, а после осветления раствор транспортируют в сорбционный цех для дальнейшей переработки и получения товарных регенератов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при образовании легковыщелачиваемой взвеси в качестве ГРМ используют илы обводненных техногенных объектов.