СПОСОБ ОСВОЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
METHOD FOR DEVELOPMENT OF SOLID MINERALS DEPOSITS

Изобретение относится к горно-металлургической промышленности и может быть использовано при освоении месторождений твердых полезных ископаемых, содержащих металлические и неметаллические компоненты с применением методов ускоренного выщелачивания.
Известны различные способы освоения месторождений твердых полезных ископаемых, в том числе и с использованием выщелачивания компонентов. Их главной особенностью является обособленная от рабочей зоны карьеров переработка добытого полезного ископаемого методами выщелачивания.
Основными недостатками данных способов с использованием выщелачивания являются: длительные сроки процесса выщелачивания компонентов, например, золота - от нескольких часов, дней до нескольких месяцев; необходимость сооружения специальных стационарных устройств типа штабелей минеральной массы, например, рудной массы; неизбежность транспортирования перерабатываемой минеральной массы к сооружениям выщелачивания; значительная пространственная и временная разобщенность основных технологических процессов минерального производства - добычи, подготовки к выщелачиванию, выщелачивания и получения готовой продукции; ограниченная минеральная избирательность (относительно низкая селективность выщелачивания), особенно по отношению к комплексному минеральному сырью.
Наиболее близким по существу решаемой задачи является способ освоения месторождений твердых полезных ископаемых с использованием послойного взрывания горных пород под мобильным укрытием с демпфирующим щитом и мобильных минералоподготовительных и обогатительных установок, размещаемых в рабочем пространстве карьера [1, 2, 3].
Основными недостатками этого способа являются низкая производительность и эффективность извлечения минерального сырья.
Техническим результатом является повышение эффективности освоения рудных месторождений с получением готовой минеральной продукции в одном цикле, сокращение продолжительности выщелачивания полезных компонентов из минерального сырья путем создания и использования мобильного минералоподготовительного перерабатывающего агрегата, эксплуатируемого в едином комплексе с выемочно-погрузочным (экскавационным) оборудованием.
В способе освоения месторождений твердых полезных ископаемых, включающем выделение добычных и породных блоков в эксплуатационных блоках отрабатываемых горизонтов, взрывное рыхление слагающих их скальных пород направленными под углами от 0 до 90° скважинными зарядами диаметрами 50-105 мм или - от 12 до 46 мм под мобильным укрытием или под буфером из ранее взорванных горных пород, либо механическое рыхление плотных и полускальных горных пород, опережающее, текущее и оперативное информационное обеспечение выемочно-погрузочных и минералоподготовительных работ, выделение горной массы с последующим извлечением экономико-технологических типов, подтипов и сортов, минеральную подготовку кондиционной минеральной массы и ее переработку с использованием наиболее эффективных соответствующих способов выщелачивания, выемочные элементы в пределах добычного блока выделяют по совокупности основных показателей качества полезных ископаемых, предопределяющих их выщелачиваемость, и соответствующие показателям способы выщелачивания, минеральную подготовку кондиционной минеральной массы производят последовательно и раздельно по ее технологическим типам, подтипам и сортам как в процессе экскавационной выемки и погрузки, так и в процессе предобогатительной минеральной подготовки в специальной секции мобильного агрегата, состоящего из головной секции - буферно-накопительной, включающей приемное устройство и накопительную камеру; минерально-подготовительной секции, включающей вибрационно-секционный грохот - классификатор, основную и резервную дробилки для мелкого дробления минеральной массы и мельницы облегченного типа; секцию обогащения ускоренным выщелачиванием, включающую параллельные технологические линии, позволяющие реализовать способ выщелачивания, соответствующий типу, подтипу или сорту перерабатываемой минеральной массы, с получением минерального раствора, а также обеспечить соответствие по времени загрузки ее в секцию обогащения ускоренным выщелачиванием; секцию выделения компонентов из минерального раствора с получением готовой минеральной продукции или полуфабрикатов типа концентратов; металлургическую и химико-технологическую секцию для получения готовой нетугоплавкой металлической и минеральной продукции, включая аффинаж золота.
В способе освоения месторождений твердых полезных ископаемых, включающем селективную выемку пустых пород и минеральной массы с разделением ее на технологические типы, подтипы и сорта и последующую раздельную их отгрузку в приемное устройство мобильного минералоподготовительного и перерабатывающего агрегата, а пустых пород - в отвалы, выделение добычных блоков, а в них - выемочных элементов, исходя из технологических типов, подтипов и сортов полезного ископаемого, например руд благородных металлов, дифференцированное раздельное или валовое взрывание каждого добычного блока с сохранением первоначальной морфологии геологических тел полезного ископаемого посредством направленных скважин зарядов небольшого и малого диаметра, селективную экскавационную выемку полезного ископаемого по технологическим типам, подтипам и сортам и последовательную их подачу в агрегат, перерабатывающий кондиционную добытую минеральную массу, а некондиционную - в специальные склады, пустую породу - в отвалы, доставку богатого (штуфного) или относительно богатого минерального сырья на металлургические или химико-металлургические установки, либо на обогатительную фабрику, попутно полученную готовую продукцию - потребителю; первичную переработку основной минеральной массы - бедной, относительно бедной или трудноперерабатываемой другими способами - осуществляют ускоренным выщелачиванием непосредственно в рабочей зоне карьера или вблизи нее с получением раствора и из раствора - готовой продукции или минеральных полуфабрикатов.
Мобильный подготовительно-обогатительный агрегат, состоящий из четырех технологических блоков - минерально-подготовительного; собственно обогатительного, где осуществляют выщелачивание полезных и вредных компонентов с получением минеральных растворов; постобогатительного, где из растворов получают минеральные полуфабрикаты или готовую минеральную продукцию, и химико-металлургического, где из минеральных полуфабрикатов получают готовую продукцию, в основном металлы - благородные, цветные, редкоземельные, радиоактивные (главным образом, уран), размещают непосредственно в рабочей зоне карьера или вблизи от нее.
Сопоставимым анализом с прототипом установлены отличия заявляемого способа, заключающиеся в разделении отрабатываемого уступа или эксплуатационного блока на добычные блоки, добычные блоки на миниблоки, а последние - на выемочные элементы по комплексу физических, химических и технологических свойств горных пород, предопределяющих качество полезного ископаемого, в наибольшей степени соответствующего требованиям обогащения выщелачиванием, в раздельной выемке типов, подтипов и сортов минеральной массы, в их подготовке к выщелачиванию и обогащения ускоренным выщелачиванием; в наличии химико-металлургического предела.
Мобильный подготовительно-обогатительный агрегат схематично представлен на чертеже, общий вид.
Способ освоения месторождений твердых полезных ископаемых осуществляется следующим образом.
Осуществляют выделение добычных и породных блоков в эксплуатационных блоках отрабатываемых горизонтов. Производят взрывное рыхление слагающих их скальных пород направленными под углами от 0 до 90° скважинными зарядами диаметрами от 50 до 105 мм или - от 12 до 46 мм под мобильным укрытием или под буфером из ранее взорванных горных пород, либо осуществляют механическое рыхление плотных и полускальных горных пород. Производят опережающее, текущее и оперативное информационное обеспечение выемочно-погрузочных и минералоподготовительных работ. Осуществляют выделение горной массы с последующим извлечением экономико-технологических типов, подтипов и сортов, минеральную подготовку кондиционной минеральной массы и ее переработку с использованием наиболее эффективных соответствующих способов выщелачивания. Выемочные элементы в пределах добычного блока выделяют по совокупности основных показателей качества полезных ископаемых, предопределяющих их выщелачиваемость.
Соответствующие показателям способы выщелачивания, минеральную подготовку кондиционной минеральной массы производят последовательно и раздельно по ее технологическим типам, подтипам и сортам как в процессе экскавационной выемки и погрузки, так и в процессе предобогатительной минеральной подготовки в головной секции 1 мобильного агрегата 2. Мобильный агрегат 2 состоит из буферно-накопительной секции 3, включающей приемное устройство 4 и накопительную камеру 5; минерально-подготовительной секции 6, включающей вибрационно-секционный грохот - классификатор 7, основную дробилку 8 и резервную дробилку 9 для мелкого дробления минеральной массы и мельницу облегченного типа 10; секцию обогащения ускоренным выщелачиванием 11, включающую параллельные технологические линии 12, позволяющие реализовать способ выщелачивания, соответствующий типу, подтипу или сорту перерабатываемой минеральной массы, с получением минерального раствора, а также обеспечить соответствие по времени загрузки ее в секцию обогащения ускоренным выщелачиванием. Мобильный агрегат 2 содержит секцию выделения компонентов из минерального раствора 13 с получением готовой минеральной продукции или полуфабрикатов типа концентратов; металлургическую и химико-технологическую секцию 14 для получения готовой нетугоплавкой металлической и минеральной продукции, включая аффинаж золота.
Отработку добычного блока осуществляют с применением дифференцированной выемки, используя соответствующую экскавационную технику, например, гидравлический экскаватор типа обратной лопаты или экскаватор послойного разнонаправленного копания. Породную горную массу направляют на внешние или внутренние отвалы, кондиционную минеральную массу, например рудную - на минеральную подготовку, в частности на рудоподготовку в мобильном агрегате 2 и последующую переработку в нем выщелачиванием, временно некондиционную минеральную массу - на специальные склады, а некондиционную - в специальные отвалы.
С помощью параллельных технологических линий 12 осуществляют интенсивное выщелачивание, применяя в зависимости от степени выщелачиваемости материала различные способы, - от моноспособов, например, перемешиванием, до комбинированного способа выщелачивания, представляющего собой сочетание способов перемешивания, кинетической перколяции, тиокарбамидного, автоклавного выщелачивания, используя скоростное перемешивание минеральной массы с подаваемым растворителем при воздействии высоких температур (до 40-60°) и давлений (от 0,2 до 0,3 МПа).
Заявляемый способ освоения месторождений твердых полезных ископаемых обеспечивает в совокупности сокращение капитальных и эксплуатационных затрат, сроков получения готовой минеральной продукции, увеличение сквозного извлечения полезных компонентов, комплексности использования минерального сырья, создает возможности для непрерывного и автоматизированного горно-химического и горнометаллургического производств минеральной продукции.
Источники информации
1. Патент РФ №2209973, RU E21C 41/26.
5
2. Патент РФ №2039253, MKU E21C 37/00.
3. Секисов Г.В. Минеральные объекты и их рациональное освоение. - М.: Наука, 1994.