СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ОТВАЛА Российский патент 1995 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке, главным образом открытой, металлсодержащих горных пород.

Известен способ совместно-раздельного складирования вскрышных горных пород, включающий отсыпку ряда параллельных пионерных насыпей с образованием между ними емкостей и складирование в емкостях разнокачественных пород с экранированием приконтактных зон породами с высокими антифильтрационными показателями [1].

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемым результатам является известный способ совместно-раздельного складирования горных пород ярусами, включающий отсыпку в основании отвала слоя дренирующих пород, формирование ряда параллельных пионерных насыпей с образованием между ними емкостей и экранированием их боковых поверхностей породами с высокими антифильтрационными показателями, заполнение емкостей первого яруса карбонатсодержащими породами, а емкостей второго яруса - некондиционными карбонатсодержащими рудами и водой, насыщенной диоксидом углерода [2].

Недостаток данного способа - наличие потерь мигрирующих полезных компонентов, ограниченные возможности управления миграцией и необходимость последующей существенной переработки горных пород, что снижает эффективность складирования.

Цель изобретения - повышение эффективности складирования и переработки горных пород путем образования и концентрации самородного металла в ледовом слое. Концентрация металла в ограниченном объеме в самородном виде максимально упрощает его дальнейшую переработку.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа формирования и переработки отвала, включающего образование антифильтрационного слоя в основании отвала, укладку металлосодержащих горных пород насыпями, обработку отвала водным раствором активных агентов, отвал формируют в виде замкнутых по периметру насыпей из горных пород, включающих легкорастворимые соединения, содержащие полезный компонент, обладающий способностью к миграции в ионной форме. Затем внешние боковые поверхности насыпей экранируют антифильтрационным слоем и формируют внутри насыпей резервуар, обрабатывают поверхность отвала водным раствором в период отрицательных температур (для краткости - зимнее время) до накопления раствора в указанном резервуаре и образования в нем ледового слоя. По мере восстановления и концентрации металла в самородном виде в ледовом слое производят периодическое удаление и растапливание льда и отделение от него металла в самородном виде.

При обработке горных пород отвальных насыпей водой с растворенными в ней активными агентами полезный компонент мигрирует в массиве отвала в ионной форме и попадает в резервуар, где происходит концентрация растворов. Образование льда в зимний период сопровождается возникновением локальных электрических полей - при замерзании воды создется разность потенциалов между твердой и жидкой фазами до 200 мВ. Вода при этом заряжается положительно, а лед - отрицательно. Положительные ионы металлов, обладающие наиболее низкими значениями потенциала восстановления, заимствуют электроны на контакте раствор-лед, и металл выделяется в самородном виде на нижней поверхности ледового слоя.

Обработку отвала раствором ведут до заполнения резервуара между насыпями на глубину, исключающую его полное промерзание в зимний период. Этим обеспечивается постоянное существование и действие в качестве концентратора металла контакта раствор-лед. Периодически после удаления ледового слоя возобновляют обработку поверхности отвала водным раствором.

На чертеже представлена схема формируемого при осуществлении предложенного способа отвала.

Отвал расположен на спланированной поверхности 1 и включает антифильтрационный слой 2 в основании насыпи 3 из металлосодержащих горных пород с образованным между ними резервуаром 4, антифильтрационный экран 5. В массиве насыпей 3 установлены разбрызгиватели 6. В зимний период в резервуаре 4 образуется ледовый слой 7.

Примером конкретного выполнения предложенного способа может служить складирование содержащих медь (в низких концентрациях) горных пород. Первоначально производится планировка участка 1 для размещения отвала и его покрытие слоем 2 горных пород с антифильтрационными свойствами, например, глинистых, мощностью 0,5 - 1 м. Затем формируют замкнутые по периметру насыпи из горных пород, содержащих медь в легкорастворимой сульфатной форме, высотой, например, 6 - 8 м. При этом внутри ограниченного насыпями 3 пространства образуется резервуар 4, предназначенный для сбора концентрированных растворов. Внешние боковые поверхности насыпей экранируют антифильтрационным слоем 5, представленным, например, глинистыми породами, обработанными дополнительно поверхностно-активными веществами, мощностью 0,5 - 1 м.

Горные породы, содержащие сульфатные минералы меди, обрабатывают через разбрызгивающие устройства 6 водой с растворенным в ней активным агентом-хлором, активизиpующим процессы растворения и миграции полезных компонентов.

При этом содержащие легкорастворимые сульфаты меди минералы насыпей 3 растворяются, и полезный компонент мигрирует в водном растворе под действием гравитационных сил в виде положительных ионов (Cu²⁺), попадая в конечном счете в резервуар 4, где собирается концентриpованный раствор.

В зимнее время года происходит замерзание растворов в резервуаре 4 с образованием ледового слоя 7 (заполнение резервуара производится на глубину, препятствующую его полному - до дна промерзанию). При этом создается разность потенциалов между льдом и водой - вода заряжается положительно, а лед - отрицательно. Ионы меди, находящиеся в растворе, заимствуют электроны на контакте раствор-лед, восстанавливаются и концентрируются на нижней поверхности ледового слоя 7.

Периодически производят удаление льда с содержащимся в нем полезным компонентом (после чего возобновляют обработку отвала водным раствором), растапливание льда и отделение от него самородного металла.

Использование: при разработке металлсодержащих горных пород. Сущность изобретения: при складировании горных пород (ГП) получают металл в самородном виде. На площадке 1 укладывают в основании отвала антифильтрационный слой (АС)2 ГП. Формируют замкнутые по периметру насыпи (Н) 3 из металлсодержащих ГП, образуя резервуар (Р) 4, предназначенный для заполнения концентрированными растворами. Боковые поверхности Н экранируют АС 5. Металлсодержащие ГП насыпи обрабатывают водой, содержащей активные агенты, через разбрызгивающие устройства 6. Легкорастворимые соединения ГП Н 3 растворяются, полезные компоненты мигрируют в ионной форме, и в Р 4 происходит сбор растворов с последующим их частичным замерзанием и созданием между льдом 7 и водой разности потенциалов: вода заряжается положительно, лед - отрицательно. При этом происходит восстановление ионов металлов с их выделением на нижней поверхности ледового слоя 7, который периодически удаляют и отделяют самородные металлы. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ОТВАЛА, включающий образование антифильтрационного слоя в основании отвала, укладку металлосодержащих горных пород насыпями, обработку отвала водным раствором активных агентов и восстановление концентрации металла, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процессов складирования и переработки горных пород путем образования и концентрации самородного металла в ледовом слое, отвал формируют в виде замкнутых по периметру насыпей из горных пород, включающих легкорастворимые соединения, содержащие полезный компонент, обладающий способностью к миграции в ионной форме, затем внешние боковые поверхности насыпей экранируют антифильтрационным слоем и формируют внутри насыпей резервуар, поверхность отвала обрабатывают в зимнее время водным раствором до накопления раствора в указанном резервуаре и образования в нем ледового слоя, затем по мере восстановления концентрации металла в самородковом виде в ледовом слое производят периодическое удаление и растапливание льда и отделение от него металла в самородном виде. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку поверхности отвала водным раствором ведут до заполнения резервуара на глубину, исключающую его полное промерзание в зимний период. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что периодически после удаления ледового слоя возобновляют обработку поверхности отвала водным раствором.