СПОСОБ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ РУД В БОРТАХ КАРЬЕРА Российский патент 2007 года по МПК E21B43/28 E21C41/26 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к горному делу, в частности к области разработки месторождений полезных ископаемых, и может быть использовано при извлечении руд балансовых и забалансовых запасов при разработке полезных ископаемых.

Уровень техники

Аналогом изобретения является способ выщелачивания («Добыча урановых руд методом подземного выщелачивания». М., 1980), включающий нагнетание выщелачивающих реагентов и откачку продуктивных растворов через скважины и осаждение полезных компонентов из продуктивного раствора посредством проведения химических реакций.

Недостатками аналога являются:

А. Недостаточная управляемость процесса вследствие использования основного направления перемещения подземных вод в качестве транспорта растворов по рудной зоне;

Б. Возможность потери реагентов из-за утечек вместе с контролируемыми потоками подземных вод.

Прототипом изобретения является способ подземного выщелачивания металлов (Аренс В.Ж. Геотехнологические методы добычи полезных ископаемых. М., «Недра», 1975, с.165-179), включающий дробление массива, подачу реагентов с управляемым их движением через массив посредством использования инфильтрационного потока под действием сил гравитации от оросительных устройств к дренажным и осаждение полезных компонентов из продуктивного раствора посредством проведения химических реакций.

Недостатками прототипа являются:

А. Высокие затраты на процесс нагнетания выщелачивающего реагента и откачки продуктивного раствора для создания управляемого потока по массиву.

Устранение недостатков может быть достигнуто за счет использования природного гидрогеологического ресурса, выраженного направленным постоянным течением подземных вод в составе депрессионной воронки.

Сущность изобретения

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание способа выщелачивания металла из руд в бортах карьера, обеспечивающего повышение эффективности разработки месторождения за счет попутного вовлечения забалансовых запасов металла в борах карьера посредством выщелачивания с использованием природного ресурса направленного потока подземных вод внутри депрессионной воронки, образующейся в прикарьерном пространстве массива при разработке месторождения открытым способом.

При осуществлении изобретения могут быть получены следующие технические результаты:

А. Повышение эффективности освоения месторождения.

Указанные технические результаты достигаются за счет того, что способ выщелачивания металлов из руд в бортах карьера включает подготовку массива, подачу реагентов, откачку растворов, осаждение полезных компонентов и отличается тем, что выявляют рудные участки полезных компонентов в массиве за пределами контура карьера выше уровня депрессионной воронки, эти участки массива в бортах карьера подвергают взрывному дроблению, пробуривают скважину с поверхности к верхней области каждого подготовленного рудного участка, затем в скважину подают выщелачивающие растворы с реагентами, которые, протекая сверху вниз по рудному участку самотеком, выщелачивают металл и далее вливаются в общий поток подземных вод, формируемый депрессионной воронкой, при этом осаждение металла осуществляют в карьере на геохимическом барьере, в месте общего выхода грунтовых вод.

Признаки, отличительные от наиболее близкого аналога, выражаются следующей совокупностью признаков: "выявляют рудные участки полезных компонентов в массиве за пределами контура карьера выше уровня депрессионной воронки, эти участки массива в бортах карьера подвергают взрывному дроблению, пробуривают скважину с поверхности к верхней области каждого подготовленного рудного участка, затем в скважину подают выщелачивающие растворы с реагентами, которые, протекая сверху вниз по рудному участку самотеком, выщелачивают металл и далее вливаются в общий поток подземных вод, формируемый депрессионной воронкой, при этом осаждение металла осуществляют в карьере на геохимическом барьере".

С целью совмещения во времени добычи балансовых руд непосредственно в карьере с выщелачиванием металла из забалансовых руд в борах карьера и повышения и скорости процесса выщелачивания взрывное рыхление в зоне рудной концентрации осуществляют для всего борта карьера в период, когда плоскость поверхности депрессионной воронки находится выше уровня рудной зоны, а подачу реагентов производят в период понижения дна карьера, когда плоскость поверхности депрессионной воронки проходит по области рудной концентрации, при этом геохимический барьер осаждения металла периодически перемещают вместе с водоотливом по мере понижения горных работ. Взрывное рыхление пород массива осуществляют вплоть до будущего контура борта карьера с повышения интенсивности выщелачивания за счет увеличения коэффициента фильтрации пород для того, чтобы процесс выщелачивания был завершен к моменту, когда плоскость поверхности депрессионной воронки опустится ниже уровня залегания рудных концентраций в борту карьера при понижении дна карьера. Разрыхленные породы борта карьера позволят перераспределить поток подземных вод в массиве. Поскольку скорость потока подземных вод по более пористому массиву выше, то возрастет как скорость выщелачивания, так и объем воды, который будет проходить через разрыхленный участок борта. Через этот участок будет проходить основной объем подземных вод. Геохимический барьер, в котором производят осаждения металла, перемещают вместе с водоотливом подземных вод (на дне карьера) по мере понижения горных работ.

С целью снижения затрат на разведку зон рудных концентраций, взрывную подготовку массива, бурение запитывающих скважин и закачку реагентов в верхнюю область каждой рудной концентрации подачу реагентов в массив осуществляют с поверхности, в местах наименьшей глубины подземных вод депрессионной воронки, используя особенности рельефа дневной поверхности. Подачу реагентов производят в местах, где плоскость поверхности депрессионной воронки подходит наиболее близко к дневной поверхности. В таком варианте выщелачивающие реагенты в составе подземных вод депрессионной воронки проходят по всему массиву, окружающему горную выработку (карьер), и осуществляют выщелачивание металла с последующим выносом к геохимическому барьеру в области водоотлива в карьере.

Таким образом, задача изобретения решена.

Перечень фигур чертежей

На фиг.1 представлен разрез карьера с предельным контуром на конец отработки месторождения; на фиг.2 представлен разрез карьера в стадии интенсивного понижения горных работ.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

На фиг.1, 2 изображены разрезы карьера в разных стадиях разработки, содержащие карьерное пространство 1, контур карьера 2, балансовые запасы 3, забалансовые запасы 4, поверхность депрессионной воронки 5, скважины для подачи реагентов 6, а также геохимический барьер 7.

Реализация способа осуществляется следующим образом. При традиционной разработке месторождения открытым способом формируют карьерное пространство 1 с контуром карьера 2, из области которого извлекают балансовые запасы 3. За пределами контура карьера 2 в массиве остаются забалансовые запасы 4, извлечение которых при традиционной разработке не осуществляют. Горным работам в области карьерного пространства 1 обязательно сопутствует водоотлив подземных вод. Удаление подземных вод из карьерного пространства 1 формирует депрессионную воронку 5 в массиве. Ниже уровня поверхности депрессионной воронки 5 гидрогеологический режим массива не нарушен. Выше уровня депрессионной воронки 5 породы массива обезвожены до предела естественной влажности. В поверхностной зоне депрессионной воронки 5 происходит наиболее интенсивное течение подземных вод в направлении точки водоотлива, которая размещена в карьерном пространстве 1. Размеры депрессионной воронки 5 и скорость потока подземных вод в поверхностной ее зоне зависит от проницаемости пород массива. В процессе разработки при глубине карьера, близкой к предельной, выявляют рудные участки забалансовых запасов 4 в массиве выше уровня депрессионной воронки 5 за пределами контура карьера 2. Участки массива с забалансовыми запасами 4 подвергают взрывному дроблению для повышения проницаемости пород. К каждому подготовленному рудному участку забалансовых запасов 4 пробуривают скважину для подачи реагентов 6. По скважине для подачи реагентов 6 подают раствор реагентов в верхнюю зону подготовленного участка забалансовых запасов 4. Раствор реагентов протекает по массиву участка сверху вниз и выщелачивает металл и вливается в поток подземных руд в зоне депрессионной воронки 5. Вместе с подземными водами растворенный металл поступает в карьерное пространство 1 в области водоотлива. Перед удалением из карьера подземные воды дренажем походят через материал геохимического барьера 7. На материале геохимического барьера 7 металл осаждают.

Извлечение металла из руд забалансовых запасов 4, расположенных за пределами контура карьера 2, возможно и на более ранних этапах освоения балансовых запасов 3 месторождения, после того как дно карьера опустится ниже уровня подземных вод, и водоотливом будет сформирована в массиве депрессионная воронка 5. По мере понижения уровня горных работ поверхность депрессионной воронки 5 будет опускаться, и поверхностная зона наиболее интенсивного потока подземных вод в массиве будет охватывать нижние области концентрации руды забалансовых запасов 4. Орошение участков массива выщелачивающими реагентами может быть осуществлена как по вышеописанной схеме (через скважины), так и посредством подачи раствором в местах рельефа дневной поверхности непосредственно в верхние горизонты подземных вод депрессионной воронки 5 в местах поверхностных обнажении. Поскольку скорость понижения горных работ относительно невысока, то возможно проведение процесса растворения металла реагентами и без проведения взрывного рыхления массива и без предварительной разведки по выявлению рудных участков забалансовых запасов 4.

При осуществлении изобретения будут получены следующие технические результаты:

А. Повышение эффективности освоения месторождения.

Изобретение относится к горному делу, в частности к области разработки месторождений полезных ископаемых, и может быть использовано при извлечении руд балансовых и забалансовых запасов при разработке полезных ископаемых. Позволяет обеспечить полноту извлечения и высокую эффективность освоения месторождений открытым способом. Способ включает подготовку массива, подачу реагентов, откачку растворов, осаждение полезных компонентов. При этом выявляют рудные участки полезных компонентов в массиве за пределами контура карьера выше уровня депрессионной воронки. Эти участки массива в бортах карьера подвергают взрывному дроблению, пробуривают скважину к верхней области каждого подготовленного рудного участка, затем в скважину подают выщелачивающие растворы с реагентами. Растворы, протекая сверху вниз по рудному участку самотеком, выщелачивают металл и далее вливаются в общий поток подземных вод, формируемый депрессионной воронкой. Осаждение металла осуществляют в карьере на геохимическом барьере, в месте общего выхода грунтовых вод. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ выщелачивания металлов из руд в бортах карьера, включающий подготовку массива, подачу реагентов, откачку растворов, осаждение полезных компонентов, отличающийся тем, что выявляют рудные участки полезных компонентов в массиве за пределами контура карьера выше уровня депрессионной воронки, эти участки массива в бортах карьера подвергают взрывному дроблению, пробуривают скважину с поверхности к верхней области каждого подготовленного рудного участка, затем в скважину подают выщелачивающие растворы с реагентами, которые, протекая сверху вниз по рудному участку самотеком, выщелачивают металл и далее вливаются в общий поток подземных вод, формируемый депрессионной воронкой, при этом осаждение металла осуществляют в карьере на геохимическом барьере, в месте общего выхода грунтовых вод.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что взрывное дробление в зоне рудной концентрации осуществляют для всего борта карьера в период, когда плоскость поверхности депрессионной воронки находится выше уровня рудной зоны, а подачу реагентов производят в период понижения дна карьера, когда плоскость поверхности депрессионной воронки проходит по области рудной концентрации, при этом геохимический барьер осаждения металла периодически перемещают вместе с водозабором по мере понижения горных работ.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что подачу реагентов осуществляют с поверхности через зумпф в местах наименьшей глубины подземных вод депрессионной воронки.