способ кучного выщелачивания металлов из мерзлых пород

Формула изобретения

Способ кучного выщелачивания металлов в условиях многолетней мерзлоты, включающий удаление грунта с участка, предназначенного для возведения штабеля из горных пород для выщелачивания из них металлов, формирование антифильтрационного основания, установку оборудования для откачки продуктивного раствора, укладку на подготовленное основание выщелачиваемых пород и подачу в штабель растворов реагентов, отличающийся тем, что в основание штабеля мерзлых или промерзших до начала кучного выщелачивания пород укладывается металлическая сетка, поверх нее слой грубообломочных пород толщиной в доли метра, поверх него мешковина или подобная ей ткань в один или несколько слоев, в этом же слое размещаются несминаемые давлением вышележащих пород горизонтальные перфорированные полимерные трубы для подачи раствора рабочих реагентов и присадок, далее штабель подвергается воздействию сверхвысокочастотного (СВЧ) электромагнитного поля генераторной установкой, перемещаемой по верхней поверхности штабеля челночным способом для равномерного его прогрева по площади, в слой грубообломочных пород по перфорированным трубам одновременно начинает подаваться под давлением горячий раствор рабочих реагентов и присадок в возрастающем объеме по мере увеличения талой рабочей зоны и продвижения фронта протаивания вверх, вплоть до завершения процесса выщелачивания металлов из штабеля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для кучного выщелачивания металлов из мерзлых пород, преимущественно в условиях многолетней мерзлоты.

Известен способ кучного выщелачивания металлов в условиях многолетней мерзлоты, включающий удаление грунта с участка, отведенного для возведения штабеля из горных пород, предназначенных для выщелачивания из них металлов, формирование антифильтрационного основания, установку оборудования для откачки продуктивного раствора, укладку на подготовленное основание выщелачиваемых пород и подачу в штабель растворов рабочих реагентов [1]. Прототип.

Недостатком известного способа является краткость периода возможности использования процесса выщелачивания, ограниченного весенним протаиванием грунта и наступлением низких температур с промерзанием штабеля пород, подготовленных для выщелачивания из них металлов.

Технической задачей является выщелачивание металлов из мерзлых пород и в результате продление процесса выщелачивания на весь год.

Технический результат заключается в образовании под воздействием СВЧ электромагнитного поля в нижней части штабеля мерзлых пород, желательно при сопутствующих управляемых факторах - укладке слоя грубообломочных пород на основание штабеля и подаче в него горячего раствора рабочих реагентов и присадок - талой рабочей зоны, верхняя граница которой постепенно смещается вверх, до завершения процесса выщелачивания - независимо от времени года.

Предлагаемый способ включает удаление грунта с участка, отведенного для возведения штабеля из горных пород, предназначенных для выщелачивания из них металлов, формирование антифильтрационного основания, установку оборудования для откачки продуктивного раствора, укладку на подготовленное основание выщелачиваемых пород и подачу в штабель растворов реагентов, и предусматривает, что в основание штабеля мерзлых или промерзших до начала кучного выщелачивания пород укладывается металлическая сетка, поверх нее слой грубообломочных пород толщиной в доли метра, поверх него мешковина или подобная ей ткань в один или несколько слоев, в этом же слое размещаются несминаемые давлением вышележащих пород горизонтальные перфорированные полимерные трубы для подачи раствора рабочих реагентов и присадок, далее штабель подвергается воздействию сверхвысокочастотного (СВЧ) электромагнитного поля генераторной установкой, перемещаемой по верхней поверхности штабеля челночным способом для равномерного его прогрева по площади, в слой грубообломочных пород по перфорированным трубам одновременно начинает подаваться под давлением горячий раствор рабочих реагентов и присадок в возрастающем объеме по мере увеличения объема талой рабочей зоны и продвижения фронта протаивания вверх, вплоть до завершения процесса выщелачивания металлов из штабеля.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак как то, что в основание штабеля укладывается металлическая сетка, позволяет за счет наведения токов Фуко в сетке и отражения СВЧ поля от нее увеличить плотность выделяемой вблизи нее тепловой энергии и начать усиленный нагрев и даже протаивание штабеля снизу.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак как то, что в нижней части штабеля насыпают слой грубообломочных пород толщиной в доли метра, позволяет ввести в него больше раствора рабочих реагентов и присадок и легче накапливать в нем и отбирать продуктивный раствор.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак как то, что в слой грубообломочных пород вводят горячий раствор рабочих реагентов и присадок, позволяет многократно повысить его электропроводность, соответственно поглощение энергии СВЧ-поля в нем и, следовательно, более быстрое его нагревание и протаивание.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак как то, что в слое грубообломочных пород в основании штабеля помещают достаточно прочные несминающиеся под давлением вышележащих пород перфорированные полимерные трубы, позволяет подавать в него под давлением растворы рабочих реагентов и присадок.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак как то, что используются полимерные трубы, обладающие низкой электропроводностью, позволяет избежать искажения СВЧ-поля в штабеле и таким образом сохранить его однородность, а отсюда примерно одинаковые условия нагрева штабеля.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак как то, что поверх слоя грубообломочных пород укладывается мешковина или другая ткань, позволяет уберечь этот слой от кольматирования тонкой фракцией горных пород и таким образом сохранить его функциональные свойства.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак как то, что штабель подвергается воздействию СВЧ электромагнитного поля, позволяет в комплексе с использованием других указанных выше факторов создать в нижней части штабеля талую рабочую зону, распространить ее постепенно на весь объем штабеля и таким образом обеспечить производство выщелачивания металлов из первоначально мерзлых пород, а следовательно, производство выщелачивания в течение всего года.

Способ осуществляется следующим образом. Он включает удаление грунта с участка, отведенного для возведения штабеля из горных пород, предназначенных для выщелачивания из них металлов, формирование антифильтрационного основания, установку оборудования для откачки продуктивного раствора, укладку на подготовленное основание выщелачиваемых пород и подачу в штабель растворов рабочих реагентов, и предусматривает, что штабель пород, предназначенных для выщелачивания из них металлов, формируют либо из изначально мерзлых пород либо из талых с последующим их промерзанием. В основание штабеля помещают металлическую сетку, поверх нее насыпают слой грубообломочных пород без тонкой фракции толщиной в доли метра, его покрывают мешковиной или иной тканью в один или несколько слоев, в том же слое размещают перфорированные достаточно прочные несминающиеся под давлением вышележащих пород полимерные трубы. Процесс выщелачивания начинают с воздействия на штабель СВЧ электромагнитным полем с помощью генераторной установки, перемещаемой челночно по верхней поверхности штабеля для равномерного его прогрева по площади и затем подачей под давлением горячего раствора рабочих реагентов и присадок - концентрированных растворов легкорастворимых солей щелочных и иных металлов с низкой температурой эвтектики - в слой грубообломочных пород. Под воздействием СВЧ-поля, наводящего в металлической сетке токи Фуко, и отражения его от этой сетки с примерным удвоением его плотности прилегающий к ней слой нагревается сильнее, чем весь штабель, и начинает оттаивать. Еще до этого подачей в него горячего раствора рабочих реагентов и присадок повышают его температуру, понижая в то же время температуру его оттаивания, многократно увеличивают электропроводность слоя, насыщенного раствором, и из-за усиления в той же степени поглощения в нем энергии СВЧ-поля дополнительно повышают его температуру. Совместное действие всех указанных факторов приводит к образованию в основании штабеля талой рабочей зоны, верхняя граница которой постепенно смещается вверх, увеличивая объем рабочей зоны, в которой идет процесс выщелачивания металлов, вплоть до его завершения во всем объеме штабеля.

Преимуществами способа являются:

- возможность производства выщелачивания металлов из мерзлых пород, следовательно, в течение всего года;

- простота и экономичность способа.

Источник информации

1. Патент РФ №2183743, Е 21 В 43/28, 2002 г.