Способ извлечения благородных металлов из руд на месте залегания методом подземного выщелачивания

 

Изобретение относится к геотехнологическим способам добычи благородных металлов и может быть использовано при подземном выщелачивании металлов из руд на месте их залегания. Технический результат - повышение эффективности подземного выщелачивания частично обводненного тела. Способ включает бурение закачных, откачных и наблюдательных скважин в рудовмещающем горизонте, подачу раствора выщелачивающих реагентов в присутствии окислителей в отрабатываемые блоки рудного тела через систему закачных скважин и откачку продуктивных растворов через систему откачных скважин с последующей переработкой продуктивных растворов методами сорбции и/или цементации и контроль процесса выщелачивания через наблюдательные скважины. В процессе разведки устанавливают геотехнологические свойства руды частично обводненного рудного тела, разбивают его на рудные блоки, включающие необводненную и обводненную зоны, создают противофильтрационную завесу по внешнему контуру рудного тела на всю прорабатываемую мощность, а по границам между рудными блоками - только на мощность необводненной части рудного тела, и выщелачивают благородные металлы. Часть выщелачивающего раствора подают в необводненную зону через систему вновь создаваемых оросительных устройств, в качестве которых используют оросительные канавы, дренажные скважины или оросительные прудки, в инфильтрационном режиме, а другую - в обводненную - через систему закачных скважин - в фильтрационном режиме в соотношении, определяемом как функцию геотехнологических свойств руды отрабатываемого рудного блока и его геометрических размеров и обеспечивающем одновременную отработку его необводненной и обводненной зон. Плотность сети скважин и/или оросительных устройств определяют как функцию расстояния между ними. Для интенсификации процесса выщелачивания необводненной зоны рудного блока после необратимого снижения концентрации извлекаемого металла в продуктивном растворе попеременно чередуют подачу в оросительные устройства газообразного окислителя и маточных растворов сорбции, при этом величину рН продуктивных растворов поддерживают ниже 6,0. 7 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к геотехнологическим способам добычи и может быть использовано при подземном выщелачивании металлов из руд на месте их залегания.

Известен ряд способов подземного выщелачивания металлов из руд на месте их залегания с использованием в качестве растворителей и комплексообразователей растворов кислот, щелочей, цианидов, тиомочевины, тиосульфатов, роданидов, солей галогенов, карбонат-бикарбонатов щелочных и щелочноземельных металлов в присутствии окислителей, отличающихся различными схемами вскрытия рудного тела, подачей выщелачивающих и отбором продуктивных растворов, выбираемых в зависимости от гидрогеологических условий залегания и геотехнологических свойств подлежащего отработке рудного тела.

Извлечение той или иной группы металлов характеризуется своими особенностями и может быть осуществлено при соблюдении ряда условий, что предопределяет многообразие заявленных и реализованных способов извлечения металлов из руд, причем выщелачивание частично обводненных руд дополнительно накладывает ряд порой взаимоисключающих требований, что еще более усложняет задачу их отработки.

Известен способ подземного выщелачивания металлов (Аренс В.Ж. "Скважинная добыча полезных ископаемых". - М.: Недра, 1986, с. 248-249), включающий вскрытие рудного тела скважинами, подачу в них технологических растворов, выщелачивание металлов из руд, откачку технологических продуктивных растворов.

Недостатком данного способа являются низкая эффективность процесса выщелачивания при отработке частично обводненных месторождений и высокие экологические издержки вследствие повышенного загрязнения недр технологическими растворами.

Известен "Способ подземного выщелачивания металлов из безводных пород" по патенту RU 2126085, Е 21 В 43/28, согласно которому после бурения нагнетательных и откачных скважин осуществляют заводнение рудного тела и, когда уровень в откачных скважинах достигает отметки, соответствующей обеспечению откачки, из откачных скважин откачивают воду и подают выщелачивающий раствор в нагнетательные скважины.

Недостатком данного способа являются повышенные энергетические затраты, связанные с обводнением отрабатываемого рудного тела, и сложность поддержания достаточного уровня растворов в откачных скважинах вследствие неизбежного растекания растворов за его пределы.

По патенту США 4545620, МКИ Е 21 В 43/28 "Бесшахтный способ разработки полезных ископаемых с помощью процесса выщелачивания" предложен способ отработки рудного тела, согласно которому выщелачивающий раствор и окислитель подают по нагнетательной скважине, обеспечивая растворение полезного компонента и выдачу его на поверхность. Периодически при снижении концентрации выщелачиваемого металла на 10-25% подачу выщелачивающего реагента прекращают, при этом выдачу продуктивного раствора осуществляют непрерывно. Периодичность прекращения нагнетательного раствора является функцией расстояния между технологическими скважинами и размером разрабатываемого участка.

Недостатком предлагаемого способа является необходимость устройства отстойников значительного объема для хранения переработанных продуктивных растворов до их подачи в рудовмещающий горизонт и гидрогеологические затруднения при возобновлении закачки.

Известен патент США 4586752, МКИ Е 21 В 43/28 "Способ добычи полезных ископаемых с помощью процесса растворения", по которому процесс добычи осуществляют в 3 стадии: на первой - одновременно проводят нагнетание выщелачивающего и выдачу на поверхность продуктивного раствора; на второй - осуществляют только выдачу на поверхность продуктивного раствора; на третьей - вновь приступают к одновременному нагнетанию и выдаче на поверхность продуктивных растворов.

При своей простоте и технической доступности способ не лишен некоторых недостатков: наличие значительного объема отстойников маточных растворов для их накопления при проведении второй стадии процесса выщелачивания; наличие резерва насосного оборудования и /или/ числа закачных скважин для срабатывания растворов, накопленных на второй стадии процесса выщелачивания; возможное увеличение ореола растекания при срабатывании задолженных растворов, что приведет к повышенным затратам на рекультивацию подземных вод.

Известен способ "Выщелачивание подземных месторождений в месте их образования" (патент США 3278233, МКИ Е 21 В 43/28), согласно которому рудовмещающий горизонт заливают водой с последующим ее вытеснением воздухом и обработкой рудного тела газом, водные растворы которого являются выщелачивающим реагентом, после чего в рудовмещающий горизонт вновь закачивают воду и получают продуктивные растворы, которые поднимают на поверхность и перерабатывают.

Недостатками данного способа являются: необходимость заводнения рудовмещающего горизонта, что связано с изысканием водных ресурсов и затратами на их перемещение; значительные энергетические затраты на подачу сжатого воздуха в рудовмещающий горизонт для вытеснения воды; неконтролируемость движения воздуха в рудовмещающем горизонте и связанные с этим его возможные утечки за пределы контура отрабатываемого рудного тела;
цикличность получения продуктивных растворов и связанное с этим неизбежное колебание концентрации извлекаемого элемента, что создает дополнительные технологические затруднения при переработке продуктивных растворов;
колебание концентрации образующегося выщелачивающего реагента, что неизбежно приводит к получению выщелачиваемых металлов в форме ионов с различной степенью валентности, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления фильтрации жидкости, особенно для сильно глинистых песков;
сложность контроля процесса выщелачивания по таким параметрам как рН и окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) вследствие циклической подачи газообразного реагента в рудовмещающий горизонт и, вследствие этого, трудность управления процессом по параметрам образующегося выщелачивающего раствора в зависимости от количества ранее поданного выщелачивающего реагента, концентрации и времени его появления в откачной скважине.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является "Способ переработки минерального сырья, содержащего золото и серебро, из руд на месте их залегания" по патенту RU 2146763 кл. Е 21 В 43/28.

Способ включает бурение закачных, откачных и наблюдательных скважин в рудовмещающем горизонте, подачу раствора выщелачивающих реагентов в присутствии окислителей в отрабатываемые блоки рудного тела через систему закачных скважин, откачку продуктивных растворов через систему откачных скважин с последующей переработкой продуктивных растворов методами сорбции и/или цементации и контроль процесса выщелачивания через наблюдательные скважины.

Недостатками данного способа являются повышенный расход реагентов при отработке частично обводненного рудного тела и невозможность одновременной отработки его необводненной и обводненной частей, приводящие к увеличению сроков его отработки.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности подземного выщелачивания частично обводненного тела за счет ограничения растекания выщелачивающего реагента за пределы контура рудного тела, деления выщелачивающих растворов на две части для одновременной отработки необводненной и обводненной частей рудного тела в соотношении, обеспечивающем одновременное окончание процесса подземного выщелачивания.

Для достижения поставленной задачи в способе извлечения благородных металлов из руд на месте их залегания методом подземного выщелачивания, включающем бурение закачных, откачных и наблюдательных скважин в рудовмещающем горизонте, подачу раствора выщелачивающих реагентов в присутствии окислителей в отрабатываемые блоки рудного тела через систему закачных скважин, откачку продуктивных растворов через систему откачных скважин с последующей переработкой продуктивных растворов методами сорбции и/или цементации и контроль процесса выщелачивания через наблюдательные скважины, в процессе разведки устанавливают геотехнологические свойства руды частично обводненного рудного тела, разбивают его на рудные блоки, включающие необводненную и обводненную зоны, создают противофильтрационную завесу по внешнему контуру рудного тела на всю его прорабатываемую мощность, а по границам между рудными блоками - только на необводненной части рудного тела. Выщелачивание благородных металлов осуществляют, подавая часть выщелачивающего раствора в необводненную зону рудного блока через систему вновь создаваемых оросительных устройств, в качестве которых используют оросительные канавы, дренажные скважины или оросительные прудки, в инфильтрационном режиме, а в обводненную зону - через систему закачных скважин - в фильтрационном режиме в соотношении, определяемом как функцию геотехнологических свойств руды отрабатываемого рудного блока и его геометрических размеров, что обеспечивает одновременную отработку его обводненной и необводненной зон, при этом плотность сети скважин и/или оросительных устройств определяют как функцию расстояния между ними, причем для интенсификации процесса выщелачивания необводненной зоны рудного блока после необратимого снижения концентрации извлекаемого металла в продуктивном растворе попеременно чередуют подачу в оросительные устройства газообразного окислителя и маточных растворов сорбции, при этом величину рН продуктивных растворов поддерживают ниже 6,0.

В качестве окислителя в заявляемом способе используют хлор.

Соотношение объемов выщелачивающих растворов, подаваемых в обводненную и необводненную зоны рудного блока, рассчитывают по зависимости

где n - соотношение объемов выщелачивающих растворов, подаваемых в необводненную и обводненную зоны рудного блока;
индексы "н" и "о" - относятся к необводненной и обводненной зонам рудного блока соответственно;
S - площадь рудного блока, м²;
H - мощность рудного блока, м;
d - объемный вес руды, т/м³;
а - содержание извлекаемого элемента в руде, г/т;
q - удельный расход выщелачивающего реагента, кг/г;
- степень извлечения извлекаемого элемента из руды;
С - концентрация выщелачивающего реагента, кг/м³.

Размеры условной квадратной ячейки, горнорудная масса которой прорабатывается растворами одной откачной скважины, рассчитывают по зависимости

где L - длина стороны условной квадратной технологической ячейки, м;
Q - производительность откачной скважины, м³/ч;
_ время отработки, час;
Т - масса руды, т;
d - объемный вес руды, т/м³;
Н - мощность прорабатываемой руды, м;
Ж - выщелачивающий раствор, м³.

Минимальную плотность оросительных канав рассчитывают по зависимости

где N - число оросительных канав длиной L м, шириной b м на одной условной квадратной технологической ячейке;
Q - производительность откачной скважины условной квадратной технологической ячейки;
n - соотношение потоков выщелачивающего раствора, подаваемого в необводненную и обводненную зоны рудного блока;
g - удельная приемистость оросительных канав, м³/м²ч.

Закачку выщелачивающих растворов осуществляют в наиболее проницаемую часть рудного блока, а откачку - из его наименее проницаемой части.

Концентрацию активного хлора в выщелачивающих растворах поддерживают достаточной для выщелачивания извлекаемых металлов из плохо проницаемых песчано-глинистых руд в форме ионов с наибольшей степенью валентности.

При фиксации в наблюдательных скважинах резкого увеличения ОВП и снижения величины рН выщелачивающих растворов, концентрацию хлора в закачных растворах снижают, причем для достижения оптимальных значений рН и редокспотенциала в продуктивных растворах используют зависимость параметров закачиваемого раствора от количества ранее поданного выщелачивающего реагента, концентрации и времени его появления в наблюдательной скважине.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

После установления геотехнологических свойств руды, осуществляемого в процессе разведки подготавливаемого к отработке рудного тела и включающего определение содержания извлекаемых элементов, грансостава, оптимальной концентрации и удельного расхода выщелачивающего реагента, установления фильтрационных свойств руды, а также зависимости степени извлечения полезного компонента от этих параметров и от величины Ж:Т (отношение количества пропущенного выщелачивающего раствора к количеству выщелачиваемой рудной массы), рудное тело разбивают на рудные блоки, включающие необводненную и обводненную зоны, и разбуривают системой откачных, закачных и наблюдательных скважин, фильтры которых устанавливают в обводненной зоне, а для отработки необводненной зоны рудного блока сооружают оросительные устройства: оросительные канавы, дренажные скважины, оросительные прудки.

В процессе бурения, сооружения и освоения скважин и оросительных устройств уточняют вещественный состав и геотехнологические свойства руды, производительность откачных и приемистость закачных скважин и оросительных устройств.

Оросительные канавы сооружают следующим образом. В необводненной зоне рудного блока между рядами скважин роют траншеи, на дно которых последовательно укладывают крупнозернистый песок, перфорированные полиэтиленовые трубы, слой щебня высотой 50-80 см, полиэтиленовую пленку, глину и грунт. Полиэтиленовые трубы шлангами соединяют с закачным коллектором. Глину перед засыпкой траншей грунтом укатывают для создания водогазонепроницаемой перемычки, исключающей выход выщелачивающего раствора и газообразного окислителя на поверхность и ее загрязнения.

Дренажные скважины бурят глубиной 2-3 м и обсаживают их полиэтиленовыми трубами с перфорацией в нижней части.

Оросительные прудки устраивают в естественных и искусственных выемках на поверхности рудного блока.

Количество канав и их размеры выбирают из условия перекрытия в плане инфильтрационных потоков из каждой дренажной канавы и создания необходимой плотности орошения, достаточной для соблюдения баланса между объемами растворов, поднимаемых на поверхность и распределяемых после переработки в необводненную и обводненную зоны рудного блока.

В случае использования для орошения необводненной зоны рудного блока дренажных скважин, количество их и размещение определяют из условия орошения отрабатываемого рудного блока и соблюдения баланса между откачными и закачными растворами.

Целесообразность использования прудков определяют рельефом местности, свойством используемых выщелачивающих реагентов и окислителей.

Для уменьшения в дальнейшем выхода и растекания выщелачивающего агента за пределы рудного тела на всю его прорабатываемую мощность создают противофильтрационную завесу.

Для ее создания вокруг рудного тела на расстоянии 5-10 метров от его границы сооружают оросительную канаву и закачные скважины. Такую же канаву сооружают по внутренним границам подлежащих отработке рудных блоков. Противофильтрационную завесу с использованием канав создают только на мощность необводненной части рудного тела, а с использованием скважин - на мощность обводненной части рудного тела.

Затем в сооруженные канавы и скважины подают кольматант, в качестве которого используют раствор соли Fe²⁺ в таком количестве, чтобы в необводненной части рудного тела раствор находился в "подвешенном" состоянии и удерживался в пласте капиллярными силами взаимодействия. В обводненную часть рудного тела подают кольматант в количестве, достаточном для создания завесы.

После этого закачные скважины через одну оборудуют эрлифтами и проводят откачку кольматанта в две соседние закачные скважины, растягивая таким образом кольматирующий раствор и ориентируя его вдоль контура рудного тела. Расстояние между закачными скважинами и концентрацию кольматанта устанавливают опытным путем, исходя из гидрогеологических и геотехнологических свойств рудного тела.

Выбор кольматанта обусловлен тем, что соли Fe²⁺ находятся в растворенном состоянии в широком интервале рН - от 9,5 и ниже, и при ведении процесса выщелачивания в интервале значений рН продуктивного раствора ниже 6,0 будут беспрепятственно распространяться в рудном теле, обеспечивая в дальнейшем образование качественной противофильтрационной завесы.

После подачи раствора кольматанта в рудовмещающий горизонт, приступают непосредственно к процессу выщелачивания благородных металлов.

С этой целью откачивают пластовую воду из откачных скважин подготовленного к отработке рудного блока, готовят на ее основе выщелачивающий раствор с использованием гипохлоритов и/или газообразного хлора в зависимости от состава рудовмещающих пород и подают его в оросительные канавы и закачные скважины, причем при наличии фильтрационной неоднородности рудного тела выщелачивающие растворы подают в хорошо проницаемые руды, а продуктивные откачивают из зоны плохо проницаемых руд.

Кроме того, концентрацию активного хлора в выщелачивающем растворе поддерживают достаточной для получения извлекаемых благородных металлов и сопутствующих примесей с максимально возможной степенью валентности.

Экспериментально установлено, что фильтрационные свойства песчано-глинистых пород в значительной степени определяются толщиной диффузных оболочек, развитых вокруг глинистых частиц, занимающих определенный объем, не участвующих в фильтрационном процессе и создающих дополнительное гидравлическое сопротивление фильтрации жидкости.

Ионы большей валентности притягиваются к поверхности частиц сильнее, уменьшая толщину диффузионного слоя и, таким образом, способствуют повышению проницаемости выщелачивающего массива.

После появления продуктивных растворов в работу подключают перерабатывающий комплекс.

При контакте выщелачивающих растворов с величиной рН ниже 6,0, содержащих активный хлор, с поданным ранее в пласт раствором солей Fe²⁺ происходит окисление Fe²⁺ до Fe²⁺, образование Fe(ОН)₃, выпадение его в осадок и формирование противофильтрационной завесы

Для практически одновременной отработки необводненной и обводненной зон рудного блока выщелачивающие растворы подают в них раздельно в соотношении, рассчитываемом в общем случае, исходя из геотехнологических свойств руды и геометрических размеров отрабатываемого рудного блока.

В процессе бурения разведочных и технологических скважин формируют представительную технологическую пробу руды для необводненной и обводненной зон рудного блока и по результатам лабораторных исследований устанавливают:
d - объемный вес руды, т/м³;
а - содержание извлекаемого элемента в руде, г/т;
С - концентрацию выщелачивающего реагента, кг/м³;
q - удельный расход выщелачивающего реагента, кг/г;
Ж: Т - отношение количества поданного для выщелачивания раствора к массе выщелачиваемой руды;
S - площадь отрабатываемого рудного блока, м²;
H - мощность руды в каждой из частей рудного блока, м;
- степень извлечения извлекаемого элемента из руды.

Причем геотехнологические показатели устанавливают для одной и той же степени извлечения извлекаемого металла в необводненной и обводненной зоне рудного блока, не менее 80%, а соотношение потоков "n" рассчитывают по формуле

где индексы Н, О - необводненная и обводненная зоны отрабатываемого рудного блока.

Для равномерной проработки рудной массы необходимо иметь достаточную плотность сети технологических скважин и оросительных канав.

Несмотря на накопленный опыт эксплуатации, вопрос о теоретическом или расчетном обосновании размещения технологических скважин еще не решен. Это объясняется тем, что выбор расстояний между скважинами является задачей весьма сложной, так как зависит от многих геолого-гидрогеологических факторов, требований технологического порядка, технических возможностей сооружения и эксплуатации скважины, экономики. Выполненные в этом плане проработки являются сугубо схематическими и могут быть использованы лишь для предварительных "прикидок" применимости той или иной сети скважин для месторождения или залежи в целом.

Известно, что плотность сети технологических скважин является функцией производительности скважин (Q, м³/ч), необходимого и достаточного уровня проработки рудной массы для достижения проектного извлечения, определяемого соотношением Ж:Т и заданным экономически приемлемым временем отработки рудного блока (, час).

В общем случае вес горнорудной массы (Р_ГРМ, т), прорабатываемой одной откачной скважиной, можно рассчитать по формуле

Отсюда, определив предварительно производительность скважин при опытных откачках и величину Ж: Т для достижения задаваемой степени извлечения при определении геотехнологических свойств руды и задав время отработки, размеры квадратной ячейки определяют по формуле

где L - сторона условной квадратной ячейки, м;
d - объемный вес руды, т/м³;
Н - мощность прорабатываемого рудного тела, м.

После очевидных преобразований общая формула расчета стороны квадратной ячейки

Из практики известно, что рудные тела, вскрытые прямоугольными ячейками, прорабатываются более равномерно по сравнению с системой отработки, использующей квадратные ячейки. Поэтому для отработки рудных тел способами ПВ наиболее часто используют схему вскрытия прямоугольными ячейками при соотношении сторон 1:1,5-2,0.

Для отработки необводненной части рудного тела чаще всего используют оросительные канавы.

Необходимую минимальную плотность оросительных канав для необводненной части (количество канав на ячейку) определяют после расчета стороны условной квадратной ячейки (4) с учетом объема выщелачивающих растворов, направляемых на выщелачивание необводненной части рудного блока (1)

где N - число оросительных канав длиной L м, шириной b м;
g - удельная приемистость оросительных канав, м³/м²ч, определяемая опытным путем в полевых условиях;
Q - производительность откачной скважины условной технологической ячейки, м³/ч;
n - соотношение потоков выщелачивающих растворов, подаваемых в необводненную и обводненную зоны рудного блока.

Необходимую плотность других оросительных устройств рассчитывают аналогичным образом.

При необратимом снижении концентрации извлекаемого металла в растворах, что, прежде всего, связано с его выщелачиванием из руды и недостаточной проработкой необводненной зоны рудного блока, в часть оросительных канав начинают подавать газообразный хлор под давлением, при этом в соседние канавы подают маточные растворы. Через некоторое время (определяемое опытным путем), подачу в канавы газообразного окислителя и маточных растворов чередуют.

Использование повышенного давления в системе, находящейся в насыщенном состоянии, приводит к проникновению выщелачивающего раствора в тупиковые поры и трещины, составляющие значительную часть рудного тела, что позволяет вовлечь в процесс выщелачивания дополнительную поверхность рудного минерала и повысить тем самым степень извлечения его из недр. Кроме того, повышение давления в статической системе может привести к локальным гидроразрывам отрабатываемой части рудного тела, находящейся в наиболее напряженном состоянии, а также росту числа тупиковых трещин до их пересечения с путями фильтрации растворов и включению их в систему проницаемых каналов.

Такую раздельную подачу газообразного хлора и маточных растворов в канавы продолжают постоянно до получения заданной степени извлечения выщелачиваемого металла, причем расход хлора к концу отработки снижают в зависимости от его ранее поданного количества.

При наличии на месторождении участков с плохо проницаемыми рудными слоями подачу выщелачивающих растворов осуществляют в зону хорошо проницаемых руд, а откачку ведут из зоны плохо проницаемых руд, исключая таким образом разубоживание получаемых продуктивных растворов.

Для дополнительного увеличения фильтруемости плохо проницаемых руд концентрацию активного хлора в выщелачивающем растворе поддерживают достаточной для получения выщелачиваемого материала и элементов переменной валентности, переходящих в раствор в виде ионов с наибольшей степенью окисления.

Это объясняется тем, что фильтрационные свойства песчано-глинистых пород в значительной степени определяются толщиной диффузных оболочек, развитых вокруг глинистых частиц. Диффузные оболочки заполняют определенный объем в поровом пространстве, создавая дополнительное гидравлическое сопротивление фильтрации жидкости, и могут менять свой объем в зависимости от валентности обменных ионов. Ионы большей валентности притягиваются к поверхности глинистых частиц сильнее, в результате чего толщина диффузионного слоя уменьшается, что приводит к повышению проницаемости выщелачиваемого массива.

Появление фронта хлорированных растворов в наблюдательных скважинах сопровождается резким увеличением ОВП. В этой связи для снижения расхода хлора рассчитывают его новую концентрацию в выщелачивающих растворах в зависимости от ранее поданного количества, концентрации и времени его появления в наблюдательных скважинах, при этом остаточная концентрация активного хлора в продуктивных растворах должна быть достаточной для удержания благородных металлов в растворе и устанавливается опытным путем.

Пример
Предлагаемый способ был опробован в полевых условиях при проведении опытных работ на одном из частично обводненных месторождений золота.

В процессе разведки подготавливаемого к отработке месторождения, бурения откачных и закачных скважин и сооружения оросительных канав на опытных ячейках скважин, включающих необводненную и обводненную зоны, была сформирована достоверная проба руды, которую использовали для установления ее геотехнологических показателей.

Для проведения опытных работ были сооружены три ячейки скважин, расположенных рядом, каждую из которых разбурили по схеме "конверт", включающей одну откачную скважину в центре, четыре закачные - по углам и наблюдательную скважину, расположенную в створе откачной и закачной скважин, на равном расстоянии между ними. Для орошения необводненной части рудного тела на каждой ячейке соорудили по пять оросительных канав в соответствии (5).

Ячейки скважин 1, 2, 3 имели одинаковые геотехнологические характеристики, приведенные в табл.1.

На участке также были смонтированы узлы по переработке продуктивного и приготовлению выщелачивающего раствора.

Для создания противофильтрационной завесы на всю прорабатываемую мощность руды на расстоянии 5 м от внешней границы разбуренных ячеек по периметру были дополнительно сооружены оросительная канава и шесть закачных скважин. Канавы также были сооружены и по внутренним границам между ячейками для создания завесы на мощность необводненной части рудного тела. В качестве кольматанта использовали 5 г/л раствор хлористого железа.

После создания завесы приступили непосредственно к выщелачиванию золота.

Для ячейки 1 по предлагаемому способу деление потока выщелачивающего раствора, подаваемого в необводненную и обводненную зоны, осуществляли в соответствии с (1), данными геотехнологического опробования руды из необводненной и обводненной частей рудного тела и результатами, полученными на опытной установке, имитирующей процесс подземного выщелачивания, а для ячеек 2 и 3, являющимися ячейками сравнения (способ-прототип), такое деление осуществляли произвольно (n=1,5; 2,0 соответственно).

После необратимого снижения концентрации золота в откачных растворах опытной ячейки 1 на 50% приступили к раздельному вводу газообразного хлора и маточных растворов сорбции в смежные оросительные канавы с периодической сменой их ввода, часовой расход хлора при этом сохраняли. На ячейках 2 и 3 режим подачи выщелачивающего раствора не меняли.

Такая схема выщелачивания способствовала увеличению концентрации золота в растворах текущей добычи на 17,5%.

Геотехнологические показатели процесса выщелачивания руды в ячейках 1, 2, 3 приведены в табл.2.

Как видно из данных таблицы 2, деление выщелачивающего раствора на части в соответствии с (1) значительно улучшает геотехнологические показатели выщелачиваемой руды по сравнению с результатами, полученными на ячейках 2 и 3.

Таким образом, приведенный пример показывает преимущества предлагаемого способа извлечения благородных металлов методом подземного выщелачивания частично обводненного рудного тела и его очевидную эффективность при отработке месторождений, содержащих эти металлы.

Технический результат - повышение эффективности подземного выщелачивания частично обводненных руд за счет ограничения растекания выщелачивающего реагента за пределы контура рудного тела, деления выщелачивающих растворов на две части для одновременной отработки необводненной и обводненной частей рудного блока в соотношении, обеспечивающем одновременное окончание процесса подземного выщелачивания.

Формула изобретения

1. Способ извлечения благородных металлов из руд на месте залегания методом подземного выщелачивания, включающий бурение закачных, откачных и наблюдательных скважин в рудовмещающем горизонте, подачу раствора выщелачивающих реагентов в присутствии окислителей в отрабатываемые блоки рудного тела через систему закачных скважин, откачку продуктивных растворов через систему откачных скважин с последующей переработкой продуктивных растворов методами сорбции и/или цементации и контроль процесса выщелачивания через наблюдательные скважины, отличающийся тем, что в процессе разведки устанавливают геотехнологические свойства руды частично обводненного рудного тела, разбивают его на рудные блоки, включающие необводненную и обводненную зоны, создают противофильтрационную завесу по внешнему контуру рудного тела на всю прорабатываемую мощность, а по границам между рудными блоками - только на мощность необводненной части рудного тела и выщелачивают благородные металлы, при этом часть выщелачивающего раствора подают в необводненную зону через систему вновь создаваемых оросительных устройств, в качестве которых используют оросительные канавки, дренажные скважины или оросительные прудки, в инфильтрационном режиме, а другую - в обводненную - через систему закачных скважин - в фильтрационном режиме в соотношении, определяемом как функцию геотехнологических свойств руды отрабатываемого рудного блока и его геометрических размеров и обеспечивающем одновременную отработку его необводненной и обводненной зон, а плотность сети скважин и/или оросительных устройств определяют как функцию расстояния между ними, причем для интенсификации процесса выщелачивания необводненной зоны рудного блока после необратимого снижения концентрации извлекаемого металла в продуктивном растворе попеременно чередуют подачу в оросительные устройства газообразного окислителя и маточных растворов сорбции, при этом величину pH продуктивных растворов поддерживают ниже 6,0.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют хлор.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что соотношение объемом выщелачивающих растворов, подаваемых в необводненную и обводненную зоны рудного блока, рассчитывают по зависимости

где n - соотношение объемов выщелачивающих растворов, подаваемых в необводненную и обводненную зоны рудного блока;
индексы Н, О - относятся к необводненной и обводненной зонам рудного блока соответственно;
S - площадь рудного блока, м²;
Н - мощность рудного блока, м;
d - объемный вес руды, т/м³;
a - содержание извлекаемого элемента в руде, г/т;
q - удельный расход выщелачивающего реагента, кг/т;
- степень извлечения извлекаемого элемента из руды;
С - концентрация выщелачивающего реагента, кг/м³.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что размеры условной квадратной ячейки, горнорудная масса которой прорабатывается растворами одной откачной скважины, рассчитывают по зависимости

где L - сторона условной квадратной технологической ячейки, м;
Q - производительность откачной скважины, м³/т;
_ время обработки, час;
Т - масса руды, т;
Н - мощность прорабатываемой руды, м;
d - объемный вес руды, т/м³;
Ж - выщелачивающий раствор, м³.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что минимальную плотность оросительных канав рассчитывают по зависимости

где N - число оросительных канав длиной L м, шириной b м на одной условной квадратной технологической ячейке;
Q - производительность откачной скважины условной квадратной технологической ячейки, м³/ч;
n - соотношение потоков выщелачивающего раствора, подаваемого в необводненную и обводненную зоны рудного блока;
g - удельная приемистость оросительных канав, м³/м²ч.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что закачку выщелачивающих растворов осуществляют в наиболее проницаемую часть рудного блока, а откачку - из его наименее проницаемой части.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрацию активного хлора в выщелачивающих растворах поддерживают достаточной для выщелачивания извлекаемых металлов из плохо проницаемых песчано-глинистых руд в форме ионов с наибольшей степенью валентности.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при фиксации в наблюдательных скважинах резкого увеличения окислительно-восстановительного потенциала и снижение величины pH выщелачивающих растворов, концентрацию хлора в закачных растворах снижают, причем для достижения оптимальных значений pH и редокспотенцила в продуктивных растворах используют зависимость параметров закачиваемого раствора от количества ранее поданного выщелачивающего реагента, концентрации и времени его появления в наблюдательной скважине.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2