Тема 17. Система дренажа
Дренажная система в пределах штабеля состоит из коллекторной системы, размещаемой выше изоляции и состоящей из руды, если она хорошо проницаема, фильтрующего материала (гравий) и сборных трубок либо их комбинации.
При KB можно применять следующие схемы дренажных систем.
1. Дренаж (отвод продуктивных растворов) через песчано-гравийный слой, уложенный на гидроизоляционный экран штабеля. Такую схему можно использовать, когда штабель уложен на желобообразном и наклонном основании по его длинной стороне. Сток растворов через дренажный слой осуществляется в приемный зумпф или траншею, проведенную на границе штабеля. Приемная емкость имеет непроницаемые стенки и днище (рис.Рисунок 66, а).
2. Отвод растворов через дренажные трубы, уложенные горизонтально на песчаной подушке основания штабеля. Ряды труб укладывают поперек или вдоль штабеля. Все трубы соединяют в сборный коллектор, по которому раствор отводят в приемную емкость (Рисунок 66, б).
Рисунок 66 - Схемы дренажа технологических растворов с выводом растворов через дренажный слой (а) и отводом растворов через дренажную трубу (б): 1 - штабель рудной массы; 2 - ограждающая стойка; 3 - противофильтрационный экран; 4 - песчано-гравийный слой; 5 - приемный зумпф; 6 - перфорированная труба
В качестве дренажных систем могут быть использованы трубы и фильтры различных конструкций и из разных материалов. Наиболее распространены фильтры, выполненные из полимерных материалов. В
3. Дренаж растворов в откачные скважины через фильтры, установленные над изоляционным экраном штабеля. Из откачных скважин продуктивные растворы извлекают и подают в сборную емкость раствороподъемными устройствами (эрлифтами, насосами). Откачные дренажные скважины сооружают после отсыпки штабеля по прямоугольной сети или в шахматном порядке. Расстояние между скважинами зависит от высоты штабеля, его площади, схемы орошения и производительности оросительных систем.
Откачка растворов через скважины наиболее перспективна в условиях, когда штабель горной массы имеет большие габариты (площадь и высоту), а его отсыпку и эксплуатацию осуществляют в один этаж. Для оборудования скважин можно использовать трубы из обычной стали, трубы полиэтиленовые, металлопластиковые и стеклопластиковые. Для приемной части скважин могут быть применены указанные ранее фильтры.
4. Сбор растворов в дренажные колодцы или траншеи, сооруженные в песчано-гравийном слое основания штабеля. Растворы по канавам или отводящим патрубкам колодцев стекают в сборные емкости, установленные за пределами штабеля. Канавы и колодцы располагают, как правило, по длинной стороне штабеля и в его центре.
Для снижения объемов работ и наиболее эффективного использования оборудования схем орошения следует стремиться к тому, чтобы при отработке ярусов (этажей) штабеля оросительная система могла служить и для отвода продуктивных растворов из каждого яруса. Система дренажа, которая служит для сбора раствора, проходящего через штабель, и перемещения его в прудки продуктивных растворов, должна удовлетворять следующим требованиям:
- во избежание разрушения штабеля обеспечивать уменьшение зоны насыщения выше противофильтрационного экрана:
- соответствовать общему потоку, поступающему на орошение и проходящему через штабель при выщелачивании;
- учитывать потоки жидкой фазы при различных погодных условиях (дождь, шторм, ливни и т.д.);
- быть химически устойчивой к растворам выщелачивания.
Тема 18. Подземное выщелачивание
По сравнению с традиционными методами, подземное выщелачивание позволяет более чем в 2 раза сократить производственные затраты за счет исключения трудоемких и дорогостоящих операций, как вскрышные работы, добыча и транспортирование дробление, измельчение, обогащение, складирование хвостов, рекультивации.
Условия успешного применения подземного выщелачивания:
1) присутствие полезного компонента в соединениях, растворимых минеральными или органическим кислотами, щелочами, растворами солей;
2) достаточная естественная водопроницаемость руд или возможность её создания искусственным путём, благоприятные горнотехнологические и гидрогеологические условия, позволяющие осуществить подачу реагента к руде и откачку продукционных растворов;
3) возможность эффективного извлечения полезных компонентов из продукционных растворов.
Пo режиму движения реагента выделяют 3 гидродинамические схемы подземного выщелачивания фильтрационную, инфильтрационную и пульсационно-статическую (возможны комбинации этих схем в условиях одного добычного блока).
Фильтрационная схема подземного выщелачивания основана на использовании постоянного или периодически действующего фильтрационного потока реагента, заполняющего все трещины и открытые поры руд, движущегося за счёт разности напоров y раствороподающих (закачных) и раствороприёмных (откачных, дренажных) устройств (горных выработок или скважин).
Инфильтрационная схема основана на использовании инфильтрационного потока реагента, движение которого по руде происходит под действием сил гравитации от оросительных устройств к дренажным (при этом раствор не заполняет полностью пустоты в руде).
Пульсационно-статическая схема заключается в периодическом затоплении выщелачивающим реагентом руд c естесственно и искусственно созданной водопроницаемостью, очистных пространств c последующим выпуском продукционных растворов.
Выделяют две системы подачи растворителя под давлением и без давления, в зависимости от проницаемости руд:
1) при выщелачивании разрыхленных руд – перколяция (рис.Рисунок 67).
Схема, предусматривающая выщелачивание без давления при регулировании процесса путем изменения расхода растворителя и откачиваемого продуктивного раствора.
Орошение взорванного блока и дренажной выработкой.
Рисунок 67 – Схема ПВ без давления:1 – надстилающая порода; 2 – выработка с оборудованием подачи растворителя; 3 – выработка с оборудованием сбора продуктивного раствора; 4 – залеж.
2) при выщелачивании водопроницаемых руд – подача растворителя под давлением (нагнетательный способ подачи растворителя). Вскрытие скважинами с поверхности в крест простирания (рис.Рисунок 68).
Рисунок 68 – Схема ПВ под давлением: 1 – надстилающая порода; 2 – выработка с оборудованием подачи растворителя; 3 – выработка с оборудованием сбора продуктивного раствора; 4 – залеж; 5 – подстилающие породы; 6 – водоносный горизонт.
Такой вид выщелачивания невозможен, когда рудное тело окружено проницаемой вмещающей породой. Скважины бурят сеткой 6х 6м. Способ применяют практически для любых месторождений и при любой глубине залегания.
Время выщелачивания от нескольких до десятков лет.
Ускорение процесса растворения достигают введением в растворитель воздуха и др. газов, повышением t° пласта за счет электроподогрева, искусственными пожарами, применением бактерий.
После доведения раствора до требуемой концентрации ценного компонента, некондиционные растворы снова направляют на выщелачивание. В качестве растворителей при подземном выщелачивании применяют:
- подземные и поверхностные воды;
- природные воды с добавлением газовых растворителей (О2, СО2, Cl2);
- кислые растворители H2SO4;
- карбонатные растворы (NaCO3, Mg(HCO3)2)
Наиболее широко подземное выщелачивание применяется для выщелачивания Cu и урана (рис.Рисунок 69).
Рисунок 69 - Принципиальная схема цепи аппаратов на участке подземного выщелачивания: 1 - автоцистерна c реагентом; 2 - хранилище концентрированного реагента; 3 - запорные задвижки; 4 - смесительный узел для приготовления выщелачивающего раствора; 5 - закачные скважины; 6 - откачные скважины; 7 - отстойник для кондиционных растворов; 8 - отстойник для некондиционных растворов; 9 - буферная ёмкость; 10 - технологическая (сорбционно-десорбционная) установка по переработке продукционных растворов.
Содержание меди в растворе 3-10,9 г/л, в летний период концентрация выше. Извлечение меди до 97%.