Обоснование и разработка эффективной технологии скважинного подземного выщелачивания золота из глубокозалегающих россыпных месторождений (на примере южного забайкалья)


Скачать 294,25 Kb.
НазваниеОбоснование и разработка эффективной технологии скважинного подземного выщелачивания золота из глубокозалегающих россыпных месторождений (на примере южного забайкалья)
страница1/3
Тимощенков Сергей Николаевич
Дата конвертации12.09.2012
Размер294,25 Kb.
ТипАвтореферат
СпециальностьГеотехнология (поземная, открытая, строительная)
Год2009
На соискание ученой степениКандидат технических наук
  1   2   3

На правах рукописи







Тимощенков Сергей Николаевич




ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ СКВАЖИННОГО ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ЗОЛОТА

ИЗ ГЛУБОКОЗАЛЕГАЮЩИХ РОССЫПНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (НА ПРИМЕРЕ ЮЖНОГО ЗАБАЙКАЛЬЯ)


Специальность: 25.00.22 – Геотехнология (поземная, открытая, строительная)


Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук




Чита 2009

Работа выполнена на кафедре безопасности жизнедеятельности

в ГОУ ВПО «Читинский государственный университет»




Научный руководитель Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор Резник Юрий Николаевич


Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор Овсейчук Василий Афанасьевич


кандидат технических наук Яшкин Игорь Алексеевич


Ведущая организация ООО «ЗабНИИ-Технология»


Защита состоится 25 ИЮНЯ 2009 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.299.01 при Читинском государственном университете (г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, зал заседаний ученого совета)


Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, ЧитГУ, ученому секретарю диссертационного совета Д 212.299.01


Факс: (3022) 41-64-44; Web-server: www.chitgu.ru; E-mail: root@chitgu.ru


С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке

Читинского государственного университета


Автореферат разослан ___ мая 2009 г.


Ученый секретарь диссертационного совета,

канд. геол.-минерал. наук Котова Н.П.


Общая характеристика работы


Актуальность работы. Развитие золотодобычи в Российской Федера­ции испытывает определенные трудности, связанные с несколькими причи­нами. Первой причиной является диспропорция минерально-сырьевой базы золота и его производств: при­мерно 80 % всех запасов металла содержится в рудных месторождениях, од­нако 80 % металла все еще получают из россып­ных месторождений. В то же время значительная часть запасов россыпных месторождений, отработка которых возможна традиционными (дражным и открытым) методами, исчерпана.

Существенные разведанные запасы золота сосредоточены в глубокозалегающих россыпях, отработка которых традиционными методами нерентабельна. Анализ минерально-сырьевой базы России показывает, что в глубинных россыпях сосредоточено более 300 тонн самородного золота. Поэтому проблема рентабельной и экологически безопасной отработки глубокозалегающих россыпных месторождений золота актуальна не только для Забайкалья, но и в целом для России.

Одним из перспективных направлений освоения таких месторождений является переориентация получения золота от традицион­ных к физико-химическим гео­технологиям (прежде всего, к выщелачива­нию), позволяющим существенно снизить капитальные вложения и эксплуа­тационные затраты на их освоение.

Сдерживающим фактором широкого применения геотехнологий по­лучения золота методом выщелачивания является использование высокотоксичных реагентов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду. Все вышеизложенное обусловило выбор темы диссертационной ра­боты, оп­ределило ее направленность, цель и задачи.

Идея работы заключается в использовании технологии скважинного подземного выщелачивания (СПВ) для добычи золота из глубокозалегающих россыпных месторождений.

Объект исследований – глубокозалегающая золотоносная россыпь.

Предмет исследований: технологические параметры и режимы СПВ золота из глубокозалегающих россыпных месторождений.

Цель диссертационной работы заключается в инженерно-физическом обосновании и разработке технологии СПВ с использованием активного хлора из глубокозалегающих золотоносных россыпей, обеспечивающих приемлемую скорость, удешевление процесса и снижение техногенной экологической нагрузки на окружающую среду.

В соответствии с поставленной целью на разрешение были поставлены следующие основные задачи:

- выявление и анализ основных горно-геологических и гидрогеологических факторов, определяющих возможность, эффективность и экологическую безопасность использования технологии СПВ для глубокозалегающих россыпных месторождений золота;

- исследование динамики движения рабочих выщелачивающих растворов через продуктивный слой россыпного золота при СПВ;

- изыскание наиболее эффективных и экологически безопасных рецептур выщелачивающих растворов для россыпных месторождений золота;

- установление закономерностей СПВ золота от различных факторов: времени выщелачивания, концентрации выщелачивающих реаген­тов, агрессивности подземных вод и др.;

- разработка и испытание эффективной технологии выщела­чивания и извлечения золота из глубокозалегающих россыпей;

- классификация глубокозалегающих россыпных месторождений с точки зрения возможности применения физико-химических геотехно­логий для их освое­ния;

- оценка воздействия технологических растворов СПВ на окружающую среду при разработке глубокозалегающих россыпей.

Методы исследований. Для решения поставленных задач были использованы аналитические исследования, лабораторные и производственные испытания, теоретическое обобщение и математическая обработка экспериментальных данных. Оценка эффективности результатов работ проводилась на базе опытно-промышленных испытаний технологии СПВ в ООО «Старательская артель «Бальджа» на глубокозалегающей золотоносной россыпи «Данду-Хангарук» (Южное Забайкалье).

Защищаемые научные положения:

  1. Рентабельная и экологически безопасная отработка глубокозалегающих россыпных месторождений золота обеспечивается предлагаемой технологией СПВ на базе использования активного хлора и гидродинамического управления потоками рабочих растворов в золотоносных пластах.

  2. Предлагаемые показатели и геотехнологическая классификация россыпных месторождений золота позволяют на стадии ТЭО проводить предварительную оценку возможности и эффективности их отработки методом СПВ.

Достоверность и обоснованность выводов и рекомендаций подтвер­ждается достаточной сходимостью результатов лабораторных исследований и полупромышленных испытаний, обусловленной использованием современных методов анализов и статистической обработкой результатов экспериментальных исследо­ваний.

Научное значение и новизна работы:

  1. Впервые дано гидродинамическое и физико-химическое обоснование возможности и эффективности технологии СПВ для глубокозалегающих золотоносных россыпей на базе использования свободного хлора.

  2. Установлен механизм взаимодействия самородного золота с хлорсодержащим выщелачивающим раствором.

  3. Впервые установлены закономерности выщелачивания россыпного золота от основных геотехнологических факторов: концентрации выщелачивающего реагента, времени выщелачивания, окислительного потенциала рабочих растворов, агрессивности подземных вод.

  4. На основе выявленных закономерностей разработана и впервые испытана в производственных условиях технология СПВ для глубокозалегающих золотоносных россыпей.

Личный вклад автора заключается в: постановке задач на проведение лабораторных исследований по установлению оптимальных режимов и параметров выщелачивания россыпного золота; организации и осуществлении полупромышленных испытаний технологии СПВ; разработке технологического регламента СПВ применительно к условиям глубокозалегающих золотоносных россыпей; разработке классификации россыпных месторождений Забайкалья с точки зрения использования технологии СПВ для их горнопромышленного освоения.

Практическая значимость работы заключается в разработке технологического регламента и определении оптимальных областей использования технологии СПВ золота из россыпных месторождений, в установлении их рациональных параметров, а также в разработке технических рекомендаций по кон­структивному устрой­ству технологических комплексов СПВ для россыпных месторождений золота.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы были доло­жены и обсуждены на:

Международной научно-практической конференции «Энергосбереже­ние и возобновляемые источники энергии: экономика, экология, опыт приме­нения», г. Чита, 2008 г.;

  • Всероссийской научно-практической конференции «Гидрогеология, ин­женерная геология и геоэкология Забайкалья и сопредельных территорий», г. Чита, 2008 г.;

  • Четвертой Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле, г. Новосибирск, 2008 г.;

  • VIII Всероссийской научно-практической конференции «Кулагинские чтения», г. Чита, 2008 г.;

- расширенном заседании кафедр подземной разработки МПИ, откры­тых горных работ, обогащения полезных ископаемых и вторичного сырья и безопасности жизнедеятельности ЧитГУ, 2009 г.

Работа выполнена в рамках Государственной программы по увеличе­нию валютно-сырьевых запасов, геологического изучения недр и воспроиз­водства минерально-сырьевой базы по Читинской области на 2001 – 2003 гг.

Публикации. По результатам выполненных исследований опублико­вано 11 работ, в том числе 3 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заклю­чения, библиографического списка из 66 наименований, содержит 51 ри­сунок, 50 таблиц и 3 приложения.

Автор выражает глубокую благодарность и искреннюю признательность научному руководителю профессору, д.т.н. Резнику Ю.Н. и профес­сору, д.т.н. Воронову Е.Т. за постоянную по­мощь при выполнении работы, а также к.т.н. Белякову А.Е. за помощь в проведении специальных гидрогеологических исследований.

Основное содержание работы

Наиболее значительный вклад в разработку геотехнологических методов извлечения металлов внесли академики РАН Лаверов Н.П., Трубецкой К.Н., Чантурия В.А.; доктора технических наук Аренс В.Ж., Фазлуллин М.И., Черняк А.С., Авдонин Г.И., Колпаков Г.А., Воробьев А.Е., Водолазов Л.И., Сидельникова Г.В., Скороваров В.А., Нестеров Ю. В., Лобанов Д.П., Тадеев М.И., Овсейчук В.А., Мязин В.П., Лизункин В.М.; кандидаты технических наук Абдульманов И.Г., Рубцов Ю.И. и др. российские исследователи.

Ведущими институтами в области разработки технологий подземного выщелачивания (ПВ) и скважинного подземного выщелачивания (СПВ) являются Иргиредмет, ВНИИХТ, ВНИИПромпроект, МГГУ, МГГА, ЦНИГРИ и другие.

Несмотря на большой объем исследований в этой области, вопросы технологии СПВ золота проработаны недостаточно, а выщелачиванием глубокозалегающих россыпных месторождений в России практически не занимался никто.

Первый отечественный опыт практического внедрения подземного выщелачивания рудного золота был осуществлен в 1992 г. при разработке Гагарского золоторудного месторождения на Урале. Однако специфика горно-геологических и гидрогеологических условий россыпных месторождений золота обуславливает необходимость адаптации и существенных изменений в традиционных технологиях СПВ рудных месторождений, а также в установлении основных технологических параметров.

Поисковые исследования показали, что наиболее щадящей для окружающей среды и достаточно эффективной может быть технология хлоридного выщелачивания россыпного золота.

1-ое защищаемое научное положение. Рентабельная и экологически безопасная отработка глубокозалегающих россыпных месторождений золота обеспечивается предлагаемой технологией СПВ на базе использования активного хлора и гидродинамического управления потоками рабочих растворов в золотоносных пластах.

В старательской артели «Бальджа» (Забайкальский край) в 2001 – 2003 гг. впервые в России были проведены опытно-промышленные испытания технологии СПВ золота на одном из глубокозалегающих участков россыпи «Данду-Хангарук».

Гранулометрический состав песков и распределение золота по классам приведены на рис. 1.



Рис. 1. Гранулометрический состав песков и распределение золота

по классам крупности


В рамках подготовки к опытно-промышленным испытаниям скважинного выщелачивания в с/а «Бальджа» был выполнен комплекс лабораторных исследований.

На 1-м этапе в лабораторных условиях выщелачивание проводилось в трёх режимах: режим 1 – прямое выщелачивание; режим 2 – окислительное выщелачивание; режим 3 – выщелачивание с комплексообразователем. При сравнении режимов 1 – 3 (см. рис. 2) видно, что в режиме прямого выщелачивания с увеличением концентрации хлора с 1,0 до 2,0 г/л, содержание золота в растворах резко возрастает, однако дальнейшее увеличение концентрации хлора не ведёт к заметному росту содержания золота в растворах. При введении окислителя максимальная концентрация золота составила 503 мкг/л, т.е. она в 1,47 раза превышала концентрацию 1 режима и в 1,17 раза концентрацию 2 режима.

Зависимость извлечения золота от типа реагента и режима выщелачивания приведена на рис. 2.



Рис. 2. Зависимость концентрации золота в растворе от типа реагента

и режима выщелачивания

1 – активный хлор; 2 – с закислением; 3 – с комплексообразователем


Следующий этап исследований включал в себя выщелачивание в фильтрационных колонках в динамическом режиме, приближенном к условиям подземного выщелачивания.

Комплекс исследований выполнялся с помощью специальной установки, состоящей из набора фильтрационных колонок из оргстекла. Размеры колонки: диаметр – 50 мм, длина – 500 мм.

Выщелачивание велось круглосуточно в течение 7 – 9 суток с отбором проб через каждые 4 - 9 часов. В процессе исследований поддерживались постоянные градиенты напора, обеспечивающие фильтрацию раствора с заданной скоростью.

Наиболее благоприятными условиями нахождения хлоридных комплексов золота в растворах является кислая среда (pH не более 6,0), а в нейтральной и щелочной области для устойчивости комплексов золота необходим значительный избыток хлор-ионов. Аналогично, и с концентрацией активного хлора: в кислой среде для поддержания необходимого значения Eh достаточно и минимального избытка хлора, тогда как в щелочной среде необходимо поддерживать значительный избыток окислителя золота.

Исследования проводились также в трёх режимах: режим 1 – выщелачивание раствором активного хлора; режим 2 – выщелачивание с предварительным закислением песков; режим 3 – выщелачивание песков с использованием комплексообразователя.

Выщелачивание в режиме 1 проводилось с использованием растворов активного хлора с концентрациями – 2,26 и 4,56 г/л. Результаты выщелачивания представлены на рис. 3 и 4.




1. С=-3,9t2+112,96t-508,4 2. С=-3,4t2+81,7,96t-124,7

Рис. 3. Зависимость содержания золота от концентрации хлора

в режиме комплексного выщелачивания

1 – концентрация Cl – 2,2 мг/л; 2 – концентрация Cl – 4,56 мг/л

Из сравнения наиболее эффективных режимов выщелачивания (1 – 3) можно сделать следующие выводы.

В режиме предварительного закисления песков соляной кислотой (5 г/л) на 160 час максимальные концентрации золота достигают 900 мг/л. Общее количество золота, переведенного в раствор за 200 часов выщелачивания, составило 13130 мг.




1. С = –1,85t2+ 71t – 56,46 2. С= –1,71t2 +96,2t – 400;

3. С= –3,06t2+148,7t – 1013,1


Рис. 4. Концентрации золота в растворе в зависимости от режима

выщелачивания

1 ряд – выщелачивание активным хлором – 6 г/л; 2 ряд – закисление раствором HCl –

5 г/л; 3 ряд – комплексное выщелачивание с концентрацией активного хлора 4,56 г/л


В режиме использования комплексообразователя совместно с хлором извлечение золота в раствор возрастает до в 740 мг/л, После этого интенсивность извлечения падает и на 200 час достигает лишь 770 мг/л. Общее количество золота, переведенного в раствор за этот промежуток времени, составило 9560 мг.

Скорость фильтрации раствора во всех трех режимах оставалась одинаковой и колебалась от 20 мл/ч до 30 мл/ч во всех периодах выщелачивания.

Для изучения динамических закономерностей формирования растворов при СПВ песков было проведено гидродинамическое моделирование процесса СПВ на трубной модели с концентрацией активного хлора 2,25 г/л.

Для проведения моделирования была изготовлена колонна из полиэтилена марки ПНД длиной 2,1 м. Масса загруженной пробы 56,5 кг. Модель смачивалась водой, после этого начали процесс закисления песков раствором HCl – 2 г/л до снижения pH на выходе менее 3,2. Концентрация активного хлора в рабочих растворах составила 2,25 г/л. Раствор из трубной модели собирался в специальной ёмкости, откуда он подавался на сорбционную колонну, загруженную активированным углём марки АГ-3 .

Результаты динамического моделирования (рис. 5) и сорбционной переработки растворов показали, что в ходе 20 суточного выщелачивания модели хлороёмкость пород составила 9,96 кг/т, средняя концентрация золота в продуктивном растворе 213 мкг/л, максимальная 346 мкг/л. Извлечение золота из пробы 814,01 мг/т или 78,2%.

При сорбционной переработке извлечено 45,95 мг золота. Расчётное содержание золота на сорбенте составило 1061,3 г/т, по данным атомно-абсорбционного анализа содержание 987 г/т. Через сорбционную колонну было пропущено 269 л продуктивного раствора.


  1   2   3

Разместите кнопку на своём сайте:
поделись


База данных защищена авторским правом ©dis.podelise.ru 2012
обратиться к администрации
АвтоРефераты
Главная страница