способ скважинного выщелачивания золота из глубокозалегающих россыпей и техногенных минеральных образований

Формула изобретения

Способ скважинного выщелачивания золота из глубокозалегающих россыпей и техногенных минеральных образований, включающий подачу в продуктивный пласт активированных выщелачивающих растворов через систему закачных скважин с последующим извлечением золота, отличающийся тем, что подачу выщелачивающих растворов через систему закачных скважин производят путем инъекции раствора раздельными струями, при этом первоначально осуществляют подачу гидрокарбонатно-пероксидного раствора, подвергнутого фотоэлектрохимической обработке, затем после паузы осуществляют подачу раствора соляной кислоты с добавлением перекиси водорода, подвергнутого перед подачей ультрафиолетовому облучению, после выстаивания раствора в продуктивном пласте до достижения перехода основной части золота из минеральной массы в продуктивный раствор в скважинах размещают перфорированные капсулы с сорбентом, снабженные электродами, подают на электроды напряжение для обеспечения направленной диффузии ионов растворенного золота к сорбенту и его сорбции, а также довыщелачивания оставшегося в рудном пласте золота, затем насыщенный золотом сорбент извлекают и подвергают регенерации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии подземного выщелачивания благородных металлов, например, золота из песков глубокозалегающих россыпей или из техногенных минеральных образований (хвостов обогащения руд и галеэфельных отвалов), и может быть использовано при отработке россыпных месторождений, преимущественно глубокозалегающих, путем закачки растворов выщелачивающих реагентов в продуктивный пласт песков через систему закачных скважин и сорбционного извлечения золота из продуктивных растворов.

Известен гидрометаллургический способ выщелачивания золота и серебра в щелочной среде (рН=8-13) раствором, содержащим 12% хлорида и 1% гипохлорита натрия. После цементации золота и серебра цинком, гипо-хлорит регенерируют электролизом и раствор возвращают на выщелачивание (см. патент США N 4342592, 1982).

Рекомендуемый в патенте состав выщелачивающих растворов не может быть использован для подземного выщелачивания по экологическим соображениям из-за высокого содержания хлорида.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ выщелачивания металлов, в частности золота и серебра, осуществляемого в две стадии. На первой стадии выщелачивания используют раствор хлора, причем подачу хлора регулируют так, чтобы откачной раствор имел рН не ниже 3. Избыток активного хлора в продуктивном растворе восстанавливают перед его переработкой, а переработку раствора осуществляют одним из известных способов - сорбции, цементации или электролиза. На второй стадии отработку пласта продолжают раствором тиосульфата натрия. При этом одновременно происходит восстановление непрореагировавшего активного хлора и нейтрализация вод, чем обеспечиваются экологические требования к пластовым водам рудовмещающего горизонта (см. патент РФ № 2074958, МПК Е21В 43/28, опуб. 10.03.97 г.).

Недостатком известного способа является невысокое извлечение металла, обусловленное его потерями с рабочими растворами и переосаждением на частицы глинистых минералов, обладающих сорбционно активными свойствами.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение эффективности выщелачивания за счет снижения потерь золота с рабочими растворами и его переосаждения на минералы глин.

Результат достигается тем, что способ скважинного выщелачивания золота из глубокозалегающих россыпей и техногенных минеральных образований, включающий подачу в продуктивный пласт активированных выщелачивающих растворов через систему закачных скважин с последующим извлечением золота, отличается тем, что подачу выщелачивающих растворов через систему закачных скважин производят путем инъекции раствора раздельными струями, при этом первоначально осуществляют подачу гидрокарбонатно-пероксидного раствора, подвергнутого фотоэлектрохимической обработке, затем, после паузы, осуществляют подачу раствора соляной кислоты с добавлением перекиси водорода, подвергнутого перед подачей ультрафиолетовому облучению, после выстаивания раствора в продуктивном пласте до достижения перехода основной части золота из минеральной массы в продуктивный раствор, в скважинах размещают перфорированные капсулы с сорбентом, снабженные электродами, подают на электроды напряжение для обеспечения направленной диффузии ионов растворенного золота к сорбенту и его сорбции, а также довыщелачивания оставшегося в рудном пласте золота, затем насыщенный золотом сорбент извлекают и подвергают регенерации.

Способ осуществляется следующим образом.

Производят бурение и обсадку закачных скважин. При этом обсадку закачных скважин выполняют двумя соосными перфорированными трубами, внешние из которых являются обсадными. Места перфорации внешних и внутренних труб соединяют короткими патрубками. Через внутренние трубы подают выщелачивающие растворы, первоначально гидрокарбонатно-пероксидного состава, полученные в фотоэлектрохимическом реакторе, затем, после паузы, раствор соляной кислоты с добавлением перекиси водорода, с облучением его перед подачей в пласт УФ-лучами. Растворы гидрокарбонатно-пероксидного состава, при струйной импульсной подаче в пласт, за счет последующих диффузионных процессов обеспечивают распространение гидрокарбонат-ионов и активного кислорода в пленочные воды, окружающие минеральные частицы, в том числе сульфидные минералы и магнетит с дисперсным золотом. Это обеспечивает начальное окисление минералов в приповерхностной области и пространстве, примыкающем к поверхности микротрещин и пор, соответственно, и существенное снижение окислителей в составе основного выщелачивающего раствора. Основной выщелачивающий раствор, содержащий комплексообразователь и окислитель для золота, также через скважины подают спустя несколько десятков часов после подачи первичного гидрокарбонатно-пероксидного раствора. При этом компоненты основного раствора также из зон начально высокой концентрации диффузионно распространяются в основной объем пласта. При этом за счет развитой контактной поверхности, сформированной после обработки активным раствором гидрокарбонатно-пероксидного состава высокой концентрации, компоненты хлоридно-пероксидного раствора относительно быстро окисляют и выщелачивают золото.

При этом за счет катализируемой УФ-облучением реакции между хлористым водородом и перекисью водорода в основном выщелачивающем растворе, образуется активная метастабильная хлорноватистая кислота, в солянокислой среде периодически кластеризующаяся и распадающаяся на атомарный кислород, хлор и воду 4 ОНСl - 4Сl*+2O*+2Н₂ O. Хлорноватистая кислота и образующиеся из нее по приведенной реакции продукты реагируют с золотом с выходом комплексных анионов типа Au(OHCl)^- и Au(Cl)₄ ^-. Образованные комплексные ионы золота в электрическом поле периодически диссоциируют на катионы и анионы, катионы до рекомбинации с анионами хлора и гидроксила успевают смещаться к катоду и, следовательно, к сорбенту, помещенному в скважины.

Пример конкретного использования способа.

Глубокозалегающая (более 12 м по кровле пласта) россыпь золота, с мощностью слоя песков 3-3.5 м, представленная преимущественно мелкими (до 0.5 мм) и дисперсными (сорбированные минералами глин, включенными в решетку магнетита и других шлиховых минералов) выделениями металла.

Коэффициент фильтрации в песках 1.5 м/сут.

Первоначально осуществляют бурение скважин диаметром 150 мм по сети 5*5 м. Обсадку закачных скважин производят пластиковыми трубами диаметром 150 мм и 100 мм, которые перфорируют и места перфорации этих труб соединяют патрубками диаметром 50 мм. По контуру блока бурят дренажные скважины по сети 10*10 и оборудуют их эрлифтами для периодической откачки пластовой воды, которая может снизить концентрацию выщелачивающих реагентов.

Подготовку выщелачивающих растворов ведут в специальных фотоэлектрохимическом (гидрокарбонатно-пероксидного состава) и фотохимическом (раствор соляной кислоты с добавлением перекиси водорода) реакторах. Гидрокарбонатно-пероксидный раствор готовят из 5%-го раствора карбоната натрия путем его электролиза, последующего ввода 10 г/л 30%-й перекиси водорода и облучения полученной суспензии ультрафиолетовой лампой типа ДРТ-230.

Растворы гидрокарбонатно-пероксидного состава подают в пласт через трубы, размещенные в скважинах, в струйном импульсном режиме до достижения расчетного Т:Ж=50:1. После паузы 48 часов, за которые раствор диффундирует в основной объем пласта, в него таким же способом закачивают раствор хлоридно-пероксидного состава, причем перед подачей в пласт раствор облучают УФ-лампой ДТ-230 в течение 10 минут. После паузы в 72 часа, в течение которой осуществляется выщелачивание золота в диффузионном режиме из окисленных на первом этапе минералов, закачные трубы извлекают из скважин и в них опускают капсулы с электродами, причем аноды и катоды размещают в отдельных скважинах, а катоды размещают в ионообменной смоле А-100. После подачи на электроды напряжения величиной 5-8 В, осуществляется электродиффузия выщелоченного хлоридным раствором золота и его сорбция смолой. Кроме того, за счет выделения на аноде хлора и образования новых подвижных в электрическом поле хлор-кислородных комплексов, процесс выщелачивания оставшегося в твердой фазе золота интенсифицируется. За счет совмещения процессов электросорбции выщелоченного на первом этапе (при выстаивании первичного хлоридно-пероксидного раствора) золота и его довыщелачивания, общее время его перевода в раствор и накопления в прикатодных зонах на смоле составляет 10 суток при извлечении из твердого 75-85%. По завершении процесса сорбции, капсулы со смолой извлекают из скважин и передают на регенерацию.