Способ контроля процесса выщелачивания металлов из руд Советский патент 1990 года по МПК E21B43/28 

Изобретение относится к области горного производства, а именно к способам контроля процесса подземного выщелачивания (ПВ) металлов из руд пластово-инфильтрационных месторождений, осуществляемого путем фильтрации выщелачивающих растворов по порам проницаемой обводненной осадочной горной массы (песков, песчаников, гравийниксв и др.) рудовмещающего горизонта, содержащего полезные компо- ненты (металлы) и залегающего среди водоупоров (глин, алевролитов) на

глубине от нескольких десятков до нескольких сотен метров.

Целью изобретения является сокращение затрат на контроль среды, I Контроль процесса ПВ металлов из руд осуществляют на основе определения концентрации диоксида углерода (С04), образующегося при ПВ в результате химических реакций выщелачивающего агента, в частности серной кислоты, с карбонатами горно-рудной массы (кальцит СаС03 доломит Callg(C03)1, сидерит FeCO и др.):

СП

СП

со ьэ

00

МеС03+Н г804 MeS04+U.20+C01,,

где Не - Са, Hg, Fe.

Превышение концентрации диоксида углерода в газовой фазе какой-либо контрольной скважины по сравнению с его исходной (фоновой) концентрацией свидетельствует о том, что фильтруемые выщелачивающие растворы, например растворы серной кислоты, достигли определенной точки (зоны) горно-рудной массы, являющейся практически вертикальной проекцией ствола рассматриваемой контрольной скважины, и в этой точке (зоне) произошло выделение диоксида углерода вследствие химической реакции серной кислоты с минералами-карбонатами. Это приводит к нарушению равновесной концентрации диоксида углерода в поровом растворе в данной точке (зоне) горно-рудной массы и, как следствие, обусловливает его молекулярную диффузию, в том числе и вертикально вверх.

Вызванное такой диффузией нарушение равновесия по диоксиду углерода в вышележащих слоях (а водную фазу, как и необводненное пористое пространство приповерхностного грунта, можно разбить в направлении от точки химической реакции до земной поверхности на сколь угодно большое число весьма тонких слоев) неизбежно определяет стремление системы к возврату в исходное равновесное состояние и приво- дит к вертикальной диффузии диоксида углерода от слоя к слою вплоть до его попадания в контрольную скважину чере ее приемную поверхность.

Как показали натурно-полевые экс- перименты, диффузия диоксида к земной поверхности происходит достаточно - быстро (от нескольких минут до нескольких десятков минут).

Способ реализуют следующим образом

В пределах рудных тел, блоков, ячеек и т.п., а также за их границами (в плане) сооружают необходимую сеть контрольных скважин малой глубины (5-Ю м), забои которых располагают ниже (на 0,5-1 м) границы зоны аэрации грунта - границы доступа атмосферного воздуха в поры поверхностного слоя земли. В каждую скважину помеща- ют трубу (шланг) для отбора проб газовой фазы на диоксид углерода, причем один конец трубы (шланга) располагают в зоне забоя скважины (т.е.

15

20

5 „

35 з

45

,

91284

ниже зоны аэрации), а другой - У устья скважины, герметизируют его, снабжая запорной аппаратурой для отбора проб газовой фазы и подсоединения к газоанализатору. Скважины засыпают грунтом для предотвращения доступа атмосферного воздуха к нижнему концу трубы (шланга).

На фиг, 1 и 2 приведены примеры расположения контрольных скважин.

На фиг. 1 обозначены поверхность 1, почвенный слой 2, глины 3, пески 4 рудовмещающего горизонта, рудная залежь 5, зона б пластового окисления, направление 7 движения выщелачивающих растворов, направление 3 движения диоксида углерода (СО), граница 9 зоны аэрации, ореол 10 распространения выщелачивающих растворов, контрольная (наблюдательная) скважина 11, обсадная труба или шланг 12, пакер 13, вентиль 149 фильтр 15 и приемная поверхность 16 контрольной скважины.

На фиг. 2 обозначены: рудовмещаю- щий обводненный горизонт 17, закачные скважины 18, откачные скважины 19, направление 20 фильтрации (растекания) растворов за границы рудного тела, контур 21 фильтрации (растекания) растворов за границу рудного тела (залежи) на определенный период времени ПВ,

Из контрольных скважин отбирают пробы газовой фазы и анализируют их на диоксид углерода. Анализ газовой фазы на диоксид углерода осуществляют как дискретно, так и непрерывно, используя известные способы и средства определения, в том числе газоанализаторы на диоксид углерода.

Во время подземного выщелачивания металлов из руд растворами серной кислоты непосредственно после анализа газовой фазы на С0г или же после, предварительного схематического отражения динамики изменения полей концентрации диоксида углерода в рудном теле, блоке, ячейке и т.п. и их ореолах оперативно формируют управляющие воздействия на процесс ПВ, По данным концентраций диоксида углерода получают схемы полей концентрации диоксида углерода (в плане) в пределах блоков и за их границей, Поля концентрации диоксида углерода на различные периоды ПВ заметно отличаются. Например, на первой стадии анализа как

30

50

внутри блока ПВ, так и за его границей концентрация диоксида углерода составляет в основном 0,5-1,0%, и лишь на небольших участках она превышает 1% (исходная фоновая концентрация диоксида углерода 0,1%). Причем за пределами блока (с его северной, южной и восточной сторон) концентрации диоксида углерода в газовой фазе контрольных скважин близки к фоновой. Это свидетельствует о непоступлении в эти зоны выщелачивающих растворов серной кислоты и, следовательно, об отсутствии ее непроизводительного расхода. В то же время наблюдается увеличение концентрации диоксида углерода в полосах недр с юго-западной и юго-восточной сторон блока, что указывает на преимущественную фильт- рацию растворов серной кислоты в этих направлениях и, соответственно, на ее расход. Поля концентраций диоксида углерода через неделю свидетельствуют уже о появлении больших зон с концентрацией - 5% и даже участка внутри блока, где концентрация CDг 5%. Кроме того, значительна площадь за границей блока, на которой концентрация диоксида углерода составляет 0,5-1,0%.

Это указывает не только на направления преимущественной фильтрации растворов серной кислоты в недрах, но и на зоны в них с повышенной концентрацией минералов-карбонатов. Анализ динамики изменения полей концентрации С02 позволяет сформировать управляющие воздействия на процесс подзем - ного выщелачивания, обеспечить отно- сительное уменьшение объемов выщелачивающих растворов серной кислоты,

Q $ 0 5 0

д

5

подаваемых в закачные скважины западной и южной сторон шестигранного блока ПВ, при одновременном увеличении объемов откачки продуктивных растворов из откачных скважин с созданием более благоприятной депрессионной воронки внутри блока ПВ при обеспечении баланса объемов эакачных и откачных растворов, что обеспечивает резкое уменьшение фильтрации растворов серной кислоты за границы блока ПВ.

Формула изобретения

1.Способ контроля процесса выщелачивания металлов из руд, включающий бурение контрольных скважин с поверхности земли, оборудование их трубами, отбор через забои скважин по трубам продуктов взаимодействия выщелачивающих растворов с рудами и вмещающими породами, анализ отобранных продуктов на содержание контрольных веществ и установление по нему местоположения, динамики и интенсивности процесса выщелачивания, отличающийся тем, что, с целью сокращения затрат на контроль, предварительно определяют границу доступа атмосферного воздуха в поры поверхностного слоя земли, торцы контрольных скважин . располагают под указанной границей, герметизируют устья и стенки скважины, а в качестве контрольных веществ анализируют содержание газообразного диоксида углерода.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что,на забое контрольной скважины формируют сообщенную с ней контролирующую полость.

//у Т/Т V.V |

v a o

(VIM

ч..

.Jv

«

ЛЖв Г

iv -«I

1 « V 4

. ™ f

/ и«1л

t

f7 /x/; x/v, //«x fyr -1- . V.V

:..«Лг

.lo. v p.

I л %Ч

LI 1 « , 4 . I . f V

5 Э t i V n v - iSLtAA ifiiil. iW-iiv-. .

1

I

f7 /x/; x/v, //«x fyr -1- . V.V

:..«Лг

.lo. v p.

I л %Ч

I . f V

v - . iW-iiv-. .йШЙ

Изобретение относится к способам контроля процесса подземного выщелачивания. Цель - сокращение затрат на контроль среды. Способ контроля процесса выщелачивания металлов из руд включает бурение с поверхности земли контрольных скважин (С). В каждую С помещают трубу для отбора проб газовой фазы на диоксид углерода. Один конец трубы располагают в зоне забоя С, а другой - у устья С, герметизируют его, снабжая запорной аппаратурой для отбора проб газовой фазы и подсоединения к газоанализатору. Предварительно определяют границу доступа атмосферного воздуха в поры поверхностного слоя земли. Торцы контрольных С располагают под указанной границей. В качестве контрольных веществ анализируют содержание газообразного диоксида углерода. На забое контрольной С формируют сообщенную с ней контролирующую полость. По содержанию диоксида углерода устанавливают местоположение, динамику и интенсивность процесса выщелачивания. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

. . :. i -J V.04 . : .. /. . f J- ij ec 2ii2224 55e

. : : „ -;/b; S5W ssX W9su22 o

. у П|ГТ i и и ii |Ли iiti |Г|| i f

...% ; .,« Х С /ТТУА&ХЛХХХЛХХХ s V :,- -.. -. -. :.- v//.

.. . f .--. j - : «.VT7iv. .

- r NX

pu2J

iк

.

ff «

44

/

О.Юрковецкая

t 4 Фиг 2

Составитель Н.Руденко Техред М.Дидык

Корректор Н.Ревская