Техногенные месторождения, способы их формирования и переработки (стр. 6 )

Внутриотвальное обогащение некондиционных руд цветных металлов в общем случае подчиняется тем же закономерностям, что и обогащение золотосодержащих руд.

6.ТЕХНОЛОГИЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ ТЕХНОГЕННЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ

Перевод вещественного состава горной массы ТМО в подвижное состояние возможен различными способами, основанными как на воздействии реагента на породу, так и на самих свойствах породы. Известны три наиболее распространенных и экономически приемлемых способа - физико-механический, химический и комбинированные (табл. 4). Однако агенты, с помощью которых осуществляется перевод полезного ископаемого в подвижное состояние, могут быть различными. Так механическое воздействие включает взрывы, разрыхления, вибрацию, гидроразрыв и пескоструйную обработку полезного ископаемого. К физическим относятся способы подземной выплавки (серы, озокерита) и возгонка (киновари). При химическом воздействии используют различные жидкости, химические вещества и растворители. К химическим способам относится выщелачивание растворами кислот, щелочей, солей и других реагентов минералов и химических элементов из горной массы:

К комбинированным способам относится бактериологический способ.

'Таблица 4

Способы перевода полезных ископаемых ТМО в подвижное состояние

Подвижное состояние	Геохимические способы
Физические	Химические	Комбинированные
Жидкое (раствор, расплав)	Плавление, перегонка, нагрев	Выщелачивание, растворение	Химические реакции с бактериальным воздействием
Гидромеханичес-кая смесь	Гидропнев-моразруше-ние	Растворение связующего вещества, матрицы	Диспергирование поверхностно-активными веществами, химическими реагентами

Бактериологический способ позволяет вести масштабное извлечение цветных, редких, благородных и других металлов и химических элементов из забалансовых руд, отвалов горнодобывающих. обогатительных и металлургических предприятий, бедных промышленных руд и отработанных месторождений полезных ископаемых. В настоящее время применяют следующие способы бактериально-химического извлечения урана, цинка, меди и других металлов: подземное, кучное и чановое. Комбинированные способы основаны на совместном использовании химических и биологических процессов и бактериальных превращений.

Возможность применения того или иного геотехнологического способа обусловлена технологическими свойствами полезного ископаемого и условиями его залегания. Главным условием применения геотехнологических способов переработки полезных ископаемых является реальная возможность и экономическая целесообразность перевода минеральной массы под воздействием различных рабочих агентов в подвижное состояние.

Выщелачивание полезных ископаемых

Под выщелачиванием полезных ископаемых понимают селективное растворение полезных компонентов, направленную миграцию рудосодержащих техногенных растворов и последующее извлечение (осаждение) из них ценных элементов. В настоящее время этими способами можно извлекать из рудной массы такие металлы, как Аи, Ag, Zn, Pb, Си, U, Co, Mo, Re, Zn, Sc, лантаноиды и др.

В промышленных масштабах применяются кислотное выщелачивание растворами кислот и тиомочевины, щелочное выщелачивание растворами цианидов и бикарбонатов, а также биохимическое выщелачивание.

Наиболее часто применяемые способы выщелачивания представлены на рис.5.

Рис. 5. Группировка способов выщелачивания металлов из руд месторождений.

Факторы, влияющие на применение выщелачивания полезных компонентов

При выборе способа выщелачивания полезных компонентов из рудной массы необходимо выделить ряд факторов, определяющих возможность применения конкретного способа для освоения того или иного техногенного месторождения. Эти факторы можно подразделить на экономико-географические, геолого-минералогические, инженерно-гидрогеологические, экологические и технологические.

1. Экономико-географические факторы. Наиболее рентабельными являются объекты выщелачивания, расположенные в районах с развитой инфраструктурой вблизи действующих горнодобывающих предприятий.

Важное значение имеет климат района, который определяет продолжительность сезона выщелачивания. Неблагоприятны районы с выпадением обильных осадков. Отрицательное влияние на процессы выщелачивания оказывают низкие температуры - замедляется процесс выщелачивания. Непрерывность процесса выщелачивания достигается при температуре не ниже 10ºС. Поэтому наиболее благоприятными для применения технологии выщелачивания являются объекты, расположенные в районах с умеренными осадками и продолжительным периодом положительных температур.

2. Геолого-минералогические факторы. Среди этих факторов определяющими являются химический и минералогический состав рудной массы и вмещающих пород, содержание и запасы полезных компонентов, форма нахождения металла в рудных минералах. Важно учитывать также текстурно-структурные особенности минеральной массы, проницаемость, трещиноватость, присутствие углеродистого вещества и др.

2.1. Вещественный состав руд. Состав руд влияет на процесс извлечения металлов при выщелачивании. Степень растворения и извлечения полезных компонентов зависит от:

-  минеральной формы полезных компонентов;

-  размеров выделения минералов;

-  наличия сопутствующих минералов.

Минеральная форма полезных компонентов. В рудах полезные компоненты могут находиться в свободном (самородном) состоянии и образовывать различные химические соединения. Наиболее часто встречаются оксиды, сульфиды, сульфаты, карбонаты, фосфаты, галоиды металлов, а также металлоорганические соединения.

Например, хорошо подвергаются выщелачиванию руды, содержащие природное золото, электрум, самородное серебро, акантит, керагирит. Металлы, встречаемые в графитовом и углистом веществе выщелачиванием практически не извлекаются. Силикатные и карбонатные минералы не реагируют с растворителем

(цианидом) при выщелачивании. Сплошные и плотные пленки оксидов железа также препятствуют растворению металлов.

Размер выделения минералов. Наиболее эффективно выщелачивание тонкодисперсного золота при размере зерен менее 0,020 мм, так как мелкое золото довольно быстро растворяется в реагенте, а для растворения крупного золота необходим более длительный контакт с растворителем. Практически не поддается прямому извлечению тонкодисперсное золото, заключенное в кварце, поскольку реагент не может диффундировать в золотоносный минерал.

Наличие сопутствующих минералов. Эффективность выщелачивания золота снижается при наличии в рудах значительных количеств сульфидов и других минералов меди, сурьмы, мышьяка и железа, так как существенно увеличивается расход цианидов. Присутствие малых количеств солей свинца, висмута, меди ускоряют процесс выщелачивания благородных металлов цианированием. Наличие в рудной массе включений твердых битумов, графита и органического вещества (уголь, древесина) затрудняют процесс выщелачивания, поскольку растворенные металлы адсорбируются (восстанавливаются) углеродом и углистым веществом.

2.2. Литологический и вещественный состав вмещающих пород. Наиболее хорошо процесс выщелачивания происходит в горной массе, сложенной песчаниками и известковыми осадочными образованиями. В США перерабатываются руды, добытые из вулканических и интрузивных пород, вторичных кварцитов, однако это требует предварительно более мелкого дробления горной массы. Глинистые и слюдистые минералы способствуют слеживанию рудной массы в штабеле, затрудняют просачивание реагента. Кроме того, некоторые глинистые минералы обладают сорбционной способностью по отношению к растворенным полезным компонентам.

2.3. Запасы и среднее содержание полезных компонентов. По результатам опытно-промышленных работ рентабельная переработка руд благородных металлов возможна при запасах месторождения 0,5 - 15 млн. т по руде. Это означает, что в связи с низкими капитальными вложениями в процесс выщелачивания возможна рентабельная добыча руд на мелких по запасам месторождениях техногенных образований. Содержание полезного компонента определяется технико-экономическими расчетами. В мировой практике переработка золотых руд целесообразна при среднем его содержании в горной массе 0,5 - 1,0 г/т. Однако на большинстве действующих предприятий по выщелачиванию содержание золота 1,0 - 3,0 г/т. При благоприятных условиях содержание золота может быть снижено до 0,5 г/т, а серебра до 6- 8 г/т.

3. Инженерно-гидрогеологические факторы. Одним из основных условий реализации процесса выщелачивания является взаимодействие реагента с металлами. Интенсивность процесса прямо пропорциональна удельному контакту

растворителя с минералами полезного компонента.

Важным показателем пригодности рудной массы для выщелачивания является проницаемость. В зависимости от коэффициента фильтрации рудная масса разделена на три группы (табл. 5).

Таблица 5

Гидрогеологические условия выщелачивания руд

Коэффициент фильтрации, м/сут.	Условия выщелачивания
< 0,1; > 10,0	Неблагоприятные
1,0-10,0	Малоблагоприятные
1,0-10,0	Благоприятные

Более благоприятны для выщелачивания пористые и трещиноватые рудные фракции (куски), обладающие хорошими коллекторскими свойствами. Немаловажное значение имеет и фильтрационная неоднородность руд и вмещающих пород.

Для улучшения процесса выщелачивания применяют предварительное дробление руды. Размер дробления для большинства типов руд 10-20 мм.

Для повышения проницаемости руд в глинистых образованиях перед выщелачиванием их подвергают агломерации и окомкованию. Это достигается добавлением к раздробленной руде по определенной технологической схеме портландцемента. Эта операция уменьшает слеживание руды в штабеле, повышает коэффициент фильтрации и сокращает время выщелачивания.