СПОСОБ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ РУД Российский патент 2006 года по МПК C22B3/04 C22B11/00 

Изобретение относится к области выщелачивания руд цветных, редких и радиоактивных металлов и может быть использовано в горной промышленности, преимущественно при добыче золота.

Известны способы кучного выщелачивания руд, включающие рудоподготовку, формирование штабеля руды, орошение штабеля руды выщелачивающим раствором, инфильтрацию раствора в массив штабеля, растворение металла и дренирование обогащенного растворителя. В качестве выщелачивающих растворов применяют воду (для урановых руд, содержащих пирит), слабые растворы серной кислоты, раствор сернокислого железа и серной кислоты, содовый раствор, цианид натрия и др. (см. Калабин А.И. Добыча полезных ископаемых подземным выщелачиванием - М.: Атомиздат, 1969, С.95-319. Рысев В.П., Садыков Р.X., Фазлуллин М.И. Опыт кучного выщелачивания золота // Горный журнал. - 1994. - №12 - С.8-10).

Недостатком известных способов является снижение скорости выщелачивания и полноты извлечения металла из-за кольматации порового пространства в нижней части штабеля вследствие сегрегации кусков руды и суффозии (переноса) мелких частиц (глина, шлам) из верхней части штабеля в нижнюю. При низкой температуре наружного воздуха скорость выщелачивания также резко уменьшается вследствие повышения вязкости выщелачивающих растворов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ кучного выщелачивания руд, включающий дробление руды, окомкование руды (цементом, известью, полимерами, природными соединениями типа гуминовых кислот и др.), отсыпку руды в форме трапециевидного штабеля, орошение штабеля руды выщелачивающим раствором (для золотосодержащих руд - цианиды, например цианид натрия концентрацией 0,2...0,4 г/л с плотностью орошения 150...170 л/(м²·сут)), инфильтрацию раствора в массив штабеля, растворение металла и дренирование обогащенного растворителя с последующей сорбцией на активированный уголь или цинковую стружку (см. Дементьев В.Е., Татаринов А.П., Гудков С.С. Основные аспекты технологии кучного выщелачивания золотосодержащего сырья // Горный журнал. - 2001. - №5 - С.53-55).

Недостатком этого способа является также низкая эффективность выщелачивания из-за снижения скорости и полноты извлечения вследствие осадкообразования (химическая кольматация).

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности выщелачивания.

Результат достигается тем, что в способе кучного выщелачивания руд, включающем дробление руды, окомкование руды, отсыпку штабеля, орошение штабеля руды выщелачивающим раствором, после дробления руду разделяют на фракции, и отсыпку штабеля осуществляют однородными по фракциям слоями с уменьшением крупности руды от нижнего слоя к верхнему с наклоном слоев от центра к боковым поверхностям с разделением их перфорированной полимерной пленкой.

Результат достигается также тем, что при отсыпке штабель руды ориентируют широкой частью на юг, а орошение осуществляют под водорастворонепроницаемой светопрозрачной пленкой, при этом в зимний период поверх пленки размещают искусственный теплоизолятор.

Отсыпка дробленой фракционированной руды в штабель однородными по фракциям слоями с уменьшением крупности руды от нижнего слоя к верхнему позволяет увеличить скорость выщелачивания и полноту извлечения металла за счет того, что нижележащие слои руды не кольматируются глинистыми и тонкими шламовыми частицами, поступающими из верхних слоев при сегрегации во время отсыпки и суффозии при орошении, так как по структуре имеют более крупные поры, создающие возможность вымывания глинистых и тонких шламовых частиц через боковые поверхности рудного штабеля. Кроме того, при отсыпке дробленой руды наклонными слоями с разделением слоев перфорированной полимерной пленкой практически полностью исключается суффозия глинистых и шламовых частиц из верхних слоев в нижние и обеспечивается равномерность распределения выщелачивающего раствора по всем слоям рудного штабеля. Наклон слоев от центра к боковым поверхностям ускоряет вынос (вымывание) глинистых и шламовых частиц через боковые поверхности отвала. Отсыпка штабеля с ориентацией широкой частью на юг с орошением руды раствором под водорастворонепроницаемой светопрозрачной пленкой позволяет повысить температуру раствора за счет поглощения проникающей под пленку солнечной радиации, полной ликвидации затрат энергии на испарение и уменьшения затрат энергии на конвективный теплообмен с наружным воздухом и на длинноволновое излучение поверхности орошаемого отвала. В целом это повышение температуры зависит от времени года, суток, потока солнечной радиации и климатических факторов и составляет от 5 до 15°С.

Такое повышение температуры раствора позволяет значительно ускорить растворение и выщелачивание металла из руды, существенно повысить его извлечение. Кроме того, исключаются потери выщелачивающего раствора испарением, в результате чего повышаются концентрация реагента в руде и скорость выщелачивания, а также уменьшается загрязнение атмосферного воздуха токсичными парами выщелачивающего раствора.

Применение в зимний период поверх пленки искусственного теплоизолятора позволяет вести круглогодичное выщелачивание, особенно в районах с суровым климатом - Якутия, Забайкалье.

На фиг.1 изображен штабель руды, разрез, на фиг.2 - вид сверху, где 1 - нижний слой штабеля; 2 - верхний слой штабеля; 3 - система орошения и питания штабеля руды выщелачивающим раствором; 4 - боковые поверхности штабеля руды; 5 - коллекторы; 6 - наклонное основание штабеля; 7 - перфорированная полимерная пленка; 8 - дуговые опоры; 9 - водорастворонепроницаемая светопрозрачная пленка; 10 - искусственный теплоизолятор.

Способ осуществляют следующим образом.

При рудоподготовке на дробильно-сортировочной установке (ДСУ) добытую руду дробят и разделяют на фракции - обычно по классам (-5,0) мм, (+5)...(-10) мм, (+10)...(-15) мм и (+15)...(-20) мм. Отсыпку дробленой фракционированной руды в штабель ведут слоями, уменьшая крупность руды от нижнего слоя к верхнему, т.е. в нижний слой 1 штабеля отсыпают руду фракции (+15)...(-20) мм, затем в вышерасположенный слой отсыпают руду менее крупной фракции (+10)...(-15) мм и т.д. до верхнего слоя 2, в который отсыпают самую мелкую фракцию (-5,0) мм.

При отсыпке руды в такой последовательности часть мелких глинистых и шламовых частиц проникает из мелкопористых верхних слоев руды в нижние крупнопористые слои руды.

На поверхности верхнего слоя 2 размещают систему орошения и питания 3 руды выщелачивающим раствором в виде распределительных трубопроводов и питателей - эмиттеров.

При орошении выщелачивающим раствором глинистые и шламовые частицы вымываются из верхних слоев в нижние и под действием динамического давления выносятся через боковые поверхности 4 штабеля руды, в результате этого предотвращается кольматация руды в массиве штабеля и повышается ее проницаемость для выщелачивающего раствора, ускоряется процесс выщелачивания металла и повышается полнота его извлечения в продуктивный раствор. Продуктивный раствор поступает в коллекторы 5 и после очистки его от глинистых частиц фильтрованием направляется в сорбционные аппараты для извлечения металла.

При отсыпке руды в штабель наклонными слоями вначале создают известными способами наклонное основание 6 штабеля из противофильтрационных и дренажных слоев таким образом, чтобы основание штабеля имело углы наклона 5-8° от осевой линии к внешней боковой поверхности штабеля. Затем под такими же углами отсыпают нижний слой руды крупной фракции, на который укладывают перфорированную полимерную пленку 7, поверх которой отсыпают слой руды менее крупной фракции, и т.д. до верхнего слоя.

Разделение фракционированной руды на наклонные слои и укладка между слоями перфорированной полимерной пленки предотвращает вынос (вымывание) глинистых и шламовых частиц из верхних слоев в нижние, обеспечивает их вынос по наклонному слою к боковой поверхности штабеля и в то же время создает хорошие условия для равномерного просачивания раствора в нижележащие слои, в результате чего повышается интенсивность выщелачивания металла и полнота его извлечения в продуктивный раствор.

При отсыпке руды в штабель широкую часть его ориентируют на юг, а узкую часть - на север. При этом над системой орошения и питания 3 устанавливают на дуговых опорах 8 водорастворонепроницаемую светопрозрачную пленку 9, а в зимний период поверх пленки укладывают искусственный теплоизолятор 10.

Предложенный способ позволяет повысить эффективность за счет увеличения скорости выщелачивания. При использовании пленки уменьшается испарение выщелачивающего раствора и загрязнение атмосферного воздуха токсичными парами выщелачивающего раствора, что также способствует повышению эффективности предлагаемого способа.

Способ кучного выщелачивания руд предназначен для извлечения цветных, редких, радиоактивных и благородных металлов путем орошения выщелачивающими растворами рудного штабеля. Способ включает дробление руды, окомкование руды, отсыпку штабеля, орошение штабеля руды выщелачивающим раствором. Причем после дробления руду разделяют на фракции, а отсыпку штабеля осуществляют однородными по фракциям слоями с уменьшением крупности руды от нижнего слоя к верхнему слою. Кроме того, отсыпку штабеля руды осуществляют наклонными от центра к боковым поверхностям штабеля слоями с разделением слоев перфорированной полимерной пленкой. При отсыпке штабель руды ориентируют широкой частью на юг. Орошение штабеля руды выщелачивающим раствором осуществляют под водорастворонепроницаемой светопрозрачной пленкой, при этом в зимний период поверх пленки размещают искусственный теплоизолятор. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности выщелачивания за счет увеличения скорости выщелачивания в результате снижения негативного эффекта кольматации в штабеле руды, а также за счет повышения температуры в штабеле руды и уменьшения выбросов загрязняющих веществ. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ кучного выщелачивания руд, включающий дробление руды, окомкование руды, отсыпку штабеля, орошение штабеля руды выщелачивающим раствором, отличающийся тем, что после дробления руду разделяют на фракции, а отсыпку штабеля осуществляют однородными по фракциям слоями с уменьшением крупности руды от нижнего слоя к верхнему с наклоном слоев от центра к боковым поверхностям штабеля слоями с разделением слоев перфорированным геотекстильным материалом.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при отсыпке штабель руды ориентируют широкой частью на юг.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что орошение осуществляют под водорастворонепроницаемой светопрозрачной пленкой и в зимний период поверх пленки размещают искусственный теплоизолятор.