Тема 14. Сооружение оснований штабелей КВ
14.1 Выбор местоположения площадки КВ
Практическая реализация процесса KB начинается с выбора места для закладки штабеля. Рациональное размещение площадки под основание выщелачиваемой горной массы зависит от многих факторов, которые существенно определяют технико-экономические показатели KB:
- место заложения площадки влияет на экономику процесса. Предпочтительно ее размещать в непосредственной близости к карьеру с целью исключения строительства дорог и перевозки рудной массы. В то же время карьер может быть использован как место складирования отработанной руды после ее обезвреживания;
- рельеф местности и наличие достаточных площадей определяют объем штабелей, их геометрические параметры, систему орошения и дренажа, конструкцию основания. Следует стремиться к использованию складок местности и снижению объемов земляных работ;
- тип грунта поверхности земли на месте строительства штабеля определяет стоимость строительства, время его сооружения, конструкцию основания, соблюдение требований экологии и безопасности ведения работ. Благоприятно наличие мягких непроницаемых грунтов (глин, суглинков) большой мощности;
- положение грунтовых вод, наличие питьевых водоисточников в районе заложения площадки обусловливают более сложную подготовку основания штабеля с целью исключения их загрязнения при проведении КВ. Для безопасного ведения работ необходимо относить размещение площадки от водоемов, рек, колодцев или при невозможности переноса строить ограждающие дамбы;
- климатические условия - температура окружающей среды и ее сезонные изменения, скорость и направление ветра — влияют на интенсивность выщелачивания и организацию процесса (замерзание, испарение растворов). Под действием ветра возможно перемещение продуктов испарения и эрозионного разрушения материала штабеля на значительные расстояния с загрязнением окружающей среды. В этом случае следует учитывать направление розы ветров;
- размещение площадки в зависимости от мест расположения энергетических источников и транспортных коммуникаций воздействует на экономические показатели при строительстве и эксплуатации штабеля. Строительство площадки вблизи линий электропередачи, водозаборов, дорог позволит сократить время и стоимость добычи металла;
- объем и геометрическая форма штабеля (ширина, длина, высота) оказывают существенное влияние на технологические показатели и экономику процесса. Наиболее широкое применение нашли штабели в виде усеченных пирамид с прямоугольным основанием (реже квадратным, трапециевидным) при значительной высоте отсыпки (до 40-60 м).
14.2 Виды площадок
В настоящее время применяют три вида площадок: повторно используемые (ПИП), постоянно наращиваемые (ПНП) и площадки под дамбовое выщелачивание.
14.2.3 Повторно используемые площадки
На площадки повторного использования загружают подготовленную горную массу, которую выщелачивают, промывают, обезвреживают и разгружают в места хранения отработанной руды.
Затем этот цикл повторяют вновь со свежеотсыпанной рудной массой. Эти площадки используют для отработки руд постоянного состава или смеси руд с одинаковой по длительности выщелачиваемостью, что предполагает предсказуемый, обычно непродолжительный цикл извлечения. Преимущества ПИП:
- относительно неизменная степень извлечения золота из-за практически одинакового состава руды, отсыпанной в штабели;
- время между загрузкой площадки и началом извлечения золота в продуктивные растворы предсказуемо и одинаково, что стабилизирует экономику;
- однажды сооруженная площадка имеет постоянное трубопроводное и насосное хозяйство на весь период KB;
- использование покрытия штабеля в неблагоприятных погодных условиях благодаря ограниченной площади активной зоны эксплуатации;
- сооружение меньших по размеру прудков из-за ограниченного воздействия всякого рода затопления;
- промывка штабеля водой перед удалением руды с площадки позволяет получить дополнительное извлечение золота и снизить расход растворителя;
- обеспечиваются высокий уровень контроля процесса и, следовательно, наилучшие условия охраны окружающей среды.
Недостатки:
- необходимость применения долговечного высокопрочного про-тивофильтрационного экрана в основании площадки;
- необходимость подбора подходящего участка для сброса отработанной горной массы;
- ограниченность размеров площадки, что исключает возможность последующего довыщелачивания руды;
- руда, которая требует большей длительности для завершения выщелачивания, должна быть удалена при неполном извлечении золота;
- в зависимости от метода загрузки площадки первоначальные затраты на сооружение выше, чем для постоянно наращиваемых площадок.
Сооружение площадок системы ПИП требует оценки степени выщелачиваемости отрабатываемой руды. Размеры площадок и их число определяются продолжительностью цикла выщелачивания, необходимого для оптимального извлечения металла. Обычно предпочтительное время выщелачивания на рассматриваемых площадках 60 сут и менее.
Основным недостатком системы ПИП является отсутствие гибкости по продолжительности выщелачивания, что вызывает при удалении с площадки руды безвозвратные потери оставшихся в ней ценных компонентов: здесь исключена возможность довыщелачивания. Многократная загрузка и выгрузка рудной массы требуют создания прочного и надежного основания площадки: используются асфальт, бетон и т. д.
Значительные преимущества ПИП, связанные с возможным ограничением размеров площадки при необходимости и многократным ее использованием, обеспечили этому типу площадок большую популярность. Таким образом, площадки повторного использования пригодны для руд с благоприятными постоянными характеристиками, для местностей с ограниченными возможностями по сооружению площадок больших размеров, имеющих участки для сброса отвальных руд.
14.2.4 Постоянно наращиваемые площадки
Площадки с постоянным их наращиванием предусматривают подготовку руды и ее закладку на площадку выщелачивания. Выщелоченная руда остается на месте. Если необходимо, осуществляют повторное выщелачивание или промывку с нейтрализацией и рекультивацией. Вновь поступающую на отработку рудную массу либо отсыпают на частично или полностью отработанный штабель, либо вводят новые площади. Условием сооружения рассматриваемых площадок является наличие больших доступных участков земли с относительно плоским рельефом местности.
Преимущества системы наращивания площадок:
- возможность переработки различных по составу руд с разным временем выщелачивания;
- использование относительно простого основания благодаря ограниченному во времени периоду выщелачивания (одноразовому) и меньшей нагрузке на окружающую среду;
- относительно низкие затраты на сооружение площадки;
- минимальное перемещение (перегрузки) рудной массы;
- вероятность практически полного испарения поровой влаги в штабеле с получением на конечной стадии отвального продукта;
- возможность наращивания штабеля по высоте с получением многоэтажной рудной массы на площадке, что потенциально обеспечивает дополнительное извлечение золота из нижележащих слоев при загрузке и орошении "свежей" руды.
Недостатки постоянно наращиваемой площадки:
- непрерывные затраты на сооружение новых площадок;
- необходимость постоянного поиска пригодного для сооружения площадки участка;
- наращивание трубопроводного, насосного хозяйства в связи со строительством новых площадок, которые все больше удаляются от узла переработки растворов;
- увеличение количества выщелоченного и оставшегося в поровой жидкости осушаемого штабеля золота;
- существование опасности значительного затопления штабеля при неблагоприятных погодных условиях (дожди) благодаря значительной площади "активной" зоны;
- потенциальная неустойчивость штабеля с увеличением высоты отсыпки;
- более медленное извлечение золота в первых объемах продук тивного раствора с увеличением высоты штабеля, что вызывает ухудшение экономических показателей;
- уменьшение проницаемости штабеля с увеличением его высоты, формирование предпочтительных каналов фильтрации (вследствие уплотнения или неодинакового оседания штабеля, сегрегации тонких частиц), вызывающих неодновременное выщелачивание руды и получение меньшего, чем ожидалось, извлечения золота.
Под площадки одноразового использования требуются участки с относительно плоским рельефом местности. Обычно уклон поверхности земли должен быть менее 10 % и предпочтительно 5—7 %. При эксплуатации штабеля следует строго балансировать объемы циркулирующих растворов, особенно в период выпадения осадков или в условиях испарения. Эта система в отличие от площадок многоразового использования обеспечивает значительную гибкость: руды, имеющие разные характеристики по длительности выщелачиваемости, могут быть отработаны, не оказывая влияния на последующее поступление новой партии руды.
Прокладки на площадках не подвергаются значительным нагрузкам после того, как на них произведена отсыпка руды. Для противодействия нагрузкам, создаваемым в период первоначальной загрузки руды, обычно устанавливают мембранные экраны. Также в качестве экранов могут быть использованы естественные низкопроницаемые материалы или специальные грунты. В настоящее время на ряде участков KB эксплуатируют постоянно наращиваемые площадки с высотой штабеля до 60 м.
14.2.5 Дамбовое выщелачивание
Особенностью дамбового выщелачивания является подготовка руды и ее размещение за специальной дамбой или плотиной, т.е. структурой, удерживающей руду. Выщелачивание руды осуществляют на местности с уклоном (седловины, впадины) и с последовательным подъемом площадки вверх по склону. Подавляющая часть руды в период отработки остается в контакте с раствором выщелачивания, т.е. часть штабеля находится под заливом. После завершения выщелачивания руда остается на месте, ее обезвреживают и рекультивируют таким же образом, как отвалы пустой породы.
Условиями использования дамбового выщелачивания являются:
- наличие местности с определенным рельефом (крутые склоны, седловины и т.д.);
- отработке подвергают крепкую и прочную рудную массу, выдерживающую высокие перегрузки.
Преимущества дамбового выщелачивания:
- позволяет увеличить время выщелачивания до нескольких лет;
- штабели могут эксплуатироваться при больших изменениях климатических условий;
- требует меньшей вместимости хранилищ растворов.
Недостатками системы являются:
- необходимость использования высокопрочного основания, способного выдержать большие значения гидростатического давления;
- требуется сооружение специальных структур, удерживающих штабель (дамба, плотина).
Применимость дамбового выщелачивания зависит от прочности рудной массы и ее способности сохранить проницаемость под нагрузками после последовательных отсыпок; этот метод характеризуется значительными масштабами отсыпки по высоте. Так, площадки дамбового выщелачивания (желобного или долинного типа), эксплуатируемые на полигонах "Зортман-Ландаски" и "Рочестер Майн" (США), при высоте одного этажа на общих участках 13 м имеют общую высоту 120 и 65 м соответственно. Основным преимуществом рассматриваемого метода является возможность его использования в рельефах местности с крутыми склонами и в широком разнообразии климатических условий - за счет накопительной способности порового пространства рудной массы сохранять большие объемы продуктивных растворов, что помогает снизить отрицательный эффект в суровых зимних условиях и исключает необходимость сооружения больших прудков для растворов.
Проектирование и сооружение площадки под дамбовое выщелачивание требуют тщательной инженерной оценки особенностей рельефа местности и высоты эксплуатируемых штабелей.