Обоснование и разработка эффективной технологии скважинного подземного выщелачивания золота из глубокозалегающих россыпных месторождений: на примере Южного Забайкалья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат технических наук Тимощенков, Сергей Николаевич

• Тимощенков, Сергей Николаевич
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тимощенков, Сергей Николаевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОЙ ПРОБЛЕМЫ, ЦЕЛЬ, 9 ЗАДАЧИ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Основные тенденции добычи золота.

1.2. Общая геологическая характеристика россыпных глубокозале-гающих месторождений золота в Забайкалье.

1.3. Современное состояние геотехнологий и реагентные особенности выщелачивания золота.

1.4. Экологические последствия освоения рудного месторождения методом выщелачивания.

1.5. Цели, задачи и методы исследований.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ ПО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЮ

ЗОЛОТОНОСНЫХ ПЕСКОВ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.

2.1. Лабораторные исследования по возможности использования в качестве выщелачивающего реагента хлорсодержащих композитов

2.1.1. Выщелачивание в статических условиях.

2.2. Выщелачивание в фильтрационных колонках в динамическом режиме, приближенном к условиям подземного выщелачивания.

2.3. Физическое моделирование процесса подземного выщелачивания на трубной модели.

2.4. Постановка опытно-промышленных работ по подземному сква-жинному выщелачиванию золотоносных песков месторождения «Данду-Хангарук».

3. ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУКТИВНЫХ РАСТВОРОВ.

3.1. Методы извлечения золота из растворов.

3.2. Разработка технологии извлечения золота из продуктивного раствора.

4. ТИПИЗАЦИЯ ПРИРОДНЫХ ФАКТОРОВ ДЛЯ ОТНЕСЕНИЯ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗОЛОТА ПО СТЕПЕНИ ПРИГОДНОСТИ К ПОДЗЕМНОМУ СКВАЖИННОМУ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЮ.

4.1. Типизация природных факторов с выделением благоприятных и неблагоприятных для процесса ПВ показателей.

4.2. Геотехнологическое картирование месторождений с выделением участков, характеризующихся близкими условиями эксплуатации

5. УСТАНОВЛЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРЕДЛАГАЕМОГО МЕТОДА ПОДЗЕМНОГО СКВАЖИННОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ РОССЫПЕЙ.

5.1. Контроль состояния атмосферного воздуха.

5.2. Контроль состояния почв.

5.3. Контроль состояния поверхностных вод.

5.4. Контроль состояния подземных вод.:.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование и разработка эффективной технологии скважинного подземного выщелачивания золота из глубокозалегающих россыпных месторождений: на примере Южного Забайкалья»

Актуальность работы. Развитие золотодобычи в Российской Федерации испытывает определенные трудности, связанные с несколькими причинами. Первой причиной является диспропорция минерально-сырьевой базы золота и его производств: примерно 80 % всех запасов металла содержится в рудных месторождениях, однако 80 % металла все еще получают из россыпных месторождений. В то же время значительная часть запасов россыпных месторождений, отработка которых возможна традиционными методами, исчерпана.

Существенные разведанные запасы золота сосредоточены в глубокоза-легающих россыпях, отработка которых традиционными методами (дражная или открытая), нерентабельна. Анализ минерально-сырьевой базы России показывает, что в глубинных россыпях сосредоточено более 300 тонн самородного золота. Поэтому проблема рентабельной и экологически безопасной отработки глубокозалегающих россыпных месторождений золота актуальна не только для Забайкалья, но и в целом для России.

Одним из перспективных направлений освоения таких месторождений является переориентация получения золота от традиционных к физико-химическим геотехнологиям (прежде всего, к выщелачиванию), позволяющим существенно снизить капитальные вложения и эксплуатационные затраты на их освоение.

Сдерживающим фактором широкого применения геотехнологий получения золота методом выщелачивания также является использование высокотоксичных реагентов, что негативно сказывается на проблеме охраны окружающей среды. Все вышеизложенное обусловило выбор темы диссертационной работы, определило ее направленность, цель и задачи.

Идея работы заключается в использовании технологии скважинного подземного выщелачивания (СПВ) для добычи золота из глубокозалегающих россыпных месторождений.

Объект исследований — глубокозалегающая золотоносная россыпь.

Предмет исследований: технологические параметры и режимы СПВ золота из глубокозалегающих россыпных месторождений.

Цель диссертационной работы заключается в инженерно-физическом обосновании и разработке технологии СПВ с использованием активного хлора из глубокозалегающих золотоносных россыпей, обеспечивающих приемлемую скорость, удешевление процесса и снижение экологической нагрузки на окружающую среду.

В соответствии с поставленной целью на разрешение были поставлены следующие основные задачи:

- выявление и анализ основных горно-геологических и гидрогеологических факторов, определяющих возможность, эффективность и экологическую безопасность использования технологии СПВ для глубокозалегающих россыпных месторождений золота;

- исследование динамики движения рабочих выщелачивающих растворов через продуктивный слой россыпного золота при СПВ;

- изыскание наиболее эффективных и экологически безопасных рецептур выщелачивающих растворов для россыпных месторождений золота;

- установление закономерностей СПВ золота от различных факторов: времени выщелачивания, концентрации выщелачивающих реагентов, агрессивности подземных вод и др.;

- разработка и испытание эффективной технологии выщелачивания и извлечения золота из глубокозалегающих россыпей;

- классификация глубокозалегающих россыпных месторождений с точки зрения возможности применения физико-химических геотехнологий для их освоения;

- оценка воздействия технологических растворов СПВ на окружающую среду при разработке глубокозалегающих россыпей.

Методы исследований. Для решения поставленных задач были использованы аналитические исследования, лабораторные и производственные испытания, теоретическое обобщение и математическая обработка экспериментальных данных. Оценка эффективности результатов работ проводилась на базе опытно-промышленных испытаний технологии СПВ в ООО «Старательская артель «Бальджа» на глубокозалегающей золотоносной россыпи «Данду-Хангарук».

Защищаемые научные положения:

1. Рентабельная и экологически безопасная отработка глубокозалегаю-щих россыпных месторождений золота обеспечивается предлагаемой технологией СПВ на базе использования активного хлора и гидродинамического управления потоками рабочих растворов в золотоносных пластах.

2. Предлагаемые показатели и геотехнологическая классификация россыпных месторождений золота позволяют на стадии ТЭО проводить предварительную оценку возможности и эффективности их отработки методом СПВ.

Достоверность и обоснованность выводов и рекомендаций подтверждается достаточной сходимостью результатов лабораторных исследований и полупромышленных испытаний, обусловленной использованием современных методов анализов и статистической обработкой результатов экспериментальных исследований.

Научное значение и новизна работы:

1. Впервые дано гидродинамическое и физико-химическое обоснование возможности и эффективности технологии СПВ для глубокозалегающих золотоносных россыпей на базе использования свободного хлора.

2. Установлен механизм взаимодействия самородного золота с хлорсо-держащим выщелачивающим раствором.

3. Впервые установлены закономерности выщелачивания россыпного золота от основных геотехнологических факторов: концентрации выщелачивающего реагента, времени выщелачивания, окислительного потенциала рабочих растворов, агрессивности подземных вод.

4. На основе выявленных закономерностей разработана и впервые испытана в производственных условиях технология СПВ для глубокозалегающих золотоносных россыпей.

Личный вклад автора заключается в: постановке задач на проведение лабораторных исследований по установлениюоптимальных режимов и параметров выщелачивания россыпного золота; организации и осуществлении полупромышленных испытаний технологии СПВ; разработке технологического регламента СПВ применительно к условиям глубокозалегающих золотоносных россыпей; разработке классификации россыпных месторождений Забайкалья с точки зрения использования технологии СПВ для их горнопромышленного освоения.

Практическая значимость работы заключается в разработке технологического регламента и определении оптимальных областей использования технологии СПВ золота из россыпных месторождений, в установлении их рациональных параметров, а также в разработке технических рекомендаций по конструктивному устройству технологических комплексов СПВ для россыпных месторождений золота.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доложены и обсуждены на:

Международной научно-практической конференции «Энергосбережение и возобновляемые источники энергии: экономика, экология, опыт применения», г. Чита, 2008 г.;

- Всероссийской научно-практической конференции «Гидрогеология, инженерная геология и геоэкология Забайкалья и сопредельных территорий», г. Чита, 2008 г.;

- Четвертой Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле, г. Новосибирск, 2008 г.;

- VIII Всероссийской научно-практической конференции «Кулагинские чтения», г. Чита, 2008 г.;

- расширенном заседании кафедр подземной разработки МПИ, открытых горных работ, обогащения полезных ископаемых и вторичного сырья и безопасности жизнедеятельности ЧитГУ, 2009 г.

Работа выполнена в рамках Государственной программы по увеличению валютно-сырьевых запасов, геологического изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы по Читинской области на 2001 - 2003 гг.

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 11 работ, в том числе 3 статьи в реферируемых изданиях, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, библиографического списка из 66 наименований, содержит 51 рисунок, 50 таблиц и 3 приложения.

Заключение диссертации по теме «Геотехнология(подземная, открытая и строительная)», Тимощенков, Сергей Николаевич

Выводы:

В наблюдательных скважинах изменения в химическом составе воды были незначительными. Результаты химических анализов показали, что загрязнения вредными элементами, в процессе технологических исследований, участков расположенных за территорией технологической ячейки не происходило. Некоторый рост окислительного потенциала также не сказался на химическом составе подземных вод.

По окончанию рекультивации подземных вод ячейки концентрация активного хлора в растворах снизилась до нулевого уровня, значение рН и ЕЬ нормализовались.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано решение актуальной горнотехнической задачи по повышению эффективности и экологической безопасности разработки глубокозалегающих россыпных месторождений золота на базе использования технологии СПВ.

Основные научно-практические результаты выполненных исследований сводятся к следующему.

1. На примере «погребенной» россыпи «Данду-Хангарук» выделены основные доминирующие горно-геологические и гидрогеологические факторы, определяющие возможность, эффективность и экологичность использования технологии СПВ при разработке россыпных месторождений золота.

2. Дано гидрогеологическое обоснование возможности управления гидродинамическим режимом подземных вод и рабочих выщелачивающих растворов в добычном золотоносном горизонте; предотвращающим утечку рабочих растворов и загрязнение водоносных горизонтов подземных вод.

3. Впервые установлены закономерности выщелачивания россыпного золота от основных геотехнологических факторов: концентрации выщелачивающего реагента, времени выщелачивания, окислительного потенциала рабочих растворов, агрессивности подземных вод.

4. На основе выявленных закономерностей и результатов опытно-промышленных испытаний разработана технология СПВ для глубокозалегающих россыпных месторождений золота.

5. На основе многофакторного анализа горно-геологических условий глубокозалегающих россыпных месторождений Забайкалья обоснованы основные показатели и впервые разработана классификация, позволяющая проводить предварительную технико-экономическую оценку россыпных месторождений золота с точки зрения их рентабельной отработки методом СПВ.

6. По данным укрупненных расчетов технико-экономических показателей установлено, что рентабельность при разработке глубокозалегающих россыпей при глубине 10 — 20 м способом СПВ составляет 23 — 26 %, а при традиционной технологии разработки открытым способом — 5 %.

7. Для повышения информационного обеспечения проектных работ на отработку россыпных месторождений рекомендована система их геотехнологического картирования на различных стадиях разведки.

8. Результаты выполненных исследований вошли в основу технологического регламента, переданного с/а «Бальджа» для внедрения технологии скважинного выщелачивания золота на глубокозалегающих россыпях Южного Забайкалья. Результаты исследований также используются в учебном процессе на кафедре подземной разработке месторождений полезных ископаемых Читинского государственного университета при подготовке горных инженеров по специализации « Геотехнологические методы отработки полезных ископаемых».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тимощенков, Сергей Николаевич, 2009 год

1. Арене В. Ж. Геотехнологические методы добычи полезных ископаемых. М., Недра, 1975, 303 с.

2. Воронов Е.Т., Резник Ю.Н., Тимощенков С.Н. Гидрогеологические исследования при подготовке золотоносных россыпей к отработке методом подземного (скважинного выщелачивания) // Вестник Чит. гос. ун-та. Чита, 2008. №4 (49). - С. 117. 121.

3. Воронов Е.Т., Тимощенков С.Н., Урунов М.А. О возможности подземного выщелачивания золота из россыпных месторождений //Известия вузов. Горный журнал. Екатеринбург: УТТУ, №5, 2008. С.

4. Грабовников В.А. Геотехнологические исследования при разведке металлов. 2-е изд. М.: Недра, 1995.

5. Добыча урана методом подземного выщелачивания, под ред. МамиловаВ.А. М., Атомиздат, 1980, с. 15-150. .

6. Долгих В.Н., Бобиков П.Н., Борбат В.Ф. и др. в сб.: «Процессы жидкостной экстракции и хемосорбции», М. Химия, 1966.Ю

7. Гидродинамические и физико-химические свойства горных пород. Н. Н. Веригин. М, Недра, 1977, 121 с.

8. Заявка ЕПВ № 0048103 за 1983 г. "Способ извлечения драгоценных металлов из их концентратов".

9. Заявка ФРГ № 03145006 за 1982 г. "Способ получения золота из анодных шламов".

10. Заявка ФРГ № 03319248 за 1983 г. "Способ регенерирования ценных металлов, входящих в состав шламов".

11. Золото Бурятии. Улан-Удэ: Изд-во БНЦ СО РАН, 2004.

12. Зырянов М.Н. и др. «Извлечение золота из гравитационных концентратов методом гидрохлорирования», Цветные металлы, 1970 г., №3.

13. Инструкция по составлению проектов и смет на геологоразведочные работы. «ВИЭМС», Москва, 1993, 45 с.17. «Иониты в химической технологии», под ред. Никольского Б.П.,М., Химия, 1982.

14. Калашников П. А. Перспективы разведки и добычи россыпного золота в Балейском районе // Проблемы Балея: Записки Забайкальского филиала Географического общества СССР. Чита, 1970. Вып. 62.

15. Калабин А.И. «Добыча полезных ископаемых подземным выщелачиванием и другими геотехнологическими методами», М., Атомиздат, 1981.

16. Лебедев K.B. и- др. «Иониты в цветной металлургии», М., Металлургия, 1975.

17. Лаверов Н.П. А., И.Г. Абдульманов, Бровин К.Г. и др. Подземное выщелачивание полиэлиментных руд. М. Академия горных наук. 1998. 446 с.

18. Меерович A.C. «Разработка теории и технологии кислотного растворения золота в присутствии пиролюзита», кандид. диссерт. М., МИСИС, 1986.

19. Международная заявка РСТ № 84/00563 за 1984 г. "Извлечение золота и серебра из руд и концентратов".

20. Минерально-сырьевые ресурсы Читинской области. Инвестиционные предложения / Харитонов Ю.Ф., ЧечеткинВ.С, Шевчук Г.А. и др.- Чита: ЗабНИИ, 2003.

21. Мирзеханов- Г.С. Условия* формирования, принципы« прогноза и оценки ресурсов техногенных образований отработанных россыпей золота (на примере юга Дальнего Востока). — Автореф. . дис. д.г.-м:н. Благовещенск, 2005.

22. Овсейчук В.А., Мязин В.П., Резник Ю.Н. Геотехнологические методы* добычи металлов из скальных руд. Учебное пособие: Чита. ЧитГУ. -2005.-315 с.

23. Оптимальная, схема геотехнологических исследований. Методические рекомендации, М., Недра, 1992 с. 14-35.

24. Орлова О.Д., Андреев П.И. «Выщелачивание благородныхметаллов из руд хлорсодержащими растворителями» в кн. «Обогащение полезных ископаемых», Киев, 1988, №38

25. Патент ФРГ № 1038762 за 1956 г. "Способ извлечения золота и др. металлов, особенно из мышьякосодержвпщх руд, концентратов и остатков".

26. Патент США № 4342592 за 1981 г. "Экологически чистый способ извлечения благородных металлов из руд, в том числе содержащих карбонатные минералы".

27. Патент США № 4259017 за 1981 г. "Способ извлечения золота из осадочных золотосодержащих руд".

28. Патент США № 4439235 за 1984 г. " Способ хлорирования для извлечения благородных металлов".

29. Патент США № 4389248 за 1984 г. "Способ извлечения золота из анодных шламов".

30. Положение о порядке проведения геологоразведочных работ по этапам и стадиям (твердые полезные ископаемые). «ВИЭМС», Москва, 1999, 65 с.

31. Практикум по общей гидрогеологии (под ред. Самариной B.C.), Ленинград, 1965, 24 65 с.

32. Проектирование и расчет очистных сооружений водопроводов", Будевальник С. А.Киев, 1972, 73 с.

33. Попова Т.П., Росляков B.C., Щипунов Н.Ф. Измерение окислительно-восстановительного потенциала подземных вод непосредственно в скважинах // Тр. ВСЕГИНГЕО. Вып. 10.-1967. - С. 15 - 21.

34. Разведка месторождений для отработки методом подземного выщелачивания / Под ред. М.В. Шумилина. М.: Недра, 1985.

35. Резник Ю.Н., Тимощенков С.Н., Воронов Е.Т. Геотехнологический метод разработки глубокозалегагощих золотоносных россыпей на базе использования хлоридной металлургии // Вестник Чит. гос. ун-та. — Чита, 2008. №4 (49).-С. 121.125.

36. Реми Г. «Курс неорганической химии», т. И, Мир, М., 1973.

37. Садыков Р.Х. Сооружение участков ПВ и практика их эксплуатации за рубежом. Инф. вып. 69 (290). М.: ЦНИИАтоминформ, 1985.

38. Сборники сметных норм на геологоразведочные работы. «ВИЭМС»,М.,1992-93.

39. Юргенсон Г.А. Особенности минерального состава руд малоглубинной золото-кварцфлюоритовой формации // Материалы Годичного собрания Российского минералогического общества. -СПб., 2006.

40. Юргенсон Г. А. О возможном коренном источнике Кручи-нинских золотоносных россыпей (Центральное Забайкалье //

41. Юргенсон Г.А. Минеральное сырье Забайкалья. Учебное пособие. Часть 1, книга 3. Благородные металлы. Чита: Поиск, 2008 .- 256 е., Ил.

42. Alvares С, Nunes О. «Trars. Inst. Mining and Metall.», 1984, С 93, Dec.

43. Finkelstein N. James G. «J. S. afric. Inst. Mining and Metallurgy», 1966, V67, №5.

44. Mazia J., Farkas J. «Metall. Finish». №4. 2001.

45. OkyboT. Shuto M. «New Sumitomo Process for gold recovery from cupper anode slime», Presions Metals: Mining, Extratich and Processing Prog. Int. Symp. AJME, Los Angeles, Calis., Febr. 27-29,1984.

46. Potter G. «Shillings Mining Rev.», 1982, V76, № 40.

47. Priddle C. J. In.: «Proc. Thira Int.» Symp. of Hydrometallurgy E.D.K. Osseo-Asere, AJME, Pennsylvania, 1982.

48. Putman G. «Engineering and Mining J.», 1944, Vol. 145, № 3. «Engineering and Mining J.», 1983, June.

49. Walker G. «Proc. Ang. Inst. Min. and Met.», 1956, № 21.1. Фондовые материалы

50. Докукин Ю. В. Отчет об опытных испытаниях способа поземного выщелачивания (ПВ) на золоторудном месторождении Гагарском и оценки воздействия процесса на окружающую среду", Екатеринбург, 1995, 180 с.

51. Докукин Ю. В. Проект опробования способа подземного выщелачивания золота и ртути из лежалых хвостов хвостохранилища Семеновской ЗИФ, Екатеринбург, 2000, 142 с.

52. Роднин Г.С., Гайко Ю. Ф. Отчет о детальной разведке Данду-Хангарукского россыпного месторождения золота с подсчетом запасов по состоянию на 01.05.1975 г. Западная ГГЭ, ЧТУ, Чита, 1975, 47 с.

53. Сидяков H.A. Отчет Хавергинской партии о поисковых работах на золото в пределах Любавинского рудного узла за 1989-94 гг. Западное ГГП, Читагеолком, Чита, 1996, 567 с.

54. Тимощенков С.Н. Отчет об оценке и разведке месторождения россыпного золота Данду-Хангарук за 1999-2001 гг. с подсчетом запасов по состоянию на 01.03.2001 г., а/с «Бальджа», КПР по Читинской области, Чита, 2001, 142 с.

55. Урунов М.А., Крюков A.B., Раздобреев В.И. Отчет о технологических исследованиях методом подземного выщелачивания на месторождении россыпного золота Данду-Хангарук за 2001 2003 гг. Чита 2003.