Способ складирования горных пород Советский патент 1992 года по МПК E21C41/26 

(Л

С

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при открытой разработке рудных тел. Цель изобретения - повышение эффективности складирования горных пород за счет концентрации полезных компонентов в наиболее технологичной для последующей отработки части отвала путем управления направлением миграции полезных компонентов. В основание отвала укладывают антифильтрационный слой пород. Формируют на нем внутренний слой пород, содержащий полезный компонент. На него укладывают внешний слой, обеспечивающий геохимический барьер для мигрирующих полезных компонентов. Причем внутренний и внешний слои формируют из пород, обладающих разным электрическим потенциалом. Обрабатывают верхний слой пород раствором. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке, главным образом открытой, месторождений полезных ископаемых, преимущественно рудных.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемым результатам является известный способ складирования горных пород, включающий формирование фильтрационного или экранирующего основания отвала, устройство экранирующего покрытия, укладку некондиционного полезного ископаемого и пород с низким содержанием полезного компонента и обработку поверхности верхнего яруса отвала раствором, при котором формируют слой горных пород в виде геохимического барьера для мигрирующих растворенных

полезных компонентов (заявка Kk 4452273 от 01.07.88, пол. решение от 29.03.90).

При реализации данного способа миграция полезных компонентов в большинстве случаев осуществляется под воздействием гравитационных сил, носит неуправляемый характер, и соответственно концентрация полезных компонентов происходит преимущественно в нижних слоях отвала, что затрудняет последующую его отработку и переработку обогащенных горных пород.

Цель изобретения заключается в повышении эффективности складирования горных пород за счет концентрации полезных компонентов в наиболее технологичной для последующей, отработки

ю

со Ч сл

части отвала путем управления направлением миграции полезных компонентов.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа складирования горных пород, включающего укладку в осно- вании отвала антифильтрационного слоя пород, формирование на нем внутреннего слоя из горной породы, содержащей полезный компонент, а внешнего слоя из горной породы, обеспечивающей геохимический барьер для мигрирующих полезных компонентов, обработку поверхности отвала растворами, внешний и внутренний слои формируют из горных пород, обладающих разным электрическим потенциалом.

При этом в зависимости от знака заряда основных носителей мигрирующих в растворе полезных компонентов внешний слой формируют из пород, обладающих электрическим потенциалом выше или ниже потен- циала пород внутреннего слоя.

Формируемый отвал представляет собой при этом техногенный гальванический элемент, условиями работы которого при миграции в растворе металлов являются: электрическая проводимость входящих в состав складируемых горных пород минералов; наличие электрически связанных между собой минералов, характеризующихся различными потенциалами; циркуляция растворов в массиве отвала (Козорин Л.Г. Экспериментальное исследование поведения халькогенидов меди в зоне окисления сульфидных- месторождений. Канд. дисс., Караганда, 1975, с. 25).

При складировании горных пород, минералы которых не характеризуются резко различными электрическими свойствами, для создания направленной миграции по- лезных компонентов, например, во внешнем слое отвала укладывают электрод, электрический потенциал которого устанавливают в зависимости от потенциала пород внутреннего слоя.

Поверхность сформированного отвала обрабатывают водой с растворенными в ней активными агентами, активизирующими процесс миграции полезных компонентов в водном растворе. Содержащие полезные компо- ненты минеральные образования внутреннего, например, нижнего слоя, представленного горными породами с низким их содержанием, непосредственно растворяются в воде или превращаются в результате химических реакций в легкорастворимые соединения, полезные компоненты в составе носителей определенного знака мигрируют под действием созданной разности потенциалов в направлении внешнего, например, верхнего слоя, где из-за

смены геохимической обстановки происходят осаждение полезных компонентов и их концентрация в пределах барьерного слоя, в результате чего концентрация полезных компонентов во внешнем слое отвала, наиболее технологичном для последующей селективности отработки, повышается и достигает промышленных значений. Таким образом вступившие во взаимодействие существенные признаки предложенной совокупности обеспечивают достижение поставленной цели и достижение качественно нового сравнительно с известными техническими решениями эффекта.

На фиг. 1 представлена схема складирования отвалов при горизонтальном расположении слоев разнокачественных пород; на фиг. 2 - то же, при наклонном расположении.

По первому варианту (фиг. 1) отвал включает антифильтрационный слой 1 в основании, нижний (внутренний) слой 2, сформированный из горных пород с низким содержанием полезных компонентов, обладающих способностью миграции в водном растворе и характеризующихся определенным электрическим потенциалом, верхний (внешний), барьерный слой 3, сформированный из горных пород, создающих резкую смену геохимической обстановки и образующих соответственно геохимический барьер 4 для мигрирующих полезных компонентов и обладающих отличным от пород внутреннего слоя 2 электрическим потенциалом, антифильтрационный экран 5 боковых поверхностей отвала, источник 6 воды и в необходимых случаях - выполненный, например, в виде металлической сетки электрод 7.

Второй вариант (фиг. 2) отличается расположением слоев разнокачественных пород (2 и 3) (и соответственно - геохимических барьеров 4), а также дренирующим покрытием 8 боковых поверхностей отвала 8.

Способ осуществляют следующим образом.

На подготовленную площадку укладывают в качестве основания отвала слой 1 горных пород с антифильтрационными свойствами (например, глинистых). Затем производят последовательно укладку слоя 2 горных пород с низким содержанием полезных компонентов и с определенным электрическим потенциалом и слоя (слоев) 3 горных пород, играющих роль геохимического барьера и характеризующихся отличным от пород слоя 2 (более или менее высоким, в зависимости от знака заряда основных носителей полезных компонентов)

потенциалом. При этом образуется геохимический барьер (барьеры) 4, характеризующийся резкой сменой геохимической обстановки в массиве отвала. Боковые поверхности отвала экранируют антифильтрационным экраном 5, например, глинистых пород, обработанных поверхностно-активными веществами (при горизонтальном рас- положении слоев) или покрывают дренирующим покрытием 8, например, песчаных пород (при наклонном расположении слоев). В необходимых случаях производят закладку электрода (электродов) 7. Поверхность отвала обрабатывают водой с содержащимися в ней активными агентами с помощью специальной установки.

В результате катоду техногенного гальванического элемента соответствует , например, внешняя часть отвала, аноду - внутренняя.

Содержащие полезные компоненты минералы слоя 2 растворяются в воде (непосредственно или после превращения в результате химических реакций в растворимые соединения); мигрируя под действием электрохимических сил в направлении к внешней части отвала (например, снизу вверх) в их составе в водном растворе, полезные компоненты проходят через геохимический барьер 4, где происходят резкое изменение геохимической обстановки и осаждение полезных компонентов с их концентрацией в горных породах внешнего барьерного слоя 3. Антифильтрационные покрытия (1 и 5) препятствуют потерям полезных компонентов с удалением растворов; дренирующие покрытия 8 способствуют удалению излишней очищенной от полезных компонентов воды.

Если минералы складируемых горных пород не характеризуются контрастными электрическими свойствами, то для создания направленной миграции (например, снизу вверх), например, во внешней части отвала укладывают выполненный, например, в виде металлической сетки электрод 7, например, отрицательный - при положительном заряде основных носителей мигрирующих полезных компонентов.

В результате осуществления способа обеспечивается высокая концентрация полезных компонентов в горных породах барьерного слоя 3, которые становятся вследствие этого кондиционными рудами, что обусловливает целесообразность и эффективность последующей раздельной отработки отвала и извлечения в результате переработки полезных компонентов из горных пород с повышенным (промышленным) их содержанием. При этом локализация полезных компонентов именно во внешней части отвала упрощает процесс его отработки, внутренняя часть отвала может не разрабатываться, а подвергаться рекультивации на

месте.

Примером конкретного выполнения предложенного способа может служить складирование сульфидосодержащих горных пород при открытой разработке медно0 рудного месторождения.

Первоначально производится планировка участка для размещения отвала и его покрытие слоем 1 горных пород с антифильтрационными свойствами (например, глини5 стых) мощностью 0,5 м. Затем производят отсыпку внутреннего слоя 2, состоящего из сульфидосодержащих горных пород, относимых по содержанию полезного компонента - меди к пустым породам, с

0 преобладанием, например, минерала ко- веллина (CuS), электрический потенциал которого равен + 0,20 мВ (см., например, Каравайко Г.П., Кузнецов С.И., Голомзин A.I/I. Роль микроорганизмов в выщелачива5 нии металлов из руд. М.: Наука, 1972, с. 96-100). Мощность данного слоя составляет, например, 8-10 м. Слой 3 формируют мощностью 3-5м из горных пород, играющих роль геохимического барьера для миг0 рирующей в растворе меди, например, включающих минералы, образующие восстановительную сероводородную среду, с преобладанием минерала домейкита (СизАз) электрический потенциал которого

5 равен +0,01 мВ. Боковые поверхности отвала экранируют покрытием слоем пород с антифильтрационными свойствами, например, глинистых, обработанных дополнительноповерхностно-активными

0 веществами. Поверхность отвала - верхнего слоя 3 обрабатывают водой с растворенными в ней активными агентами, в качестве которых выступают в данном случае кислоты, промышленной подачей от специальной

5 установки с помощью трубопровода.

При этом в горных породах слоя 2 медь образует легкорастворимые соединения, включающие, в частности, ионы СиНЗОзГ Си2+, и др. (см., например, Ханина P.M. Вли0 яние органических веществ и способ его устранения в инверсионной вольтапреро- метрии меди, свинца и кадмия в природных водах. Канд. дис., Свердловск, 1985), в составе которых мигрирует в водном растворе

5 под действием электрохимических сил и проходит через геохимический барьер 4, где происходит разложение образованных соединений и формирование осадка в слое 3. В результате этого полезный компонент - медь концентрируется в ограниченном объ еме - приповерхностном слое 3, где ее содержание достигает промышленных значений, что обусловливает целесообразность последующей раздельной отработки отвала с вовлечением горных пород внешнего слоя в переработку.

Положительный эффект предложенного технического решения заключается в повышении эффективности складирования горных пород путем концентрации полезных компонентов в ограниченном объеме с наиболее технологичной для последующей отработки отвала части, обусловленной формированием техногенного геохимичес - кого барьера и направленной вследствие созданной разности потенциалов миграцией.

Изобретение может быть использовано при разработке, преимущественно открытой, месторождений полезных ископаемых, в частности рудных, содержащих обладающие способностью миграции в водном растворе полезные компоненты.

Формула изобретения

Риг.

рование на нем внутреннего слоя из горной породы, содержащей полезный компонент, а внешнего слоя из горной породы, обеспечивающей геохимический барьер для мигрирующих полезных компонентов, обработку поверхности отвала растворами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности складирования горных пород за счет концентраций полезных компо0 нентов в наиболее технологичной) для последующей отработки части отвала путем управления направлением миграции полезных компонентов, внешний и внутренний слои формируют из горных пород, обладаю5 щих разным электрическим потенциалом.

0 3. Способ по п. 1,отличающийся тем, что внешний слой формируют из пород, обладающих электрическим потенциалом ниже потенциала пород внутреннего слоя. 4. Способ по п.п. 1-3, отличающий

5 с я тем, что во внешнем слое укладывают электрод, электрический потенциал которого устанавливают в зависимости от потенциала пород внутреннего слоя.