Результат интеллектуальной деятельности: Способ кучного выщелачивания золота из бедных руд в условиях криолитозоны

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для кучного выщелачивания золота из бедных руд золотосодержащих месторождений Севера.

Известен способ кучного выщелачивания металла в условиях многолетней мерзлоты, включающий формирование на подготовленном участке земли штабели в холодное время года из мерных окомкованных руд укладываемых на антифильтрационное основание, установку оборудования для подачи рабочих реагентов и откачки продуктивного раствора, предусматривающий использование в качестве источника тепла для предварительной оттайки мерзлой руды, вносимых в штабель в процессе его формирования легкорастворимых солей металлов с большой теплотой образования их водных растворов [1] (Прототип).

Недостатками этого способа являются: необходимость приобретения и завоза нужных тепловыделяющих ингредиентов, не производимых на Севере; сложность расчета их требуемого количества; отсутствие возможности контроля температурного режима штабеля и его направленного регулирования в течение всего процесса выщелачивания; обеспечение только начального, а не продолжительного по времени и так же точечного разогрева штабеля; не исключен так же как «недогрев», так и «перегрев» штабеля в отсутствии системы термоконтроля и средств регулирования температурного режима, что влечет снижение интенсивности процессов выщелачивания в первом случае, а во втором - преждевременное разложение выщелачивающего раствора с потерей активности; используемые соли металлов могут быть небезопасны для биоты и потребуется их нейтрализация, требующая дополнительных расходов.

Основными задачами изобретения являются: снижение расходов на приобретение тепловыделяющих материалов, а так же на предварительный разогрев и поддержание оптимальной температуры рудного штабеля; повышение эффективности процессов выщелачивания; снижение потерь металла; возможность введения в оборот наиболее бедных участков золотосодержащих месторождений и руд.

Предлагается новый способ кучного выщелачивания золота из бедных руд в условиях криолитозоны, включающий проходку котлована, сооружение на его дне противофильтрационного экрана, укладку выщелачиваемых руд и теплообразующего вещества в штабель, установку оборудования для подачи выщелачивающего и откачки продуктивного растворов, а так же возведение теплозащитного покрытия, сооружаемого поверх штабеля для предохранения его от промерзания в зимнее время, отличающийся тем, что в качестве теплообразующего вещества в зимний период используют негашеную известь, которую помещают в герметичные пластиковые капсулы, после чего капсулы по мере укладки штабеля размещают горизонтальными рядами ниже уровня контура подачи выщелачивающего раствора с установкой датчиков системы термоконтроля, по показаниям которых по мере проникновения выщелачивающего раствора через проделанные в капсулах сквозные отверстия контролируют экзотермическую реакцию гашения извести с выделением тепла, при этом для обеспечения возможности поддержания оптимального температурного режима по всему объему штабеля удельный расход теплообразующего вещества на разогрев 1 кг заштабелированной золотосодержащей руды, подлежащей кучному выщелачиванию определяют из соотношения:

где С_шт - теплоемкость руды, Дж/(кг⋅К); С_вл - теплоемкость воды (льда), Дж/(кг⋅К); W₀ - начальная влажность (льдистость) руды укладываемой в штабель, доли единиц; Т₀ - начальная температура руды, °С; L_ф - теплота плавления (замерзания) льда (воды), Дж/кг; Q - удельная мощность тепловыделения реагента (извести), кг/моль.

Наиболее значимые результаты при реализации нового способа заключаются: в снижении расходов на приобретение тепловыделяющих материалов, оттаивание и поддержание оптимального температурного режима штабеля, в особенности в холодное время года; увеличение скорости выщелачиваемых реакций и уменьшении потерь металла.

Существенным отличительным признаком, введенным в формулу изобретения является укладка в рудный штабель в процессе его формирования пластиковых капсул по строго определенной схеме, облегчающей их последующее нахождение, начиненных негашеной известью и герметично запаянных, которые в целях обеспечения первоначального разогрева штабеля и поддерживания стабильного температурного режима, в расчетном количестве перфорируются сквозными отверстиями, обеспечивая тем самым доступ подаваемого водосодержащего выщелачивающего раствора к известковому наполнителю; инициируя, таким образом, экзотермическую реакцию гашения с выделением тепла в нужном количестве, предотвращая к тому же охлаждение штабеля в зимнее время, обеспечивая экономный расход извести и возможность ведения работ с мерзлой рудой, а так же в зимний период.

Другим отличительным признаком является установка в формируемом штабеле датчиков системы термоконтроля, которая отслеживает температурный режим по всему его объему и обнаруживает наличие переохлажденных участков, в которые путем инициирования оставшихся капсул вышеописанным способом подается дополнительное тепло, стабилизируя температурные условия и процесс выщелачивания в оптимальном режиме.

Следующий существенный отличительный признак, в сравнении с аналогом заключается в том, что в качестве источника тепла вместо солей используется экзотермический процесс гашения водой извести, которая является широко распространенным в природе, дешевым и экологически чистым материалом.

Немаловажным положительным фактором является такое обстоятельство, что при реакции гашения извести водой выделяется кислород, который значительно активизирует процессы выщелачивания, повышает растворимость золота и, как следствие этого, степень его извлечения, существенно сокращая потери.

Заявляемый способ поясняется чертежом (Фиг. 1), на котором показан вертикальный разрез сформированного в котловане рудного штабеля с расстановкой всего необходимого для выщелачивания оборудования.

Условные обозначения, принятые на чертеже:

1 - пройденный котлован

2 - противофильтрационный экран (мат) из высокопрочного полиэтилена

3 - защитный слой из песка для защиты экрана (мата) от механических повреждений

4 - зумпф для сбора продуктивного раствора

5 - погружной насос для откачки продуктивного раствора

6 - продуктивный трубопровод

7 - выложенный в подготовленном котловане рудный штабель

8 - датчики термоконтроля

9 - герметичные пластиковые капсулы, заполненные негашеной известью

10 - контур из перфорированных труб для подачи выщелачивающего раствора

11 - теплоизоляционное покрытие для защиты штабеля от промерзания

12 - наружная грунтовая обваловка штабеля

Заявляемый способ на практике реализуют следующим образом. Вначале проходят любым способом котлован 1 требуемых размеров, дну которого придают чашеобразную форму, а затем на него укладывают гидроизоляционный мат из полиэтиленовой пленки 2. Поверх мата отсыпают защитный слой песка 3 предохраняющий его от механических повреждений. В центральной, пониженной (минимальной) отметке дна котлована сооружают зумпф 4 для сбора продуктивного раствора, где устанавливают погружной насос 5, а затем прокладывают трубопровод 6 для его откачки.

После этого котлован заполняют выщелачиваемой рудой, формируя штабель 7. В процессе формирования штабеля по всему объему размещают в нужном количестве датчики термоконтроля 8 и требуемое количество пластиковых капсул 9 заполненных негашеной известью, которые размещают горизонтальными рядами в шахматном порядке по высоте штабеля в строго фиксированном положении облегчающим их нахождение.

Затем поверх возведенного штабеля возводят горизонтально укладываемый контур 10 из перфорированных труб для подачи выщелачивающего раствора, а после этого, с обеспечением требуемого зазора теплоизоляционное покрытие 11 из материала с высоким термическим сопротивлением для защиты от атмосферного холода.

После этого, снаружи выложенного штабеля для обеспечения его конструктивной устойчивости возводят ограждение 12 путем обваловки его землеройной техникой по всему периметру грунтом (породой) получаемым от проходки котлована.

Работы по кучному выщелачиванию металла в выложенном, оборудованном всем необходимым рудном штабеле выполняют в следующей последовательности. Вначале по показаниям датчиков термоконтроля 8 определяют температурные параметры штабеля 7 по всему объему и если они ниже требуемых (+5°С) производят его предварительный разогрев. Для этого в штабель 7 с помощью вибраторов внедряют буровые инструменты с помощью которых в расчетном количестве капсул 9 просверливают сквозные отверстия, а затем подают по контуру 10 подогретый водосодержащий выщелачивающий раствор, инициируя, таким образом экзотермическую реакцию гашения извести с выделением тепла разогревающего рудный штабель до требуемой температуры, основываясь на показаниях термодатчиков 8.

Разогретый рудный штабель 7 далее выщелачивают по общепринятой технологии [2]. Продуктивный золотосодержащий раствор по гидрозащитному мату 2 стекает в зумпф 4, откуда его откачивают насосом 5 и направляют по трубопроводу 6 на дальнейшую переработку.

При необходимости, в случае понижения температуры отдельных участков штабеля, вышеописанным способом активируют другие капсулы, поддерживая таким образом, оптимальный температурный режим по всему его объему вплоть до полного окончания процесса выщелачивания.

Основные преимущества предлагаемого способа:

- низкие потери, повышенная скорость и степень растворения золота, за счет активизации процессов выщелачивания кислородом, выделяемым при реакции гашения извести водосодержащим раствором, в условиях оптимального температурного режима;

- снижение общей продолжительности процессов обогащения, в особенности мерзлой руды, за счет высокого темпа предварительного разогрева рудного штабеля высокопотенциальным теплом выделяемым гашением извести, а так же повышенной скоростью процессов выщелачивания;

- снижение расходов на приобретение более дешевых, природных, но в то же время активных, экологически чистых тепловыделяющих материалов, а так же на поддержание вследствие этого оптимального температурного режима рудного штабеля, обеспечивая тем самым удешевление процессов выщелачивания золота;

- возможность введения в оборот беднотоварных участков золотосодержащих месторождений и руд, за счет снижения всех видов расходов на их обогащение кучным выщелачиванием, с получением дополнительного металла.

Источники информации:

1. Патент РФ №2249104

2. Татауров С.Б. Оценка россыпного золотосодержащего сырья криолитозоны для обоснования комбинированной геотехнологии кучного выщелачивания золота // Записки горного института. - 2010. - Т. 189. - С. 154-161.