СПОСОБ ДОБЫЧИ МЕТАЛЛОВ ИЗ ХРАНИЛИЩ ЛЕЖАЛЫХ ОТХОДОВ ОБОГАЩЕНИЯ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУД
METHOD TO PRODUCE METALS FROM STORAGES OF STALE WASTES OF POLYMETAL ORE DRESSING

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано на действующих горно-обогатительных предприятиях, на балансе которых состоят хранилища лежалых отходов обогащения полиметаллических руд, а также предприятиями, созданными специально для разработки хвостохранилищ.
В литературе и в патентных документах описаны способы разработки хвостохранилищ, среди которых можно выделить 3 принципиально отличных группы: способы, предусматривающие механическую выемку отходов открытым или подземным способом и их транспортирование на переработку; способы, предусматривающие гидравлическую выемку отходов и транспортирование в переработку гидротранспортом; способы, предусматривающие выщелачивание отходов без их перемещения за пределы хранилищ.
Известен способ разработки хвостохранилища (RU 2199665 С1), который характеризуется тем, что оконтуренный в пределах осушенного хвостохранилища участок с кондиционным содержанием полезного компонента отрабатывают механическим способом с помощью проходческого щита, применяемого для проходки коллекторов под дорогами без нарушения поверхностного слоя земли, а отделенный кондиционный песок гидротранспортом направляют на обогатительную фабрику для извлечения полезных компонентов. Недостатки способа - дорогостоящее оборудование для проходки, невозможность применения на маломощных хранилищах отходов.
При разработке маломощных и мощных техногенных месторождений, в частности для извлечения ценных компонентов редких и благородных металлов из старых, осушенных хвостохранилищ использован способ (RU 2177548 С1), который характеризуется тем, что площадь хвостохранилища делится на выемочные блоки, по центру которых с помощью землеройной техники (драглайна) проходят траншею, в ней для транспортирования полезного ископаемого устанавливается ленточный конвейер, а для бурения горизонтальных скважин в массиве применяется бурошнековая установка, располагаемая на платформе, перемещаемой по раме ленточного конвейера. Транспортирование отделенного от массива полезного ископаемого производится шнеком до устья скважины, где буровая мелочь поступает на ленточный конвейер для дальнейшего транспортирования на обогатительную фабрику. Использование предлагаемого способа позволит предусмотреть более рациональное использование отходов запасов месторождений и значительно повысить эффективность извлечения ценных полезных компонентов редких и благородных металлов техногенных месторождений из старых, осушенных хвостохрапилищ. Недостатки - низкая производительность бурошнековой установки, необходимость строительства фабрики, не решают вопрос о размещении отходов после переработки сырья на фабрике.
Известен способ разработки хвостохранилищ обогатительных фабрик (RU 2199011 С1), который включает отработку хвостов экскаватором и транспортирование их на обогатительную фабрику. Предварительно оконтуривают участок хвостохранилища с кондиционным содержанием полезных компонентов, разбивают его на заходки. По длине заходок устанавливают оградительную погружную крепь, после чего в пределах заходок производят селективную выемку песков. При этом некондиционные пески экскаватором переваливают в соседнюю отработанную заходку, а кондиционные пески грузят экскаватором в автосамосвал и отправляют на обогатительную фабрику. Изобретение позволяет снизить разубоживание песков и затраты на извлечение полезных компонентов. Недостатки способа - требуется селективная выемка отходов, что технически трудно осуществимо ввиду весьма малой толщины отдельных слоев, различных по технологическим свойствам.
Известен способ (RU 2184235 С1), который характеризуется тем, что оконтуренные в пределах хвостохранилища участки с кондиционным содержанием полезных компонентов отрабатывают путем перевода песков в водонасыщенную смесь. Образующаяся пульпа по другим скважинам самотеком под действием сил гравитации поступает в трубопровод, проложенный в подземной горной выработке, и транспортируется на обогатительную фабрику для извлечения из нее полезных компонентов. Способ разработки позволяет значительно сократить затраты на добычу и переработку песков хвостохранилища на обогатительной фабрике. Схожим вариантом, предусматривающим гидродобычу песков хвостохранилища, является способ, описанный в патенте RU 2184234 С1. Недостатками этих способов является необходимость добычи всего объема сырья для переработки на обогатительной фабрике.
Известен способ разработки хвостохранилища (RU 2205956 С1), который характеризуется тем, что производят выщелачивание полезных компонентов из предварительно оконтуренных участков кондиционных песков хвостохранилища, которые разбивают на блоки правильной формы, в которых по центру и по периметру бурят скважины до контакта с подстилающими некондиционными песками, создают трещину гидроразрыва под эксплуатационным блоком, заполняют ее твердеющим составом (жидким стеклом, цементом, смолой), создавая гидроизоляцию блока снизу. Выщелачивание металлов производят нагнетанием раствора. Недостаток способа - низкая фильтрационная способность массива хвостохранилища, в связи с чем продолжительность выщелачивания будет весьма длительной, что экономически неприемлемо.
Использование выщелачивания при разработке хвостохранилищ предусмотрено способом, защищенным RU 2176730 С2. Технический результат заключается в создании посредством акустической кавитации, возбуждаемой электрическим источником импульсного давления в выщелачивающем растворе, физико-химических условий, интенсифицирующих процесс выщелачивания. В способе кучного выщелачивания полезных ископаемых, включающем размещение рудной массы на подготовленную площадку с системой подачи и сбора растворов, подачу выщелачивающего раствора, обработку рудной массы электрическим током и сбор продуктивного раствора, согласно изобретению перед обработкой электрическим током подачу выщелачивающего раствора в рудную массу производят до ее насыщения, а электрообработку производят с помощью электрогидравлического устройства, производящего в рудной массе электрические разряды. Эти разряды производят и повторяют с интенсивностью, обеспечивающей возбуждение в насыщающем рудную массу выщелачивающем растворе акустическую кавитацию, достаточную для образования заданного количества перекиси водорода. Рудную массу на подготовленную для выщелачивания площадку размещают слоями, при этом электрогидравлическим устройством обрабатывают каждый слой. Рудную массу обрабатывают, например, электрогидравлическим плугом, при этом верхнюю по толщине половину слоя отсыпают из песковой руды, а по мере увеличения высоты кучи интенсивность обработки слоев увеличивают. Недостатками способа является высокая стоимость электрообработки, низкая фильтрационная способность материала хвостохранилищ, высокая продолжительность процесса выщелачивания.
Известен способ RU 93026198 А, который может быть использован для разработки техногенных месторождений, представленных песчаными породами, месторождений песчано-гравийных пород, а также россыпных и приморских месторождений в виде тонких фракций, хлопьев, гелей металлов. Способ включает выемку лежалых хвостов земснарядом, разделение их в гидроциклоне на крупную и мелкую фракции, складирование фракций с помощью гидротранспорта, обезвоживание в картах намыва, отгрузку обезвоженных мелких фракций экскаватором в автотранспорт. Между прудом-отстойником и водоемом для земснаряда оставляют перемычку, вдоль которой во внутренний отвал складируют крупную фракцию, отделяемую гидроциклоном, установленным на земснаряде. Мелкую фракцию подают в сгуститель, затем - в одну из карт намыва. Уровень воды в бассейне и глубину разработки земснарядом регулируют перекрытием водоподводящего канала, изменением расстояния от земснаряда до сгустителя и от сгустителя до карты намыва, а также уровнем воды в карте намыва. Водосбросные колодцы оборудованы съемными фильтрами и сетками соответственно для механического и электролитического улавливания цветных, редких и драгоценных металлов. Рама и корпус земснаряда оборудованы съемными сетками для электролитического улавливания цветных, редких и драгоценных металлов.
К недостаткам известных способов относится недостаточное использование принципиально различных технологических свойств сырья хранилищ лежалых отходов обогащения, которые приобретаются в процессе длительного хранения отходов на дневной поверхности. Детально процессы преобразований и принципиально различные свойства отходов обогащения описаны в геологической литературе. В связи с приобретением различных технологических свойств необходимо при создании способов разработки хвостохранилищ предусматривать особые способы геологического изучения массивов. В этой связи к недостаткам известных способов можно также отнести применение кернового, либо шнекового бурения для изучения хранилищ лежалых отходов, проводимое на стадии геологической разведки. Это искажает получение исходных данных о строении массивов, так как в ходе такого бурения происходит усреднение отходов.
К недостаткам известных способов также относится разработка хранилищ отходов путем выемки и переработки усредненного сырья по технологическим схемам, характеризующимся высокими капитало- и материалоемкими затратами, а также высокими эксплуатационными расходами на переработку всего объема добываемых отходов без учета особенностей их вещественного состава.
К недостаткам известных способов относится извлечение одного-двух ценных компонентов, исключая возможность комплексного извлечения цветных, редких и благородных металлов из добываемого сырья.
Задачей изобретения является устранение присущих известным техническим решениям недостатков.
Поставленная задача решается способом добычи металлов из хранилищ лежалых отходов обогащения полиметаллических руд, заключающимся в траншейном вскрытии хранилища, выявлении слоев, содержащих легкорастворимые формы цветных металлов и слоев, содержащих благородные металлы, валовой выемке лежалых отходов из хранилища, фракционном разделении упомянутых лежалых отходов на более мелкую сульфидную фракцию, обогащенную благородными металлами и более крупную фракцию, обогащенную цветными металлами, и раздельном выщелачивании упомянутых мелкой сульфидной фракции и более крупной фракций.
В этом случае можно осуществить сернокислое выщелачивание мелкой сульфидной фракции, обогащенной благородными металлами, при этом, перед выщелачивапием упомянутую фракцию предварительно целесообразно предварительно окомковать.
При этом также целесообразно для некоторых воплощений изобретения осуществлять чановое выщелачивание более крупной фракции, обогащенной цветными металлами.
Способ осуществляется следующим образом.
Сначала проводят геологическое изучение массива хвостохранилища путем его траншейного вскрытия. Изучают массив в срезе, описывают прошедшие процессы вторичного минералообразования. В ходе изучения разрезов хвостохранилища выявляют слои, характеризующихся различным вещественным составом, а также физико-механическими свойствами.
Выделяют слои, содержащие легкорастворимые формы цветных металлов и слои, содержащие благородные металлы. Для каждого вида техногенцых отходов (каждого выделенного слоя) предусматривают отдельные решения - параметры и режимы технологий разработки и переработки нетрадиционного минерального сырья, в полной мере учитывающие технологические свойства отходов.
Разработку хранилища лежалых отходов обогащения производят первоначальным снятием бульдозером, либо иным способом, верхнего приповерхностного слоя аэрации. Низкое содержание ценных компонентов в этом слое обуславливает низкую эффективность технологии их переработки. Верхний приповерхностный слой не перерабатывают.
В дальнейшем способ иллюстрируется чертежом, который представляет технологическую схему разработки хвостохранилища путем валовой выемки отходов, фракционного разделения по крупности и переработки выщелачиванием по раздельным циклам.
Позиции означают следующее:
1 - массив хранилища, представленный двумя технологическими группами отходов (слоями);
2 - экскаватор;
3 - конвейерный транспорт добываемых хвостов;
4 - сепарационная установка (узел грохочения);
5 - бункер-дозатор надрешетного продукта и компонентов шихты;
6 - склад с шихтой;
7 - барабанный окомкователь;
8 - оборудование для укладки штабелей кучного выщелачивания;
9-11 - штабели кучного выщелачивапия;
12 - отработанный штабель кучного выщелачивания;
13, 14 - выщелачиваемые штабели с системой сбора, циркуляции и переработки продуктивных растворов;
15, 16, 17 - штабели кучного выщелачивания хвостов другого вещественного состава;
18 - закладочный комплекс;
19 - транспортер;
20-22 - подземные горные выработки;
23 - выработанное подземное пространство.
После снятия верхнего слоя лежалые отходы (1) извлекают экскаваторными заходками при помощи экскаваторов (2) на всю мощность хвостохранилища сплошной валовой выемкой с развитием фронта работ от одного фланга хвостохранилища к другому. Под валовой выемкой понимается выемка лежалых отходов без разделения их на сорта.
После выемки отходы доставляют конвейерным транспортом (3), либо автотранспортом на узел грохочения (4). Разделение фракций осуществляют грохочением на месте добычи. Таким образом, достигают разделение материала на подрешетный продукт - более мелкую сульфидную фракцию, обогащенную благородными металлами и надрешетный продукт - более крупную фракцию, обогащенную цветными металлами. Надрешетный продукт подают на узел шихтования (5), где смешивают с компонентами шихты со склада (6). Надрешетный продукт перед окомкованием может не смешиваться с другими компонентами. Окомкование производят на любом предназначенном для этого аппарате, например, барабанном окомкователе (7). Окомкованпый материал укладывают в штабели выщелачивания (9-11) посредством любого предназначенного для этого оборудования (8). Производят сернокислотное выщелачивание с извлечением цветных и редких металлов.
Надрешетный продукт может быть переработан, например, методом чанового выщелачивания, если в ходе геологического изучения установлено, что большинство минералов цветных металлов находятся в легкорастворимых (быстрорастворимых) минеральных формах.
Подрешетный продукт - с повышенным содержанием благородных металлов подается на окомкование и укладывается в отдельные штабели (15-17) для выщелачивания более активными реагентами, например, цианидом натрия, что позволяет получить на горно-обогатительном предприятии благородные металлы в виде товарных слитков. Отработанные кучным выщелачиванием штабели обезвреживаются, расформировываются, материал поступает через транспортер (19) на закладочный комплекс (18) и используется в качестве сырья для приготовления закладочной смеси, которая по подземным горным выработкам (20-22) подается в выработанное подземное пространство (23).
Таким образом, достигается полная отработка хранилищ лежалых отходов обогащения, высвобождение территорий, занятых ими, комплексное использование минерального сырья и высокий эколого-экономический эффект.
Преимущества способа: возможность переработки разносортного минерального сырья в раздельных циклах с извлечением цветных, редких и благородных металлов; высвобождение земель, занятых отходами; комплексное использование минерального сырья, что обусловливает высокую экологическую и экономическую эффективность изобретения.