СПОСОБ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ПОЛЕЗНЫХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ СЫРЬЯ
UNDERGROUND LEACHING METHOD OF MINERAL RESOURCES FROM RAW MATERIAL

Изобретение относится к подземному выщелачиванию полезных компонентов из сырья и может быть использовано при переработке руд, отходов добычи (вскрышные породы), обогащении (пиритные и пирротиновые хвосты), пиро- и гидрометаллургии (шлаки, шламы).
Известен способ выщелачивания ценных компонентов из рудной залежи, включающий вскрытие ее скважинами, подачу в залежь технической воды, подогретого кислородсодержащего газа и катализатора для интенсификации процесса окисления минералов в залежи, выщелачивание ценных компонентов из руды, получение и переработку продуктивного раствора [1].
Осуществление этого способа сопровождается затратами на приобретение катализатора, кислорода и энергии для подогрева кислородсодержащего газа.
Наиболее близким к изобретению является способ подземной разработки месторождений полезных ископаемых, включающий подготовку руд к выщелачиванию разрушением их через скважины, образование подземных камер, перемещение разрушенных руд, формирование выработанного пространства, заполнение его закладкой, выщелачивание разрушенной руды и выдачу обогащенного раствора на поверхность. Повышение извлечения полезных компонентов осуществляют буровым разрушением руды вокруг пробуренной скважины, формированием подземной камеры, на стенки которой наносят гидроизоляционное покрытие, перемещением разрушенной руды в гидроизолированную подземную камеру и выщелачиванием руды в камере горячей электролизной катодной водой. Заполнение выработанного пространства производят оставшимся после выщелачивания руды материалом [2].
Способ по [2] характеризуется применением электролизной катодной воды, затратами энергии на ее нагревание.
Изобретение решает задачу снижения затрат энергии на выщелачивание сырья и утилизации рудничной металлосодержащей воды.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе подземного выщелачивания полезных компонентов из сырья, включающем закладку пустот подземных выработок в виде камеры сырьем, их герметизацию, монтаж в выработках трубопроводов и патрубков для подачи выщелачивающего раствора в сырье, воздуха для окисления минералов сырья и доставку продуктивного раствора на переработку, перед выщелачиванием осуществляют строительство емкости для сбора рудничной воды и приготовления выщелачивающего раствора и располагают ее ниже камеры, а выщелачивание ведут при повышенных температурах и давлении, которое поддерживают в течение требуемого времени перекрытием задвижек патрубков, которые перед перекрытием используют для подачи выщелачивающего раствора в сырье и доставки продуктивного раствора на переработку. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом (чертеж).
Переход, например, с открытой разработки месторождения карьером 1 на подземную систему добычи руды осуществляют вскрытием глубокой части рудной залежи стволом шахты 2, квершлагами 3 и ортами 4. Залежь отрабатывают отдельными подземными выработками - камерами. Для камеры 5 на дне карьера формируют потолочину 6, представляющую обычно целик руды. Подину 7 создают на дне камеры также как, правило, из целика руды. Потолочину, подину и стенки отработанной камеры и проходы из нее в другие выработки герметизируют для минимизации потерь растворов. Например, проход в квершлаг перекрывают перемычкой 10.
Емкость 8 для сбора шахтной воды и приготовления выщелачивающего раствора располагают ниже отработанной камеры 5. Углубление места расположения емкости повышает температуру ее стенок и выщелачивающего раствора.
В камере 5 монтируют трубопровод 9 с задвижкой в точке h и перфорацией на высоте H, патрубки 11 и 12 с задвижками для подачи в камеру воздуха и вывода из нее продуктивного раствора прокладываются соответственно через потолочину 6 и перемычку 10. Камеру закладывают сырьем, предназначенным для выщелачивания.
Рудничную металлосодержащую воду накапливают в емкости 8 до объема, достаточного для проведения процесса выщелачивания. Выщелачивающий раствор из емкости 8 по трубопроводу 9 подают в сырье камеры 5 при закрытых задвижках патрубков 11 и 12. При достижении оптимального давления в камере 5 задвижку на трубопроводе 9 (точка h) закрывают, и выщелачивание сырья ведут при повышенных температурах и давлении, т.е. в автоклавном режиме, технологические параметры которого определяют предварительно проведенными экспериментами и расчетами. Концентрированный продуктивный раствор доставляют из камеры 5 на переработку гидрометаллургическими методами через патрубок 12 [3].
Когда давление в камере сравняется с шахтным, задвижку патрубка 11 открывают, чтобы обеспечить доступ воздуха в выщелачиваемое сырье при использовании пауз в его орошении при выщелачивании. При необходимости воздух подают в камеру под давлением. Расположение емкости 8 для сбора шахтной воды и приготовления выщелачивающего раствора ниже отработанной камеры 5 позволяет использовать тепло недр Земли для нагревания раствора. Автоклавный режим выщелачивания сырья закладки и повышенное давление выщелачивающего раствора в закладке из сырья, поддерживаемое в течение требуемого времени перекрытием задвижек патрубков, осуществляется без расхода энергоносителей.
Отработка потолочин и подин, представленных целиками руды, производится после завершения цикла выщелачивания созданием слоев твердеющей закладки и другими методами [4].
Источники информации
1. Авт. свид. СССР №1641985, кл. E21B 43/28; опубл. 05.04.91. БИ №14 (аналог).
2. Патент на изобретение SU 1794188 A3, МПК E21C 41/16, опубл. 04.02.1993, БИ №5. - С.222 (прототип).
3. Дренажные воды - источник техногенного гидроминерального сырья на Урале / О.Н.Грязнов, С.В.Палкин, В.П.Новиков и др. // Изв. вуз. Горный журнал. - 1997. - №11-12. - С.58-65.
4. Отработка предохранительных массивов с уплотненной закладкой / Аглюков Х.И., Удалов А.Е., Сашурин А.Д. и др. // Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ». - 2008, - 228 с.