Способ очистки остаточных растворов подземного выщелачивания

СОНИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИН

„SU„„1559801

А1

Ц1)g Е 21 В 43/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А ВТОИ:КОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ.(21) 4447690/03 (22) 22,06,88 (46) 30.01,92, Бюл, М 4 (72) О,Ф,Петухов, Марс Когай, Л.Б.Прозоров, B,Н,Алексеев; А„А,Шаймуратов, Л.Я.Архипов и А,Р,Руденко (53) 622.234,4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1" 924355, кл. E 21 В 43/28, 1980,,Ообыча урана методом подземного выщелачивания, „; 1980, с, 211-213. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ОСТАТОЧНЫХ PACTВОРОВ ПО ЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ (57) Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых методом подземного выщелачивания, Цель изобретенияповышение эффективности процесса очистки за счет повышения динамической

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых методом подземного выщелачивания (ПВ), Цель изобретения - повышение эффективности процесса очистки за счет повышения динамической обменной емкости глин и сокращения расхода электроэнергии, На чертеже представлены в разрезе продуктивный горизонт 1, глинистые геологические образования (водоупоры) 2, скважины 3 и введенные через них электроды 4, Стрелками пока2 обменной емкости глин и сокращения расхода электроэнергии, Способ осуществляется следующим образом, В систему скважин в глинистые геологические образования на месте их залегания, перекрывающие и подстилающие продуктивный горизонт, вводят электроды и пропускают через них постоянный ток, При этом создается движение катионов к катоду. В глинистых образованиях катионы железа, тяжелых, металлов и т.д. поглощаются в обмен на катионы кальция,- натрия и др, При достижении предельного водонасыщения потенциалы на электродах меняют на обратные, создавая поток обратного направления и отток растворов из пласта глин, В результате этого динамическая емкость глин, используемая для очистки растворов, повышается. 1 ил. зано направление движения растворов г в начале процесса (а), при перемене значения потенциалов (б), я

Способ осуществляют сле<1ующим образом. Через скважину или систему скважин 3 в глинистые геологические образования 2 (как правило породы кровли и подошвы продуктивного горизонта) вводят электроры 4, объединяя их по признаку расположения относительно отработанного горизонта на верхние и нижние, При подаче на электроды постоянного напряжения через остаточные растворы проходит постоянный ток одного направления, создавая

15598 движение катионов, а с ним и растворов к катоду, Проходя через слой глинистых пород, катионы железа, алю- миния, тяжелых металлов и др, поглощаются в обмен на кальций, магний, натрий„ Выделившиеся из глин в раствор ионы Са связывают в труднораст Ф воримые соединения сульфат-ионы и арсенат-ионы, т,е. вторичные химические реакции осуществляют очистку ра-; створов и от анионов, Одновременно происходит водонасыщение слоя пород

"катодной" части, процесс замедляется, происходит снижение величины .".- электрического тока, Вследствие это; го динамическая обменная емкость используется не полностью и дальнейшее протекание процесса требует резкого повышения напряженности электрического поля и соответственно увеличения erо расхода, Перемена знака на электродах меняет направление тока и соответст1 венно, направление движения растворов 25 на обратное (б), при этом начинает работать на очищение другой водоупор, ставший теперь "катодным", Из водонасыщенного слоя водоупора, я вляющегося "анодным" выносятся в отработан30 ный горизонт очищенные растворы, оставляя связанной в глинах катионную часть загрязнителей, и анионную часть загрязнителей в виде труднорастворимых соединении их с кальцием. Пере35 мену знаков потенциалов на противоположные осуществляют при достижении предельного водонасыщения глин s 30 не катодов. Влажност ь гли н контроли руют с помощью влагомеров, типа Г

ВПГР-1, flo истечении времени тот же процесс повторяется с другим водоупором, Попеременное изменение знаков потенциала на противоположные на верхнем (группе верхних) и нижнем (группе нижних) электродах ведут доочистку остаточных растворов до требуемых показателей. Контроль за составом остаточных растворов и содержанием в них нормируемых загрязнителей осуществляют известными способами (гидрохимическим опробованием) .

Пример исполнения, Очистка проведена в лабораторной ячейке, представляющей собой цилиндрическую стеклянную трубку, закрытую с обеих сторон пробками, Через проб.ки пропущены медные электроды, 01

В нижнюю часть ячейки помещена (300 г) глина (36 ь монтморилонита, и

/!. 0

644 каолинита) с естественной влажHocTblo 24,03. Этот слой глины в опыте играет роль нижнего водоупора, В глине содержится обменных катионов, г/кг: кальция 5,8 магния 2,3 натрия 3,7. На слой глины насыпают 100 r кварцевого песка и заливают 20 мл остаточных раСтворов ПВ, Исходная концентрация в остаточном растворе составляет, г/л: сульфат-ионов 12,5; железа (+3) 1,65, алюминия 1,75 железа (+2) 0,86, кадмия 3,5 мг/л, ртути 0,7 мг/л; свинца (+2) 10,5 мг/л, мышьяка (в виде арсенат-ионов)

21,5 мг/л, селена (в вире селенатионов) 4,6 мг/л, Раствор имеет рН 1,15, Eh +710 мВ, удельный вес

1,03 г/смз, Сверху помещают 100 r той же глины, Этот слой играет в опыте роль верхнего водоупора. Ячейку закрывают пробками и ставят в вертикальное положение,. Электроды вводят через пробки в верхний и нижний водоупоры, Расстояние между электродами составляет 20 см. На электроды через источник питания постоянного тока нБ5-49" подают напряжение 100 В (напряженность электрического поля

5 В/см). Ток .в системе в начальный период времени составляет 5 мА.

Вначале электрод, введенный в ниж-; ний водоупор, имеет отрицательный заряд, а электрод, введенный в верхний водоупор - положительный заряд. Контроль ведут по величине влажности глины около катода. Через

40 ч, когда влажность глины составляет 583 и больше не увеличивается

;(ток снижается до 3,5 мА) потенциал

;на электродах меняют, теперь нижний электрод становится катодом, а верхний -анодом, Ток в системе составляет 5 MA. Через 80 ч, когда влаж ность глиHbl около катода составляет 583 и больше не увеличивается (ток снижается до 3,5 мА), потенциалы снова меняют, Подобную операцию повторяют через 120 и 160 ч работы, после чего напряжение отключают, Пстаточный раствор содержит, г/л: сульфат-ионов 0,4,железа (+2) 0,002, железа (+3), алюминия, тяжелых металлов, мышьяка и селена - не обнаружено, магния 0,25, кальция 0,17; натрия 0,25.

15598

Предлагаемый способ

Показатели

Прототип

Полная динамическая обменная емкость, г-экв/кг

0,64

0,64

Фактическая обменная емкость, г-экв/кг

0,349

0,51 в том числе по

0,26

0,18

0,17 железу алюминию ртути кадмию свинцу сульфат-иону

0,13

0,018

0,016

0,030

0,020

0,020

0,213

0,0! 5

0,141

По сульфат-иону "емкостьн указана условно, так как сульфаты связываются в труднорастворимые соединения с кальцием в результате вторичных реакций, а не ионного обмена.

По известному способу для достижения такой же степени очистки ос- таточных растворов от;-элементов-загрязнителей потребуется 300 ч при одинаковой напряженности, равной

5 B/см.

В таблице приведены сравнительные данные по фактическим значениям динамической обменной емкости глин

10 (из примера исполнения), получаемых в известном и предлагаемом способах.

Как видно из таблицы, если фактическая обменная емкость глин по известному способу составляет 54,53 от полной динамической обменной. ем" кости, то в изобретении 78,63.

Таким образом, как видно из результатов опытов, фактическая обменная емкость глин повышается на 243 по сравнению с известным способом для условий пород одного и того же месторождения, а время очистки при одной и той же напряженности (5 B/ñì) в 25

Сравнительные данные по

01

1,9 раза, т,е, примерно во столько же Раз сокращается расхпд электроэнергии, Формула изобретения

Способ очистки остаточных растворов полземного выщелачивания, включающий введение электродов в глинистые геологические образования на месте их залегания, разделенные породами с очищаемыми растворами, и пропус; кание через растворы постоянного электрического тока, о т л и ч а ю- . шийся. тем, что, с целью повышения эффективности очистки за счет увеличения динамической обменной емкости глин и сокращения расхода электроэнергии, при пропускании электрического тока осуществляют контроль водонасыщения глин в зоне катодов, и при достижении предельного водонасыщения в укаэанной зоне знаки потенциалов на электродах меняют на противоположные. обменным емкостям глин„

1559801

РедактоР О.ЮРкова ТехРед A.Кравцук Корректор A,Îáðó÷àð

Заказ 797 Тираж 254 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, NocKBað Ж 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно †издательск комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101