СПОСОБ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ОКИСЛЕННЫХ НИКЕЛЕВЫХ РУД, ИМЕЮЩИХ ЖЕЛЕЗИСТЫЕ И МАГНЕЗИАЛЬНЫЕ РУДЫ
METHOD OF UNDEGROUND LEACHING OF OXIDISED NICKEL ORES, CONTAINING FERROUS AND MAGNESIA ORES

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для подземного выщелачивания руд цветных металлов, в частности никеля.
2
Месторождения окисленных никелевых руд площадного типа имеют зональное строение, отражающее последовательные стадии разложения пород, от серпентинитов вверх через выщелоченные серпентиниты и нонтрониты до продуктов гидроокисла железа и охр. В отдельных месторождениях распространение и мощность каждой из зон может быть различной, вплоть до отсутствия одной или нескольких зон. Высота каждой зоны может колебаться от 5 до 50 метров. Схема зонального строения месторождений и обобщенный геолого-геохимический разрез, как например, Буруктальского месторождения приведен на фиг.1 и 2. Никель в месторождениях площадного типа находится в двух формах: силикатной и изоморфной, входя в состав гидросиликатов магния, и, по мере разрушения серпентенитов, в адсорбированной примеси NiO и Ni(ОН) на других минералах.
Степень разложения серпентинитов в отдельных зонах можно определить показателем геохимической зональности Кз (Резник И.Д., Ермаков Г.П., Шнейерсон Я.М. «Никель»; ООО «Наука и технологии», М.: 2000, т.2, с.18-19),подсчитываемым по содержанию (мас.%) компонентов, испытывающих повышение концентрации, к компонентам, подвергающимся рассеянию:
Кз по мере разрушения серпентинита растет: у магнезиальной руды Кз=0.1, у железистой руды Кз>12.0
Исследования по гидрометаллургическому извлечению никеля из окисленных никелевых руд различных типов показали, что возможно эффективное извлечение из железистых руд с Кз более 0.5 методом чанового серно-кислотного после проведения обжига железистых руд (патент РФ №2161658).
В то же время технология гидрометаллургической переработки магнезиальных руд с Кз менее 0.8 с предварительным обжигом не обеспечивает эффективного извлечения никеля. Однако прямое серно-кислотное выщелачивание магнезиальных руд, проведенное в течение длительного времени (подземное выщелачивание, см. таблицу 1), приводит к экономически приемлемым результатам извлечения никеля.
Таким образом, для эффективного извлечения никеля из окисленных руд необходимо по-разному воздействовать на их железистые и магнезиальные составляющие.
В качестве прототипа заявленному техническому решению выбран способ разработки полезных ископаемых (патент РФ №2175385), включающий определение показателей структуры руды, проходку по рудному телу горных выработок, подачу выщелачивающего раствора и сбор продуктивного раствора.
Недостатками прототипа являются подъем на поверхность руды с разными значениями показателя геохимической зональности, что приводит к снижению выхода целевого продукта, извлекаемого при дальнейшей переработке руды, а также необходимость отбивать оставшиеся запасы руды и магазинировать их под землей, что требует соответствующих затрат на осуществление этих операций.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является подъем на поверхность руды с однородной структурой, что позволяет повысить выход целевого продукта при последующей переработке руды, а также упростить и капиталоемкость способа подземного выщелачивания.
Задача решается тем, что в способе подземного выщелачивания руд, имеющих железистые и магнезиальные руды, определяют профиль раздела между железистыми и магнезиальными рудами, в рудном теле проходят закачные и откачные буровые скважины, при этом в закачных скважинах сплошную часть трубы располагают в слоях руды, показатель геохимической зольности которой превышает 0.8, а ниже располагают перфорированную часть обсадной трубы, после чего осуществляют прямое серно-кислотное выщелачивание в течение не менее 30 дней и последующий сбор продуктивного раствора.
Укрепление сплошными обсадными трубами закачных скважин до слоя руды, показатель геохимической зональности которой не превышает 0.8, позволяет применить метод прямого сернокислотного выщелачивания для нижележащих слоев руды, что обеспечивает высокий выход целевого продукта, упрощает и снижает капиталоемкость процесса подземного выщелачивания.
Способ осуществляется следующим образом.
На первом этапе определяется ориентировочный профиль раздела между железистыми и магнезиальными рудами, который находится в пределах показателя биохимической зональности, равных 0.5-0.8.
На втором этапе в рудном теле проходят закачные и откачные буровые скважины. В закачных скважинах сплошная часть обсадной трубы располагается в слоях руды, показатель геохимической зональности которых превышает 0.8, а ниже располагается перфорированная часть трубы (см. фиг.3). После этого осуществляют метод прямого серно-кислотного выщелачивания.
На третьем этапе руду верхней части рудного тела, которая не подвергалась выщелачиванию, поднимают на поверхность известными способами, если это экономически целесообразно. После этого руду подвергают чановому серно-кислотному после предварительного обжига.
№№
Время выщелачивания 5 дней
время выщелачивания 10 дней
Время выщелачивания 30 дней
Содержание в кеках после выщелачивания
№скважин
глубина отбора пробы, м
остаточная серная кислота, г/л
Ni г/л
Со г/л
остаточная серная кислота, г/л
Ni г/л
Со г/л
Mn г/л
Fe г/л
остаточная серная кислота, г/л
Ni г/л
Со г/л
Mn г/л
Fe г/л
Ni %
Co %
Mn %
Fe %
1
6,5
81,4
н.о.
74,7
н.о.
0,018
0,29
1,67
42,8
н.о.
0,018
0,368
3,49
0,23
0,008
0,68
47,7
1
12,5
79,1
н.о.
73,5
0,024
0,011
0,29
1,39
61,2
0,084
0,017
0,77
6,14
0,36
0,076
0,79
50,7
1
27
76,5
0,285
0,046
70,4
0,39
0,066
1,97
4,2
49,5
0,852
0,09
1,99
10,6
0,66
0,118
3,39
36,7
1
30
74,1
0,56
0,001
69,8
1,16
0,01
0,35
2,79
36,75
2,5
0,023
1,1
10,89
1,6
0,2
5,1
37,2
1
46,5
34,3
0,708
0,036
4,3
1,3
0,019
0,7
1,67
1
3,39
н.о.
0,29
0,1
0,63
сл.
0,59
8,4
1
56
55,1
0,432
0,015
24,5
0,93
0,024
0,59
2,37
0,6
1,1
н.о.
0,53
0,28
0,68
сл.
0,83
12,6
2
5
79,6
н.о.
н.о.
следы
0,42
67,3
0,15
н.о.
0,073
0,62
н.о.
н.о.
0,2
12,8
2
14,5
69,2
н.о.
н.о.
0,05
0,69
52,67
0,12
0,017
0,35
6,08
0,599
0,076
0,8
46,3
2
23
67,3
0,129
0,015
0,59
0,83
36,75
0,693
0,025
1,47
8,9
1,7
0,5
9,5
44,8
2
32
63,7
0,75
0,018
0,52
1,95
3,43
1,69
0,016
0,74
1,82
0,94
0,08
1,74
26,3
2
37
3,6
1,38
0,02
0,4
1,95
0,73
0,048
1,43
14,9
2
40,4
81,4
0,717
0,037
0,267
1,39
1,2
2,2
0,027
н.о.
0,89
0,32
сл.
0,5
7,2
2
59
60
0,855
0,027
0,35
2,09
116,3
2,25
н.о.
н.о.
13,2
0,2
н.о.
0,58
7,3
2
62
77,6
1,92
0,012
н.о.
7,5
0,18
н.о.
0,54
9,8
Исходный раствор серной кислоты 100 г/литр