Способ подземного выщелачивания металлов электрическим током

 

Использование: в области геотехнологии и при подземном выщелачивании металлов. Сущность изобретения: рудную залежь вскрывают скважинами. Оборудуют их обсадными колоннами, фильтрами, оголовками и электродами. При этом скважины и электроды размещают так, чтобы при подаче на электроды электрического тока и подаче растворов направления миграции растворов и электрического тока совпадало с направлением диэлектрической проницаемости выщелачиваемых минералов. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области геотехнологии и может быть использовано при подземном выщелачивании металлов из руд.

Известен способ подземного выщелачивания металлов [1] включающий вскрытие рудной залежи скважинами, подачу в них технологических растворов, выщелачивающих металлы из руд, откачку технологических продуктивных растворов.

Недостатком данного способа является высокие экологические издержки вследствие засорения недр технологическими растворами, содержащими токсичные активные агенты (цианиды, кислоты, щелочи и др).

Наиболее близким к предполагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ [2] включающий оконтуривание рудной залежи скважинами, размещение в них электродов и подачу на них постоянного или переменного электрического тока.

Недостатком данного способа является высокий расход электроэнергии на выщелачивание металлов.

Цель изобретения заключается в повышении эффективности процесса подземного выщелачивания металлов за счет снижения расхода электроэнергии путем повышения диэлектрической проницаемости выщелачиваемого массива.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении предложенного способа, включающего бурение скважин, их обсадку, оборудование оголовками, размещение в них электродов, подачу технической воды и электроэнергии, электроды вокруг рудной залежи размещают наиболее рационально по отношению к силовым линиям электрического поля и анизатропии диэлектрической проницаемости.

Для минералов характерна анизотропия диэлектрической проницаемости, расхождения ее значения по разным кристаллографическим осям может достигать 30% Таблица показывает, что большинство одноосных минералов имеет максимальные значения диэлектрической проницаемости в направлении к оптической оси. Весьма резко анизотропия диэлектрической проницаемости выражена у авгита, гипса и барита.

Наибольшее расхождение между значениями (ε₁ и ε₂), составляющее примерно 30% наблюдается для барита.

В этом случае рассеяние электрической энергии будет зависеть от того, по какому направлению будет возбуждаться электрический ток. В результате того или иного выбора движения электрического тока в значительной мере зависят потери электроэнергии, а следовательно и эффективность процесса выщелачивания в целом.

На чертеже представлен вариант схемы подземного выщелачивания металлов, где цифрами обозначены: 1 рудная залежь; 2 анизотропия диэлектрической проницаемости минералов; 3, 4 скважины с электродами; стрелками показано направление миграции растворов (вод) и электрического тока.

Способ осуществляется следующим образом.

Первоначально рудную залежь 1 вскрывают скважинами 3 и 4. Скважины обсаживают (не показано) полиэтиленовыми трубами, затем в них размещают электроды (не показано). Если рудная залежь не обводнена, то в скважину 3 подают воды, в некоторых случаях, для интенсификации процесса выщелачивания металлов технологические растворы, содержащие активные агенты. Затем на электроды подают постоянный или переменный ток. Причем, электроды (а соответственно и сами скважины) размещают так, чтобы направление миграции технологических растворов и электрического тока совпадало между собой и с направлением диэлектрической проницаемости 2 минералов, а не было поперек проницаемости. В этом случае потери электроэнергии будут минимальными при максимальном извлечении металла из руд в растворы.

В результате будет происходить выщелачивание металлов из руд и миграция металлоносных растворов к откачной скважине 4, через которую их извлекают на дневную поверхность и направляют далее, например, на гидрометаллургический завод. В случае, если руды залежи 1 являются малопроницаемыми для растворов, то их предварительно взрыхляют, например, взрывами, не нарушая основную ориентацию 2 диэлектрической проницаемости минералов. Далее технология остается прежней.

Примером конкретного выполнения предложенного способа служит подземное выщелачивание золота из кварцевых руд.

Первоначально вскрывают рудную залежь 1 скважинами 3 и 4, с внутренним диаметром 155 мм. Скважины обсаждают полиэтиленовыми трубами, оборудуют фильтрами КДФ-120-08 и оголовками, снабжают электродами (не показано). Бурение скважины осуществляют установкой БУ-20-2УШ. Затрубное пространство скважины заполняется гидроизоляционным материалом. Электроды (и скважины) размещают в соответствии с направлением диэлектрической проницаемости 2 золотосодержащих кварцевых руд (жил), так чтобы миграция растворов от закачной 3 к откачной 4 скважине и электрического тока совпадало с основным направлением 2 диэлектрической проницаемости руд.

При подаче в скважину 3 технических вод (если залежь 1 не обводнена) или растворов щелочей (при интенсификации процесса выщелачивания) на электроды подают электрический ток с параметрами: V 4-6В, плотность тока J_a 0,5-5 А·дм^-2, создавая между электродами (и соответственно, скважинами 3 и 4) разность напряжений. В результате будет обеспечено электровыщелачивание золота из руд, его миграция в составе золотосодержащих растворов к скважине 4 и извлечение через нее на поверхность. А так как при таком варианте выщелачивания диэлектрическая проницаемость значительно выше, чем поперек ее, то и меньшими будут потери электроэнергии.

Положительный эффект предложенного технического решения заключается в повышении эффективности процесса подземного выщелачивания металлов за счет снижения расхода электроэнергии путем оптимального выбора направления движения электроэнергии по отношению к диэлектрической проницаемости руд и минералов.

Изобретение может быть использовано при подземном выщелачивании металлов.

Применение изобретения позволит расширить область геотехнологии за счет ведения процесса электровыщелачивания металлов в подземных условиях.

Формула изобретения

Способ подземного выщелачивания металлов электрическим током, включающий вскрытие рудной залежи скважинами, размещение в них обсадных колонн, фильтров, оголовков и электродов, подачу технологических растворов и электроэнергии, отличающийся тем, что выщелачивание металлов из руд ведут при совпадении направления миграции растворов и электрического тока с направлением диэлектрической проницаемости выщелачиваемых руд и минералов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2