ВЫЩЕЛАЧИВАЮЩИЙ УЗЕЛ УСТАНОВКИ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ В ЗОНЕ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2012 года по МПК E21B43/28 

Изобретение относится к разработке месторождений, преимущественно благородных металлов, методом кучного выщелачивания, в частности к конструкции выщелачивающего узла, использование которого предотвращает утечки продуктивных растворов, содержащих элементы выщелачивания, благородные металлы, выхолаживание и промерзание их в канале.

Предлагаемое техническое решение предназначено, прежде всего, для разработки месторождений золота методом кучного выщелачивания в зоне многолетней мерзлоты, где имеется дефицит водоупорных глинистых грунтов и большой риск разрыва гидроизолирующей пленки под рудным штабелем из-за просадок многолетнемерзлых грунтов.

Известен узел выщелачивания установки кучного выщелачивания, включающий рудный штабель с поверхностным оросительным устройством, собирающий продуктивные растворы канала и гидроизолирующего материала, и защитно-дренажные слои, расположенные над и под гидроизолирующими слоями, причем защитно-дренажный слой, расположенный под гидроизолирующими слоями, выполнен из минерального гидрофильного сорбента, например цеолита (клиноптилолита) [1].

Конструкция известного узла предусматривает устройство ниже гидроизолирующего слоя, сорбционного слоя, поглощающего растворы протечек, из привозного цеолита (клиноптилолита), что требует больших затрат на его создание. Кроме того, за счет сорбции цеолитом можно устранить лишь небольшие протечки раствора. В связи с этим известный способ имеет ограниченное применение, т.к. в зоне многолетней мерзлоты деформации и нарушения целостности гидроизолирующих слоев, связанные с просадочностью многолетнемерзлых грунтов, значительные.

Известен узел выщелачивания установки кучного выщелачивания, включающий рудный штабель с поверхностным оросительным устройством из высокопрочного гидроизоляционного (чаще из бетона или асфальтобетона) материала на площадке многократного использования, канал для сбора продуктивных растворов [2].

Возведение узла выщелачивания известной конструкции требует больших капитальных затрат на устройство бетонного основания стенок и площадки узла, значительного объема дорогостоящих работ по двойной переработке руды (загрузка выгрузка). В связи с этим известный узел выщелачивания может найти ограниченное применение для извлечения полезного компонента из богатых руд или очень высокой стоимости ценного компонента.

Наиболее близким по конструкции и технической сущности к предлагаемому техническому решению (вариант 1) является выщелачивающий узел установки кучного выщелачивания, включающий рудный штабель, с поверхностным оросительным устройством, канал для сбора продуктивных растворов с внешней бермой и полотно сплошной гидроизолирующей пленки, выше которой под рудным штабелем располагается защитно-дренажный слой грунта, ниже - слой водоупорного глинистого грунта, а также на дне, откосах и берме канала [3].

В условиях многолетней мерзлоты известный узел не обеспечивает надежность гидроизоляционных элементов под рудным штабелем в связи с просадочностью многолетнемерзлых грунтов, велик риск разрыва пленки в основании штабеля. Острый дефицит водоупорного глинистого материала в зоне многолетней мерзлоты не позволяет добиться устройства качественного гидроизоляционного грунтового основания под пленкой. Предварительное же вытаивание подземных льдов грунтового основания штабеля, устройство гидроизоляционного грунтового основания пленки из привозных глинистых грунтов ставит вопрос о рентабельности разработки месторождений.

Таким образом, из-за большого риска утечек продуктивных растворов, содержащих, как правило, загрязняющие вещества, подземным, надмерзлотным, стоком в окружающую среду известное техническое решение в зоне многолетней мерзлоты ограниченно в применении.

Наиболее близким по конструкции и технической сущности (вариант 2) является выщелачивающий узел установки кучного выщелачивания в зоне многолетней мерзлоты, включающий рудный штабель, покрытый в холодный период теплоизолятором, с поверхностным оросительным устройством и канал для сбора продуктивных растворов с внешней бермой, полотно сплошной гидроизолирующей пленки, расположенной под рудным штабелем в защитно-дренажных слоях, подстилаемые слоем водоупорного глинистого грунта, а также на дне, откосах и берме канала [4, 5].

Известная конструкция узла кучного выщелачивания не предохраняет от выхолаживания раствора в канале и образования наледей из продуктивных растворов, на прилегающем к штабелю откосе, промерзания в канале в холодный период года.

Цель изобретения - повышение экологической безопасности (риска) и экономической эффективности установки кучного выщелачивания в суровых условиях зоны многолетней мерзлоты,

Задачами, решаемыми с помощью заявляемого технического решения, узла выщелачивая, являются:

- расширение географии строительства узлов выщелачивания установок кучного выщелачивания в зоне многолетней мерзлоты, включая площадки с льдистыми (просадочными) грунтами;

- снижение дефицита слабопроницаемых (водоупорных) глинистых грунтов в местах строительства установки кучного выщелачивания;

- снижение затрат на подогрев продуктивных (золотосодержащих) растворов, поступающих из узла выщелачивания на извлекательную фабрику в холодный период, до оптимальных температур;

- продление периода эксплуатации установки кучного выщелачивания в холодный период.

В зоне многолетней мерзлоты задачи решаются с помощью предлагаемого технического решения: выщелачивающего узла установки кучного выщелачивания.

Технический результат - предотвращение потерь «богатых» (содержащих благородные металлы и остаточные цианиды) растворов из-под рудного штабеля, переохлаждения, образования наледей и промерзания раствора в канале.

Достигается технический результат применением предлагаемого узла выщелачивания установки кучного выщелачивания в зоне многолетней мерзлоты.

Сущность предлагаемого технического решения (вариант 1) состоит в том, что в известной конструкции узла выщелачивания установки кучного выщелачивания, включающей рудный штабель с поверхностным оросительным устройством и канал для сбора продуктивных растворов с внешней бермой и полотно сплошной гидроизолирующей пленки на дне, откосах и берме канала, ширина внешней бермы составляет не менее тройной глубины фонового сезонного оттаивания грунтов вне зоны влияния бермы, причем край полотна пленки заглублен в грунт центральной ее части, а ее поверхность в теплый период покрыта теплоизоляционным материалом толщиной, определяемой теплофизическим расчетом при условии, чтобы верхняя граница водоупорного, вмещающего пленку грунта при максимальном сезонном оттаивании не опускалась ниже ее конца.

В многоснежные зимы для понижения температуры грунтов под бермой снежный покров с поверхности бермы удаляется.

Сущность предлагаемого технического решения (вариант 2) состоит в том, что в известной конструкции узла выщелачивания установки кучного выщелачивания в зоне многолетней мерзлоты, включающей рудный штабель, покрытый в холодный период теплоизолятором, с поверхностным оросительным устройством и каналом для сбора продуктивных растворов с внешней бермой и полотно сплошной гидроизолирующей пленки, расположенной под рудным штабелем, в защитно-дренажных слоях, подстилаемых слоем водоупорного глинистого грунта, на дне, откосах и берме канала внешней бермы, ширина которой составляет не менее тройной глубины фонового сезонного оттаивания грунтов, вне зоны влияния бермы, причем край полотна пленки заглублен в грунт центральной части бермы на величину, меньшую фоновой глубины сезонного оттаивания, а в холодный период верхняя часть и внешний склон бермы без снежного покрова, под полотном пленки на дне и противоположном штабелю откосе канала и поверхности бермы расположен теплоизолирующий материал, причем, на берме в теплый период используется утеплитель с рудного штабеля, толщина же теплоизолирующего материала в канале и на берме определяется теплотехническим расчетом из условия, чтобы граница максимального сезонного оттаивания грунтов у заглубленного края пленки не опускалось ниже ее конца.

Для экономии теплоизолирующий материал утеплителя штабеля располагают блоками в шахматном порядке.

Повышение температуры и предотвращение промерзания продуктивного раствора в канале обеспечивается за счет теплоизолирующего экрана, состоящего из твердого основания, например деревянных щитов, выше - полотно пленки, поверх которого в холодный период укладывают снег, собранный с прилегающей к каналу полосы.

Конструкция предлагаемого узла выщелачивания установки кучного выщелачивания в зоне многолетней мерзлоты (варианты) поясняется фиг.1-4.

Вариант 1 поясняется фиг.1, 2.

Узел выщелачивания в теплый период состоит из: рудного штабеля 1, поверхностного оросительного устройства 1а, канала 2, располагающегося на пониженном отрезке подножия штабеля, канала 3, его внешней бермы 4 шириной (В), составляющей не менее тройной фоновой глубины сезонного оттаивания грунтов, вне зоны влияния бермы (hф), полотна сплошной гидроизолирующей пленки 5, простирающейся под рудным штабелем и на откосах, дне, внешней берме канала, конца 6 края полотна пленки 4, заглубленного в грунт центральной части на величину, меньшую фоновой глубины сезонного оттаивания (hф), причем пленка располагается в защитно-дренажных слоях (дренажно-защитном 7, защитном 7а), подстилаемых слоем глинистого грунта 8, теплоизолирующего материала 9 на берме толщиной (hт) и хорошо водопроницаемого талого грунта в основании штабеля и окружающей его территории 10, подстилаемого водоупорным мерзлым грунтом с верхней поверхностью при максимальном сезонном оттаивании грунтов 11.

В многоснежные зимние периоды выпавшие твердые атмосферные осадки удалены с поверхности бермы 4 (фиг.1).

Конструкция узла выщелачивания в холодный период отличается от таковой теплого периода отсутствием на поверхности бермы теплоизолирующего материала, включая снежный покров в многоснежные годы.

Вариант 2 поясняется фиг.1, 3, 4.

Узел выщелачивания в теплый период состоит из: рудного штабеля 1 с поверхностным оросительным устройством 1а, покрытого утеплителем 12 в холодный период, и канала 2, располагающегося на пониженном отрезке подножия штабеля, собирающего продуктивный раствор 3, содержащий элементы выщелачивания, из руд, внешней бермы 4 канала шириной (В), составляющей не менее тройной фоновой, вне зоны теплового влияния бермы, глубины сезонного оттаивания грунтов (hф), полотна сплошной гидроизолирующей пленки 5, простирающейся под рудным штабелем и на откосах, дне, внешней берме канала, с заглубленным краем полотна пленки концом 6 в грунт центральной части бермы на величину, меньшую глубины фонового сезонного оттаивания грунтов, причем расположена пленка в защитно-дренажных слоях (дренажно-защитном 7, защитном 7а), подстилаемых слоем водоупорного глинистого грунта 8, теплоизолирующего материала 12а, располагающегося на поверхности бермы (утеплитель рудного штабеля 12), толщиной (hт) и хорошо водопроницаемого талого грунта в основании штабеля и окружающей его территории 10, подстилаемого водоупорным мерзлым грунтом с верхней поверхностью при максимальном сезонном оттаивании грунтов 11, теплоизолирующего материала 13 толщиной hK, расположенного на дне и противоположном штабелю откосе канала.

Дополнительно к описанной выше конструкции над каналом по варианту 2 установлен теплоизолирующий экран, состоящий из твердого основания 14, например деревянных щитов, наклоненных в сторону бермы и полотна пленки 15 сверху, на которой в холодный период расположен теплоизолирующий материал - снег 16, собранный с прилегающей к каналу полосы.

Узел выщелачивания установки кучного выщелачивания в зоне многолетней мерзлоты работает следующим образом. Технологический раствор с выщелачивающим соединением подают наверх штабеля 1 посредством оросительной системы 1а, который при движении вниз, выщелачивая (растворяет) полезный компонент, например благородные металлы, попадая на полотно гидроизолирующей пленки 4 в случае сохранения ее целостности, по уклону стекает в канал 2, формируя продуктивный раствор 3, поступающий на обогатительную фабрику.

Для предотвращения утечек продуктивных, содержащих выщелачивающие элементы из руд растворов из под штабеля подземным стоком формируется водопроницаемый барьер в центральной части бермы, состоящий вверху из полотна пленки, внизу из водоупорного мерзлого грунта. Водонепроницаемый барьер создается из-за того, что в теплый период поверхность бермы 3 покрыта теплоизоляционным материалом 9, толщиной (hт), величина которой определяется теплофизическим расчетом, чтобы в критический период, при максимальном сезонном протаивании (hм), конец полотна пленки 6 располагался ниже верхней границы многолетнемерзлых пород 11.

В случае разрыва полотна гидроизолирующей пленки 4 и, как правило, недостаточной «водоупорности» глинистого материала 7 продуктивный раствор, содержащий элементы выщелачивания, может дренировать в проницаемые талые грунты основания штабеля 10 до мерзлого водоупора (верхняя граница многолетнемерзлых грунтов) 11. В дальнейшем при полном насыщении талых грунтов утечки раствора прекращаются грунтовым стоком, т.к. он перекрыт водонепроницаемым барьером, расположенным в центральной части бермы. Причем даже в период максимального оттаивания грунтов, равного (hм), для повышения надежности водонероницаемости барьера на пути движения грунтовых (надмерзлотных) вод расположен конец пленки с необходимым минимальным запасом. Например, для наиболее распространенных галечниковых грунтов - около 1 м.

Для поддержания более высокой температуры раствора в канале (утепления) и предотвращения его промерзания в канале 2 над ним расположен теплоизолирующий экран, состоящий и твердого основания (например, настила из деревянных щитов) 13, полотна пленки 14, в холодный период располагается снег 15, собранный с прилегающей к каналу полосы.

Совокупность существенных признаков по 1 варианту, включающая расширение бермы до размеров не менее тройной глубины фонового, вне зоны влияния бермы, сезонного оттаивания грунтов, заглубление пленки на величину, меньшую глубины фонового сезонного оттаивания грунтов, покрытие ее поверхности в теплый период теплоизоляционным материалом толщиной, определяемой теплофизическим расчетом, при условии, чтобы верхняя граница водоупорного мерзлого, вмещающего пленку грунта при максимальном сезонном оттаивании была выше ее конца, и совокупность существенных признаков по 2 варианту, включающая использование утеплителя с рудного штабеля, укладку его на поверхность бермы в летнее время и расположение теплоизолирующего слоя под пленкой на дне и противоположном штабелю откосе, являются новыми и не известны исходя из существующего уровня техники.

Сущность предлагаемой конструкции узла выщелачивания по варианту 1, включающая расширение бермы до определенных размеров, утепление грунтов на ней в холодный период теплоизолирующим слоем и выхолаживание за счет оголения ее поверхности в холодный период, явным образом не следует из уровня техники, т.к. из него не выявлено вышеуказанное влияние на достигаемый технический результат.

Сущность предлагаемой конструкции узла выщелачивания по варианту 2, включающая использование теплоизолирующего материала, который в холодное время служил утеплителем и в теплый период не используется, на поверхности бермы ограничивает протаивание до минимума, включая максимальное расположение теплоизолирующего материала на дне и противоположном штабелю откосе канала, обуславливает два противоположных по своей сути эффекта. С одной стороны, утепляет продуктивный раствор в канале, с другой - ограничивает тепловое воздействие растворов, уменьшает протаивание грунтов, т.е. способствует достижению положительного эффекта.

Таким образом, совокупность признаков по варианту 2 явным образом не следует из уровня техники, т.к. из него не выявлено влияние на достигаемый технический результат.

Новое свойство объекта - совокупность признаков, отличает от прототипа варианты заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии их критерию «изобретательский уровень».

Пример конкретного выполнения заявляемого технического решения по варианту 1. На участке старых разработок россыпного золота месторождения «Петер» была построена установка кучного выщелачивания по проекту института «ИРГИРЕДМЕТ» (г.Иркутск) с узлом выщелачивания установки кучного выщелачивания. Однако из-за особенностей природных условий, связанных с многолетней мерзлотой, включая просадочность многолетнемерзлых грунтов основания, приводящую к разрыву полотна пленки, и низкое качество водоупорных глинистых грунтов, возникла реальная угроза утечки продуктивных, содержащих золото растворов подземным надмерзлотным стоком. Из-за угрозы загрязнения окружающей среды и потерь золота вместе с продуктивными растворами после опытных испытаний установка кучного выщелачивания так и не была пущена в эксплуатацию. В связи с этим осуществляется модернизация узла, которая реализуется следующим образом.

В конструкции существующего узла кучного выщелачивания, состоящего из рудного штабеля с поверхностным оросительным устройством и канала, расположенного вдоль пониженной стороны подножья штабеля, собирающего «богатый», содержащий благородные металлы раствор, глубина канала 0,8 м. За внешней бровкой канала отсыпана берма высотой 0,9 м, шириной в основании 2,3 м, причем ее уровень превышает таковой наиболее высокой части подножия штабеля. Дополнительно расширяют берму с тем же уровнем до 8,4 м в основании, чтобы ее ширина была не менее тройной глубины фонового, вне зоны влияния бермы, сезонного оттаивания грунтов hф, равной 2,8 м. При этом внутреннюю, прилегающую к каналу часть бермы формируют на 0,3 м ниже. К краю пленки герметично приваривают дополнительную полосу шириной, равной половине ширины бермы, плюс величина заглубления ее в грунт, т.е. 6.3 м. Для этого на расстоянии 0,5 м от осевой линии бермы буровой машиной нарезают траншею глубиной 1,2 м, в которую опускают внешний край пленки. Укладывают пленку на поверхности бермы в песчаной рубашке толщиной 0,1 м, а траншею заполняют глинистым водоупорным грунтом и выравнивают поверхность бермы подсыпкой грунтом до уровня внешней части бермы.

Выделяют 2 базовых периода «работы» узла выщелачивания, вариант «зима» и вариант «лето».

Вариант «лето» поясняется фиг.1, 2. Так, при наступлении периода с положительными температурами воздуха поверхность бермы покрыта теплоизолирующим материалом с термическим сопротивлением (R), определяемым теплофизическим расчетом. Ширина бермы определяется исходя из минимизации земляных работ и потока тепла со стороны склонов бермы. Исходя из моделирования процессов сезонного протаивания в центральной части бермы ширина ее должна быть несколько более тройной мощности фонового сезонного протаивания (hф), причем с уменьшением глубины сезонного протаивания в результате покрытия поверхности теплоизолирующим материалом потоки тепла со стороны склонов становятся пренебрежительно малыми и не учитываются в теплофизических расчетах при определении мощности сезонного протаивания. Таким образом, исходя из предварительно задаваемых параметров теплоизолирующего материала, размеров бермы и теплофизических свойств грунтов определяют максимальную глубину сезонного оттаивания грунта в центральной части бермы по формуле Стефана [6]. Расчет проводится из условия, чтобы нижний край полотна гидроизолирующей пленки в критический период эксплуатации узла располагался в водоупорных мерзлых грунтах, а между верхней границей многолетнемерзлых грунтов и нижним концом пленки сохранялся защитный слой, мощность которого во многом зависит от теплофизических свойств грунтов, в первую очередь, их температуропроводности. Анализ теплофизических свойств наиболее распространенных крупнообломочных грунтов (дресвяно-щебнистых, гравийно-галечных с песчаным заполнителем) свидетельствует, что они, как правило, имеют сравнительно высокую теплопроводность и небольшие значения теплоемкости, поэтому с учетом колебания этих свойств, при изменении влажности в отдельные годы принимаем мощность защитного слоя равной 0,7 м.

Максимальная глубина сезонного протаивания грунтов в центральной части бермы определяется по формуле:

hм=((2λ_tTcpτ/Q+0.5tmCoб)+R²)^1/2-R,

где hм - глубина максимального сезонного оттаивания грунта у заглубленного конца гидроизолирующей пленки;

λt - теплопроводность талого грунта ниже поверхности бермы, Вт/м·град;

λиз - теплопроводность изоляционного слоя, Вт/м;

δ - мощность теплоизолирующего слоя, м;

R - термическое сопротивление теплоизолирующего слоя, определяемое из выражения δ(λгр/λиз), м;

Тср - средняя температура поверхности за период оттаивания грунта, град;

τ - продолжительность периода оттаивания грунта, ч;

Q - теплота фазовых переходов, определяемая из выражения LG, кВт·ч/м³;

L - удельная теплота фазовых переходов (плавления льда) - 92,7 кВт·ч/кг;

G - влажность мерзлого грунта, 250 кг/м³;

С - объемная теплоемкость мерзлых грунтов, кВт·ч/кг·град;

tm - средняя температура мерзлых грунтов за теплый период.

Максимальные глубины сезонного оттаивания грунта, в зависимости от основных параметров, у заглубленного края гидроизолирующей пленки приведены в таблице.

Температура tm -2° -3° -4° -5° При значениях: δ=0,1; λиз=0,05; R=2,6 h, м 0,58 0,58 0,59 0,60 При значениях: δ=0,1; λиз=0,1; R=1,3 h, м 0,95 0,95 0,95 0,96 При значениях: δ=0,1; λиз=0,2; R=0,65 h, м 1,29 1,30 1,30 1,31 При значениях: δ=0,2; λиз=0,05; R=5,2 h, м 0,31 0,31 0,32 0,32 При значениях: δ=0,2; λиз=0,1; R=2,6 h, м 0,58 0,58 0,59 0,60 При значениях: δ=0,2; λиз=0,2; R=1,3 h, м 0,95 0,95 0,95 0,96 При значениях: δ=0,3; λиз=0,05; R=7,8 h, м 0,21 0,21 0,21 0,22 При значениях: δ=0,3; λиз=0,1; R=3,9 h, м 0,41 0,41 0,41 0,42 При значениях: δ=0,3; λиз=0,2; R=1,95 h, м 0,72 0,73 0,73 0,74

Анализ полученных результатов расчета свидетельствует, что оптимальная толщина теплоизолирующего покрытия бермы в теплый период должна быть около 0,3 м, а теплопроводность теплоизолирующего материала, предпочтительно, 0,05 Вт/м·град. С экономической точки зрения, для этого наиболее подходят маты из полистирола или пленки, заполненные сеном, с приведенными выше параметрами, при которых глубина максимального сезонного протаивания составляет 0,21 м. Следует отметить, что при использовании заявляемого технического решения риск утечки продуктивных растворов из-под основания штабеля сводится к минимуму, т.к. защитный слой составляет 0,79 м.

Конструктивные элементы и их размеры узла выщелачивания, а также климатические условия, физические, включая теплофизические, характеристики пород взяты из материалов проекта института «ИРГИРЕДМЕТ» установки кучного выщелачивания [7, 8, 9].

В результате покрытия поверхности бермы теплоизолирующим материалом в теплый период резко снижается поступление тепла в мерзлый грунт из атмосферы, ограничивая оттаивание грунтов до нескольких десятков сантиметров. Во избежание значительного утепления грунтов в зимний период снежным покровом, в отдельные годы весьма мощным (0,6-0,8 м), поверхность бермы оголена, т.е. периодически, по мере выпадения снега, он очищается и перемещается за пределы бермы.

Результирующим результатом утепления в летний период и дополнительным выхолаживанием грунтов в холодный период является ограничение оттаивания грунтов даже в аномально теплые годы с мощным снежным покровом. При этом обеспечивается формирование надежного водонепроницаемого барьера на пути движения раствора подземным надмерзлотным стоком, т.е. предотвращение утечек продуктивных растворов из-под штабеля в окружающую среду в случае нарушения гидроизоляционных элементов.

Пример конкретного выполнения способа по варианту 2.

Узел выщелачивания по варианту 2 функционирует аналогично узлу выщелачивания по варианту 1 с некоторыми отличиями.

Так, в зимний период, для предотвращения промерзания руды поверхность штабеля утепляется путем покрытия теплоизоляционным материалом (например, маты из пленки, заполненной сеном). Для экономии теплоизолирующего материала теплоизолирующие элементы (маты/щиты) укладывают не сплошным покровом, а в шахматном порядке, с учетом заполнения пространства между ними снегом.

Кроме того, на дне и откосе, противоположном рудному штабелю, канала под полотном гидроизолирующей пленки расположены полистирольные плиты в герметической полиэтиленовой пленке (оболочке). Мощность теплоизолирующих полистирольных плит определяют по формуле Стефана при условии, чтобы сезонное оттаивание грунтов между каналом с продуктивными растворами и краем заглубленного в грунт полотна пленки было существенно меньше, с некоторым запасом (1,0-1,5 м), расстояния между ними (hk). В теплофизических расчетах по формуле Стефана принимаем, что температура поверхности грунта откоса канала, от которой ведется расчет глубины протаивания, равна температуре продуктивного раствора.

В теплый период в качестве теплоизолирующего материала грунтов бермы используют освободившийся на теплый период утеплитель со штабеля. Толщину утеплителя теплоизолирующего материала на берме определяют аналогично, как для случая варианта 2 по формуле Стефана [6].

Дополнительно для предотвращения переохлаждения и промерзания продуктивного раствора в канале над каналом укладывают деревянные щиты с уклоном в сторону бермы, сверху перекрывают полотном полиэтиленовой пленки. В холодный период поверхность бермы, как и по варианту 1, очищается от снежного покрова, включая и малоснежные зимы, который наносится на экран над каналом, т.е. формируют теплоизолирующий слой из снега.

Результирующая суммарного эффекта «выхолаживания» зимой и «утепления» грунтов бермы летом проявляется в резком (в несколько раз) снижении глубины оттаивания грунта под бермой. При этом теплофизический расчет глубины максимального сезонного протаивания (например, по формуле Стефана) производится исходя из крайне неблагоприятных (аномальных) погодно-климатических условий территории.

Таким образом, предлагаемое техническое решение (варианты) реализуемо в конкретных условиях с достижением положительного эффекта - предотвращает утечки продуктивных растворов из-под штабеля, а также сильное выхолаживание, замерзание продуктивных растворов и наледообразование на откосе канала.

Источники информации

1. Полезная модель №73695. Заявка: 2006138558/22, приор. 31.10.2006, опубл. 27.05.2008. Бюл. №15.

2. Дементьев В.Е., Дружина Г.Я., Гудков С.С. Кучное выщелачивание золота и серебра. - Иркутск: ОАО «Иргиредмет», 2004. - 352 с. (стр.167-168).

3. Кучное выщелачивание при разработке урановых месторождений// Под ред. Д.И. Скороварова. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 188 с. (стр.46-48).

4. Дементьев В.Е., Дружина Г.Я., Гудков С.С. Кучное выщелачивание золота и серебра. - Иркутск: ОАО «Иргиредмет», 2004. - 352 с. (стр.246-249).

5. Зайцев В.П., Жариков А.П., Анастосов В.В. и др. Разработка и внедрение технологии кучного выщелачивания в зимнее время. Кучное выщелачивание золотосодержащих руд: докл. Школы передового опыта по изучению техники и технологии добычи золота из рудного сырья способом кучного выщелачивания (20-23 авг. 1991 г., г.Кокчатав). - Ируктск, 1992. - С.43-49.

6. Общее мерзлотоведение // Под ред. В.А. Кудрявцева. М.: Изд-во МГУ, 1978. - С.67-69.

7. Технический отчет об инженерно-геологических изысканиях по объекту: «Производственно-технический комплекс для кучного выщелачивания производительностью 2000000 тонн песка в год на россыпном месторождении руч. Петер в Ягоднинском районе». Магадан: ООО «Геофизстрой», 20007. Шифр ИН-013-06.

8. Технологический регламент для разработки проекта опытно-промышленной установки по извлечению золота из эфелей месторождения «Петер» методом кучного выщелачивания. ОАО «Иргиредмет», 2007.

9. Отчет: «Оценка воздействия на окружающую среду опытно-производственной установки по извлечению золота из эфелей месторождения «Петер» методом кучного выщелачивания». Стадия: рабочий проект, ООО «ГЕОФИЗСТРОЙ», г.Магадан, 2007. Шифр: ИН 02-07.

Изобретение относится к разработке месторождений, преимущественно благородных металлов, методом кучного выщелачивания установки кучного выщелачивания и может быть применено в конструкции выщелачивающего узла в зоне многолетней мерзлоты. Выщелачивающий узел включает рудный штабель с поверхностным оросительным устройством, канал для сбора продуктивных растворов с внешней бермой, полотно сплошной гидроизолирующей пленки, расположенной под рудным штабелем, а также на дне, откосах и берме канала. Ширина внешней бермы составляет не менее тройной глубины фонового сезонного оттаивания грунтов. Край полотна пленки заглублен в центральной части бермы на величину, меньшую глубины фонового сезонного оттаивания грунтов. Предлагаемая конструкция узла кучного выщелачивания предотвращает утечки продуктивных растворов в случае разрыва гидроизоляционной пленки в основании штабеля за счет водонепроницаемого барьера из пленки сверху и водоупорных мерзлых грунтов снизу. Поверхность бермы в теплый период покрыта теплоизоляционным материалом. В холодный период верхняя часть и внешний склон бермы без снежного покрова, а в теплое время под полотном пленки на дне и противоположном штабелю откосе канала и поверхности бермы, расположен теплоизолирующий материал. Технический результат заключается в снижении экологического и экономического риска использования установок кучного выщелачивания в зоне многолетней мерзлоты, уменьшении потери тепла продуктивными растворами. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

1. Выщелачивающий узел установки кучного выщелачивания в зоне многолетней мерзлоты, включающий рудный штабель с поверхностным оросительным устройством, канал для сбора продуктивных растворов с внешней бермой, полотно сплошной гидроизолирующей пленки, расположенной под рудным штабелем, в защитно-дренажных слоях, подстилаемых водоупорными глинистыми грунтами, а также на дне, откосах и берме канала, отличающийся тем, что ширина внешней бермы составляет не менее тройной глубины фонового сезонного оттаивания грунтов вне зоны влияния бермы, причем край полотна пленки заглублен в центральной части бермы на величину, меньшую глубины фонового сезонного оттаивания грунтов, а поверхность ее в теплый период покрыта теплоизоляционным материалом толщиной, определяемой теплофизическим расчетом при условии, что верхняя граница водоупорного мерзлого, вмещающего пленку грунта при максимальном сезонном оттаивании выше ее конца.

2. Выщелачивающий узел установки кучного выщелачивания в зоне многолетней мерзлоты по п.1, отличающийся тем, что для понижения температуры грунтов в многоснежные зимы поверхность бермы оголена от снежного покрова.

3. Выщелачивающий узел установки кучного выщелачивания в зоне многолетней мерзлоты, включающий рудный штабель с поверхностным оросительным устройством, покрытый в холодный период утеплителем, канал для сбора продуктивных растворов с внешней бермой, полотно сплошной гидроизолирующей пленки, расположенной под рудным штабелем в защитно-дренажных слоях, подстилаемых водоупорными глинистыми грунтами, а также на дне и откосах, и берме канала, отличающийся тем, что ширина внешней бермы составляет не менее глубины фонового слоя сезонного оттаивания грунтов вне зоны влияния бермы, причем край полотна пленки заглублен в грунт центральной части бермы на величину, меньшую фоновой глубины сезонного оттаивания, а в холодный период верхняя часть и внешний склон бермы без снежного покрова под полотном пленки на дне и противоположном штабелю откосе канала и поверхности бермы расположен теплоизолирующий материал, причем на берме в теплый период используется утеплитель с рудного штабеля, при этом толщина теплоизолирующего материала в канале и на берме определяется теплотехническим расчетом из условия, чтобы граница максимального сезонного оттаивания грунтов у заглубленного края пленки была выше ее конца.

4. Выщелачивающий узел установки кучного выщелачивания в зоне многолетней мерзлоты по п.3, отличающийся тем, что для экономии теплоизолирующего материала утеплителя штабеля его располагают блоками в шахматном порядке.

5. Выщелачивающий узел установки кучного выщелачивания в зоне многолетней мерзлоты по п.3, отличающийся тем, что, с целью предотвращения сильного выхолаживания раствора в канале, над ним создают теплоизолирующий экран, состоящий из твердого основания с уклоном в сторону бермы, например деревянных щитов, выше полотна пленки, поверх которых в холодный период располагается снег, собранный с прилегающей к каналу полосы.