способ подземного выщелачивания металлов электрическим током

Формула изобретения

Способ подземного выщелачивания металлов электрическим током, включающий вскрытие рудной залежи скважинами, размещение в них обсадных колонн, фильтров, оголовков и электродов, подачу технологических растворов и электроэнергии, отличающийся тем, что выщелачивание металлов из песков ведут при низких частотах переменного электрического тока, а из глинистых включений при высоких частотах переменного электрического тока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к геотехнологии и может быть использовано при подземном выщелачивании металлов из руд.

Известен способ подземного выщелачивания металлов (см., например, Аренс В. Ж. Скважинная добыча полезных ископаемых. - М.: Недра, 1986, с. 248 - 249), включающий вскрытие рудной залежи скважинами, подачу в них технологических растворов, выщелачивающих металлы из руд, откачку технологических продуктивных растворов.

Недостатком данного способа являются высокие экологические издержки вследствие засорения недр технологическими растворами, содержащими токсичные активные агенты (цианиды, кислоты, щелочи и др.).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ (Мосинец В.Н., Лобанов Д.П., Бубнов В.К. и др. Строительство и эксплуатация рудников подземного выщелачивания. - М.: Недра, 1987, с. 221 - 222), включающий оконтуривание рудной залежи скважинами, размещение в них электродов и подачу на них постоянного или переменного электрического тока.

Недостатком данного способа является высокий расход электроэнергии на выщелачивание металлов.

Цель изобретения - повышение эффективности процесса подземного выщелачивания металлов за счет снижения расхода электроэнергии путем поляризации металловмещающих зон выщелачиваемого массива.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении предложенного способа, включающего бурение скважин, их обсадку, оборудование оголовками, размещение в них электродов, подачу технической воды и электроэнергии, частоту электрического тока подбирают в зависимости от свойств горной массы выщелачиваемых зон. При этом необходимо учитывать такое широко известное в природных геологических процессах (см., например, Фролов А.Д. Электрические и упругие свойства криогенных пород. - М.: Недра, 1976), но не используемое в технике и технологиях явление, как возникновение в тонкодисперсной среде (при большой адсорбционной активности горной массы) значительной поляризации на высоких частотах. Однако такое возрастание имеет предел, так как в порах минералов (размеры которых меньше толщины диффузной части двойного слоя) ионы имеют незначительную подвижность. Критический размер пор равен примерно 0,1 мкм, что соответствует фракции с диаметром частиц около 0,01 - 0,005 мм. Поэтому глины по сравнению с песками имеют меньшую поляризуемость на низких частотах и большую - на высоких. И если металл залегает преимущественно в песках (россыпи), то применяют электрический ток с относительно низкой частотой, если в глинах - то с более высокой. Особенно это важно для высокоглинистых песков, т. е. для россыпей с золотосодержащими глинистыми зонами, обычно плоховыщелачиваемыми традиционными геотехнологическими способами.

На чертеже представлен вариант схемы подземного выщелачивания металлов, где цифрами обозначены: 1 - золотосодержащая россыпь (пески); 2 - водоупорные слои; 3 - глинистые линзочки с высоким содержанием золота; 4 и 5 - скважины с электродами; стрелками показано направление миграции растворов (вод) и электрического тока.

Способ осуществляется следующим образом.

Первоначально пески (россыпь) 1 вскрывают скважинами 4 и 5. Скважины обсаживают (не показано) полиэтиленовыми трубами, затем в них размещают электроды (не показано). Если рудная залежь не обводнена, то в скважину 4 подают техническую воду, в некоторых случаях для интенсификации процесса выщелачивания металлов - технологические растворы, содержащие активные агенты. Затем на электроды подают переменный электрический ток. Причем, если в россыпи глинистых линзочек содержится незначительное количество или они с низким содержанием металла, то электрический ток применяют с относительно низкой частотой, а если глинистые линзочки вносят существенный вклад в общее содержание металла, то для интенсификации их выщелачивания частоту электрического тока значительно повышают. Причем, электроды (а соответственно и сами скважины) размещают так, чтобы направление миграции технологических растворов и электрического тока совпадало между собой. В этом случае потери электроэнергии будут минимальными при максимальном извлечении металла из руд в растворы.

В результате будет происходить выщелачивание металлов из руд и миграция металлоносных растворов к откачной скважине 5, через которую их извлекают на дневную поверхность и направляют далее, например, на золотоизвлекательный или гидрометаллургический завод.

Примером конкретного выполнения предложенного способа служит подземное выщелачивание золота из высокоглинистых золотосодержащих россыпей.

Первоначально вскрывают золотосодержащую россыпь 1 скважинами 4 и 5, с внутренним диаметром 155 мм. Скважины обсаждают полиэтиленовыми трубами, оборудуют фильтрами КДФ-120-08 и оголовками, снабжают электродами (не показано). Бурение скважины осуществляют установкой БУ-20-2УШ. Затрубное пространство скважины заполняется гидроизоляционным материалом. Электроды (и скважины) размещают в соответствии с направлением диэлектрической проницаемости 2 золотосодержащих песков, часто имеющих остаточную направленность от предыдущих кварцевых руд (жил), так, чтобы миграция растворов от закачной 4 к откачной 5 скважине и электрического тока совпадало между собой.

При подаче в скважину 4 технических вод (если залежь 1 не обводнена) или растворов щелочей (при интенсификации процесса выщелачивания) на электроды подают электрический ток с параметрами: V = 4 - 6 B, плотность тока I = 0,5 - 5 Aдм^-2, создавая между электродами (и соответственно, скважинами 3 и 4) разность напряжений. Если россыпь 1 слабоглинистая и линзочки глин 3 не содержат существенных концентраций золота, то применяют электрический ток с низкой частотой (например, 0,03 - 0,2 Гц) до первых единиц Гц. Если же россыпь 1 содержит золотосодержащие глинистые линзочки 3 со значительными концентрациями золота, то частоту электрического тока значительно повышают (70 - 100 Гц, вплоть до 10² - 10³ Гц), что обеспечивает эффективное их выщелачивание. В результате будет обеспечено электровыщелачивание золота как из песков, так и из глинистых включений, его миграция в составе золотосодержащих растворов к скважине 5 и извлечение через нее на поверхность.

Положительный эффект предложенного технического решения заключается в повышении эффективности процесса подземного выщелачивания металлов за счет снижения расхода электроэнергии путем поляризации металловмещающих зон выщелачиваемого массива.

Предложенное изобретение может быть использовано при подземном выщелачивании металлов.

Применение изобретения позволит расширить область геотехнологии за счет ведения процесса электровыщелачивания металлов в подземных условиях.