Способ подземной добычи марганца

 

Изобретение относится к биотехнологии , в частности к микробиологическому выщелачиванию металлов из руд. Целью изобретения является повышение эффективности добычи марганца. Для этого с поверхности грунта бурят нагнетательные и отсасывающие скважины, на определенном расстоянии между ними обсаживают их трубами , причем нижний их участок длиной, равной мощности пласта, выполняют перфорированным Затем на границе пласта с породами почвы и кровли путем нагнетания скрепляющего раствора создают водонепроницаемый экран, позволяющий исключить потери полезного ископаемого и выщелачивающего раствора. После этого производят бактериальное выщелачивание марганца микроорганизмами Achromobacter delicaxulur 182-A, обладающими способностью растворять марганцевые минералы. При достижении содержания марганца в растворе минимально допустимых значений нагнетание микроорганизмов и отсасывание раствора полезного компонента прекращают и по скважинам в выработанное пространство подают твердеющую закладку 1 ил. сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (л)

1Я

| (21) 4469804/13 (22) 01.08.88 (46) 07.12.91, Бюл. ¹ 45 (71) Днепропетровский горный институт им.

Артема (72) А.Б, Грецингер, О,B. Колоколов, М.Ç.

Серебряная, В,С, Лесникови Н.Г. Иващенко (53) 542.98(088.8) (56) Серебряная М.З., Бабенко Ю.С. Биотехнология, 1987, т. 3, ¹ 4, с. 497-502.

Аренс В.Ж. Скважинная добыча полезных ископаемых (геотехнология). — M.: Недра., 1986, с, 279. (54) СПОСОБ ПОДЗЕМНОЙ ДОБЫЧИ МАРГАНЦА (57) Изобретение относится к биотехноло.гии, в частности к микробиологическому выщелачиванию металлов из руд. Целью изобретения является повышение эффективности добычи марганца. Для этого с поИзобретение относится к области биотехнологии, в частности к микробиологическому выщелачиванию металлов из руд.и может быть использовано для подземной добычи марганца в сложных горно-геологических условиях.

Наиболее близким по технической сущности является способ химического выщелачивания, заключающийся в том, что с поверхности грунта над рудной залежью бурят нагретательные и отсасывающие скважины, причем первые до границы кров Ж 1696532 А1 я)5 С 22 В 3/00, Е 21 С 41/22 верхности грунта бурят нагнетательные и отсасывающие скважины, на определенном расстоянии между ними.обсаживают их трубами, причем нижний их участок длиной, равной мощности пласта, выполняют перфорированным. Затем на границе пласта с породами почвы и кровли путем нагнетания скрепляющего раствора создают водонепроницаемый экран, позволяющий исключить потери полезного ископаемого и выщелачивающего раствора. После этого производят бактериальное выщелачивание марганца микроорганизмами Achromobacter

delicaxulur 182-А, обладающими способностью растворять марганцевые минералы. При достижении содержания марганца в растворе минимально допустимых значений нагнетание микроорганизмов и отсасывание раствора полезного компонента прекращают и по скважинам в выработанное пространство подают твердеющую закладку. 1 ил: ля-рудная залежь, а вторые — до границы рудная залежь — почва, Недостатками известного способа являются неполная выемка полезного ископаемого, обусловленная расположением скважин относительно пласта, отсутствие управления горным давлением, что приводит к смещению окружающих пород.

Цель изобретения — повышение эффективности добычи марганца.

Изобретение заключается в том, что скважины бурят на всю мощность марганцеворудного пласта до пород почвы, обсажи1696532 вают их трубами, причем нижний участок труб длиной, равной мощности пласта, выполняют перфорированным, затем путем нагнетания скрепляющего раствора на границах пласта. с породами почвы и кровли создают водонепроницаемый экран, после чего производят бактериальное выщелачивание марганца микроорганизмами

Achromobacter delicaxuIur 182-А, а после отсасывания марганца на поверхность через указанные скважины производят гидравлическую закладку отработанного участка, На чертеже приведена схема осуществления способа.

На схеме обозначены массив 1 горных пород, пласт 2 марганцевой руды, почва 3 пласта, нагнетательные скважины 4, отсасывающие скважины 5, обсадные трубы 6, перфорированный участок 7 обсадной трубы, водонепроницаемые экраны 8, контрольно-измерительная аппаратура 9, Способ осуществляется следующим образом.

В массиве.1 с поверхности земли на всю мощность пласта 2 до пород почвы 3 бурят нагнетательные 4 и отсасывающие 5 скважины. Пробуренные скважины обсаживают трубами 6, причем нижний участок 7 труб длиной, равной мощности пласта 2, выполняют перфорированным, Затем на границе пласта 2 с. породами кровли и почвы создают водонепроницаемые экраны 8. Для этого часть отверстий перфорации нижнего участка 7 труб 6 перекрывают, а через оставшиеся отверстия под накоторьiM давлением, величина которого зависит от размеров отверстий и физико-механических свойств породы, нагнетают скрепляющий раствор, который после затвердевания образует противофильтрационную завесу, Перекрытие отверстий осуществляют, например, опусканием в скважины дополнительного перфорированного отрезка с двумя горизонтальными сегментными прорезями, расстояние между которыми равно мощности пласта, и поворотом этого отрезка трубы вокруг своей оси относительно перфорации основных обсадных труб 6. Таким поворотом производят как перекрытие, так и открытие отверстий нижних участков обсадных труб 6.

После создания водонепроницаемых экранов 8 отверстия на перфорированных участках 7 труб 6 открывают и в пласт 2 по скважинам 4 нагнетак»т взвесь микроорганизмов, одновременно создавая вакуум в скважинах 5.

Взвесь микроорганизмов начинает движение по направлению ат нагнетательных 4 к отсасывающим 5 скважинам, выщелачивая при этом марганец из пласта 2, Далее по скважинам 5 раствор полезного компонента подают на поверхность. Содержание марганца в растворе определяют и контролиру5 ют аппаратурой 9. При достижении содержания марганца в растворе минимально допустимых значений нагнетание микроорганизмов и отсасывание раствора

50 полезного компонента прекращают; после чего по скважинам 4 и 5 в выработанное пространство подают твердеющую закладку, После полного заполнения отработанного участка гидрозакладкой обсадные трубы

6 из скважин извлекают, Далее цикл повторяют на следующем участке.

В примере конкретной реализации отражена разработка Никопольского и

Большого Токмакского месторождений марганцевых руд, характеризующихся сложными горно-геологическими условиями: большая водообильность (300 — 350 м /ч) з и неустойчивость вмещающих пород, породы представлены пластическими разновидностями глин, небольшая глубина залегания марганцеворудного пласта. Никопольское и

Большое Токмакское месторожДения марганцевых руд идентичны по своей структуре, отличие составляет только преобладание на Большом Токмакском месторождении карбонатных руд, где они составляют 90%. Руды залегают в виде одного пласта, приуроченного к нижней части прибрежно-морских песчано-глинистых пород. Рудный пласт перекрыт песчано-глинистыми породами, мощность которых изменяется от 40 до I00 м и составляет в среднем 84 м. Марганцеворудный пласт представлен тремя типами руд: окисными, смешанными и карбонатными, Окисные руды сложены окислами и гидроокислами марганца. Среди них выделяются землистые, кусковатые и оолитовые разности. Карбонатные руды представлены, в основном, менганитами и кольцевым родохрозитом, преобладает желтоватая разность. Мощность марганцеворудных пластов не превышает 3,0 м. Среднее содержание марганца, g,: окисные руды 31,11; смешанные руды

27,75; карбонатные руды 23 — 25%, Нагнетательные и отсасывающие скважины диаметром 250-390 мм пробуривают на максимальную глубину 103 м, Затем производят их обсадку металлическими трубами, нижний участок которых выполняют перфорированным, Формирование водонепроницаемых экранов осуществляют. нагнетанием химических реагентов, например мочевино-формальдегидной смолы или карбамидной

1696532 смолы, и отвердителя — раствора щавелевой кислоты или хлорного железа.

После этого в скважины нагнетают взвесь микроорганизмов Achromobacter

delicaxulur 182-А, обладающих способностью выщелачивать марганцевые минералы, причем растворы, содержащие указанные микроорганизмы, обладают хорошими диффузионными свойствами и проницаемостью ввиду малого размера микробной клетки (0,5 — 1,5 мк).

Концентрация марганца в полученном растворе достигает 5-10 г/л, В каждом конкретном случае отработки марганцеворудного пласта фильтрация и диффузия раствора будут различны и описываются уравнениями: уравнение фильтрации Р К. а, Р, dt mnp dx (dx/ где Кв — ; тп — пористость;,и — вязкость растоврэ; P — давление нагнетания раствора;с — время процесса; уравнение диффузии (на основе первого уравнения Фика для одномерного пространства по оси Х)

Q= — DL

dc

dx где Q — количество диффузированного через поверхность L aa единицу времени раствора; D — коэффициент диффузии; С вЂ” градиент концентрации.

Расстояние между скважинами I является функцией, зависящей от ряда величин:

I f (Kn, mn, —,P), 1

/ т и выражается формулой

„з/г. A

Ар

А+А где Ap — производительность выщелачивающего раствора в горном массиве;

А — производительность откачивающей скважины;

5 Az — производительность.откачивающего насоса;

h — мощность марганцеворудного пласта;

Кп — проницаемость марганцевой руды;

10 mn — пористость; ,и — вязкость выщелачивающего раство.ра, Использование способа позволит значительно повысить полноту выемки такого

15 .ценного металлургического сырья, как марганец в сложных горно-геологических условиях, осуществляя при этом планомерное управление горным давлением. Помимо этого отпадает необходимость строить до20 рогостоящие шахты и карьеры, что значительно снижает капитальные затраты, способ является экологически чистым, позволяет сохранить территории сельскохозяйственных земель и угодий.

25 Производительность одной откачивающей скважины составляет 25,98 т/сут при расстоянии между нагнетательной и откачивающей скважинами 10 м.

Формула изобретения, 30 Способ подземной добычи марганца, предусматривающий бурение с поверхности грунта нагнетальных и отсасывающих скважин, обсадку их трубами, нагнетание бактериального выщелачивающего раство35 ра и отсасывание раствора, содержащего марганец, на поверхность, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности добычи марганца, скважины бурят на всю мощность марганцеворудного

40 пласта, причем нижний участок обсадных труб выполняют перфорированным, создают водонепроницаемые экраны на границах пласта с породами почвы и кровли, нагненают взвесь бактерий Achromobacter

45 delicaxulur 182-А.

1696532

5 5 9 б 4

Составитель И.Болотина

Техред M.Моргентал Корректор Н.Король

Редактор Е,Папп

Производств нно-издательский комбинат "Патент"„г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4279 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5