Оптимизация технологических параметров скважинного подземного выщелачивания драгоценных металлов: на примере месторождения Долгий Мыс тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.22, кандидат технических наук Седов, Николай Петрович

• Седов, Николай Петрович
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Седов, Николай Петрович

ВВЕДЕНИЕ

1. СКВАЖИННОЕ ПОДЗЕМНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ 32 ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ

1.1. Краткая геолого-гидрогеологическая характеристика месторождения

1.2. Определение кислотоёмкости (КЕ) и восстановительного 37 потенциала (ВП) горных пород рудного массива

1.3. Определение кислотоёмкости горных пород рудного 37 массива

1.4. Описание экспериментов

2. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ 57 ВЫЩЕЛАЧИВАЮЩИХ РАСТВОРОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ СКВАЖИННОМ ПОДЗЕМНОМ ВЫЩЕЛАЧИВАНИИ МЕТАЛЛОВ ПО ХЛОРИНАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

2.1. Предмет и методика исследования

2.2. Эксперименты по условно-динамическому выщелачиванию 69 руд по методике к.т.н. А. И. Заболоцкого

2.5. Выводы

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА АДСОРБЦИИ 79 ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ РАЗЛИЧНЫМИ АКТИВНЫМИ УГЛЯМИ

3.1. Определение статической и динамической сорбционной способности активных углей

3.2. Определение динамической сорбционной способности по тяжелым и благородным металлам

3.3. Оптимизация процесса сорбции тяжелых металлов на активном угле АГ

3.4. Выводы 104 4. ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО

ПРОЦЕССА СКВАЖИННОГО ПОДЗЕМНОГО 105 ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

4.1. Основные источники воздействия на окружающую среду

4.2. Оценка загрязнения атмосферного воздуха

4.3. Оценка загрязнения поверхностных и подземных вод

4.4. Оценка загрязнения почв и растительности

4.5. Рекультивация

4.6. Выводы

5. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ПРЕДПРИЯТИЯ НА РЕКОМЕНДОВАННЫХ РЕЖИМАХ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптимизация технологических параметров скважинного подземного выщелачивания драгоценных металлов: на примере месторождения Долгий Мыс»

Добыча жизненно необходимых человеку веществ из природных жидкостных источников ведётся давно, это поваренная соль, бром, йод и многие другие химические элементы и минералы. Добывались и добываются они из морской воды, из подземных вод, из соляных озёр, в прошлом веке во всём мире получило широкое распространение извлечение из шахтных вод металлов, особенно урана и меди. Поначалу этот способ предназначался для доизвлечения металлов из участков уже отработанного горного массива, но со временем подземное выщелачивание выделилось в самостоятельную технологию добычи.

Самые первые опыты по химическому извлечению металлов из руд были проведены при добыче меди в XVI в. в нескольких европейских странах. Однако, вследствие достаточной обеспеченности медеплавильной промышленности сырьём в традиционном для тех времён виде широкое применение этого метода началось только в XX в с появлением дефицита сырья для весьма развитой медной промышленности. В шестнадцатом веке для выщелачивания меди использовались кислые шахтные воды, и в прошлом веке также всё начиналось с выщелачивания меди шахтными водами и последующим извлечением металла из них цементацией на железном скрапе с дальнейшей подачей вод обратно в рудный массив. Среднее содержание меди в рудничной воде в виде CuS04 обычно составляло 1-2 г/л. Извлечение меди из рудничных вод осуществлялось цементацией по реакции:

C11SO4 + Fe = FeSo4 + Си В зависимости от количества скрапа, состава рудничных вод и налаженности технологического процесса цементационная медь содержала до 70 % чистой меди и до 30 % железа и других примесей.

Извлечение меди из раствора составляло до 90 %, достигая при благоприятных условиях 98 %. Расход скрапа в среднем 1,2 кг на 1 кг извлеченной меди. Простота и экономичность метода привели к созданию искусственных приёмов получения подобных вод на месторождениях. Впоследствии этот метод выделился в самостоятельную технологию, получившую название геотехнологического метода получения полезных ископаемых (выщелачивание руд по месту их залегания).

В Советском Союзе подземное выщелачивание в разные годы применялось для добычи меди на Северо-Карпушихинском, Зюзельском, Дегтярском и других рудниках. К примеру, в 1949 г. было добыто из шахтных вод 5730 т меди. Одним из самых крупных объектов по добыче меди подземным выщелачиванием был Дегтярский рудник в 1959 г. Тогда за полгода из удалённой выклинки месторождения была добыта 461 т меди, средняя концентрация её в продуктивных растворах достигала 6 г/л, извлечение меди из шахтных вод составляло 89 %. Производительность на одного рабочего в смену в среднем составляла 78 кг металла [9]. При . этом подача раствора сначала осуществлялась на небольшой участок зоны обрушения, а затем через

35 закачных скважин, глубиной от 12 до 40 м, в ненарушенную часть отрабатываемой залежи. Шахтные воды после прохождения через рудный массив стекали по дренажным канавкам нижележащих горных выработок в сборники раствора, из которых насосами подавались на поверхность в прудок-отстойник. Отстоянный от взвесей продуктивный раствор поступал на цементацию. После цементации очищенный от меди раствор сливался в прудок-накопитель, из него насосом подавался в напорный бак, из бака самотёком по коллектору стекал в скважины.

На Северо-Карпушихинском месторождении в 1942-44 г. выщелачивание вели методом периодического затопления и откачки воды из рудника.

Первые опыты с искусственными растворителями при добыче меди проводились в 1964 г. на Дегтярском руднике, в качестве растворителя применялся раствор H2SO4 + NaCl [9].

Однако, при наличии достаточных запасов медных руд для традиционной добычи, подземное выщелачивание их применялось только для отработки потерь при очистной добыче.

В семидесятые годы прошлого столетия стало набирать силу подземное выщелачивание урана.

Первоначально добыча урана подземным выщелачиванием применялось так же, как при добыче меди, для извлечения его из забалансовых, бедных руд, а также потерь руды из закладок очистного пространства и целиков. Однако, с течением времени, подземное выщелачивание урана стало одним из основных способов его добычи. Главной причиной этого является возможность введения в эксплуатацию бедных, небольших по запасам, глубокозалегающих месторождений, а также залегающих в сложных горно-геологических условиях. Промышленное применение подземного выщелачивания при добыче урана из таких месторождений, имеющее место с 70-х годов прошлого века, практически, во всех уранодобывающих странах показало его очевидное преимущество перед традиционными методами даже при разработке месторождений залегающих в нормальных горно-геологических условиях. Не менее популярное в последние десятилетия кучное выщелачивание урана ограничено по применению требованием значительно большей концентрации металла в руде, глубиной залегания рудного массива, экологическими условиями.

Анализ изученности темы

О возможности добычи драгоценных металлов способом подземного выщелачивания известно давно. Наличие достаточного количества запасов золота на территории СССР и других стран мира сдерживало развитие этого способа, хотя отдельные опытные работы проводились. Возросшая в последние десятилетия потребность в золоте, как в валютном, так и в техническом металле одновременно с истощением его запасов, способствовала началу более интенсивного развития технологии подземного выщелачивания драгоценных металлов. Тема подземного выщелачивания наиболее полно представлена в книге А. В. Калабина «Добыча полезных ископаемых подземным выщелачиванием и другими геотехнологическими методами», — М.: Атомиздат, 1981 г. [32].

Первое предположение о возможности извлечения золота из руд с помощью хлора сделал М. В. Ломоносов, и даже провел несколько опытов в лаборатории Московского университета. Первое упоминание о применении хлоринации золотосодержащих руд в России в промышленном масштабе относится к 1884 г., тогда работы, не смотря на их успех, были приостановлены по причине отсутствия производства хлора в стране в необходимом объёме. С тех пор термин «хлоринация» закрепился за способом извлечения драгоценных металлов из руд с применением хлорсодержащих растворителей. Первое, достаточно подробное, описание применения хлора при добыче драгоценных металлов приведено Плаксиным И. Н. в книге «Металлургия золота, серебра и платины» в 1939 г. [49]. В дальнейшем выпущено довольно много книг и статей на эту тему, однако, стоит выделить сравнительно современную книгу: Зырянов М. Н., Леонов С. Б. «Хлоридная металлургия золота», 1997 г. [27]; и более раннюю Максимов В. Н. «Электрохлоринация руд благородных и иных металлов», 1966 г. [39], как дающие наиболее полные сведения о хлоринационной технологии выщелачивания металлов из руд.

Подземное выщелачивание золота из руд коры выветривания и россыпных месторождений стало предметом внимания как перспективное направление деятельности сравнительно недавно. Наибольший вклад в изучение и внедрение этого способа добычи внесли специалисты институтов «ИРГИРЕДМЕТ» (Иркутск), и ВНИИХТ (Москва). Специалистами этих институтов Панченко А. Ф., Хмельницкой О. Д., Мулловым В. М. и другими представителями ИРГИРЕДМЕТа, а также Фазлуллиным М. И., Авдониным Г. И., Колпаковым

Г. А., Шереметьевым М. Ф. и другими работниками ВНИИХТа были разработаны первые технологические схемы полигонов выщелачивания, рассчитаны первые рецептуры выщелачивающих растворов, изучены в лабораторных условиях и предложены к внедрению комплексы технологического оборудования, которые позволили начать внедрение способа подземного выщелачивания драгоценных металлов в практику добычных работ.

Большую помощь автору в подготовке и выполнении исследований и практическом внедрении технологии оказали ведущий специалист института «УНИХИМ с 03» Лецких Е. С. , директор ООО «Геоприд» Шустов А. Н., главный геолог Мамин Н. А., геотехнолог Суклета С. А., аспирант кафедры химической технологии топлива УГТУ-УПИ Золотарёва Е. Г., в подготовке диссертации мне очень помогли, член-корреспондент РАН Яковлев В. Д., доктор технических наук Глянченко В. Д.

Автор приносит всем им свою благодарность за оказанное содействие. Их непосредственное участие позволило автору успешно выполнить задуманное, несмотря на многие трудности, возникавшие в ходе работы.

Первые опыты подземного выщелачивания золота проводились из песков месторождений Забайкалья и Якутии в начале 70-х годов прошлого века. Испытывались цианидные и тиомочевинные растворы. Добывалось тонкое золото, не извлекаемое обычными методами. Опыты показали перспективность применения подземного выщелачивания, однако возник вопрос об испытаниях других растворителей. Причиной этого было резкое снижение проницаемости глинистых минералов под воздействием щелочных цианидных растворов, их высокая токсичность, невозможность предотвращения ядовитого газовыделения из продуктивного раствора, некоторых других причин. Тиомочевинное выщелачивание требует больших затрат на эксплуатационные расходы, бурение и оборудование скважин, в итоге по сравнению с цианидным выщелачиванием себестоимость 1 г золота оказалась в 5-7 раз выше. Дальнейшее развитие подземного выщелачивания золота продолжилось только в 90-е годы, когда в качестве растворителей были применены хлорсодержащие растворы. Одновременно началось более широкое внедрение бактериального выщелачивания драгоценных металлов из сульфидных руд с дальнейшим их обогащением на ЗИФ флотацией (Олимпиадинское месторождение), либо другими методами. Комплексная, бактериально-хлоринационная отработка золотосодержащих руд в промышленных масштабах при добыче золота подземным выщелачиванием в России ещё не применялась.

Актуальность работы

В настоящее время, по причине сокращения разведанных запасов некоторых металлов, добыча полезных ископаемых способом подземного выщелачивания в России, и особенно в Свердловской области, получает все большее распространение. Так, за период с 2001 по 2006 год, в области образовались и ведут добычу металлов 6 предприятий. Из них пять добывают драгоценные металлы и одно медь. Между тем, достаточно отработанной технологии добычи драгоценных металлов до сих пор нет. Хорошо отработана только технология не только в России, но и во всём мире) подземного выщелачивания урана, так, например, по опубликованным данным, США добывают 17 % урана именно способом ПВ.(61)

В связи с сокращением числа месторождений драгоценных металлов на территории России, возникла необходимость в освоении новых технологий добычи с целью повышения производительности добычных работ одновременно со снижением затрат на производство. Кроме того, потребовалось вовлечение в отработку месторождений, прежде не поставленных' на баланс по причинам невозможности их рентабельной отработки традиционными способами. К ним относятся, в частности, золотоносные коры выветривания с низким содержанием металла (менее 2 г/т), глубокозалегающие погребённые россыпи, месторождения с мелким золотом и малыми запасами, а также тонкое и мелкое золото в техногенных образованиях.

Суммарные запасы драгоценных металлов в корах выветривания никто не оценивал, и известны они главным образом на Урале, в Забайкалье и Якутии. По ориентировочным сведениям, в корах выветривания сосредоточено несколько десятков тонн золота, в погребённых россыпях более 300 т, многие сотни тонн- остались в отвалах, например, по оценке специалистов только в Иркутской области в отвалах осталось около 900т золота [33].

По разным причинам в последние годы спрос на золото, как на валютный металл, так и на технический, возрос, следственно, началась интенсификация его добычи. Стали востребованы ранее забытые месторождения, недоработанные участки отработанных месторождений, отвалы. Появилась необходимость в технологическом обеспечении новых способов добычи, в том числе подземного выщелачивания.

Все действующие на территории Свердловской области в настоящее время предприятия СПВ ведут добычу драгоценных металлов на стадии опытно-технологических исследований, либо опытно-промышленной отработки («старейшее» предприятие СПВ «Гагарка Au-ПВ», ООО «Геоприд») с применением хлоринационной технологии. В качестве реагентов-растворителей применяются либо хлорная вода, либо гипохлорит натрия. Из-за отсутствия теоретической базы, основанной на промышленных экспериментах, каждое предприятие работает по своей технологии методом проб и ошибок, при этом, по разным причинам, никто не занимается исследовательской деятельностью. Проблемы с рецептурой выщелачивающих растворов, технологией их подачи, подъёма продуктивных растворов из скважин и их переработки решаются подбором или не решаются вовсе, опубликованных теоретических материалов крайне мало, а сведений о результатах опытных работ нет.

Основными причинами, усложняющими добычу драгоценных металлов из руд коры выветривания, являются:

- низкое содержание полезного компонента в руде;

- сложный геологический разрез, представленный глинистыми породами с включениями перемежающихся дресвяных или щебнистых слоёв различной мощности, различного химического состава;

- неравномерное распределение полезного компонента по рудному массиву;

- сложная форма рудных тел с перемежающейся мощностью, изменяющимся направлением падения и пр.; сложные гидрогеологические условия месторождения.

Существующее положение сдерживает развитие этого способа добычи, хотя на сегодня именно он может позволить обеспечить добычу металлов на месторождениях, запасы которых или характер оруденения не позволяют вести рентабельную отработку иными способами. Именно поэтому, учитывая, что в Свердловской области добыча драгметаллов традиционными методами каждый год сокращается из-за отсутствия запасов, на ежегодных совещаниях по добыче драгоценных металлов, прошедших в феврале 2005-2006 г.г. при Правительстве области, подземное выщелачивание было названо единственной на данный период времени перспективной технологией, которая может в настоящее время поддержать уровень добычи золота в области.

Поскольку основой успешной деятельности любого предприятия, а, тем более, горнодобывающего, является хорошо отработанная технология, учитывая, что в рамках данной работы проведён весь необходимый комплекс научных исследований и технологических испытаний, позволяющих построить эффективный технологический комплекс подземного выщелачивания драгоценных металлов, данную диссертационную работу можно, безусловно, считать актуальной.

Основной целью выполненных исследований было определение зависимости эффективности скважинного подземного выщелачивания от технологических характеристик выщелачивающих и продуктивных растворов, а также конструктивных параметров полигона СПВ, посредством проведения комплекса научно-исследовательских работ и промышленных испытаний, обеспечивающих создание информационной и технологической основы для эффективной добычи драгоценных металлов с использованием хлорсодержащих реагентов-растворителей.

Объектом исследования является технологический процесс скважинного подземного выщелачивания драгоценных металлов.

Предметом исследования являются параметры технологического процесса скважинного подземного выщелачивания драгоценных металлов.

Основные задачи представляемой диссертационной работы: 1. Изучение характера воздействия различных по составу и концентрации активных агентов выщелачивающих растворов на рудный массив для этого: выявить наиболее эффективный реагент-растворитель; изучить технологические характеристики горных пород рудного массива; определить факторы, влияющие на нарастание и снижение концентрации драгоценных металлов в продуктивном растворе; изучить влияние сезонных колебаний уровня подземных вод и других природных факторов на течение технологического процесса; выяснить степень влияния изменения концентрации отдельных реагентов в выщелачивающем растворе на интенсивность процесса выщелачивания.

2. Исследование динамики прохождения выщелачивающего раствора через рудный массив.

3. Изучение воздействия, привносимого применяемым оборудованием, материалом обсыпки фильтров, прочими возможными факторами на состав продуктивного раствора.

4. Определение оптимальных режимов подачи и подъёма раствора из скважин.

5. Разработка перспективных рецептур выщелачивающих растворов.

6. Исследовать особенности адсорбции драгметаллов активными углями различных марок из солевых растворов с низким содержанием полезных компонентов, в том числе на разных стадиях процесса адсорбции и в разных по высоте, относительно основания адсорбера, слоях сорбента. Это позволит выяснить оптимальную высоту слоя сорбента в адсорбере, а также рассчитать лучшие варианты конструкции адсорбера.

7. Разработать технологические приёмы обесхлоривания продуктивного раствора перед сорбцией.

8. Изучить характер воздействия технологических растворов на окружающую среду (почву, растительность, подземные и поверхностные воды, недра).

9. Изучить параметры растекания техно логических растворов (направление, ореол, интенсивность, скорость, изменение химического состава по мере продвижения).

10. Выбор способа рекультивации отработанной территории и недр.

Методы исследований включают анализ и обобщение имеющихся технологических наработок и публикаций теоретических и лабораторных изысканий на предмет технологии подземного выщелачивания и адсорбции металлов. Проведение лабораторных экспериментов на предмет исследования взаимодействия продуктивных растворов и сорбентов различных марок, промышленные испытания выщелачивающих растворов, технологических режимов процессов выщелачивания и извлечения драгоценных металлов из продуктивных растворов, анализ и математическая статистика полученного материала.

Научная новизна в данной работе:

- впервые разработана технология электрохимического получения и применения гипохлорита натрия в полевых условиях для целей добычи драгоценных металлов;

- выявлен характер взаимодействия продуктивных растворов и сорбентов в зависимости от состава продуктивного раствора и высоты слоя сорбента; выявлена закономерность изменения свойств сорбента в зависимости от времени взаимодействия его с продуктивным раствором; рассчитана и создана технологическая линия для приготовления выщелачивающего раствора, его подачи в рудный массив, извлечения из недр продуктивного раствора и его переработки до стадии концентрата пригодного для металлургического передела;

- обоснованы конструктивные особенности технологического оборудования для получения наиболее эффективного комплекса для добычи драгметаллов с помощью технологического процесса подземного выщелачивания;

- обнаружено явление привнесения в продуктивный раствор химических элементов из материала обсыпки скважин, хотя раствор в откачных скважинах имеет незначительное содержание активного агента;

- испытан новый реагент-растворитель для выщелачивания металлов.

На защиту выносятся:

- впервые разработанная технология электрохимического получения гипохлорита натрия в полевых условиях и его использования для скважинного подземного выщелачивания драгоценных металлов;

- показатели специально поставленных научно-исследовательских работ по изучению сорбционных свойств различных активных углей в хлорсодержащих растворах с малым содержанием полезного компонента;

- разработанная и испытанная программа контроля воздействия на окружающую среду, результаты выполнения которой позволяют утверждать, что при правильном сооружении и оборудовании технологических скважин, неукоснительном соблюдении баланса технологических растворов и недопущении утечек технологических растворов из поверхностных коммуникаций, загрязнение подземных вод технологическими растворами не выходит за границы отрабатываемого массива горных пород.

Достоверность полученных данных, подтверждена применением методик исследования, утверждённых органами надзора, либо ранее прошедших апробацию, достаточным объёмом лабораторных экспериментов; - удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных экспериментов и промышленных испытаний.

Практическое значение работы Использование полученных результатов исследований позволяет на стадии подготовки проекта отработки месторождения способом СПВ: организовать электрохимическое получение гипохлорита натрия на месторождении; рассчитать технологические параметры процесса СПВ; осуществить подбор химических реагентов и расходных материалов; выявить перспективный выщелачивающий реагент; рассчитать расход материалов на единицу продукции; осуществить подбор технологического оборудования; рассчитать границы растекания технологических растворов в процессе выщелачивания.

Личный вклад автора: постановка задач и обеспечение их выполнения на изучение и анализ теоретических и практических материалов, касающихся подземного выщелачивания. Организация и проведение комплекса лабораторных экспериментов и промышленных испытаний, направленных на разработку оптимальных параметров технологии СПВ; организация и осуществление разработки технологии добычи драгоценных металлов способом СПВ с применением гипохлорита натрия, получаемого электрохимическим способом на месте применения (на месторождении Долгий Мыс, получен патент); организация и проведение комплекса экспериментов и промышленных испытаний, позволивших изучить характер взаимодействия продуктивных растворов и сорбентов, выявить наиболее эффективные параметры динамики процесса адсорбции в существующих условиях, выбрать наиболее применимые сорбенты.

Реализация результатов работы. Результаты исследований позволили соорудить комплекс подземного выщелачивания на месторождении Долгий Мыс, провести опытно-технологические испытания метода СПВ и на основании полученных результатов подсчитать и защитить запасы золота, ранее не принятые на баланс.

Апробация работы. Основные положения предлагаемой работы обсуждались на Всероссийской конференции по кучному и подземному выщелачиванию металлов в ноябре 2002 г в Москве, на ежегодной Уральской научно-технической конференции в 2005 г, заседаниях НТС «Уралнедра» в 2006 г.

По результатам исследований опубликовано 11 работ, в том числе в соавторстве 8.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и заключения. Общее число страниц 145, включая таблиц 31, иллюстраций 23.

Заключение диссертации по теме «Геотехнология(подземная, открытая и строительная)», Седов, Николай Петрович

4.6. Выводы

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы: основную нагрузку от подземного выщелачивания несут подземные воды и горные породы в пределах опытного блока. Для изучения влияния процесса подземного выщелачивания на подземные воды вокруг полигона ПВ, в соответствии с проектом, был сооружен контур наблюдательных скважин, из которых ведется отбор проб на химический анализ. Проведенные в течение 5 лет наблюдения за состоянием подземных вод по контуру наблюдательных скважин вокруг опытного участка показали, что за период наблюдений загрязнения подземных вод не произошло. Концентрации основных загрязняющих компонентов производства - ионов натрия (Na) и хлора (С1) -значительно ниже ПДК. подземные воды, используемые для питьевого водоснабжения пос. Новоасбест, располагаются в карбонатных породах (известняки); подземные воды участка подземного выщелачивания находятся в коре выветривания основных и ультраосновных пород, поверхностных вод (рек, ручьев, водотоков) на территории участка и в непосредственной близости от него нет. Участок отделен от рек водоразделами. В соответствии с применяемой технологией, сбросов в поверхностные водотоки и подземные воды, а также на рельеф, предприятие не производит. Загрязнения рек Вилюй и Режик-III, в связи с вышесказанным, не произойдет накопления и хранения жидкого или газообразного хлора на территории производственного участка не происходит, т.к. это не предусмотрено технологией производства гипохлорита натрия, жидкий хлор в производстве не применяется. Следовательно, выбросов хлора в атмосферу не происходит. Источниками выбросов предприятия являются двигатели внутреннего сгорания буровых установок, автотранспорта и прочей техники, применяемой при проведении геологоразведочных работ. Количество выбросов было рассчитано в проекте, согласовано с органами охраны природы. Проведенные наблюдения показывают, что специфического воздействия в процессе процесса подземного выщелачивания на атмосферный воздух предприятие не оказывает.

Проведенные наблюдения в рамках программы экологического мониторинга окружающей среды в период опытно-технологических исследований способа подземного выщелачивания золота из руд коры выветривания показали, что подземное выщелачивание драгоценных металлов из руд по месту их залегания не оказывает вредного воздействия на окружающую среду за пределами границ отрабатываемого месторождения. Воздействие на горные породы, вмещающие полезное ископаемое, по сути, не отличается от воздействия любого другого способа отработки месторождения, а если принять к сведению, что при подземном выщелачивании нет необходимости в образовании отвалов породы, не надо строить обогатительных фабрик, предлагаемый способ, с точки зрения охраны окружающей среды, более безопасен.

5. ЭКОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ПРЕДПРИЯТИЯ НА РЕКОМЕНДОВАННЫХ РЕЖИМАХ.

1. Экономически эффективная скорость движения продуктивных растворов:

- в горном массиве 0,4 - 0,5 м. сут.; увеличение скорости влечет разубоживание продуктивного раствора, ухудшение степени проработки массива горных пород реагентами, соответственно, снижение концентрации золота, повышенный выход "активного" хлора в продуктивном растворе;

- в адсорбере 18,6 м/час; скорость прохождения раствора через сорбент при работе без обесхлоривания раствора постоянно снижается из-за разрушения угля, нижний предел скорости 0,8м/час; при обесхлоривании раствора скорость изменяется значительно меньше, нижний предел, при котором заканчивается насыщение сорбента, 1,4 м/час.

Экономически эффективный интервал работы адсорбера:

- без обесхлоривания — не более 2 месяцев,

- с обесхлориванием - возможна эффективная адсорбция в течение 3-4 месяцев.

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации изложены технологические разработки по приготовлению рабочих растворов и сорбционному извлечению металла, имеющие существенное значение для добычи золота скважинным подземным выщелачиванием.

1. Разработан, на основании теоретических исследований и лабораторных экспериментов, и испытан в промышленном варианте, способ электрохимического получения гипохлорита натрия и использования его в качестве реагента-растворителя для скважинного подземного выщелачивания драгоценных металлов.

2. Выполнены исследования свойств технологических растворов, и последующие промышленные испытания полученных рецептур.

3. Исследованы сорбционные свойства активных углей различных марок, их взаимодействие с продуктивными растворами. Испытаны в промышленном масштабе лучшие из них. Исследована динамика прохождения растворов в адсорбере, установлены их экономически эффективные скорости движения через сорбент.

4. Выполненные в рамках программы экологического мониторинга исследования воздействия технологического раствора на окружающую среду позволили определить границы и характер влияния технологического раствора на подземные воды, уточнить основные параметры технологического процесса, с помощью которых можно эффективно управлять интенсивностью растекания растворов.

Основные научные и практические результаты исследований, заключаются в следующем:

1. Исследовано воздействие различных реагентов - растворителей на рудный массив: выявлены и испытаны в промышленном варианте наиболее эффективные реагенты, в данном случае гипохлорит натрия. Изучено влияние концентраций реагентов на интенсивность процесса выщелачивания. Для условий месторождения Долгий Мыс оптимальный диапазон концентраций: гипохлорит натрия 0,5 - 1,5 г/л; хлорид натрия Юг/л, хлористый водород 0,4-1,0 г/л. Кислотность выщелачивающего раствора не выше рН=4.

2. Изучены закономерности формирования состава продуктивного раствора:

- выявлены факторы, влияющие на изменение концентрации драгоценных металлов в продуктивном растворе, скорость движения раствора в недрах около 0,5 м/сут; рН не выше 4,0;

- изучено влияние взаиморасположения скважин технологического полигона на интенсивность процесса выщелачивания;

- выяснена степень влияния изменения концентрации отдельных реагентов в выщелачивающем растворе на интенсивность процесса.

3. Изучено воздействие на процесс подземного выщелачивания, привносимое применяемым оборудованием, материалом обсыпки фильтров, режимом работы оборудования.

4. Определены оптимальные режимы подачи в скважины и извлечения технологических растворов, скорости их перемещения в недрах и по сорбенту.

5. Исследованы особенности адсорбции драгоценных металлов активными углями различных марок из кислых солевых растворов с низким содержанием полезного компонента, в том числе на разных стадиях процесса адсорбции и в разных по высоте слоях сорбента относительно основания адсорбера, что позволило рассчитать оптимальную высоту слоя сорбента и скорости движения продуктивного раствора через сорбент.

6. Разработаны технологические приёмы обесхлоривания продуктивного раствора перед сорбцией,

7. Изучены параметры растекания технологических растворов, характер их воздействия на окружающую среду, выбран способ рекультивации участка СПВ.

Всё вышеперечисленное позволило получить следующие результаты: 1. Подобран, на основании анализа теоретических данных, и испытан практически, в промышленном варианте, комплекс проектных и лабораторно-технологических исследований, позволяющих принять решение о начале отработки месторождения способом СПВ или отказе от начала работ.

Среди них: изучение фондовых материалов и проведение поисковых маршрутов вокруг территории месторождения с целью уточнения расположения и состояния ближайших водотоков, водозаборов и горных выработок; обязательный комплекс опытно-фильтрационных работ, изучение физических и химических свойств горных пород рудного массива, экологическая съёмка территории с отбором и анализом проб почвы, растительности, подземных и поверхностных вод, геофизические исследования.

2. Выполненные в рамках представляемой работы технологические исследования позволяют обоснованно закладывать в проект опытно-промышленной добычи необходимый и достаточный комплекс технологических испытаний, необходимых для проектирования промышленной отработки месторождения. Из них основные задачи: опытная отработка рудного блока из нескольких выемочных ячеек с целью уточнения технологических параметров процесса СПВ и ожидаемого коэффициента извлечения; выяснение необходимой и достаточной периодичности отбора проб технологических растворов; уточнение параметров выемочных ячеек и конструкций скважин.

3. В процессе исследований испытан весь комплекс технологического оборудования, по несколько марок каждого предназначения, и подобраны наиболее пригодные марки для условий СПВ драгоценных металлов. Так испытан, усовершенствован и принят электролизный блок для производства гипохлорита натрия; испытан ряд погружных насосов для подъёма продуктивного раствора, подобраны лучшие марки для условий СПВ; проверены на технологичность применения ёмкости для хранения и приготовления растворов, часть выведена из технологического цикла и заменена другими, подобрана наиболее стойкая и удобная в эксплуатации запорно-регулирующая арматура, уточнена и изменена конструкция адсорберов и трубопроводов.

4. В ходе технологических испытаний отработаны основные технологические параметры процесса подземного выщелачивания драгоценных металлов. Среди них: рецептура выщелачивающего раствора, конструкции технологических скважин, параметры обвязки технологического полигона, средние объёмы подачи выщелачивающего раствора в закачные скважины и подъёма продуктивного раствора из откачных скважин, скорость прокачки раствора через адсорберы (начальная около 2 Ом/час), оптимальное время нахождения сорбента в адсорбере (до 2 месяцев) и прочие.

5. Выполненная программа экологического мониторинга позволила определить границы и характер влияния технологического раствора на подземные воды, уточнить основные параметры технологического процесса, с помощью которых можно эффективно управлять интенсивностью растекания растворов.

Выяснено, что при соблюдении режима подачи в рудный массив выщелачивающего раствора и отбора из него продуктивного, границы растекания не выходят за пределы отрабатываемого участка месторождения; при прекращении подачи раствора в горный массив уровень подземных вод и естественное направление их потока восстанавливаются в первые несколько суток.

6. На основании полученных сведений о характере взаимодействия технологических растворов и подземных вод составлен проект рекультивации земель, недр и подземных вод, согласованный с органами Росприроднадзора.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Седов, Николай Петрович, 2008 год

1. Авдонин Г.И. Геотехнологические характеристики основных промышленных типов россыпных месторождений золота // Подземное выщелачивание урана, золота и других металлов. Т.2. Золото. / Г.И. Авдонин, Г.А. Колпаков М.: РиМ, 2005. 222 с.

2. Аксельруд Г.А. Массообмен в системе твёрдое тело-жидкость. — Львов: ЛГУ, 1970.

3. Арене В.Ж. Скважинная добыча полезных ископаемых. — М.: Недра, 1984. 275 с.

4. Асалханов В.А., Панченко А.Ф., Хмельницкая О.Д., Лодейщиков В.В. Исследование и испытание технологии подземного выщелачивания золота оксихлоридными растворами. // Подземное и кучное выщелачивание урана, золота и других металлов. Т. 2. Золото. — 215 с.

5. Асалханов В.А. Разработка усовершенствованной оксихлоридной технологии извлечения золота из руд применительно к условиям подземного выщелачивания. Автореферат диссертации на соискание степени кандидата наук.

6. Барченков В.В. Основы сорбционной технологии извлечения золота и серебра из руд. М.: Металлургия, 1982. 128 с.

7. Белецкий В.И., Богатков Л.К., Волков Н.И. и др.; под ред. Д.И Скороварова. — Справочник по геотехнологии урана. — М.: Энергоатомиздат, 1997. 672 с.

8. Белецкий В.И. Методы определения геотехнологических показателей рыхлых пород и руд (моделирование на керновом материале). // Справочник по геотехнологии урана. // Справочник по геотехнологии урана. М.: Энергоатомиздат, 1997. - Ст. 580-601.

9. Бобрин B.C., Ширяева О.В. Технические предложения по организации работ для получения хлорной воды в диафрагменном электролизёре для ООО «Геоприд». М.: ГУП НИИ «Синтез» с КБ, 2000.

10. Бондарик Г.К., Ярг JI.A. Природно-технические системы и их мониторинг. // Инж.геол. 1990, № 5, С. 3-9.

11. Бочевер О.М. Защита подземных вод от загрязнения / О.М. Бочевер, Н.Н. Лапшин, А.Е. Орадовская. М.: Недра, 1979.

12. Бочевер О.М. Гидрогеологическое обоснование защиты подземных вод от загрязнения / О.М. Бочевер, А.Е. Орадовская. М.: Недра, 1982.

13. Боревский Б.В. Методика определения параметров водоносных горизонтов по данным откачек / Б.В. Боревский, Б.Г. Самсонов, JI.C. Язвин. -М.: Недра, 1976.

14. Бубнов В.К. Извлечение металлов из замагазинированной руды в блоках подземного и штабелях кучного выщелачивания / В.К. Бубнов, A.M. Капканщиков, Э.К. Спирин и др. -М.: Недра, 1992.

15. Бусев А.И. Аналитическая химия золота / А.И. Бусев, В.М. Иванов. — М.: Наука, 1973.

16. Вахрамеев И.И. Подземные водонепроницаемые завесы. Свердловск: Изд-во СГИ, 1966.

17. Грабовский А.И. Разработка условий десорбции золота и серебра с активированного угля. Журнал прикладной химии. / А.И. Грабовский, JI.C. Иванова, Р.К. Сторожук, 1982. 55. №12. с. 2372-2376.

18. Дементьев В.Е. Основные направления научно-технического прогресса в золотодобывающей промышленности. // Золотодобыча. № 110. / В.Е. Дементьев, Г.И. Войлошников Иркутск: ИРГИРЕДМЕТ, 2008.

19. Дударев В.И. Углеродные сорбенты для извлечения металлов из растворов и пульп. Автореф. докт. дисс. -М., 2001 г.

20. Зимин В.Г. Хлорные электролизёры / В.Г. Зимин, Г.М. Камарьян, А.Ф. Мазанко М.: Химия, 1984.

21. Забельский В.К. Технология выщелачивания россыпей / В.К. Забельский, П.Е. Воробьёв М.: РиМ, 1998.

22. Зырянов М.Н. Хлоридная металлургия золота / М.Н. Зырянов, С.Б. Леонов. М.: СП ИНТЕРМЕТ ИНЖИНИРИНГ, 1997. - 288 с.

23. Зырянов М.Н. О механизме хлорирования золота элементарным хлором в водной среде / М.Н. Зырянов, А.В. Губейдуллина, Ю.В. Валянин. -Черкассы , 1985. 164 с. // Деп в ВИНИТИ 03.09.85, №1264.

24. Зырянов М.Н. О выделении золота из хлоридных растворов методом восстановления. // Гидродинамика и явления переноса в двухфазныхдисперсных системах / М.Н. Зырянов, Н.В. Бавдик. — Иркутск, 1979, с. 7781.

25. Каковский И.А. Кинетика процессов растворения / И.А. Каковский, Ю.М. Поташников Ю.М. М.: Металлургия, 1975. - 223 с.

26. Калабин А.И. Добыча полезных ископаемых подземным выщелачиванием и другими геотехнологическими методами. М.: Атомиздат, 1981.

27. Лазаров Л.К. Структура и реакции углей / Л.К. Лазаров, Г.К. Ангелова -София: Изд-во Болгарской академии наук, 1990. стр. 209-213.

28. Каравайко А.В. Биогидрометаллургия извлечения золота и серебра. -М.: РиМ, 1998.

29. Колышкин Д.А. Активные угли. Свойства и методы испытаний. Справочник / Д.А. Колышкин, К.К. Михайлова. Л.: Химия, 1972. - 56 с.

30. Лысенко М.П. Состав и физико-механические свойства грунтов. — М.: Недра, 1980.

31. Кравченко Г.А., Семёнов И.А. О возможности использования водных растворов диоксида хлора для подземного выщелачивания золотосодержащих пластов. Екатеринбург: ФГУП «УНИХИМ с ОЗ». 2005.

32. Лодейщиков В.В. Углерод в золотосодержащих рудах и его влияние на процесс цианирования. // Золотодобыча. № 116. Иркутск: ИРГИРЕДМЕТ, 2008.

33. Максимов В.Н. Электрохлоринация руд благородных и иных металлов. -М.: Наука, 1966.

34. Медриш Г.Л. Обеззараживание природных сточных вод с использованием электролиза / Г.Л. Медриш, А.А. Тейшева, Д.Л. Басин. — М.: Стройиздат, 1982.

35. Минеев Г.Г. Биометаллургия золота. — М.: Металлургия, 1989.

36. Мироненко В.А. Проблемы гидрогеоэкологии. / В.А. Мироненко, В.Г. Румынии. Мон. в 3-х т., М.: МГГУ, 1999.

37. Мосинец В.Н. Строительство и эксплуатация рудников подземного выщелачивания / В.Н. Мосинец, Д.П. Лобанов, М.И. Тедеев и др. — М.: Недра, 1987.

38. Мухин В.М. Активные угли России. Под общей редакцией проф. д.т.н. Тарасова А.В. / В.М. Мухин, А.В. Тарасов, В.Н. Клушин. — М.: Металлургия, 2000. 352 с.

39. Мухин В.М. Разработка и применение активных углей в гидрометаллургических процессах извлечения золота // Подземное и кучное выщелачивание урана, золота и других металлов. Т.2. Золото. — М.: РиМ, 2005.- 145 с.

40. Назарьев В.А. Проблемы освоения сырьевой базы золота Иркутской области / В.А.Назарьев, В.А.Мордвин // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. — 2001, № 6.

41. Новик-Качан В.П. Основные принципы природоохранных мероприятий на объектах подземного выщелачивания. // Справочник по геотехнологии урана. / В.П. Новик-Качан, Л.Б. Прозоров, В.И. Белецкий. М.: Энергоатомиздат, 1997. -Ст. 569-580.

42. Осинцев В.А. Специальные способы добычи полезных ископаемых. // Учебное пособие. / В.А. Осинцев, В.М. Беркович, В.В. Заворницын. — Екатеринбург, У11 У, 2007.

43. Плаксин И.Н. Металлургия золота, серебра и платины. — М.: Металлургиздат, 1939.

44. Плаксин И.Н. Металлургия благородных металлов. М.: Металлургиздат, 1958. - 366 с.

45. Россман Г.И. Экологическая оценка рудных месторождений / Г.И. Россман, Н.В. Петрова, Б.Г. Самсонов. -М.: ВИМС, 2000.

46. Сазонов А.Г., Панченко Г.А., Глазунов И.С. Методы прогнозирования и расчеты геотехнологических показателей и порядок выбора систем отработки. // Справочник по геотехнологии урана. — М.: Энергоатомиздат, 1997. Ст. 621-631.

47. Свистунов И.В. О механизме растворения золота в хлорной воде // Изв. вузов. Цветная металлургия. 1970. №5, с 69-71.

48. Самойлов О .Я. Современные представления о структуре воды и водных растворов электролитов. Растворение и выщелачивание горных пород. (Сб. ВНИИ водгео). М.: Геостройиздат, 1957.

49. Седов Н.П. ООО «Геоприд», Золотарёва Е.Г., Глянченко В.Д. УГТУ (УПИ) // Золотодобыча. №104. - Иркутск: ИРГИРЕДМЕТ, 2007.

50. Седов Н.П. Подземное выщелачивание золота на месторождении «Долгий Мыс». //Золотодобыча. № 77. Иркутск: ИРГИРЕДМЕТ, 2005.

51. Соколов Д.С. О связях между растворяющей способностью и структурой водных растворов. Растворение и выщелачивание горных пород. (Сб. Водгео). -М.: Геостройиздат, 1957.

52. Стендер В.В. Электролитическое производство хлора и щелочей. ОНТИ-Химтеорет, 1935.

53. Таракановский В.И. Об итогах работы золотодобывающей промышленности в 2004 году и перспективах на 2005год. // Золотодобыча № 77. Иркутск: ИРГИРЕДМЕТ, 2005.

54. Тарханов А.В. Геологические аспекты проблемы освоения месторождений золота методом ПВ. // Подземное и кучное выщелачивание урана, золота и других металлов. Т.2 Золото / А.В. Тарханов, Б.П. Жагин, Б.А. Миронов, А.С. Шульгин. М.: РиМ, 2005. - 190 с.

55. Фазлуллин М.И. Кучное и подземное выщелачивание золота как путь повышения эффективности золотодобычи. // Подземное и кучное выщелачивание урана, золота и других металлов. Т.2. Золото. М.: РиМ, 2005.-Зс.

56. Фазлуллин М.И. О подземном выщелачивании золота / М.И. Фазлуллин, В .В. Шаталов, Г.А. Авдонин, Р.Н. Смирнова (ФГУП ВНИИХТ Минатома России), В.И. Ступин (ООО «НПП ГЕОТЭП»). М.: ГЕОИНФОРММАРК, 2007.

57. Фазлуллин М.И. Перспективы скважинного подземного выщелачивания золота в России. / М.И. Фазлуллин, В.В. Шаталов, В.А. Гуров, Г.И. Авдонин, Р.Н. Смирнова, В.И. Ступин // Цветные металлы. 2002, № 10. -С. 39-46.

58. Федоров В.М. О программе развития золотодобывающей промышленности Республики Саха (Якутия) // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2003, №3.

59. Черняк А.С. Вторичные ионообменные явления в процессах выщелачивания золота и серебра. // Гидрометаллургия золота. / А.С. Черняк, О.В. Овчинникова. — М.: Наука, 1980.1431. Отчеты

60. Отчет о проведении геологоразведочных работ на Северо-Долгомысовском проявлении золотоносных кор выветривания в 20012005г. / ООО «Геоприд»; А.Н. Шустов, Н.А. Мамин, Н.П. Седов, Б.Н. Смолин, Е.Э. Савина и др. Екатеринбург, 2005.

61. Способ извлечения металлов из руд по месту их залегания методом подземного выщелачивания. Патент № 2185507. / А.Н. Шустов, Н.П. Седов -Москва.: ФИПС. 2002.

62. Закон РФ «О недрах» № 27-ФЗ от 03.03.1995 г.

63. Закон РФ «Об охране окружающей среды» 12.01.2002. № 7-ФЗ.

64. OCT 95 10116-85 Охрана природы. Гидросфера. Контроль состояния вод при подземном выщелачивании.

65. ПБГТВ -86. Правила безопасности при разработке рудных месторождений способом подземного выщелачивания скважинными системами. М., 1986.

66. ПБ 09-322-99 Правила безопасности при производстве, хранении, транспортировании и применении хлора. М., 2000.

67. РД 07-291-99 Инструкция о порядке ведения работ по ликвидации и консервации опасных производственных объектов, связанных с пользованием недрами. М., 1999.

68. СанПиН 2.1.5.980-00. Гигиенические требования к охране подземных вод. -М.: 2000.

69. СП 2.1.7.1059-01 Гигиенические требования к охране подземных вод от загрязнения.

70. ГОСТ 17.4.3.04-85 Охрана природы. Почвы. Общие требования к контролю от загрязнения.

71. ГОСТ 17.1.3.06-82 Общие требования к охране подземных вод от загрязнения. М., 1982.

72. РД 52.18.595-96 Федеральный перечень методик выполнения измерений, допущенных к применению при выполнении работ в области мониторинга загрязнения окружающей природной среды.

73. Угли активные. Уральское производственное объединение «Сорбент». Россия. Пермь, 1993. 24 с.

74. ПБ 09-224-98. Правила безопасности для производств, использующих неорганические кислоты и щелочи.

75. ПБ 09-170-97. Общие правила взрывобезопасности для взрывопожаро-опасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств.

76. ПОТ РМ-004-97 Правила по охране труда при использовании химических веществ.

77. Руководство по ликвидации аварий на объектах производства, хранения, транспортирования и применения хлора. М., 1997.

78. ГОСТ 17.1.3.06-82 Общие требования к охране подземных вод от загрязнения. М. 1982.

79. ГОСТ 11086-76 Гипохлорит натрия. Технические условия. М., 1976.

80. ОСТ 95.10116-85 Охрана природы. Гидросфера. Контроль состояния вод при подземном выщелачивании. Требования к расположению и опробованию пунктов контроля. М., 1985.

81. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов (изд. 10-е, переработанное и дополненное). JL: Химия, 1987. 587 с.

82. Леготкин Б.Н. Отчет о геологоразведочных работах на золоторудном месторождении Долгий Мыс за период 1955-1965 г. с подсчетом запасов по состоянию на 01.10.1965 г. Свердловск.: 1966. 2749 с.