ПОТОЧНАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ КРУГЛОГОДИЧНОГО КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ МЕТАЛЛОВ ИЗ РУД
FLOW LINE FOR YEAR-ROUND HEAP LEACHING OF METALS FROM ORES

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для кучного выщелачивания металлов из руд.
Известна поточная линия для выщелачивания металлов (например, золота) включающая узел рудоподготовки, гидроизоляционное основание для размещения на нем дробленых продуктов, рудного штабеля, систему орошения, состоящую из отделения приготовления реагентных растворов и напорной магистральной трубопроводной сети, выполненной в виде уложенных на поверхности штабеля перфорированных труб с дозаторами, емкость-сборник металлосодержащих растворов, отстойник, цементатор, реактор кислотного разложения, нутч-фильтр, сушильную печь, руднотермическую печь, реактор для нейтрализации кислотных растворов и промывочных вод. (Дементьев Е.В., Лодейщиков В.В., Пятаков В.Г. и др. Анализ, добыча и переработка полезных ископаемых. - Сборник научных трудов. - Иркутск, Иргиридмет, 1998. с.358.)
Недостатком известной поточной линии для выщелачивания металлов является ограниченный период работы во времени, так как она не может работать круглогодично из-за низких температур воздуха и отсутствия системы утепления штабеля.
Известна также поточная линия для кучного выщелачивания благородных металлов в условиях низких температур, с теплозащитным покрытием и особым конструктивным выполнением днища и боковых стенок рудного штабеля. Штабель оборудован специальными устройствами, состоящими из мембраны и двух электродов, по которым пропускается электрический ток. Для предохранения штабеля от промерзания, на верхней его поверхности укладывают греющий кабель, выполненный в виде плоского змеевика, а также легко раскладываемые гибкие теплозащитные покрытия (см. патент РФ №2249102, Е21В 43/28, заявл. 16.07.2003, опубл. 27.03.2003 г.).
Недостатком данного технического решения является сложность его реализации в условиях низких температур и низкая надежность геотехнологического комплекса выщелачивания благородных металлов из руд из-за отсутствия технической возможности регулирования теплового режима рудного штабеля и предохранения рабочих растворов от промерзания.
Наиболее близким техническим решением является поточная линия для круглогодичного выщелачивания благородных металлов, включающая последовательно установленные друг за другом рудный штабель с противо-фильтрационным экраном, систему дренажа, железобетонную кювету, борт кюветы, самотечный трубопровод, буферную емкость, насос, напорный трубопровод, систему орошения, заглубленную в приповерхностный слой рудного штабеля, устройство для осаждения благородных металлов, устройство для доукрепления растворов, устройство для подогрева раствора, установленное перед системой орошения, комплекс устройств для сбора и переработки насыщенных растворов, размещенный ниже границ сезонного промерзания грунтов, включающий самотечный трубопровод, приемную емкость, насос, напорный трубопровод, аварийную емкость (см. патент РФ №2298092, Е21В 43/28, заявл. 06.06.2005 г., опубл. 27.04.2007 г.).
Недостатком известного решения является сложность осуществления работ в условиях низких температур, что обусловлено образованием противофильтрационных «мертвых» зон в штабеле, резко замедляющих процесс кучного выщелачивания металлов из руд. Кроме того, отсутствует контроль режимов переработки выделенных насыщенных растворов, что ведет к возникновению аварийных ситуаций по загрязнению подземных вод из-за возможных проливов и утечек растворов ниже границы сезонного промерзания грунтов.
Поэтому требуется перейти от неудовлетворительно протекающих диффузионных процессов выщелачивания руд в штабеле к направленным фильтрационным приемам, позволяющим повысить технологические показатели (выход и степень извлечения ценных компонентов), экологическую безопасность и надежность комплекса по переработке насыщенных растворов в зимний период за счет постоянного контроля требуемых режимов и удобства обслуживания аппаратов сбора и выделения металлов из раствора в линии.
Все вышеуказанные мероприятия позволяют исключить образование мертвых противофильтрационных зон в штабеле и осуществить переход от низкоэффективного диффузионного массопереноса выщелачивающего агента к интенсифицирующим фильтрационным процессам, обеспечить надежность геотехнических систем и экологическую безопасность технологического комплекса, повысить эффективность режимов концентрирования насыщенных растворов и степени извлечения ценных компонентов из них при значительном сокращении времени отработки штабеля.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса выщелачивания металлов из руд в период отрицательных температур за счет возможности теплофизического регулирования этого процесса в штабеле, повышение экологической безопасности и надежности поточной линии.
Сущность изобретения в том, что поточная линия для круглогодичного кучного выщелачивания металлов из руд, включающая последовательно установленные друг за другом рудный штабель, систему дренажа, железобетонную кювету, борт кюветы, насос, трубопровод, устройство для подогрева раствора, систему орошения, укрытую теплозащитным материалом, устройство для приема насыщенных растворов, насос с напорным трубопроводом, комплекс устройств для сбора и переработки насыщенных растворов, отличается тем, что она дополнительно снабжена теплогазогенератором паровоздушной смеси, системой вертикальных и наклонных перфорированных труб, установленных в штабеле и снабженных датчиками измерения температуры, соединенными гибкой связью с устройством контроля и управления технологическим процессом, при этом вход теплогазогенератора связан с устройством контроля и управления технологическим процессом, а выход соединен с патрубками, закрепленными сверху перфорированных труб, устройство для приема насыщенных растворов выполнено в виде решета и двух последовательно установленных друг за другом модулей, первый из которых на входе соединен с решетом, а второй, снабженный нагревательными элементами для подогрева раствора, на выходе соединен с насосом и напорным трубопроводом, связанными с комплексом устройств для сбора и переработки насыщенных растворов, при этом комплекс размещен в обогреваемом помещении.
Поточная линия отличается также тем, что расстояние между вертикально установленными перфорированными трубами в штабеле задается теплофизическими свойствами руд, выщелачиваемых при отрицательных температурах, а угол установки наклонных перфорированных труб определяется углом наклона борта кюветы.
На фиг.1 изображена поточная линия круглогодичного кучного выщелачивания металлов из руд с размещенными в штабеле вертикальными и наклонными съемными перфорированными трубами в штабеле; на фиг.2 - съемная перфорированная труба с крышкой и закрепленным неподвижным патрубком, снабженная внутри датчиком измерения температуры.
Поточная линия для круглогодичного кучного выщелачивания металлов из руд содержит последовательно установленные друг за другом рудный штабель 1, систему дренажа 2, железобетонную кювету 3, борт кюветы 4, комплекс для приготовления и доукрепления выщелачивающего раствора 5, трубопровод 6, насос для подачи выщелачивающего раствора 7, устройство для подогрева раствора 8, систему орошения 9, укрытую теплоизолирующим экраном 10, приемное устройство 11 для насыщенных растворов, состоящее из двух установленных последовательно друг за другом модулей, первого 12 на входе, соединенного с решетом 13, и второго 14, соединенного с насосом 15 и трубопроводом 16, и имеющего нагревательные элементы 17 с отдельным источником питания 18, комплекс устройств для сбора и переработки насыщенных растворов 19, размещенный в отдельном утепленном здании, теплогазогенератор паровоздушной смеси 20, выход которого соединен через трубопроводную сеть 21 непосредственно с неподвижными патрубками 22 (также см. фиг.2), закрепленными сверху съемных вертикальных и наклонных перфорированных труб 23, снабженных закручивающимися крышками 24 и датчиками 25, соединенными гибкой связью 26 с устройством 27 контроля и автоматического регулирования температуры в объеме штабеля.
Предлагаемая поточная линия круглогодичного кучного выщелачивания металлов из руд работает следующим образом. В летний период на подготовленную железобетонную кювету 3 с дренажной системой 2 производится отсыпка руды для формирования первого участка штабеля при предварительном размещении в нем участков разъемных перфорированных труб 23 с закрученной крышкой 24. Затем, после формирования первого участка штабеля, крышка снимается и с помощью резьбы устанавливается второй участок разборных труб, который в свою очередь закрывается крышкой. В дальнейшем аналогично формируются последующие участки штабеля, причем на последнем участке перфорированных труб закрепляются неподвижные патрубки 22 и закрываются крышками с отверстиями для размещения датчиков 25, соединенных гибкой связью 26 с устройством контроля температуры внутри штабеля. Затем на сформированную поверхность штабеля укладывается система орошения 9, куда поступает из комплекса 5 по трубопроводу 9 приготовленный выщелачивающий раствор. Паровоздушная смесь по трубопроводной сети 21 от парогазогенератора 20 поступает к неподвижным патрубкам 22 труб 23. Выщелачивающий раствор из системы орошения 9 поступает на рудный штабель 1 и, после инфильтрации, насыщенный раствор по дренажной системе 2 поступает в утепленную приемную емкость 11 через решето 13, примыкающее к модулю 12. Затем раствор нагревается в модуле 14 с помощью нагревательных элементов 17, запитанных от источника питания 18, и по трубопроводу 16 с помощью насоса 15 подается в комплекс устройств для сбора и переработки насыщенных растворов (узел сорбции-десорбции) 19, размещенный в отдельном утепленном здании. По достижении заданной температуры оттайки мерзлых пород, сигнал от датчиков 25 поступает на устройство контроля и автоматического регулирования температуры 27, отключающее теплогазогенератор 20.
Для работы в холодный период времени поточной линии кучного выщелачивания металлов из руд система орошения 9 засыпается рудой и совместно со штабелем 1 и устройством для приема насыщенных растворов 11 покрывается теплоизолирующим экраном 10 (причем глубина промерзания приповерхностного слоя задается толщиной теплоизолирующего экрана с известными теплофизическими свойствами), а все технологические растворы направляются в комплекс сбора и переработки насыщенных растворов 19, расположенный в отдельном утепленном здании. Кроме того, перед подачей выщелачивающего раствора по трубопроводу 6 к оросительной системе 9, его пропускают через устройство для подогрева раствора 8.
Выщелачивающий раствор из системы орошения 9, покрытой теплоизолирующим экраном 10, поступает на рудный штабель 1, затем, после инфильтрации, насыщенный раствор направляется по дренажной системе 2 в устройство для приема насыщенных растворов 11, затем, после подогрева в нижнем модуле 14 с помощью нагревательных элементов 17, направляется насосом 15 по трубопроводу 16 в комплекс устройств для сбора и переработки насыщенных растворов 19, расположенный в отдельном утепленном здании.
Сущность поточной линии для кучного выщелачивания металлов из руд в условиях низких температур состоит в том, что она дополнительно снабжена теплогазогенератором паровоздушной смеси с системой контроля и автоматического регулирования, выход которого связан со входом съемных горизонтальных и вертикальных перфорированных труб, смонтированных внутри штабеля и снабженных датчиками температуры горных пород. Боковые стенки штабеля (кюветы) с теплозащитным покрытием, выполнены с уклоном внутрь заскладированного объема выщелачиваемого минерального сырья. Поточная линия также снабжена утепленной приемной емкостью 11 для сбора рабочих растворов, которая размещена под центром штабеля, соединенной сверху с рудным штабелем 1 через решето 13, и содержит во втором модуле 14 устройство для подогрева раствора, причем вход его связан с устройством дренажной системы 2, а выход с комплексом устройств 19 для сбора и переработки насыщенных растворов, размещенном в отапливаемом помещении.
Работа поточной линии осуществляется следующим образом.
Поточная линия для кучного выщелачивания металлов из руд в условиях отрицательных температур включает подготовку площадки под строительство противофильтрационного экрана, размещение на ней дробленой руды путем ее послойной укладки по высоте формируемого штабеля 1, размещение трубопровода 6 и оросительной системы 9, оснащение теплозащитным 10 покрытием рудного штабеля 1 с периодической подачей под него паровоздушной смеси. Перед послойной укладкой рудного материала в штабеле 1 размещают съемные перфорированные трубы 23, снабженные неподвижными патрубками 24 и датчиками 25 измерения температуры пород, которые соединены гибкой связью 26 с устройством контроля и автоматического регулирования 27 работы парогазогенератора 20. Выщелачивающие растворы могут подаваться как отдельно, так и одновременно с паровоздушной смесью. Противофильтрационный слой формируют в виде наклонной поверхности с каждой стороны штабеля, направленной в сторону центральной части укладываемой руды. При этом утепленная приемная емкость 11 для сбора насыщенных растворов содержит решето и два модуля 12 и 14, последовательно соединенных между собой. При этом приемная емкость 11 размещена снизу по центру штабеля 1 и соединена сверху через решето 13 с дренажной системой 2 штабеля, а снизу с трубопроводом 15 и 16 насосом, транспортирующим подогретые устройством 17 насыщенные растворы в комплекс устройств 19 сбора и переработки растворов, расположенный в отдельном отапливаемом помещении.
Оснащение штабеля съемными перфорированными трубами 23 (фиг.1, 2), установка которых возможна как вертикально, так и наклонно с боковых сторон штабеля, позволяет удобно проводить дальнейшее наращивание рудного штабеля, за счет специальных закручивающихся крышек 24 для предохранения попадания внутрь труб 23 рудного материала. Съемные перфорированные трубы 23 снабжены датчиками 25 измерения температуры пород, которые с помощью гибкой связи 26 соединены с устройством контроля и автоматического регулирования 27 подачи паровоздушной смеси от теплогазогенератора 20 в рудный штабель, обеспечивая оттайку смерзшейся руды в нем. Устройство съемных перфорированных труб 23 изображено на фиг.2, и включает в себя перфорированную трубу 23, датчик измерения температуры пород 25, гибкую связь 26, теплогазогенератор 20, трубопроводную сеть 21. Кроме того, введенные в формулу изобретения такие существенные признаки, как размещение утепленной приемной емкости 11, с устройством для подогрева растворов 17, состоящей из решета 13 и двух последовательно соединенных между собой модулей 12 и 14, установленной в центре под штабелем 1, с возможностью дальнейшего транспортирования подогретых насыщенных растворов насосом 15 по трубопроводу 16 в комплекс устройств 19 сбора и переработки растворов, расположенный в отдельном отапливаемом помещении, а также монтаж утепленной железобетонной кюветы 3 с уклоном к приемной емкости 11, позволяет эффективнее транспортировать рабочие продуктивные растворы, исключая их замерзание.
Преимуществами предлагаемой поточной линии являются:
- возможность вести выщелачивание сформированного штабеля в требуемом фильтрационном режиме;
- возможность управления температурным режимом в штабеле в холодный период времени для поддержания эффективного режима выщелачивания металлов из руд;
- повышение технологических показателей поточной линии;
- контроль режимных параметров комплекса позволяет повысить экологическую безопасность и надежность технического решения за счет исключения протечек и проливов насыщенных растворов;
- размещение в рудном штабеле перфорированных вертикальных и наклонных труб позволяет проводить размораживание смерзшихся слоев руды в штабеле, переводя процесс от диффузионного к фильтрационному, что резко повышает эффективность выщелачивания металлов из руд.
В целом представленная поточная линия кучного выщелачивания металлов из руд позволяет решить проблему круглогодичного выщелачивания в суровых климатических условиях с малоснежными зимами и низкими отрицательными температурами, а также повысить технологические показатели (табл.) работы поточной линии кучного выщелачивания за счет более полного перевода ценных компонентов в насыщенный раствор при одновременном сокращении времени выщелачивания руд в штабеле. Кроме того, повысить экологическую безопасность и надежность устройств поточной линии за счет эффективного управления и контроля технологическими режимами при сборе и переработке насыщенных растворов, содержащих высокотоксичные соединения.
Технико-экономическая оценка с учетом изменения годовой производительности установки кучного выщелачивания на золоторудном месторождении.
Показатели
Ед. изм
Режим работы поточной линии
Сезонный
Круглогодичный
Годовая производительность по руде
тыс. тонн
300
450
Среднее содержание
г/т
3,35
3,35
Извлечение
%
62
71
Расход NaCN
кг/т
1,2
2,8
Капитальные вложения
млн. руб.
673
739
Полученная прибыль по разным вариантам работы поточной линии
млн. руб.
1113
1940