способ кучного выщелачивания металлов из мерзлых пород

Формула изобретения

Способ кучного выщелачивания в условиях многолетней мерзлоты, включающий удаление оттаявшего грунта с участка, предназначенного для возведения штабеля, укладку антифильтрационного основания, установку оборудования для откачки продуктивного раствора и укладку на подготовленное основание штабеля выщелачиваемых пород, отличающийся тем, что штабель формируют из мерзлых окомкованных или мерзлых разбитых морозобойными трещинами пород в открытой емкости из негорючих материалов с герметически закрывающимися воротами в ее торцах для удобства создания штабеля и его удаления при многократном ее использовании, вводят в нижнюю часть штабеля горючую жидкость, воспламеняют ее и после ее выгорания вводят, начиная процесс выщелачивания, раствор реагентов с присадками в виде легкорастворимых солей металлов с низкой температурой эвтектики, не вступающих в реакции с рабочими реагентами и возможными промежуточными продуктами химических реакций, с концентрацией, близкой к насыщению, для понижения температуры замерзания раствора до эвтектической для данной соли и горючую жидкость, в силу меньшего удельного веса вытесняемую вверх, воспламеняют и в дальнейшем подают в нижнюю часть штабеля одновременно горючую жидкость и раствор реагентов с присадками, так что фронт горения продвигается вверх до выхода его к верхней границе штабеля, и в результате обеспечивают параллельно с оттаиванием штабеля снизу вверх выщелачивание металлов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для кучного выщелачивания металлов.

Известен способ кучного выщелачивания металлов в условиях многолетней мерзлоты, включающий удаление грунта с участка, предназначенного для возведения штабеля, формирование антифильтрационного основания, установку оборудования для откачки продуктивного раствора и укладку на подготовленное основание выщелачиваемых пород – прототип [1].

Недостатком известного способа является краткость периода возможности использования процесса выщелачивания, ограниченного весенним протаиванием грунта и наступлением низких температур.

Предлагаемый способ кучного выщелачивания в условиях многолетней мерзлоты, включающий удаление оттаявшего грунта с участка, предназначенного для возведения штабеля, укладку антифильтрационного основания, установку оборудования для откачки продуктивного раствора и укладку на подготовленное основание выщелачиваемых пород, предусматривает, что штабель формируют из мерзлых окомкованных или мерзлых, разбитых морозобойными трещинами пород в открытой емкости из негорючих материалов с герметически закрывающимися воротами в ее торцах для удобства создания штабеля и его удаления при многократном ее использовании, вводят в нижнюю часть штабеля горючую жидкость, воспламеняют ее и после ее выгорания вводят, начиная процесс выщелачивания, раствор реагентов с присадками в виде легкорастворимых солей металлов с низкой температурой эвтектики, не вступающих в реакции с рабочими реагентами и возможными промежуточными продуктами химических реакций, с концентрацией, близкой к насыщению для понижения температуры замерзания раствора до эвтектической для данной соли, и горючую жидкость, в силу меньшего удельного веса вытесняемую вверх, воспламеняют ее и в дальнейшем подают в нижнюю часть штабеля одновременно горючую жидкость и раствор реагентов с присадками, так что фронт горения продвигается вверх до выхода его к верхней границе штабеля, и в результате обеспечивают параллельно с оттаиванием штабеля снизу вверх выщелачивание металлов.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак как то, что штабель состоит из мерзлых окомкованных или разбитых морозобойными трещинами пород, позволяет вследствие большого значения его коэффициента фильтрации быстро заполнить горючей жидкостью нужную часть штабеля.

Существенный признак, что поровое пространство штабеля пород в определенной последовательности заполняется горючей жидкостью, позволяет в результате ее горения оттаять мерзлые породы полностью или почти полностью.

Существенный признак, что с определенного момента в нижнюю часть штабеля одновременно вводятся раствор реагентов и горючая жидкость, обеспечивает при необходимости управление положением фронта горения, изменением соотношения объемов реагентов и присадок и скорости их подачи, начало процесса выщелачивания с этого момента и его завершение после полного оттаивания штабеля.

Существенный признак, что в раствор реагентов вводят легкорастворимые соли металлов (присадки) с низкой эвтектической температурой, не вступающие в реакцию с реагентами и возможными промежуточными продуктами химических реакций, до концентрации, близкой к насыщению, позволяет понизить температуру замерзания породы вплоть до эвтектической для данной соли, предотвратить или резко замедлить повторное замерзание штабеля зимой и в любое время года довести процесс выщелачивания до его завершения.

Способ осуществляют следующим способом.

С участка, предназначенного для возведения штабеля, удаляют грунт, формируют антифильтрационное основание, устанавливают оборудование для откачки и укладывают штабель выщелачиваемых пород, который формируют из мерзлых окомкованных или мерзлых, разбитых морозобойными трещинами и потому имеющих большое значение коэффициента фильтрации пород в открытой емкости из негорючих материалов с герметически закрывающимися воротами в ее торцах для удобства создания и удаления штабеля при многократном ее использовании. Далее в штабель подают горючую жидкость до полного заполнения порового пространства в нижней части штабеля, воспламеняют ее и после выгорания горючей жидкости вводят, начиная процесс выщелачивания, раствор реагентов с присадками - легкорастворимыми солями металлов, имеющими низкую эвтектическую температуру и не вступающими в реакции с реагентами и возможными промежуточными продуктами химических реакций, с близкой к насыщению концентрацией для понижения температуры замерзания породы вплоть до эвтектической для данной соли, и горючую жидкость, в силу меньшего удельного веса вытесняемую вверх, воспламеняют ее и в дальнейшем подают в нижнюю часть штабеля одновременно горючую жидкость и раствор реагентов с присадками, так что фронт горения продвигается вверх до выхода его к верхней границе штабеля, и в результате обеспечивают параллельно с оттаиванием штабеля снизу вверх производство процесса выщелачивания металлов. Скорость продвижения фронта горения может регулироваться изменением соотношения объемов растворов реагентов и присадок и скорости их подачи. Высокая концентрация раствора присадок сохраняет породы от повторного промерзания или значительно замедляет его. Дополнительно для предупреждения охлаждения штабеля до температуры ниже эвтектической могут быть использованы легко раскладываемые и легко удаляемые гибкие теплоизоляционные покрытия, в частности снег, раскладываемый на поверхности штабеля греющий кабель с током, обваловывание штабеля с боков грунтом, вынутым при формировании выемки под штабель, пропускание постоянного тока между оголенными металлическими сетками в основании и на поверхности штабеля, что в случае одновалентных ионов вдвое повышает их подвижность, - все эти операции порознь или в той или иной комбинации. Допустимо и некоторое промерзание штабеля сверху после завершения в этой части процесса выщелачивания, которое будет замедляться повышением концентрации раствора перед фронтом промерзания вследствие оттеснения им ионов раствора и будет ограничено эвтектической температурой. Продвижение фронта промерзания создаст перед ним напорное давление, что улучшит проникновение раствора реагентов и присадок в мельчайшие поры породы и, следовательно, доставку раствора реагентов к выщелачиваемым компонентам породы. Использование в качестве присадок солей одновалентных металлов Na, К и т.д. диспергирует грунт, облегчая тем самым доступ реагентов к выщелачиваемым металлам. Для подачи растворов реагентов и присадок в рабочую зону под слоем промерзшей породы можно использовать предварительно заложенные в штабель перфорированные трубы. Используют горячий раствор, что также ускоряет диффузию ионов в породе и увеличивает скорость реакций выщелачивания.

Преимуществами способа являются:

- возможность выщелачивания металлов из мерзлых окомкованных или разбитых морозобойными трещинами пород в любое время года;

- простота и экономичность способа.

Источник информации

1. Патент РФ №2183743, Е 21 В 43/28, 2002 г.