СИСТЕМА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ РУД ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ Российский патент 2023 года по МПК E21B43/28 

Изобретение относится к системам, реализуемым при гидрометаллургической переработке руд и техногенных отходов, и может быть использовано при перколяционном выщелачивании ценного компонента в условиях низких температур.

Известна система для изучения технологических показателей фильтрационного выщелачивания в колонках в термостатических средах, состоящая из колонки, заполненной рудой, сосуда Мариотта, дозатора для подачи раствора, контактного термометра, мерного сосуда, тройника, мешалки, реле, лабораторного автотрансформатора, электронагревателя, корпуса термостата с водой, дегазатора (см. Луценко И.К., Белецкий В.И., Давыдова Л.Г. Бесшахтная разработка рудных месторождений. М.: Недра, 1986).

Недостатком системы является отсутствие возможности оценки технологических показателей при низкой температуре выщелачиваемых руд, помещённых в колонку. Этот недостаток обусловлен тем, что предложенная система для изучения технологических показателей фильтрационного выщелачивания не позволяет учесть количество выделяемого тепла при физико-химических реакциях в рудах и образуемых растворах. Данный недостаток приводит к снижению достоверности полученных экспериментальных данных при оценке технологических параметров выщелачивания руд. Поэтому оно не может быть использовано, в связи с низкой достоверностью полученных для оценки экспериментальных данных.

Известна также система для изучения технологических параметров выщелачивания руд при низких температурах, позволяющая оценить влияние грунтов, имитирующих геологический разрез или его часть. Система включает грунтовый лоток с проницаемым слоем руд, глинистого водоупора, питающей ёмкости, питающей камеры, перфорированной стенки со стеклотка

нью, дренажной камеры (см. Справочник по геотехнологии урана / Под ред. Д.И. Скворцова. // М.: Энергоатомиздат. - 1997. стр. 593).

Недостатком предложенной системы является отсутствие возможности оценки конструктивных параметров, обусловленных влиянием внутренних и внешних теплоисточников на технологические параметры выщелачивания руд. Кроме того, система не позволяет учесть влияние таких факторов как форма рудного штабеля на грунтовом лотке, ориентировка его относительно внешнего теплоисточника (энергии Солнца), а также оценить влияние внутреннего теплоисточника при протекании физико-химических реакций при выщелачивании металлов из минерального сырья.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемой является система для изучения технологических параметров кучного выщелачивания металлов из руд в холодный период времени (низкие температуры воздуха) (см. патент RU № 2282716, МПК Е21В 43/28, опуб. 27.08.2006. Бюл. № 24).

Известная система для изучения технологических параметров кучного выщелачивания металлов из руд и геотехногенного сырья, в условиях низких температур, содержит холодильную камеру с вентилятором и грунтовым лотком, установленным на платформе, закрепленной на раме при помощи шарнира с одной стороны и домкрата с другой, питающую ёмкость, при этом грунтовый лоток снабжен системой орошения руды и дозатором подачи рабочего раствора в систему орошения, датчики в виде гирлянд из термопар для прецизионных измерений температуры руды при поглощении или выделении энергии в результате физико-химических реакций выщелачивания металла, и гирлянд из терморезисторов для наблюдения за изменением температуры руды, связанные с мостом сопротивления и самописцем для регистрации температур, между грунтовым лотком и платформой установлена система для сбора и транспортировки выщелоченного раствора.

Недостатком известного технического решения является отсутствие возможности моделирования физико-химического воздействия солнечной

энергии на материал грунтового лотка, размещённого в холодильной камере и закрытого со всех сторон. Существенным недостатком предложенной системы также является отсутствие возможности учёта влияния мёрзлого грунта «льда-цемента» в криолитозоне на нижнюю поверхность материала, размещённого на грунтовом лотке. Кроме того, в известном техническом решении отсутствует возможность учёта влияния реакционной силы статистического давления (σ = ρ · Η) от высоты формируемого рудного штабеля. Поэтому математическая модель оценки эффективности выщелачивания руд имеет существенные недостатки, связанные с отсутствием особенностей конструктивных параметров штабеля и физико-механических и гранулометрических особенностей используемого минерального сырья.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей системы за счет изучения влияния солнечной энергии на материал штабеля, реакционной силы статистического давления от высоты рудного штабеля и влияния мерзлого грунта на нижнюю поверхность штабеля.

Результат достигается тем, что система для изучения технологических параметров кучного выщелачивания руд при низких температурах, содержащая холодильную камеру с вентилятором и грунтовым лотком, установленным на платформе, закрепленной на раме при помощи шарнира с одной стороны и домкрата с другой, питающую ёмкость, при этом грунтовый лоток снабжен системой орошения руды и дозатором подачи рабочего раствора в систему орошения, датчики в виде гирлянд из термопар для прецизионных измерений температуры руды при поглощении или выделении энергии в результате физико-химических реакций выщелачивания металла, и гирлянд из терморезисторов для наблюдения за изменением температуры руды, связанные с мостом сопротивления и самописцем для регистрации температур, между грунтовым лотком и платформой установлена система для сбора и транспортировки выщелоченного раствора, отличается тем, что снабжена морозильной камерой с устройством подачи воздуха, установленной между

холодильной камерой и платформой, а также снабжена каркасом, выполненным в виде продольной балки с вертикальными стойками, установленными над грунтовым лотком, нагрузочным механизмом, выполненным в виде гидродомкрата с распорной пластиной для замера статического давления с учетом высоты рудного штабеля и плотности материала, подготавливаемого для формирования штабеля, установленными между продольной балкой и грунтовым лотком с возможностью вертикального перемещения, при этом система сбора и транспортировки выщелоченного раствора состоит из разгрузочного отверстия, трубопровода и приемника выщелоченного раствора, а верх холодильной камеры выполнен со сквозным окном, закрытым светопрозрачным материалом.

На фиг.1 изображена система для изучения технологических параметров кучного выщелачивания руд и техногенного сырья в условиях низких температур.

Система содержит: холодильную камеру 1 с вентилятором 2 и сквозным окном 3, закрытым светопрозрачным материалом, грунтовый лоток 4, сформированный штабель 5, снабжённый датчиками в виде гирлянд из терморезисторов 6 и гирлянд из термопар 7, связанных с мостом сопротивления 8 и самописцем 9, регистрирующего аппаратурного комплекса 10, питающую емкость приготовления рабочего раствора (термостат) 11, дозатор подачи рабочего раствора 12, систему орошения 13, систему сбора и транспортировки выщелоченного раствора, состоящего из разгрузочного отверстия 14, трубопровода 15 и приёмника раствора 16, каркас, выполненный в виде продольной балки 17 и вертикальных стоек 18, нагрузочный механизм, состоящий из гидродомкрата 19 с распорной пластиной 20, насосную масляную станцию 21 с соединительным шлангом 22 гидродомкрата, манометра для снятия результатов измерения 23, морозильной камеры 24 с устройством подачи воздуха 25, платформы 26, лотка мёрзлого грунта 27, механического домкрата 28, шарнира 29, рамы 30.

Система для изучения технологических параметров выщелачивания руд при низких температурах работает следующим образом.

Грунтовый лоток 4 размещается в холодильной камере 1, снабжённой сквозным окном 3, закрытым светопрозрачным материалом, с целью прямого попадания на материал штабеля 5 внешней солнечной энергии (Солнца). Далее, с помощью вентилятора 2, устанавливается заданная температура воздуха в холодильной камере 1 (точность измерения ±0,1 °С). В грунтовом лотке 4 размещают гирлянды из терморезисторов 6 (точность определения ±0,1 °С), служащих для наблюдения за изменением температуры руды и гирлянды из термопар 7 для прецизионных измерений температуры руды при поглощении или выделении энергии в результате физико-химических реакций выщелачивания металла (точность определения ±0,05 °С). Данные измерения температур регистрируются с помощью моста сопротивления 8 и самописца 9, расположенных в регистрирующем аппаратурном комплексе 10.

Приготовленный рабочий раствор для орошения руды направляют из термостата 11 через дозатор 12 в систему орошения руды 13 и грунтовый лоток 4. Выщелоченный раствор в штабеле 5, насыщенный металлом, поступает через разгрузочное отверстие 14 в трубопровод 15 и приёмник сбора растворов 16.

Система для изучения технологических параметров дополнительно снабжена каркасом, выполненным в виде продольной балки 17 с вертикальными стойками 18, установленными на грунтовом лотке 4 с нагрузочным механизмом, выполненным в виде гидродомкрата 19 с распорной пластиной 20, для замера статического давления (σ) с учётом высоты рудного штабеля (Н) и плотности материала (р), подготавливаемого для формирования штабеля на технологической площадке. Нагрузочный механизм, связанный с гидродомкратом 19 и распорной пластиной 20, позволяет путём использования насосной масляной станции 21, снабжённой регистрирующим манометром 23 и соединительным шлангом 22, передать заданное давление на гидродомкрат 19.

Поверхность массива мёрзлого грунта на технологической площадке для размещения рудного штабеля очищают от растительного слоя, проходят скважины для отбора из них керна в виде частных проб по глубине промерзания массива грунта. Отобранные пробы подвергают операциям дробления и перемешивания. Усреднённую среднюю пробу размещают на лоток мёрзлого грунта 27 и направляют для установки в морозильную камеру 24 с помощью платформы 26, с возможностью вертикального перемещения механическим домкратом 28.

На входе морозильная камера 24 дополнительно снабжена устройством 25, позволяющим регулировать подачу холодного воздуха через мёрзлый грунт, размещённый на лотке 27 морозильной камеры 24.

Результаты экспериментальных исследований системы для изучения технологических параметров кучного выщелачивания руд при низких температурах позволяют сделать заключение об эффективности использования предложенной системы и дать комплексную оценку влияния на процесс кучного выщелачивания металлов внешних и внутренних теплоисточников, без существенных экономических затрат на проведение эксперимента, при повышении достоверности полученных данных измерений в условиях криолитозоны.

Предложенное изобретение относится к специальным гидрометаллургическим методам переработки полезных ископаемых, а именно к системам оценки процессов кучного выщелачивания ценных металлов при низких температурах окружающей среды. Система для изучения технологических параметров кучного выщелачивания руд при низких температурах содержит холодильную камеру с вентилятором и грунтовым лотком, установленным на платформе, закрепленной на раме при помощи шарнира с одной стороны и домкрата с другой, питающую емкость. Грунтовый лоток снабжен системой орошения руды и дозатором подачи рабочего раствора в систему орошения, датчиками в виде гирлянд из термопар для прецизионных измерений температуры руды при поглощении или выделении энергии в результате физико-химических реакций выщелачивания металла, и гирлянд из терморезисторов для наблюдения за изменением температуры руды, связанных с мостом сопротивления и самописцем для регистрации температур. Между грунтовым лотком и платформой установлена система для сбора и транспортировки выщелоченного раствора. Система снабжена морозильной камерой с устройством подачи воздуха, установленной между холодильной камерой и платформой, а также снабжена каркасом, выполненным в виде продольной балки с вертикальными стойками, установленными над грунтовым лотком, нагрузочным механизмом, выполненным в виде гидродомкрата с распорной пластиной для замера статического давления с учетом высоты рудного штабеля и плотности материала, подготавливаемого для формирования штабеля, установленными между продольной балкой и грунтовым лотком с возможностью вертикального перемещения. Система сбора и транспортировки выщелоченного раствора состоит из разгрузочного отверстия, трубопровода и приемника выщелоченного раствора, а верх холодильной камеры выполнен со сквозным окном, закрытым светопрозрачным материалом. Технический результат - повышение достоверности экспериментальных данных, полученных в системе для изучения технологических параметров выщелачивания руд и расширение количества контролируемых параметров при низких температурах в криолитозоне. 1 ил.

Система для изучения технологических параметров кучного выщелачивания руд при низких температурах, содержащая холодильную камеру с вентилятором и грунтовым лотком, установленным на платформе, закрепленной на раме при помощи шарнира с одной стороны и домкрата с другой, питающую емкость, при этом грунтовый лоток снабжен системой орошения руды и дозатором подачи рабочего раствора в систему орошения, датчиками в виде гирлянд из термопар для прецизионных измерений температуры руды при поглощении или выделении энергии в результате физико-химических реакций выщелачивания металла, и гирлянд из терморезисторов для наблюдения за изменением температуры руды, связанных с мостом сопротивления и самописцем для регистрации температур, между грунтовым лотком и платформой установлена система для сбора и транспортировки выщелоченного раствора, отличающаяся тем, что снабжена морозильной камерой с устройством подачи воздуха, установленной между холодильной камерой и платформой, а также снабжена каркасом, выполненным в виде продольной балки с вертикальными стойками, установленными над грунтовым лотком, нагрузочным механизмом, выполненным в виде гидродомкрата с распорной пластиной для замера статического давления с учетом высоты рудного штабеля и плотности материала, подготавливаемого для формирования штабеля, установленными между продольной балкой и грунтовым лотком с возможностью вертикального перемещения, при этом система сбора и транспортировки выщелоченного раствора состоит из разгрузочного отверстия, трубопровода и приемника выщелоченного раствора, а верх холодильной камеры выполнен со сквозным окном, закрытым светопрозрачным материалом.