Разработка конструкции многоярусного штабеля на основе рациональных гидрогеомеханических параметров выщелачиваемого слоя руды

11.06.2019

Разработка конструкции многоярусного штабеля на основе рациональных гидрогеомеханических параметров выщелачиваемого слоя руды направлена на решение трех основных задач:

- повышение извлечения полезного компонента из откосной зоны;

- повышение вместимости подушки выщелачивания;

- повышение интенсивности извлечения полезного компонента. Решение поставленных задач базируется на результатах исследований, изложенных в предыдущих этапах, а также на опыте, накопленном за время эксплуатации многоярусного штабеля.

Повышение извлечения полезного компонента из от косной зоны предусматривает разработку такой схемы монтажа оросительной сети, которая позволит проводить равномерное орошение наклонной поверхности без нежелательных проявлений, связанных с насыщением массива раствором. Такие проявления обусловлены ступенчатой формой откоса многоярусного штабеля, а повышение извлечения полезного компонента из откосной зоны может быть обеспечена двумя путями:

- созданием откоса с углом наклона поверхности, соответствующим требованиям безопасности для техники и персонала;

- уменьшением площади откоса.

Уменьшение площади откоса достигается увеличением генерального угла его наклона до 36°, что достигается объединением откосов отдельных ярусов в единый откос. Технология формирования такого откоса рассмотрена ра нее при выполнении исследований Этапа 2, а ее реализация возможна на вновь отсыпаемых ярусах штабеля.

Созданием откоса с углом наклона поверхности, соответствующим требованиям безопасности для техники и персонала, предусматривает его планировку под углом 22,5° (рис. 6.2), что соответствует техническим возможностям имеющейся землеройной техники (бульдозеры D-10N), способной выполнять планировочные работы при продольном уклоне до 45 и поперечном уклоне до 25°.

На рис. 6.2 представлены схемы выполнения работ с подачей рабочего раствора сверху вниз (схемы I, II), что может быть реализовано при отсыпке новых ярусов, или снизу вверх (схемы III, IV), что может быть реализовано на уже сформированных участках штабеля в процессе формирования новых ярусов. Распределительные трубопровода при этом укладываются вдоль штабеля в бороздах, образуемых рыхлителем.

Повышение интенсивности извлечения полезного компонента достигается уменьшением количества ярусов в работе. Результаты исследований, проведенных при выполнении Этапа 3, показали, что рациональное количество под орошением 3 яруса, а при орошении более 4 ярусов интенсивность выхода золота снижается на 12-15% и более с существенным уменьшением эффективности использования потенциальных возможностей рабочих растворов.

Накопленный опыт свидетельствует о том, что проектные параметры по высоте штабеля, извлечению золота и расходу рабочего раствора не обеспечены, а главными причинами такой ситуации являются:

- несоответствие геомеханических параметров штабеля прочностным характеристикам элементов дренажного слоя, что вынужденно уменьшило его высоту до 60 м;

- ухудшение гидрологических характеристик нижних ярусов многоярусного штабеля из-за перераспределения мелких фракций и повышенного уплотнения рудной массы, что снизило скорость фильтрации растворов и увеличило время обработки рудной массы 2,5-3,0 раза;

- неполное использование потенциальных возможностей рабочего раствора из-за того, что значительную часть пути он проделывает по рудной массе с уже выщелоченным золотом.

Кроме того, в связи с продлением срока существования цеха кучного выщелачивания и расширением его сырьевой базы возникла необходимость в увеличении размеров штабеля. В сложившихся условиях, когда проектная вместимость штабеля достигается за счет увеличения его площади, строительство 3-й подушки выщелачивания является неизбежным, что влечет за собой значительные капитальные затраты.

Таким образом, уточнение параметров штабеля выщелачиваемой руды для размещения дополнительных объемов руды со снижением затрат на создание подушки выщелачивания и увеличением эффективности использования потенциальных возможностей рабочего раствора является актуальной задачей.

Задача решается путем применения способа кучного выщелачивания полезных ископаемых, включающего создание гидронепроницаемого основания, отсыпку на нем штабеля из рудной массы, послойное орошение рудной массы выщелачивающим раствором и сбор продуктивных растворов в основании кучи. При этом после выщелачивания золота из нижнего слоя на его поверхности создают гидронепроницаемое покрытие для верхнего слоя. Затем отсыпают верхний слой штабеля, монтируют на его верхней площадке оросительную систему, а выщелачивание проводят по традиционной схеме. При этом сокращаются сроки выщелачивания, а концентрация полезных компонентов в продуктивных растворах повышается, что обеспечивается лучшей структурой формирования потоков выщелачивающего раствора в рудной массе. Способ осуществляется следующим образом (рис.6.3).

На выбранном участке для размещения штабеля выщелачиваемой руды создают подушку выщелачивания с гидронепроницаемым основанием 1 (рис. 6.3,а), которое соединяют с дренажными выработками 2. На таком основании формируют дренажным слой 3, а сверху отсыпают первый слой рудной массы 4 высотой 8+10 м. На поверхности слоя рудной массы 4 укладывают оросительную систему 5, по которой подается рабочий раствор для орошения рудной массы. Продуктивные растворы фильтруются через рудную массу в дренажный слой 3 и по гидронепроницаемому основанию 1 перетекают в дренажные выработки 2, откуда направляются на переработку.

После окончания выщелачивания оросительную систему демонтируют и на поверхности отработанного слоя рудной массы 4 (рис. 6.3,б) из полиэтиленовой пленки создают гидронепроницаемое основание 6 для следующего слоя рудной массы 7. Затем через отработанный слой горной массы 4 бурят перепускные скважины 8 с обсадкой их, например, полиэтиленовыми трубами. Устье перепускных скважин 8 герметично соединяют с гидронепроницаемым основанием 6, а забои размещают в дренажном слое 3, после чего отсыпают вышележащий слой рудной массы 7 мощностью 8+10 м. На поверхности слоя рудной массы 7 монтируют, как указано выше, оросительную систему. Устья перепускных скважин 8 обсыпают крупнокусковым материалом 9 с более высокой проницаемостью, чем выщелачиваемая рудная масса с целью исключения заполнения их отсыпаемой рудной массой. Продуктивные растворы, улавливаемые гидронепроницаемым основанием 6, по перепускным скважинам 8 поступают в дренажный слой 3, не контактируя с отработанной рудной массой нижележащего слоя 4, а затем по гидронепроницаемому основанию 1 перетекают в дренажные выработки 2 и направляются на переработку.

Перепускные скважины, пробуренные с горизонта улавливания продуктивных растворов по отработанной рудной массе, обеспечивают попадание продуктивных растворов из выщелачиваемого слоя на горизонт улавливания продуктивных растворов, минуя отработанные слои. В результате исключается разубоживание продуктивных растворов и не происходит повторное осаждение ионов металла на отработанной рудной массе, что неизбежно происходит при движении продуктивных растворов вышележащих слоев по выщелоченной рудной массе нижележащих слоев.

В ряде случаев, например, при недостаточной проницаемости выщелачиваемой горной массы, целесообразно каждый из слоев отсыпать, по меньшей мере, из двух прослоев, которые орошаются отдельно до получения проектного извлечения полезных ископаемых и одновременно после его достижения. Поэтому гидронепроницаемое основание между прослойками не сооружается и оросительная система каждой прослойки не демонтируется после достижения проектного извлечения (рис. 6.3, в). Для этого на гидронепроницаемое основание 1-й слой отсыпают прослойками 10 и 11 мощностью, например, 5,0 м. На поверхности 1-й прослойки укладывают оросительную систему и выщелачивают рудную массу до достижения коэффициента извлечения золота в продуктивный раствор на уровне 55-65 % от проектного значения. Затем на первую прослойку отсыпают такой же толщины вторую прослойку, создают на ее поверхности оросительную систему, а орошение рудной массы выщелачивающим реагентом ведут одновременно с поверхностей обеих прослоек. При этом объем выщелачивающего реагента, подаваемого на каждую прослойку, соответствует объему рудной массы в ней.

Рассмотренные варианты выщелачивания из многоярусных штабелей в наибольшей мере применимы тогда, когда проект только начинается. В рассматриваемом случае необходимо в максимальной степени адаптироваться к существующей ситуации, когда штабель имеет уже от 2 до б ярусов. В этих условиях, когда штабель имеет переменную высоту, целесообразно применить промежуточный дренажный слой, разделяющий штабель по вертикали на части переменной мощности (рис. 6.4).

При разделении штабеля по вертикали на части переменной мощности промежуточный дренажный слой может формироваться последовательно с некоторым опережением по отношению к отсыпаемому слою, а его устройство может быть отнесено к разряду технологических операций. Естественно, что такой слой имеет упрощенную конструкцию по сравнению с подушкой выщелачивания. Для его создания требуется выравнивание поверхности яруса, укладки на нее геосинтетической пленки, отсыпка защитного слоя, формирование дренажной трубопроводной системы и отсыпка дренажного слоя. При этом дренажная трубопроводная система формируется по аналогии с дренажной системой основной подушки выщелачивания, соединяясь со сборными трубопроводами у основания штабеля.

Схематично на рис. 6.5 в концентрированном виде представлены технические решения по:

- планировке откоса ступенчатой формы на сформированной части штабеля для повышения извлечения золота из откосной зоны;

- замене на вновь формируемой части штабеля откоса ступенчатой формы сплошным откосом с усиленным противоэрозионным слоем для сокращения потерь и увеличения вместимости штабеля;

- разделению штабеля по вертикали на две части промежуточным дренажным слоем для повышения интенсивности выщелачивания.

Увеличение высоты штабеля до проектного значения позволит разместить в двух верхних ярусах 35-38 млн.т рудной массы. Вместимость двух верхних ярусов Q определена по формуле

где L0 - фактическая длина штабеля по основанию, L0 = 2600 м; B0 фактическая ширина 7-го яруса, B0 = 550 м; AL0, AB0 уменьшение длины и ширины штабеля за счет бермы безопасности и откоса в расчете на один ярус, AL0 = AB0 = 24 м; п - количество сформированных ярусов, п = 6; п количество откосов в штабеле, n = 2; nдоп - количество дополнительных ярусов, n = 2; H - высота яруса, H = 10 м; у - насыпная плотность рудной массы в штабеле, у = 1,75 т/м.

После подстановки известных значений в формулу (6.1) получаем: Одоп = (2600-24-6-2) (550-24-0,5-2-2) 10-2-1,75 = 40 000 000 т.

Таким образом, наращивание штабеля на 2 яруса позволит разместить с некоторым запасом около 40 млн.т рудной массы. Следовательно, на 3-й подушке выщелачивания требуется разместить уже не 102 млн.т, а лишь 62 млн.т рудной массы. Для этого могут быть предложены следующие конструктивные компоновки 3-й подушки выщелачивания. При условии, что сырьевая база для кучного выщелачивания остается неизменной:

1.1. Вся рудная масса (102 млн.т) размещается на 3-й подушке выщелачивания (Северный вариант) с формированием штабеля из 8 ярусов.

1.2. Часть рудной массы размещается в двух дополнительных ярусах существующего штабеля (~40 млн.т), а остальная (-62 млн.т) - в штабеле из 8 ярусов на 3-й подушке выщелачивания (Северный вариант) при соответствующем уменьшении ее размеров в плане. Требует создания промежуточного экранирующего слоя на существующем и новом штабеле.

2. При условии, что сырьевая база для кучного выщелачивания существенно уменьшается: 2.1. Часть рудной массы размещается в двух дополнительных ярусах существующего штабеля (-40 млн.т), а остальная (уменьшенная до ~ (62 - 35 = 27 млн.т) - в штабеле из 8 ярусов на 3-й подушке выщелачивания (Западный вариант). Требует создания промежуточного экранирующего слоя на существующем и новом штабеле.

2.2. Часть рудной массы размещается в двух дополнительных ярусах существующего штабеля (-40 млн.т), а остальная (уменьшенная до - (62 - 35 = 27 млн.т) - в штабеле из 4 ярусов на 3-й подушке выщелачивания размером в плане 1000x675 м (Северный вариант). Требует создания промежуточного экранирующего слоя на существующем штабеле.

2.3. Все запасы рудной массы, уменьшенные до -102-35 = 67 млн.т, размещаются на 3-й подушке выщелачивания.

Предложенные решения ориентированы на реально складывающуюся ситуацию, обеспечивают размещение всей рудной массы с повышением интенсивности выщелачивания. При этом поверхность существующего штабеля из 4-6 ярусов перекрывается промежуточным экранирующим слоем с дренажной системой, который соединяется с существующей дренажной системой вдоль южной границы штабеля, повторяя ее трубную обвязку. Штабель над промежуточным экранирующим слоем формируется до проектной высоты в 80 м. Такое конструктивное решение базируется на установленном рациональном гидро-геомеханическом параметре - мощности выщелачиваемого слоя руды, позволит увеличить высоту штабеля до проектного значения, уложив в него дополнительно 40 млн.т рудной массы, обеспечив при этом на 12-15 % повышение интенсивности выщелачивания за счет сокращения продолжительности технологического цикла и увеличения скорости фильтрации рабочих растворов.


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