СПОСОБ РАЗРАБОТКИ ЗАЛЕЖЕЙ НЕКОНДИЦИОННЫХ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУД Российский патент 2008 года по МПК E21B43/28 

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для повышения качества полезных ископаемых непосредственно в недрах Земли, в частности, для разработки залежей некондиционных медно-колчеданных руд с получением богатой медьсодержащей руды для переработки ее методами обогащения, гидро- или пирометаллургии.

Известно, что для повышения качества руд в локальных участках массива осуществляют массоперенос полезных компонентов геофизическими и геохимическими методами (RU 2170347, RU 2166087) и отработку обогащенных участков физико-техническими открытым и подземным способами добычи.

Известен способ внутриотвального перераспределения металлов (RU 20838363).

Данный способ включает формирование отвала металлосодержащих пород последовательной укладкой дренажного, обогащаемых и выщелачиваемого слоев, растворение металлов из выщелачиваемого слоя и селективное осаждение в различных обогащаемых слоях, в соответствии с которым формирование выщелачиваемого слоя осуществляют с включением в его состав металлов, переходящих в раствор в форме катионов и электронейтральных комплексов, селективное осаждение металлов осуществляют посредством воздействия электромагнитных сил, при этом в различных обогащаемых слоях осаждают металлы, растворенные в форме катионов и форме электронейтральных комплексов.

К недостаткам данного способа относится то, что такие способы не могут быть применены для обогащения бедных медно-колчеданных руд на месте залегания непосредственно в недрах земли ввиду особенностей вещественного состава этих руд, весьма низкого содержания ценных компонентов, склонности колчеданных руд к самовозгоранию, сложности организации доступа людей, машин и специальных устройств в выработанное пространство и к рудным телам.

Задачей изобретения является разработка залежей некондиционных медно-колчеданных руд непосредственно на месте их залегания с получением готовой товарной продукции - богатой медьсодержащей руды, которая может быть переработана методами обогащения, гидро- или пирометаллургии.

Поставленная задача решается способом разработки залежей некондиционных полиметаллических руд медно-колчеданного месторождения, характеризующимся тем, что он включает:

а) исследование рудных тел месторождения и отнесение их к донорским и акцепторным рудным телам;

б) выщелачивание меди из донорских рудных тел на местах их залегания сернокислым раствором до достижения концентрации меди в растворе более 0,2 г/дм³;

в) очистку упомянутого медного раствора с концентрацией меди более 0,2 г/дм³ от механических примесей, доведение рН очищенного раствора до 2,5-3,5 ед., E_h - более 0,11В;

г) обогащение акцепторных рудных тел на местах их залегания подготовленным медьсодержащим раствором путем осаждения меди на рудах акцепторного тела;

д) последующее извлечение руды акцепторных обогащенных тел.

Кроме того, выщелачивание можно вести сернокислым раствором, содержащим серную кислоту, окислитель, интенсификатор и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Серная кислота2-5Окислитель0,5Интенсификатор0,02ВодаОстальное

Кроме того, в процессе выщелачивания целесообразно поддерживать рН в интервале от 1,5 до 2,0, а потенциал среды Е_h≥0,11 В, а в процессе обогащения поддерживать рН в интервале от 2,5 до 3 и потенциал среды Е_h≤0,05 В.

Обогащение предпочтительно вести с рециркуляцией раствора.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Все рудные тела в пределах рудного поля медно-колчеданного месторождения разделяют на донорские и акцепторные.

Донорские (отдающие ионы металла) рудные тела предназначены для выщелачивания меди из неблагоприятных для промышленной добычи открытым или подземным способом рудных тел. Акцепторные (принимающие ионы металла) рудные тела предназначены для осаждения меди на рудах, являющихся природным сорбентом.

Критерием отнесения рудных тел к донорским является: наличие вредных примесей, зональное расположение сортов руды в контуре тела, присутствие сульфидной минерализации во вмещающих породах, неблагоприятная форма тела для промышленной разработки и пространственная отдаленность рудных тел вскрывающих горных выработок. Рудные тела, обладающие хотя бы одним из этих критериев, подвергаются выщелачиванию на месте залегания.

Рудные тела, не обладающие вышеперечисленными признаками, предназначены для обогащения на месте их залегания.

На фиг.1 изображена схема подготовки некондиционных руд медно-колчеданных месторождений к разработке физико-химическим способом.

На фиг.2 изображена принципиальная схема освоения забалансовых запасов и бедных руд медно-колчеданных месторождений.

Позиции фиг.2 означают следующее:

1 - вентиляционный ствол;

2 - вспомогательный ствол;

3 - емкость с кислотой;

4 - емкость с комплексным растворителем;

5 - емкость с окислителем;

6 - емкость с маточным раствором;

7 - компрессор;

8 - насос;

9 - оросительные скважины;

10 - дренажные скважины;

11 - разрушенное акцепторное тело;

12 - нагнетательная скважина;

13 - магистральный трубопровод;

14 - полевой штрек в налегающих породах;

15 - полевой штрек в подстилающих породах;

16 - общий водосборник шахтных вод;

17 - емкость с восстановителем;

18 - откачная скважина;

а, б - донорские тела;

в - акцепторное тело;

г - отрабатываемое тело;

д - не освоенное рудное тело.

Последовательность подготовки некондиционных руд к освоению следующая (фиг.1).

1. Проводят сбор данных о горно-геологических, гидрогеологических и горнотехнических условиях разработки бедных (некондиционных, забалансовых) руд медно-колчеданного месторождения.

2. В соответствии с критериями, названными выше, относят рудные тела к донорским, либо к акцепторным.

3. Проводят вскрытие донорских и акцепторных рудных тел и проходку подготовительных выработок.

4. Донорские рудные тела обуривают системами закачных и откачных скважин в верхней, либо в верхней и нижней частях массива. Скважины обсаживают трубами.

5. Акцепторные рудные тела обуривают в нижней части. Производят взрыв на раскрытие трещин в массиве (без непосредственного дробления руды). После проведения взрыва на раскрытие трещин бурят скважины в верхней и нижней частях, которые обсаживают трубами.

6. Вблизи донорских рудных тел производят монтаж узла (цеха) для приготовления, подачи, специальной обработки и циркуляции выщелачивающих растворов.

7. Вблизи акцепторных рудных тел производят монтаж узла для подготовки растворов к осаждению.

Последовательность разработки следующая (фиг.2).

1. В узле (цехе) для приготовления, подачи, специальной обработки и циркуляции выщелачивающих растворов (позиции чертежей 3, 4, 5, 6, 7) готовится сернокислый раствор состава:

- серная кислота 2-5%;

- концентрация окислителя 0,5%. В качестве окислителя используется сульфат железа трехвалентный, либо карналлит, либо сильвинит, либо пероксид водорода.

- концентрация интенсификатора 0,02%. В качестве интенсификатора используется карбамид.

- вода - остальное.

- температура раствора этого состава находится в диапазоне 5-20°С.

- физико-химические параметры раствора следующие: окислительно-восстановительный потенциал среды (E_h) составляет 0,11В и выше, водородный показатель рН находится в диапазоне 1,5-2.

2. Приготовленным раствором осуществляют орошение донорских рудных (а, б) тел при давлении 1 атм, который подают по нагнетательным скважинам (12).

3. Производят постоянный контроль состава выщелачивающего раствора, который подается в донорское рудное тело. В случае необходимости производят подкисление раствора, путем добавления серной кислоты до установления рН 1,5-2, добавление окислителей до установления E_h≥0,11 В. Контролируют содержание меди, перешедшей в раствор в результате выщелачивания донорского рудного тела.

4. При насыщении раствора медью до концентрации более 0,2 г/дм³, производят откачку этого раствора через скважину 18 из донорского рудного тела (а) в цех переработки раствора, где его очищают от механических примесей и от солей железа, которые реализуются в качестве дополнительной товарной продукции. В результате этого цикла получают очищенный медьсодержащий раствор.

5. Очищенный медьсодержащий раствор по магистральному трубопроводу (13) направляют в узел (цех) специальной подготовки раствора, расположенный вблизи акцепторных рудных тел (в).

6. В цехе подготовки раствора производят целенаправленное изменение его состава. Для этого создают восстановительную среду до установления окислительно-восстановительного потенциала E_h менее 0,05 В и добавляют серную кислоту до установления рН равным 2,5-3,5 ед. Эффективным восстановителем для осаждения ионов меди на акцепторных рудных телах является тиосульфат натрия Na₂S₂O₃ в количестве 35 кг/т, который повышает скорость осаждения ионов меди в 5 раз. Оптимальной температурой этого раствора, предназначенного для осаждения меди на акцепторных рудных телах, является температура 20-25°C.

7. Производят подачу очищенного медьсодержащего раствора в акцепторные рудные тела 11, (в) через оросительные скважины 9. При прохождении этого раствора по рудному массиву происходит осаждение меди.

8. Раствор, прошедший сквозь акцепторное рудное тело, собирают в его нижней части в дренажной скважине 10 и проводят контроль и корректировку физико-химических параметров среды до установления требуемых в п.6. значений E_h и рН.

9. Раствор вновь направляют на орошение акцепторного рудного тела (в), таким образом обеспечивают циркуляцию раствора в объеме акцепторного рудного тела. При циркуляции раствора осуществляют контроль над содержанием меди в растворе.

10. После того, как концентрация меди в растворе опустится до минимально установленного значения (т.е. произойдет осаждение меди на акцепторном рудном теле), раствор направляют на доукрепление и на выщелачивание донорских рудных тел.

11. Обогащенную на месте залегания руду акцепторного рудного тела извлекают подземным способом (г) и направляют на обогатительный, либо металлургический передел и получение готовой товарной (металлической) продукции.

12. Для выщелачивания ионов меди из некондиционных медно-колчеданных рудных тел, в качестве донорских тел благоприятно использовать пиритсодержащие руды, а для осаждения меди, в качестве акцепторных рудных тел, благоприятно использовать пирротинсодержащие руды.

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано, в частности, для разработки залежей некондиционных медно-колчеданных руд с получением богатой медьсодержащей руды для переработки ее методами обогащения, гидро- или пирометаллургии. Позволяет повысить качество полезных ископаемых непосредственно в недрах Земли. Способ включает: а) исследование рудных тел месторождения и отнесение их к донорским и акцепторным рудным телам; б) выщелачивание меди из донорских рудных тел на местах их залегания сернокислым раствором до достижения концентрации меди в растворе более 0,2 г/дм³; в) очистку упомянутого медного раствора с концентрацией меди более 0,2 г/дм³ от механических примесей, доведение рН очищенного раствора до 2,5-3,5 ед. E_h - более 0,11 В; г) обогащение акцепторных рудных тел на местах их залегания очищенным медным раствором путем осаждения меди на акцепторном теле; д) последующее извлечение руды из акцепторных обогащенных тел. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ разработки залежей некондиционных полиметаллических руд медно-колчеданного месторождения, характеризующийся тем, что он включает а) исследование рудных тел месторождения и отнесение их к донорским и акцепторным рудным телам; б) выщелачивание меди из донорских рудных тел на местах их залегания серно-кислым раствором до достижения концентрации меди в растворе более 0,2 г/дм³ от механических примесей, доведение рН очищенного раствора до 2,5-3,5 ед. и его окислительно-восстановительного потенциала E_h до значения более 0,11 В; в) очистку упомянутого медного раствора с концентрацией меди более 0,2 г/дм³; г) обогащение акцепторных рудных тел на местах их залегания очищенным медным раствором с последующим осаждением меди на акцепторном теле; д) последующее извлечение руды из акцепторных обогащенных тел.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание меди ведут сернокислым раствором, содержащим серную кислоту, окислитель, восстановитель, интенсификатор и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Серная кислота 2-5Окислитель 0,3-0,7Интенсификатор 0,01-0,03Вода остальное