Способ кучного выщелачивания золота из техногенного золотосодержащего геоматериала в условиях криолитозоны Российский патент 2022 года по МПК C22B11/00 C22B3/04 E21B43/28 

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при вторичном освоении северных горнодобывающих регионов первичной золотороссыпной добычи, где имеется большое количество геотехногенных месторождений в виде различных отвалов, содержащих мелкое, трудноизвлекаемое гравитационным способом золото, извлечение которого, в соответствии с действующими кондициями, может быть рентабельным в настоящее время.

Известен способ кучного выщелачивания (КВ) золота, в том числе из мерзлых золотосодержащих геоматериалов в северных регионах РФ, включающий проходку котлована, установку на его дне противофильтрационного экрана, укладку в штабель выщелачиваемых руд, установку оборудования для подачи рабочих реагентов и откачки продуктивного раствора, возведение теплозащитного покрытия для защиты от промерзания в зимнее время, предусматривающий использование в качестве тепловыделяющего вещества в зимний период негашеной извести помещаемой в герметичные пластиковые капсулы, размещаемые в штабеле инициирование которой происходит при проникновении водосодержащего выщелачивающего раствора через направленно пробуриваемые отверстия Патент РФ №2728047 (Прототип).

Недостатками данного способа являются:

- штабели выщелачиваемых геоматериалов размещаются разрознено, что затрудняет использование тепла аккумулированного отработанными штабелями, а так же вынуждает прибегать к значительному отчуждению земель для размещения технологического полигона;

- аккумулированное в летний период тепло отработанными штабелями рассеивается в окружающую среду и не используется в технологических процессах КВ;

- возникает необходимость приобретения большого количества тепловыделяющих и теплоизолирующих материалов, что связано со значительными расходами.

Основными задачами изобретения являются:

- удлинение сезона ведения работ по КВ;

- улучшение изоляции штабелей от воздействия охлаждающей окружающей среды;

- снижение утечек тепла аккумулированного отработанными штабелями в летний период;

- эффективное и рациональное использование естественных энергоисточников и бросового тепла отработанных штабелей в технологических целях;

- снижение расходов на приобретение тепловыделяющих и теплоизолирующих материалов;

- получение дополнительного металла;

- повышение эффективности и снижение энергозатрат на KB золота. Требуемый технический результат при реализации изобретения предполагается получить с учетом:

- наличия на северо-восточных территориях РФ большого количества техногенных месторождений, в том числе в виде гале-эфельных отвалов первичной золотороссыпной добычи;

- геотехнических особенностей техногенных месторождений, которые сложены выветрелым геоматериалом, прошедшим многократную криогенную дезинтеграцию, легко поддающихся рыхлению и переработке;

- высокой скорости и эффективности КВ золота в виду его нахождения в несвязанной, тонкодисперсной форме;

- рационального использования бросового тепла отработанных штабелей, атмосферного тепла и солнечной радиации для предварительной оттайки и поддержания стабильного положительного температурного режима процессов КВ;

- рационального размещения обоих типов штабелей выщелачиваемых геоматериалов в непосредственном контакте друг с другом с минимальным количеством охлаждаемых поверхностей, требующих их теплоизоляции в холодный период;

- наличие опыта и технологий КВ в жестких климатических условиях.

Предлагается новый способ КВ золота из техногенного золотосодержащего геоматериала в условиях криолитозоны, включающий подготовку технологических площадок, выкладку на них противофильтрационных экранов, укладку выщелачиваемых геоматериалов и теплообразующих веществ находящихся в герметичных пластиковых капсулах в штабели, установку датчиков термоконтроля, оборудования для подачи выщелачивающего и откачки продуктивного растворов, отличающийся тем, что в весенне-летний период укладку упомянутого геоматериала, производят параллельными рядами, причем расстояние между штабелями определяют из соотнощения:

где Q - количество теплоты аккумулированное штабелем, Дж,

с - удельная теплоемкость выщелачиваемого золотосодержащего геоматериала, Дж/(кг⋅К),

ρ - плотность выщелачиваемого золотосодержащего геоматериала, кг/м³,

h - высота штабеля, м,

L - длина штабеля, м,

Т_р - рабочая температура выщелачивающего раствора, °С,

Т₀ - начальная температура геоматериала, °С,

Причем штабели направляют длинной осью с востока на запад, при этом высоту, ширину и длину штабелей устанавливают в соотношении 1:3:10, между штабелей укладывают гидроизоляционные покрытия, после чего проводят выщелачивание выложенных штабелей, по завершении выщелачивания, пространство между отработанными штабелями в осенний период заполняют золотосодержащим геоматериалом с образованием новых штабелей непосредственно контактирующих с отработанными штабелями, которые разделяют друг от друга гидроизоляционным покрытием, проводят выщелачивание новых штабелей, причем при наступлении осеннего периода, поверхности всех штабелей покрывают съемными теплоизоляционными матами.

Существенным отличительным признаком, введенным в формулу изобретения является укладка золотосодержащих геоматериалов между отработанными штабелями в специально сформированное межштабельное пространство с образованием новых штабелей, увеличивая тем самым вместимость технологического полигона, при значительном сокращении транспортных плеч доставки геоматериалов подлежащих КВ.

Другим отличительным признаком является размещение новых штабелей в непосредственном контакте с отработанными штабелями, разогретыми естественными и техногенными источниками, аккумулированное тепло которых используется для разогрева геоматериалов, в значительной степени снижая тем самым интенсивность их охлаждения в осенний период и, как следствие этого, способствуя значительному продлению сезона ведения работ по КВ.

Положительными факторами изобретения являются:

- максимально возможная, плотная схема размещения штабелей, что значительно сокращает количество обнаженных, охлаждаемых поверхностей, тем самым снижается степень их остывания в осенний период и, как следствие этого, уменьшаются объемы выполняемых теплоизоляционных работ и расходы на приобретение необходимых материалов;

- ускоренный разогрев штабелей солнечной радиацией и атмосферным теплом, за счет рациональной ориентации (длинной осью в восточно-западном направлении) и рекомендуемого соотношения их геометрических размеров;

- возможность двухъярусного размещения штабелей, в связи с наличием сплошной верхней поверхности первого яруса, пригодной для размещения второго яруса, что в последствии намного сокращает объемы и затраты на проведение работ по криоконсервации отработанных штабелей, а так же рекреационных и реабилитационных мероприятий при закрытии технологического полигона;

- значительно сокращается протяженность транспортных плеч, а так же технологических трубопроводов для подачи выщелачивающего и откачки продуктивного растворов, что существенно сокращает расходы на их прокладку и теплоизоляцию;

- значительно удлиняется сезон ведения работ, что способствует получению дополнительного металла.

Заявляемый способ поясняется двумя чертежами, на которых представлены общий вид технологического полигона с выложенными штабелями золотосодержащих геоматериалов (Фиг. 1) и вертикальный разрез (Фиг. 2).

Условные обозначения принятые на чертежах:

1. Сформированные технологические площадки КВ

2. Зумпфы для сбора продуктивного раствора

3. Противофильтрационный экран из высокопрочного полиэтилена

4. Выложенные штабели золотосодержащих геоматериалов подлежащих выщелачиванию

5. Датчики термоконтроля

6. Капсулы с теплообразующим веществом (известью)

7. Междуштабельные гидроизоляционные покрытия из полиэтиленовой пленки укладываемые на боковые поверхности штабелей.

8. Трубопровод для подачи выщелачивающего раствора.

9. Трубопровод для откачки продуктивного раствора.

10. Междуштабельное корытообразное открытое пространство

11. Вновь уложенный в штабель золотосодержащий техногенный геоматериал (штабель)

12. Съемный теплоизоляционный мат.

Заявляемый способ на практике реализуют следующим образом. Вначале в непосредственной близости от отвалов золотосодержащих техногенных геоматериалов подлежащих КВ формируют технологические площадки 1. Затем проходят зумпфы 2 и укладывают противофильтрационные экраны из полиэтиленовой пленки 3, на которые параллельными рядами на расчетном расстоянии друг от друга выкладывают штабели предварительно оттаяных (t ≥ 5°С) геоматериалов 4 с установкой датчиков термоконтроля 5 совместно с теплообразующим веществом (известью) находящимся в капсулах 6. После этого на боковые поверхности штабелей укладывают гидроизоляционные покрытия 7 и прокладывают трубопроводы для подачи выщелачивающего 8 и откачки продуктивного 9 растворов.

Выложенные штабели 4 выщелачивают в весенне-летний период по общепринятой технологии (Татауров С.Б. Трансформация и переработка золотосодержащего сырья в криолитозоне. - М.: Изд-во «Горная книга», 2008. -318 с. 31-37). Продуктивный золотосодержащий раствор самотеком стекает в зумпф 2 и по трубопроводу 9 поступает на дальнейшую переработку. По завершении выщелачивающих операций, корытообразное пространство между отработанными штабелями 10 в осенний период заполняют техногенным золотосодержащим геоматериалом 11, образуя таким образом новые штабели непосредственно контактирующие с уже отработанными, которые разделены друг от друга гидроизоляционными покрытиями 7. Вновь выложенные штабели так же оснащают всем необходимым оборудованием и подвергают выщелачиванию по традиционной технологии [2].

С наступлением осеннего периода, обнаженные поверхности всех штабелей покрывают съемными теплоизоляционными матами 12, предотвращая таким образом утечки тепла аккумулированного отработанными штабелями и предохраняя от промерзания вновь возведенные, обеспечивая при этом, стабильный технологический процесс и положительный температурный режим выщелачиваемых геоматериалов и, как следствие этого, высокое извлечение металла.

Кроме этого, при понижении температуры окружающей среды, по мере необходимости, в соответствии с показаниями датчиков термоконтроля 5, путем просверливания отверстий в герметичных наполненных негащеной известью капсулах 6, обеспечивается поступление в них водосодержащего выщелачиваемого раствора с инициированием экзотермической реакции гашения извести с выделением тепла, обеспечивая тем самым стабильный положительный температурный режим штабеля.

Основные преимущества предлагаемого способа:

- введение в народно-хозяйственный оборот техногенных золотосодержащих месторождений криолитозоны;

- получение дополнительного металла для пополнения золотовалютного резерва страны;

- получение дополнительной прибыли горнодобывающими предприятиями;

- снижение расходов на приобретение тепловыделяющих и теплоизоляционных материалов;

- возможность обогащения минерального сырья по цикличной схеме с обеспечением высоких темпов переработки техногенных золотосодержащих месторождений;

- возможность двухъярусного размещения штабелей в пределах технологического полигона;

- возможность доизвлечения золота из хвостов переработки штабелей первого яруса;

- снижение расходов на проведение работ по криоконсервации отработанных штабелей, а также рекультивационных и рекреационных мероприятий при закрытии технологических полигонов КВ;

- обеспечение занятости трудоспособного населения золотодобывающих регионов Севера;

- снижение себестоимости получаемого металла;

- снижение расходов на поддержание требуемого температурного режима штабелей;

- минимальное отчуждение площадей земной поверхности для размещения технологических полигонов КВ.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано, в частности, при вторичной переработке техногенных золотосодержащих геоматериалов кучным выщелачиванием в северных регионах. Способ кучного выщелачивания золота из техногенного золотосодержащего геоматериала в условиях криолитозоны включает подготовку технологических площадок, выкладку на них противофильтрационных экранов, укладку выщелачиваемого золотосодержащего геоматериала и теплообразующих веществ, находящихся в герметичных пластиковых капсулах, в штабели, установку датчиков термоконтроля, оборудования для подачи выщелачивающего и откачки продуктивного растворов. В весенне-летний период укладку геоматериала производят параллельными рядами, расстояние между штабелями определяют из определенного соотношения. Штабели направляют длинной осью с востока на запад, при этом высоту, ширину и длину штабелей устанавливают в соотношении 1:3:10. Между штабелями укладывают гидроизоляционные покрытия, после чего проводят выщелачивание выложенных штабелей. По завершении выщелачивания пространство между отработанными штабелями в осенний период заполняют золотосодержащим геоматериалом с образованием новых штабелей, непосредственно контактирующих с отработанными штабелями, которые разделяют друг от друга гидроизоляционным покрытием. Проводят выщелачивание новых штабелей. При наступлении осеннего периода поверхности всех штабелей покрывают съемными теплоизоляционными матами. Способ позволяет обеспечить стабильный технологический процесс и положительный температурный режим выщелачиваемых геоматериалов, снизить энергозатраты на кучное выщелачивание золота при высоком извлечении металла. 2 ил.

Способ кучного выщелачивания золота из техногенного золотосодержащего геоматериала в условиях криолитозоны, включающий подготовку технологических площадок, выкладку на них противофильтрационных экранов, укладку выщелачиваемого золотосодержащего геоматериала и теплообразующих веществ, находящихся в герметичных пластиковых капсулах, в штабели, установку датчиков термоконтроля, оборудования для подачи выщелачивающего и откачки продуктивного растворов, отличающийся тем, что в весенне-летний период укладку упомянутого геоматериала производят параллельными рядами, причем расстояние между штабелями определяют из соотношения:

где Q - количество теплоты, аккумулированное штабелем, Дж;

с - удельная теплоемкость выщелачиваемого золотосодержащего геоматериала, Дж/(кг⋅K);

ρ - плотность выщелачиваемого золотосодержащего геоматериала, кг/м³;

h - высота штабеля, м;

L - длина штабеля, м;

Т_р - рабочая температура выщелачивающего раствора, °С;

Т₀ - начальная температура геоматериала, °С,

причем штабели направляют длинной осью с востока на запад, при этом высоту, ширину и длину штабелей устанавливают в соотношении 1:3:10, между штабелями укладывают гидроизоляционные покрытия, после чего проводят выщелачивание выложенных штабелей, по завершении выщелачивания пространство между отработанными штабелями в осенний период заполняют золотосодержащим геоматериалом с образованием новых штабелей, непосредственно контактирующих с отработанными штабелями, которые разделяют друг от друга гидроизоляционным покрытием, проводят выщелачивание новых штабелей, причем при наступлении осеннего периода поверхности всех штабелей покрывают съемными теплоизоляционными матами.