Способ комбинированной разработки месторождений золота из россыпей и техногенных минеральных образований

Изобретение относится к технологии разработки золотосодержащих россыпей и может быть использовано при отработке природных россыпных месторождений, преимущественно с тонким, мелким и дисперсным золотом, и техногенных минеральных образований.

Известен способ разработки россыпей, включающий удаление торфов и выемку песков, осуществляемые средствами механизации с промыв кой извлеченных песков на промприборах [1].

Недостатком известного способа является невысокое извлечение металла, обусловленное его потерями, как на стадии выемки золотосодержащих песков россыпей, так и на стадии их промывки.

Известен экологически чистый способ подземного выщелачивания благородных металлов, преимущественно золота и серебра, из руд на месте их залегания [2], включающий последовательную закачку растворов реагентов в пласт через систему закачных скважин и откачку продуктивных растворов через систему откачных скважин с последующей переработкой продуктивного раствора путем сорбции, цементации или электролиза, выщелачивание ведут в две стадии, причем на первой стадии используют раствор хлора, а также известен способ скважинного выщелачивания золота из глубокозалегающих россыпей и техногенных минеральных образований [3], включающий подачу в продуктивный пласт активированных выщелачивающих растворов через систему закачных скважин с последующим извлечением золота, в том числе - способы [4-5], включающие подачу первичных выщелачивающих растворов в обрабатываемый объект через систему закачных скважин, продуцирование из них вторичных активных выщелачивающих растворов непосредственно в области контакта с обрабатываемым объектом и откачку продуктивных растворов через систему откачных скважин с последующим извлечением из них ценных компонентов, и - способ [6] геотехнологической разработки месторождений, включающий повышение трещиноватости массива взрывным рыхлением, подачу выщелачивающего раствора в массив, гидроизоляцию его поверхности, удаление продуктивного раствора и подачу на извлечение из него полезного компонента и восстановление свойств самого раствора, после чего восстановленный раствор вновь подают в массив через скважину.

Анализируемые способы не решают в комплексе задачу полной отработки россыпей, в том числе низкопродуктивных участков месторождения.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ кучно-скважинного выщелачивания золота из техногенных минеральных образований или песков неглубокозалегающих россыпей, включающий бурение закачных скважин, подачу через них в продуктивный пласт активированных выщелачивающих растворов, сбор продуктивных растворов, последующее сорбционное извлечение золота из продуктивных растворов, предварительно в выщелачиваемом материале формирование дренажных выработок путем локального извлечения золотосодержащей минеральной массы из зон с повышенным содержанием илисто-глинистых фракций и/или промышленно ценных компонентов, бурение закачных скважин между дренажными выработками. Извлеченную при формировании дренажных выработок минеральную массу подвергают агломерации с выщелачивающим раствором и цементом и складируют ее на поверхности зон с пробуренными скважинами, после чего осуществляют закачку концентрированных растворов выщелачивающих реагентов в оставшуюся неизвлеченной золотосодержащую минеральную массу и техногенное образование или пески россыпи через систему закачных скважин, производят этими растворами диффузионное выщелачивание золота, после чего орошают минеральную массу через поверхность и через закачные скважины водой или низкоконцентрированными растворами, производят дренаж продуктивных растворов через сформированные дренажные выработки и сорбционное извлечение золота из продуктивных растворов [7].

Недостатком известного способа является низкая технологическая и экологическая эффективность его применения, обусловленная полномасштабным применением выщелачивания на участках продуктивных и низкопродуктивных пластов месторождения, т.е. с высоким и низким содержанием ценных компонентов, увеличивающим длительность процесса и экологическую нагрузку вследствие широкомасштабного использования химических реагентов в процессе выщелачивания.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение технологической и экологической эффективности разработки месторождения за счет комбинирования системы разработки и развития массообменных процессов.

Технический результат достигается за счет того, что в способе комбинированной разработки месторождений золота из россыпей и техногенных минеральных образований, включающем вскрытие месторождения с последующей опережающей очистной выемкой балансовых песков и формированием выработок с локальным извлечением золотосодержащей минеральной массы с повышенным содержанием ценных компонентов, бурение закачных скважин между выработками, подачу через них, в оставшийся низкопродуктивный пласт, первичных активированных выщелачивающих золото растворов, продуцирование из них продуктивных растворов посредством выстаивания в низкопродуктивном пласте, сбор продуктивных растворов посредством дренажа, последующее извлечение золота на сорбент, после первого этапа гравитационной переработки части балансовых песков и формирования выработок хвосты промывки балансовых песков с тонкими фракциями недоизвлеченного мелкого и пластинчатого золота и хвосты шлиховой гравитационной обработки размещают в гидроизолированной центральной зоне выработки, по периметру которой сформирована разделяющая гидроизолированная дамба с дренажным окном сорбционных кассет, сопрягающимся с гидроизолированной секцией накопителя маточных растворов, при этом, параллельно последующему этапу гравитационной переработки части балансовых песков, осуществляется подача растворов с активными окислителями для шлиховых минералов в закачные скважины, пробуренные до плотика низкопродуктивного пласта, а затем, после технологической паузы - растворов, содержащих выщелачивающие золото реагенты, при этом осуществляется сбор продуктивных растворов из низкопродуктивного пласта посредством их дренажа в направлении ближайших выработок к промежуточной зоне, расположенной перед разделяющей гидроизолированной дамбой и имеющей гидроизолированные перемычки и гидроизолированное дно, при этом после накопления продуктивных растворов выше уровня верхней кромки разделяющей гидроизолированной дамбы осуществляется поступление продуктивных растворов в гидроизолированную центральную зону выработки с выщелачивающимися хвостами промывки балансовых песков и хвостами шлиховой гравитационной обработки, прохождение через дренажное окно сорбционных кассет, гидроизолированную секцию накопителя маточных растворов на внешние сорбционные колонны, связанные с емкостью первичных активированных выщелачивающих золото растворов, причем емкость растворов с активными окислителями связана с закачными скважинами и гидроизолированной центральной зоной выработки.

Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.

На фиг. 1 - схема участка комбинированной разработки россыпного месторождения золота; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 выделенного фрагмента выработки с разделяющей гидроизолированной дамбой и гидроизолированной центральной зоной.

После вскрытия месторождения гравитационная переработка выполняется с помощью оборудования 1 для промывки балансовых песков 2 и доводочного оборудования 3 шлихообогатительного участка 4. Посредством опережающей очистной выемки балансовых песков 2 формируют выработки 5 с локальным извлечением золотосодержащей минеральной массы с повышенным содержанием ценных компонентов. Между выработками 5 формируются закачные скважины 6, проходящие до плотика 7 через низкопродуктивный пласт 8. Извлечение золота на сорбент осуществляется во внешних сорбционных колоннах 9. Хвосты промывки 10 балансовых песков 2 с тонкими фракциями недоизвлеченного мелкого и пластинчатого золота и хвосты шлиховой гравитационной обработки 11 размещают в гидроизолированной центральной зоне 12 выработки 5. По периметру 13 выработки 5 сформирована разделяющая гидроизолированная дамба 14 с дренажным окном 15 сорбционных кассет 16, сопрягающимся с гидроизолированной секцией накопителя 17 маточных растворов. Выработки 5 имеют промежуточную зону 18, расположенную перед разделяющей гидроизолированной дамбой 14 и имеющей гидроизолированные перемычки 19 и гидроизолированное дно 20. Дренаж осуществляется в направлении 21 ближайших выработок 5 к промежуточной зоне 18. Разделяющая гидроизолированная дамба 14 имеет верхнюю кромку 22, выше уровня 23 которой поднимается продуктивный раствор. Внешние сорбционные колонны 9 связаны с емкостью 24 первичных активированных выщелачивающих золото растворов. Емкость 25 растворов с активными окислителями связана с закачными скважинами 6 и гидроизолированной центральной зоной 12 выработки 5. Для исключения дренажа подземных вод в выработки 5 по границам блоков 26 проводят дренажные канавы 27.

Способ комбинированной разработки месторождений золота из россыпей и техногенных минеральных образований выполняется следующим образом.

По результатам опробования бурового материала осуществляют оконтуривание балансовых песков 2 и низкопродуктивных пластов 8. Проводят по границам блоков 26 месторождения дренажные канавы 27. Осуществляют вскрытие месторождения с последующей опережающей очистной выемкой балансовых песков 2 и формированием выработок 5 с локальным извлечением золотосодержащей минеральной массы с повышенным содержанием ценных компонентов. После вскрытия месторождения гравитационная переработка выполняется с помощью оборудования 1 для промывки балансовых песков 2 и доводочного оборудования 3 шлихообогатительного участка 4. Между выработками 5 осуществляют бурение закачных скважин 6 и подачу через них, в оставшийся низкопродуктивный пласт 8, первичных активированных выщелачивающих золото растворов. Осуществляют диффузионное выщелачивание в низкопродуктивном пласте 8 с формированием продуктивных растворов посредством выстаивания, сбор продуктивных растворов посредством дренажа и последующее извлечение золота на сорбент. После первого этапа гравитационной переработки части балансовых песков 2 и формирования выработок 5 хвосты промывки 10 балансовых песков 2 с тонкими фракциями недоизвлеченного мелкого и пластинчатого золота и хвосты шлиховой гравитационной обработки 11 размещают в гидроизолированной центральной зоне 12 выработки 5, по периметру 13 которой сформирована разделяющая гидроизолированная дамба 14 с дренажным окном 15 сорбционных кассет 16, сопрягающимся с гидроизолированной секцией накопителя 17 маточных растворов. После декантации тонкой фракции хвостов промывки 10 балансовых песков 2 вода из выработки 5 откачивается. Параллельно последующему этапу гравитационной переработки части балансовых песков 2 осуществляется подача растворов с активными окислителями для шлиховых минералов в закачные скважины 6, пробуренные до плотика 7 низкопродуктивного пласта 8. После технологической паузы осуществляется подача в закачные скважины 6 растворов, содержащих выщелачивающие золото реагенты. Дренаж из низкопродуктивного пласта 8 продуктивных растворов осуществляется в направлении 21 ближайших выработок 5 к промежуточной зоне 18, расположенной перед разделяющей гидроизолированной дамбой 14 и имеющей гидроизолированные перемычки 19 и гидроизолированное дно 20. После накопления продуктивных растворов выше уровня 23 верхней кромки 22 разделяющей гидроизолированной дамбы 14 осуществляется поступление продуктивных растворов в гидроизолированную центральную зону 12 выработки 5 с выщелачивающимися хвостами промывки 10 балансовых песков 2 и хвостами шлиховой гравитационной обработки 11. Продуктивные растворы далее поступают через дренажное окно 15 сорбционных кассет 16 в гидроизолированную секцию накопителя 17. Полученные первичные маточные растворы с относительно большим содержанием золота подают на внешние сорбционные колонны 9, связанные с емкостью 24 первичных активированных выщелачивающих золото растворов. Из емкостей 24 и 25 осуществляется дозированная подача подготовленных растворов к закачным скважинам 6 и гидроизолированной центральной зоне 12 выработки 5. Из формируемых выработок 5 периодически отбирают пробы вторичных растворов с активными окислителями и продуктивных растворов, анализируют их соответственно на первом этапе на двухвалентное железо и марганец, на втором этапе - на золото. При не превышении задаваемых пороговых значений этих компонентов в соответствующих растворах их, минуя внешние сорбционные колонны 9, повторно закачивают в низкопродуктивный пласт 8 для достижения требуемой степени окислительной подготовки минеральной массы и доизвлечения из нее золота.

Пример конкретного выполнения способа. Маломощная золотоносная россыпь Кручина, Забайкальский край - с мощностью пласта песков 1- 1,5 м и с глубиной залегания от 3,5 до 4,3 м - представлена преимущественно песчано-гравийным материалом с содержанием глинисто-слюдистой фракции не более 10% по массе. Золото представлено мелкими (до 0,5 мм) и тонкими (0,1-0,25 мм) пластинчатыми и реже - изометричными частицами, а также - инкапсулированными и дисперсными формами, включенными в решетку магнетита и других шлиховых минералов субмикронными и наноразмерными частицами. Распределение золота в пласте крайне неравномерное: участки с содержанием свыше 2 г/м³ граничат с участками содержанием менее 200 мг/м³. Содержание золота в шлиховой фракции составляет от 1,3 до 17,5 г/т.

По предлагаемому способу осуществлялось бурение скважин эксплуатационной разведки. По результатам анализа проб выделяли обогащенные участки с содержанием золота более 500 мг/м³ при наличии в них гравитационно обогатимого (размером более 0,25 мм) золота. Добытые пески промыли на промприборе. Отделившуюся песчано-глинистую фракцию - хвосты промывки 10 балансовых песков 2 после гравитационной обработки с недоизвлеченным мелким и пластинчатым золотом, полученную на промприборе, смывали в выработки 5 через отводные канавы. Хвосты шлиховой гравитационной обработки 11 после съемки и извлечения видимого золота при их доводке на ШОУ накапливали и периодически загружали фронтальным погрузчиком в выработки 5. После декантации тонкой фракции хвостов промывки 10 балансовых песков 2 воду из выработки 5 откачивали. Между выработками 5, с относительно низким содержанием золота (менее 500 мг/м³) осуществляли бурение закачных скважин 6. После обсадки закачных скважин 8 пластиковыми трубами в низкопродуктивный пласт 8 песков подавали насосом раствор с активными окислителями для шлиховых минералов. Дренаж раствора с активными окислителями осуществлялся через пласт с коэффициентом фильтрации 0,5-1,2 м/сутки. Обеспечивалось окисление магнетита, с частичной трансформацией его в гематит и гетит, и - пирита, с частичным выщелачиванием из этих минералов железа. Щелочная компонента раствора обеспечивала снижение силы сцепления между частицами глин и мелкими кварцевыми частицами, что в последствии обеспечило доступ растворов, содержащих выщелачивающие золото реагенты - цианиды, к мелким частицам золота. Раствор, накапливаемый в выработке, доукрепляли свежеприготовленным концентрированным раствором гидрокарбонатно-пероксидного состава, который через пять-семь суток закачивали в низкопродуктивный пласт 8 песков россыпи через закачные скважины 6. Окончание процесса окислительной подготовки зафиксировано через 1,5 месяца, при этом содержание железа в оборотном окисляющем растворе достигло 1850 мг/л. Далее в пласт осуществляли закачку растворов, содержащих выщелачивающие золото реагенты - активированный цианидный раствор. Содержание золота в получаемых продуктивных растворах скважинного выщелачивания изменялось от 0,25 до 1,3 мг/л. Полученный продуктивный раствор вторичных выщелачивающих растворов при содержании в нем золота до 0,75 мг/л сливался через отводные трубки, оставленные в борту выработки 5. При более высоком содержании золота подавался непосредственно на сорбцию. После выхода из внешней сорбционной колонны 9 с углем маточный раствор доукреплялся цианидом до уровня 1,5 г/л. При падении содержания золота в продуктивном растворе скважинного выщелачивания на завершающем этапе до 0,15 мг/л подачу выщелачивающего раствора в скважины прекратили. После этого завершили кюветное выщелачивание в котлованах до падения содержания золота в хвостах 0,15 г/т. Общее извлечение золота из россыпи при использовании комбинированного способа разработки составило 85%.

Способ комбинированной разработки месторождений золота из россыпей и техногенных минеральных образований обеспечивает повышение технологической и экологической эффективности за счет комбинирования системы разработки и развития массообменных процессов.

Источники информации

1. Шорохов С.М. Технология и комплексная механизация разработки россыпных месторождений. М., Недра 1973. 768 с.

2. Пат. РФ №2074958. Экологически чистый способ подземного выщелачивания благородных металлов, преимущественно золота и серебра, из руд на месте их залегания.

3. Пат. РФ №250464. Способ скважинного выщелачивания золота из глубокозалегающих россыпей и техногенных минеральных образований.

4. Пат. РФ №2423607. Способ скважинного выщелачивания металлов из руд, россыпей и техногенных минеральных образований.

5. Пат. РФ №2609030. Способ скважинного выщелачивания золота из глубокозалегающих россыпей.

6. Пат. РФ №2395683. Способ геотехнологической разработки месторождений.

7. Пат. РФ №2553811. Способ кучно-скважинного выщелачивания золота из техногенных минеральных образований или песков неглубокозалегающих россыпей.