28 сентября 2022, Среда06:41 МСК
Курсы на 28.09.2022
60,24 -0,66
Au 1 809 +0,17%
Ag 20,61 -0,46%
61,52 -0,88
Pt 940,30 -0,28%
Pd 2 201 -1,11%
Вход/Регистрация

Сооружение водонепроницаемых завес непосредственно под сырьевыми объектами — перспективное направление развития технологий выщелачивания

Предлагаются технологические схемы сооружения подземных водонепроницаемых завес (ПВНЗ) непосредственно под сырьевыми объектами. Наличие ПВНЗ позволяет организовать процесс выщелачивания сырьевого объекта на месте его нахождения. При этом отпадает надобность в отгрузке и перемещении сырья на заранее подготовленную площадку, как этого требует классическая схема организации кучного выщелачивания. Таким способом могут отрабатываться окисленная часть месторождения непосредственно в недрах, техногенные отвалы золотодобывающей и урановой промышленности, зольные отвалы и пр.

Ключевые слова: кучное выщелачивание, подземная водонепроницаемая завеса (ПВНЗ), дренажная система, сырьевой объект выщелачивания, тросовая пила, образование щели в горном массиве методом пиления, заполнение щели гидроизоляционным материалом.

Ю.Г. Желябовский — зам. генерального директора ООО «Алмазинтех — консультации и инжиниринг», к.т.н.

Извлечение металлов с использованием технологии выщелачивания находит всё большее применение в горно-обогатительном производстве. Практика золотодобычи показала, что особо привлекателен способ кучного выщелачивания, который относительно прост и не требует высоких затрат. Поэтому он широко востребован для переработки низкотоварного сырья, объёмы которого постоянно увеличиваются. Это происходит за счёт открытия новых месторождений, которые на фоне объективного истощения сырьевой базы в большинстве своём характеризуются снижением содержания. Кроме того, накоплены огромные объёмы техногенного сырья в виде хвостов гравитационного обогащения с неизвлечённым мелкодисперсным золотом, которое является идеальным продуктом для химического растворения.

Потенциально привлекательным сырьём для кучного выщелачивания также можно считать отходы уранового производства, скопившиеся в больших объёмах в республиках средней Азии бывшего СССР, которые создают серьёзные экологические проблемы. По этой причине они попали в сферу внимания международной организации МАГАТЭ, которая инициирует деятельность по их дезактивации и рекультивации.

С учётом позитивных показателей кучного выщелачивания эта технология может быть принята в качестве концептуальной для дальнейшего развития и усовершенствования. Данная статья посвящена работам в этом направлении.

Главной операцией гидрометаллургических технологий, за исключением непосредственно химических процессов, является обеспечение циркуляции выщелачивающей жидкости внутри металлосодержащего сырья. При этом, в условиях обработки «кучи» или залежи в естественном залегании, которые априори не находятся в замкнутом гидроизолированном пространстве, необходимо исключить утечки выщелачивающего раствора за пределы технологической зоны. Самым надёжным способом достижения этого является сооружение водонепроницаемых завес.

схема 1.jpg

Рис. 1. Схема сооружения ПВНЗ подземным способом
1 — рудный объект; 2 — подходная выработка; 3 — подготовительный штрек; 4 — нарезная выработка; 5 — линейный забой; 6 — гидроизоляционный слой; 7 — полимерная плёнка; 8 — защитный слой; 9 — крупнокусковая закладка; 10 — перфорированная труба; 11 — трубопровод; 12 — балка крепления потолочины; 13 — поддерживающая стойка; 14 — очередная лента отбиваемой породы.

При кучном выщелачивании до начала формирования штабеля сначала готовят гидроизолированное основание с си стемой дренажа. Перед укладкой в штабель сырьё подвергается подготовке. Виды подготовительных операций зависят от конкретных свойств сырья. Среди огромного разнообразия месторождений, как природных так и техногенных, наверняка найдутся такие, которые по своим характеристикам могут быть задействованы в гидрометаллургическом процессе без значимой подготовки. При необходимости достаточно ограничиться первичным разрушением целостности массива, например, путём встряхивания взрывом.

Такие объекты можно выщелачивать непосредственно на месте их расположения. Это исключит затраты на добычу руды из недр или отгрузку из техногенного отвала, на транспортировку и формирование штабеля. Уменьшится вредное воздействие на окружающую среду, сохранится ландшафт. Что касается ураносодержащих отходов, то их отгрузка и перемещение не желательны, а в отдельных случаях даже запрещены, из-за опасности дополнительного радиоактивного загрязнения местности.

Из вышеизложенного следует, что существует реальная задача поиска способов сооружения водонепроницаемых завес непосредственно под объектами выщелачивания. К таким объектам следует отнести естественные природные залежи окисленной руды, россыпные месторождения с мелким тонким золотом (МТЗ), отвалы некондиционной руды, эфельные отвалы, зольные отвалы и др.

Поставленная задача может быть решена подземным способом. Для этого, согласно рисунку 1, задают границы подземной противофильтрационной завесы (ПВНЗ), взяв за основу контур горизонтальной проекции рудного объекта 1 и добавив к нему резервную зону для гарантии полного перехвата выщелачивающего раствора. Определяют оптимальную высотную отметку завесы. Подходной выработкой 2 достигают отправной точки развития ПВНЗ. По границам двух противоположных сторон завесы проходят транспортно-вентиляционные штреки 3. Концы штреков соединяют пионерной подготовительной выработкой 4. Подошву этой выработки покрывают гидроизоляционным слоем 6 из глинистого материала или раствора на основе цемента с инертными наполнителями. Сверху укладывают полимерную плёнку 7, которую закрывают защитным слоем 8 из глины или песка.

схема 2.jpg

Рис. 2. Схематичное изображение замкнутой ПВНЗ (вертикальное сечение)
1 — горизонтальная ПВНЗ; 2 — кольцевая ПВНЗ, созданная по технологии «подземная плотина».

Боковая стенка подготовительной выработки выполняет роль протяжённого забоя, за счёт продвижения которого перемещают выработку в поперечном направлении и поочерёдно, отдельными участками создают площадную основу будущей противофильтрационной завесы.

Продвижение забоя осуществляют пошагово. Для этого породу отбивают лентами толщиной равной величине выбранного шага. После отгрузки породы, на вновь подготовленном участке подошвы укладывают гидроизоляцию той же конструкции, что и на предыдущем. При этом обеспечивают надёжную стыковку с ранее уложенной гидроизоляцией. В результате образуется расширенная площадка с однотипной гидроизоляцией.

Поверх гидроизоляции монтируют раствороприёмник 10 из перфорированных труб, концы которого выпускают в штреки, что обеспечивает возможность профилактического обслуживания раствороприёмников в течение всего срока эксплуатации.

Перед отбойкой следующей ленты часть выработанного пространства, противоположного забою, закладывают крупнокусковой породой 9 на всю высоту выработки. Размер закладки по подошве равен величине шага. Эта закладка в будущем будет выполнять роль дрены для выщелачивающего раствора. Одновременно она поддерживает потолочину от обрушения, обеспечивая безопасные условия работы в забое. При слабых породах, требующих крепления потолочины, массив из закладки используют в качестве опоры для крепления призабойной зоны металлическими балками 12 с вертикальными стойками 13.

Таким образом, многократно повторяя вышеописанные технологические циклы, создают надёжную противофильтрационную завесу с дренажной системой и раствороприёмниками непосредственно под сырьевым объектом. Поставляя раствор реагентов одним из известных способов в зону выщелачивания, запускают гидрометаллургический процесс.

При выщелачивании руды непосредственно в недрах открывается возможность её круглогодичного использования даже в условиях Крайнего Севера.

Значительно расширить перспективы подземной гидрометаллургической технологии можно за счёт заключения обрабатываемой части месторождения в замкнутую гидроизолированную ёмкость (рис. 2, с. 162), которую образуют путём комбинации вышеописанной ПВНЗ и боковой замкнутой завесы, построенной по принципу «подземной плотины» [1]. В этом случае можно будет использовать все методы выщелачивания, приемлемые для чановых технологий. Стабильность температурного режима внутри горного массива позволяет оптимистично рассматривать применение бактерий в процессе извлечения золота.

Технологические аспекты строительства таких ПВНЗ не вызывают сомнений. Все технологические операции относятся к разряду стандартных для подземных горных работ. Критерием, определяющим практическое использование, может стать только экономика мероприятия, которая строго индивидуальна с учётом различных обстоятельств. Поэтому невозможно сделать вывод об универсальности метода применительно ко всем объектам. Логичным нужно признать только один постулат, что увеличение масштаба объекта улучшает экономику мероприя тия, а для малых объектов разработан более простой и дешёвый способ сооружения ПВНЗ.

Сооружение упрощенной ПВНЗ требует выполнения двух основных операций, а именно — проходки щели в горных породах и заполнения её гидроизоляционным материалом. При этом важно акцентировать внимание на том, что все механические нагрузки от ПВНЗ и возможного прироста гидростатического давления принимает на себя горный массив, потенциал которого в части устойчивости дополнительным механическим воздействиям безграничен. Поэтому с точки зрения геомеханики отпадает надобность в сооружении мощной конструкции ПВНЗ с повышенным расходом материалов, что, в свою очередь, открывает возможность использования более дорогих, но более эффективных полимерных вяжущих. Гидроизоляционный материал в виде прослойки небольшой толщины, внедрённый внутрь горного массива, способен стать надёжной преградой для распространения жидкостей по трещинам и пустотам в горных породах.

Таким образом, первоочередной задачей является поиск технологичного способа создания узкой сплошной щели в массиве горных пород. Общеизвестно, что узкую щель в твёрдом теле можно создать методом пиления. Полученный в результате этого действия пропил является идеальной узкой щелью.

В качестве наиболее приемлемой технологии пиления горных пород широким фронтом, что диктуется условиями создания обширной ПВНЗ, принимаем способ пиления тросовой пилой (рис. 3). Тросовые пилы различных конструкций, отличающиеся материалом и формой режущих элементов, способны пилить горные породы любой твёрдости, вплоть до гранита и кварца, и в любом структурном состоянии, даже насыпные грунты. Тросовой пиле легко придать возвратно-поступательное движение при помощи лебёдок. Две лебёдки на противоположных концах тросовой пилы просто и надёжно решают проблему привода. Шлам из забоя удаляется пилой за счёт захвата его режущими элементами. При необходимости применяют продувку сжатым воздухом.

схема 3.jpg

Рис. 3. Схема создания облегчённой ПВНЗ под объектом выщелачивания
1 — отвал сырья; 2 — стальной трос; 3 — режущие элементы; 4 — гибкий трубопровод; 5 — лебёдка.

По мере продвижения пилы вглубь массива щель, образующуюся позади пильного инструмента, заполняют твердеющим гидроизоляционным материалом пастообразной консистенции. Чтобы получить надёжную целостную водонепроницаемую прослойку, материал необходимо гарантированно доставить в каждую точку щели. Технологично выполнить эту операцию можно нагнетанием раствора под давлением. Для этого используют гибкий трубопровод (поз. 4, рис. 3) и бетононасос. Трубопровод крепят к тыльной стороне тросовой пилы, что обеспечивает ему возможность передвигаться вместе с пилой вдоль всего пильного забоя. В трубопроводе создают выпускные отверстия, ориентированные в противоположную сторону от направления нарезки щели. Закачку раствора производят вслед за уходкой пилы, так как из-за малого просвета щели продавливание раствора в отстающие периферийные участки будет затруднительно. Таким образом можно создать надёжную сплошную ПВНЗ даже в насыпном неконсолидированном массиве.

По внешнему контуру созданной ПВНЗ ниже её отметки проходят канаву, дно и боковые стенки которой гидроизолируют полимерной плёнкой. Плёнку пристыковывают к ПВНЗ. Такая конструкция обеспечивает перехват продуктивного раствора под объектом выщелачивания, переток его в канаву, осаждение в ней загрязняющих взвесей и подачу очищенного раствора снова в технологический процесс. По мере насыщения раствора его подвергают процессу сорбции. Для малых объектов удобно использовать мобильные сорбционные колонны, а десорбцию производить на стационарной фабрике, обслуживающей несколько объектов выщелачивания.

Вышеописанные схемы организации выщелачивания металлов из природных и техногенных сырьевых объектов непосредственно на месте их постоянного нахождения обладают реальным практическим потенциалом, поэтому ждут своего внедрения в производство.

книга.png1. Желябовский Ю.Г. «Подземные плотины — новые возможности решения проблем горного производства и подземного выщелачивания» // Горная промышленность — 2019. — № 5 (144). С. 83–85.

Опубликовано в журнале "Золото и технологии" №1/март 2021 г.




Правовое регулирование экспорта аффинированного драгоценного металла или сырья, содержащего драгоценные металлы, из Таможенного союза ЕАЭС
Изменения в порядке досрочного прекращения, ограничения, приостановления права пользования недрами с 1 января 2022 года
Календарь экологической отчетности от компании «Хорошая-Экология»
Судебная практика по оспариванию предписаний и постановлений органов Росприроднадзора о привлечении к ответственности за нарушение условий, установленных лицензиями или техническими проектами
Заказать журнал
ФИО
Телефон *
Это поле обязательно для заполнения
Электронный адрес
Введён некорректный e-mail
Текст сообщения *
Это поле обязательно для заполнения
Введите символы, изображённые на картинке: *
Введён неправильный защитный код.

Отправляя форму вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

X