Влияние геометрических параметров многоярусного штабеля на эффективность выщелачивания золота

11.06.2019
Геометрические параметры штабеля кучного выщелачивания определяют его вместимость и устойчивость сформированного рудного массива.

Вместимость штабеля зависит от размеров подушки выщелачивания в плане, высоты штабеля, угла откосов штабеля в целом и его отдельных ярусов, объемной уложенной рудной массы.

Проектный размер подушки выщелачивания принят равным 2250x950 м, фактическая высота штабеля - 60 м. Подушка выщелачивания создается и заполняется этапами, а штабель формируется из отдельных ярусов высотой по 10 м. Откос штабеля принят равным 2,4:1, что соответствует углу его наклона к горизонту а1=22,5°. Откос яруса равен 1,4:1, что соответствует углу его наклона к горизонту а2=36,5°. Между смежными ярусами оставляют бермы безопасности, равные 10 м. Объемная масса уложенной в штабель руды составляет 1,74 т/м3.

С геометрической точки зрения при заданной высоте и определенной проектом ширине подушки выщелачивания вместимость штабеля зависит, главным образом, от угла наклона боковых откосов, который в проекте принят исходя из конструктивных соображений. Этот угол может быть существенно увеличен и в идеале доведен до угла естественного откоса выщелачиваемой рудной массы а2=36,5° (рис. 2.17).

Такое увеличение угла откоса штабеля увеличивает удельную площадь одной стороны штабеля на A S = 1800 м2/м длины подушки выщелачивания, что соответствует удельной вместимости 3130 т/м. Естественно, что увеличение угла откосов по обеим сторонам штабеля увеличивает эти значения в два раза. При этом ширина верхнего яруса увеличивается на (144-84) х 2 = 120 м с 660м до 780 м (на 18%).

Увеличение угла откоса штабеля имеет и другое последствие, поскольку влечет за собой уменьшение неорошаемой зоны штабеля. Сущность такого последствия заключается в том, что под откосом штабеля руда не подвергается воздействию рабочих растворов. Поэтому потери золота в этой зоне значительно выше, чем в остальной части штабеля.

При формировании 1-го яруса под его откосом рудная масса не орошается рабочими растворами. Потери в этой зоне составляют 100 % (здесь и далее по тексту в процентах к проектному извлечению), а в остальной части яруса выщелачивание ведется до тех пор, пока извлечение достигнет - 80 % проектного значения в предположении, что оставшиеся - 20 % до проектного значения будут извлечены при выщелачивании золота на верхних ярусах. Аналогичная картина имеет место во всех ярусах.

Таким образом, при многоярусном выщелачивании и сооружении откоса штабеля из откосов и предохранительных берм отдельных ярусов под откос штабеля неизбежно остается недовыщелоченная рудная масса, что является источником дополнительных потерь.

Увеличение угла откоса штабеля с 22,5° до 36,5° уменьшает «мертвую» зону со 144 до 84 м (в 1,71 раза), а долю не-выщелоченной рудной массы в ней - с 15,6 до 7,5 % (в 2,1 раза). Однако если учесть, что один откос штабеля используется для размещения транспортных коммуникаций, то принципиально увеличение угла откоса возможно только с одной стороны штабеля. Поэтому реальное уменьшение количества рудной массы в «мертвой» зоне не превысит 4-5 %, что позволит получить дополнительно - 1 % золота,

Устойчивость сформированного рудного массива определяется несущей способностью основания, механическими параметрами уложенной рудной массы и гидрологическими условиями выщелачивания.

При определении проектных параметров штабеля приняты следующие исходные данные:

- объемная плотность рудной массы в штабеле- 1,74 т/м;

- откос штабеля - 2,4:1 (tg22,5° = 0,416);

- откос яруса - 1,4:1 (tg36,5° = 0,714);

- сцепление в материале подушки выщелачивания - 0;

- угол внутреннего трения в рудной массе - 36°;

- уровень выщелачивающего раствора в штабеле - 25 м от верхней бровки.

Зависимости сдвигающих напряжений и эффективного угла внутреннего трения от нормальных напряжений, возникающих в породах основания в результате увеличения высоты штабеля, приведены на рис. 2.18, 2.19.

Величина деформации штабеля высотой 70 м, определенная в проекте, характеризуется следующими параметрами:

- зона захвата на поверхности штабеля - 10-25 м;

- площадь поперечного сечения деформации - 5740 м2.

Расчеты выполнены «на худший случай», когда штабель наполнен водой, а рудная масса находится в несвязном состоянии, На практике состояние рудной массы в штабеле носит несколько иной характер. В частности, добавки цемента и извести придают частицам руды в массиве некоторую связность, которая может оказать заметное влияние на устойчивость штабеля, но в расчетах не учитывается.

Основание штабеля не обводнено, представлено глинистыми породами, слабые разновидности которых удалены с замещением более прочными типами, Такие породы в основании отвалов обеспечивают с отвалами из скальных пород прочный контакт (0100 кПа), поэтому на них можно отсыпать отвалы высотой Н>100 м (рис. 2.20), При этом формируется прямолинейный откос отвала с углом 36-38°, не имеющий деформаций в течение многих лет.

Наличие воды в штабеле имеет неоднозначное значение. Рассматривая воздействие воды на грунт, следует выделить два момента.

1. Давление со стороны внутрипоровой жидкости на частицы грунта влияет на распределение напряжений в твердой фазе грунта.

2. Внутрипоровая жидкость влияет на характер связей между минеральными составляющими горной породы и тем самым на ее физико-механические свойства.

Каждый из этих факторов может менять общую устойчивость откосов. При наличии в порах и трещинах гидравлически связанной свободной воды каждая частица грунта будет испытывать всестороннее давление. Суммарное давление со стороны покоящейся жидкости на каждую частицу приводится к выталкивающей силе, которая направлена вертикально вверх. При этом гидростатическое давление в жидкости определяет эффект взвешивания грунта.

При движении жидкости в порах грунта, кроме гидростатического взвешивания, выделяют еще силу воздействия фильтрационного потока на скелет грунта. В этом случае говорят о гидродинамической или фильтрационной силе.

Однако в определении устойчивости штабеля выщелачиваемой руды влияние этих сил не учтено.

При строительстве первой очереди подушки выщелачивания (основания штабеля) были допущены отклонения от регламента. В результате после отсыпки двух ярусов (10x2=20 метров) дренажный слой оказался неспособным выдержать давление от увеличения высоты штабеля. Ho деформации штабеля со смещением выщелачиваемых масс в горизонтальной плоскости не произошло. Деформации затронули локальную зону, прилегающую к трубопроводам, что привело к их раздавливанию. Для исправления ошибки и предотвращения подобных случаев была изменена конструкция защитного слоя трубопроводов, а толщина их стенок - увеличена (рис. 2.21).

На практике наблюдается некоторое нарушение геометрических параметров откоса ярусов, связанное с оплыванием измельченной рудной массы под воздействием атмосферных осадков. Такое явление объясняется слабым сцеплением частиц массива из-за малого количества вяжущего материала, применяемого при агломерации измельченной рудной массы, что приводит к дополнительным затратам на очистку дорог от просыпей.

Таким образом, изменение геометрических параметров штабеля выщелачиваемой руды может иметь значительные положительные последствия, связанные с увеличением вместимости штабеля, уменьшением потерь, снижением трудоемкости работ. Для реализации таких предпосылок необходим поиск технологических решений, направленных на гарантированное обеспечение безопасности работ с увеличенными геометрическими параметрами.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна