СПОСОБ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ Российский патент 2001 года по МПК E21B43/28 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к кучному выщелачиванию полезных ископаемых преимущественно при создании и разработке хвостохранилищ.

Известен способ кучного выщелачивания полезных ископаемых, включающий размещение рудной массы на подготовленную площадку с системой подачи и сбора растворов, подачу выщелачивающего раствора, обработку рудной массы с помощью импульсного источника давления, осуществляющего взрывное или пневматическое встряхивание рудной массы, и сбор продуктивного раствора (А.Е.Воробьев, Т.В. Чекушина, Классификация штабелей кучного выщелачивания металлов// Горный журнал, 1997, N 3, c. 36-42).

Недостатком известного способа кучного выщелачивания полезных ископаемых является низкая эффективность выщелачивания из-за того, что разовое взрывное встряхивание рудной массы недостаточно увеличивает интенсивность процесса выщелачивания, повторение взрывного встряхивания сложно и связано со значительными затратами, а пневматическое встряхивание слабо влияет на интенсивность процесса выщелачивания и на полноту извлечения полезного компонента.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности способа выщелачивания полезного ископаемого. Технический же результат от использования изобретения заключается в создании посредством акустической кавитации, возбуждаемой простыми источниками импульсного давления в выщелачивающем растворе, физико-химических условий, интенсифицирующих процесс выщелачивания.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в способе кучного выщелачивания полезных ископаемых, включающем размещение рудной массы на подготовленную площадку с системой подачи и сбора растворов, подачу выщелачивающего раствора, обработку рудной массы с помощью импульсного источника давления и сбор продуктивного раствора, согласно изобретению перед импульсной обработкой подачу выщелачивающего раствора в рудную массу производят до ее насыщения, импульсную обработку осуществляют с помощью вибрационной техники, вибровозбудитель которой помещают в рудную массу, и/или с помощью тяжелой трамбующей установки, создающей ударные нагрузки на поверхность рудной массы. Обработку производят и повторяют с интенсивностью, обеспечивающей возбуждение в насыщающем рудную массу выщелачивающем растворе акустической кавитации, достаточной для образования заданного количества перекиси водорода. Целесообразно на подготовленную площадку размещать хвосты обогащения руд, взятые с пляжной зоны хвостохранилища, или площадку подготавливают в пределах емкости карты намыва многоразового затопления-опорожнения. В последнем случае при заполнении емкости на подготовленной площадке из хвостов создают и постоянно поддерживают пляж.

Сущность технического решения заключается прежде всего в том, что в растворе, насытившем рудную массу, возбуждают и поддерживают акустическую кавитацию до обеспечения в течение заданного времени в рудной массе заданного количества перекиси водорода.

На фиг. 1 изображена площадка, подготовленная для выщелачивания отсыпаемых лежалых хвостов обогащения руд, поперечный разрез; на фиг. 2 - то же намываемых хвостов обогащения руд, поперечный разрез.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1. На спланированную со слабым наклоном площадку 1, содержащую гидроизоляционное асфальтобетонное покрытие 2, дренажный слой 3 (крупнозернистый песок) с собирательными перфорированными трубами 4 и коллекторной трубой 5 и боковые стенки 6, отсыпают в виде кучи 7 с горизонтальной наружной поверхностью 8 лежалые хвосты 9, взятые с пляжной зоны хвостохранилища (не показано). При закрытой задвижке 10, размещенной на коллекторной трубе 5 в зумпфе (раствороприемнике) 11, по перфорированным трубам 12 на поверхность 8 кучи 7 подают выщелачивающий раствор 13 до полного насыщения им хвостов 9. После этого осуществляют обработку хвостов с помощью импульсных источников давления с интенсивностью, обеспечивающей возбуждение в выщелачивающем растворе акустической кавитации. Такую обработку осуществляют с помощью вибрационной техники и/или тяжелой трамбующей установки.

В первом случае используют, например, погружаемую в хвосты виброштангу 14, вибровозбудителем в которой являются механические неуравновешенные элементы (дебалансы) или мембранные источники звука гидродинамической установки (не показаны). Во втором случае используют тяжелую трамбовку 15 и машину 16 с механизмом сбрасывания 17, посредством которых создают интенсивные ударные нагрузки на открытую поверхность хвостов 9, пригруженных в месте удара кольцеобразной железобетонной плитой 18.

В результате возбуждения кавитации в растворе происходят ускоряющие выщелачивание физико-химические превращения, основные из которых следующие:
- связная вода, изначально покрывающая поверхность твердых минеральных частиц, переходит в свободную, а во всем растворе уменьшается вязкость;
- образуется перекись водорода H₂O₂, которая в дальнейшем медленно распадается на H₂O и O и обычно в виде микровзрывов.

Первое превращение облегчает доступ раствора к минеральным частицам хвостов и временно повышает проникающую способность раствора, что компенсирует снижение проницаемости уплотняемых встряхиванием хвостов, а второе - вызывает энергичное окисление образовавшимся атомарным кислородом до этого труднорастворимых полезных компонентов и длительно препятствует восстановлению структуры раствора, а следовательно, и снижению его проникающей способности.

В дальнейшем задвижку 10 открывают и, продолжая подавать раствор 13 на поверхность 8 кучи 7, обработку хвостов с помощью ранее описанных импульсных источников давления повторяют до обеспечения в течение заданного времени содержания в затопленных раствором хвостах заданного количества перекиси водорода. Время обработки хвостов и количество перекиси водорода задают исходя из лабораторных и/или опытных данных, при этом количество перекиси водорода в хвостах контролируют путем взятия проб.

Продуктивный раствор собирается в дренажном слое 3 и коллекторной трубой 5 отводится в зумпф 11, откуда насосом 19 подается на сорбционные колонки 20.

В результате всего этого время выщелачивания хвостов многократно сокращается, а полнота извлечения полезных компонентов увеличивается.

Целесообразно дренажный слой 3 выполнять из трудноперерабатываемых руд, а в хвосты 9 кучи 7, в случае ее обработки тяжелой трамбовкой, дискретно помещать руду 21 с забалансовым содержанием полезного компонента.

Полученные после выщелачивания конечные хвосты перескладируют на площадку постоянного хранения, а на освободившуюся площадку отсыпают для выщелачивания новую кучу.

Пример 2. В пределах отвала 22 (фиг. 2), ранее функционировавшего как гидроотвал, посредством дамбы 23, выполняемой из хвостов, создают емкость карты намыва 24 многоразового наполнения-опорожнения. Дно и борта карты гидроизолируют многослойной пленкой 25. Разделительным элементом 26 делят карту на секции выщелачивания 27 и шламовую 28. В основании секций выполняют дренажные слои соответственно 29 и 30. Карту 24 заполняют хвостами путем подачи пульпы по пульповоду 31, из разрабатываемого отвала 22 или непосредственно с фабрики, при этом в пределах секции выщелачивания 27 создают и постоянно поддерживают пляж 32, а в пределах шламовой секции 28 - отстойный прудок 33. В пределах пляжа 32 прикладываются наиболее крупные и тяжелые песковые фракции, образующие зону с повышенными продуктивностью и проницаемостью - коэффициент фильтрации обычно более 0,3 м в сутки.

После заполнения карты и прекращения подачи в нее пульпы хвосты в карте обезвоживают путем отвода воды из дренажных слоев 29 и 30. После чего в последовательности, описанной в примере 1, и так же с обработкой хвостов импульсными источниками давления осуществляют выщелачивание продуктивных хвостов секции 27. После этого конечные хвосты обеих секций карты намыва 24 перескладируют на площадку постоянного хранения, обычно в пределах площади отвала 22, и готовят карту к очередному ее заполнению хвостами.

Использование: в горной промышленности при кучном выщелачивании полезных ископаемых преимущественно при создании и разработке хвостохранилища. Технический результат - создание посредством акустической кавитации, возбуждаемой простыми источниками импульсного давления в выщелачивающем растворе, физико-химических условий, интенсифицирующих процесс выщелачивания. Способ кучного выщелачивания полезных ископаемых включает размещение рудной массы на подготовленную площадку с системой подачи и сбора растворов, подачу выщелачивающего раствора, обработку рудной массы с помощью импульсного источника давления и сбор продуктивного раствора. Перед импульсной обработкой подачу выщелачивающего раствора в рудную массу производят до ее насыщения. Импульсную обработку осуществляют с помощью вибрационной техники, вибровозбудитель которой помещают в рудную массу, и/или с помощью тяжелой трамбующей установки, создающей ударные нагрузки на поверхность рудной массы. Обработку производят и повторяют с интенсивностью, обеспечивающей возбуждение в насыщающем рудную массу выщелачивающем растворе акустической кавитации, достаточной для образования заданного количества перекиси водорода. Целесообразно на подготовленную площадку размещать хвосты обогащения руд, взятые с пляжной зоны хвостохранилища, или площадку подготавливают в пределах емкости карты намыва многоразового затопления-опорожнения. В последнем случае при заполнении емкости на подготавливаемой площадке из хвостов создают и постоянно поддерживают пляж. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ кучного выщелачивания полезных ископаемых, включающий размещение рудной массы на подготовленную площадку с системой подачи и сбора растворов, подачу выщелачивающего раствора, обработку рудной массы с помощью импульсного источника давления и сбор продуктивного раствора, отличающийся тем, что перед импульсной обработкой подачу выщелачивающего раствора в рудную массу производят до ее насыщения, а импульсную обработку осуществляют с помощью вибрационной техники, вибровозбудитель которой помещают в рудную массу, и/или с помощью тяжелой трамбующей установки, создающей ударные нагрузки на поверхность рудной массы, причем обработку производят и повторяют с интенсивностью, обеспечивающей возбуждение в насыщающем рудную массу выщелачиванием растворе акустической кавитации, достаточной для образования заданного количества перекиси водорода. 2. Способы по п.1, отличающийся тем, что на подготовленную площадку размещают хвосты обогащения руд, взятые с пляжной зоны хвостохранилища. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что площадку подготавливают в пределах емкости карты намыва многоразового заполнения-опорожнения, причем при заполнении емкости на подготовительной площадке из хвостов создают и постоянно поддерживают пляж.