Геологическая энциклопедия - выщелачивание подземное

(a. underground leaching; н. UntertageAuslaugung; ф. ljxiviation en place; и. lixiviacion subterranea) способ разработки рудных м-ний избират. переводом полезного компонента в жидкую фазу в недрах c последующей переработкой металлсодержащих (продукционных) растворов. Пром. освоение B. п. медных руд было осуществлено в США в 1919, в CCCP (на Урале) в 1939. C 60-x гг. B. п. применяют для добычи урана. B 70-x гг. во мн. странах (CCCP, США, Kанада, ГДР, ЧССР, НРБ и др.) значит. часть урана и меди добывается B. п., ведутся экспериментальные работы по применению его для добычи титана, ванадия, марганца, железа, кобальта, никеля, цинка, селена, молибдена, золота и др. металлов. B. п. позволяет полнее использовать недра за счёт вовлечения в произ-во бедных руд, добыча и переработка к-рых традиц. способами нерентабельна.

При B. п. металл извлекается путём ионного обмена в процессе управляемого движения реагента через массив c естеств. проницаемостью предварительно разрушенной разл. методами или замагазинированной руды. Гл. условия успешного применения B. п.: присутствие полезного компонента в соединениях, растворимых минеральными или органич. к-тами, щелочами, растворами солей; достаточная естеств. водопроницаемость руд или возможность её создания искусств. путём, благоприятные горнотехн. и гидрогеол. условия, позволяющие осуществить подачу реагента к руде и откачку продукционных растворов; возможность эффективного извлечения полезных компонентов из продукционных растворов. Пo режиму движения реагента выделяют 3 гидродинамич. схемы B. п.: фильтрационную, инфильтрационную и пульсационно-статическую (возможны комбинации этих схем в условиях одного добычного блока). Фильтрационная схемa B. п. основана на использовании постоянного или периодически действующего фильтрац. потока реагента, заполняющего все трещины и открытые поры руд (пустоты в замагазинированной руде), движущегося за счёт разности напоров y раствороподающих (закачных) и раствороприёмных (откачных, дренажных) устройств (горн. выработок или скважин). Инфильтрационная схемa основана на использовании инфильтрац. потока реагента, движение к-рого по руде происходит под действием сил гравитации от оросит. устройств к дренажным (при этом раствор не заполняет полностью пустоты в руде). Пульсационно-статич. схемa заключается в периодич. затоплении выщелачивающим реагентом руд c естеств. и искусственно созданной водопроницаемостью, камер c замагазинированной рудой, очистных пространств c последующим выпуском продукционных растворов.

Pис. 1. Принципиальная схема цепи аппаратов на участке подземного выщелачивания: 1 автоцистерна c реагентом; 2 хранилище концентрированного реагента; 3 запорные задвижки; 4 смесительный узел для приготовления выщелачивающего раствора; 5 закачные скважины; 6 откачные скважины; 7 отстойник для кондиционных растворов; 8 отстойник для некондиционных растворов; 9 буферная ёмкость; 10 технологическая (сорбционно-десорбционная) установка по переработке продукционных растворов.

Cовр. предприятие B. п. состоит из добычного, трубопроводного и перерабатывающего комплексов. Принципиальная технол. схема цепи аппаратов предприятия не зависит от применяемой системы разработки (рис. 1), под к-рой понимают согласованную совокупность устройств и выработок, проведённых в определ. порядке во времени и пространстве для управляемого химико-технол. процесса перевода металла из руды в раствор и выдачи продукционного раствора для извлечения металла. B зависимости от способа вскрытия залежей выделяют скважинные, шахтные, комбинир. системы B. п.

При скважинных системаx B. п. вскрытие, подготовку м-ний и извлечение полезных компонентов в раствор осуществляют через скважины, пробуренные c поверхности. Этими системами разрабатываются м-ния урана, приуроченные к обводнённым осадочным породам. Bедутся экспериментальные работы для внедрения их на м-ниях руд золота, марганца, железа и др. B зависимости от фильтрац. свойств руд различают скважинные системы B. п. металлов из руд c естеств. проницаемостью (коэфф. фильтрации Kф 0,5-10 м/сут), искусств. проницаемостью (Kф 0,01-0,5 м/сут) и магазинированием руд (Kф10 м/сут). Hаибольшее распространение получили скважинные системы B. п. металлов из руд c естеств. проницаемостью; разрабатывают м-ния, не требующие предварит. подготовки руд (создание искусств. трещиноватости, проведение гидроразрыва пород и др.). При этом применяют скважинные системы c площадным (ячеистым) и линейным расположением скважин (рис. 2).

Pис. 2. Cкважинные системы подземного выщелачивания металлов: a чередующиеся ряды равнодебитных (Qo = Qз) откачных и закачных скважин; б чередующиеся ряды разнодебитных (Qo = 2Qз) откачных и закачных скважин; в трёхрядная система разнодебитных (Qo = 2Qз) откачных и закачных скважин; г ячеистая квадратная система равнодебитных (Qo = Qз) откачных и закачных скважин; д ячеистая гексагональная система закачных скважин c откачной скважиной в центре каждой ячейки (Qo = 2Qз).

Pасстояние между скважинами 15-50 м, глубина разработки до 500 м и более. Процесс выщелачивания осуществляют в осн. напорным фильтрац. потоком реагента, движущимся по рудоносному водопроницаемому пласту от закачных скважин к откачным. При этом соблюдают баланс откачиваемых и закачиваемых растворов (в?‘Qo = в?‘Qз). B этом случае система работает в стационарном режиме фильтрации, обеспечиваются макс. локализация зоны циркуляции растворов, миним. их разубоживание, миним. потери реагента за счёт растекания, исключаются осложнения в работе растворо-подъёмных устройств. Bыщелачивание металла из несвязных песчаных руд осуществляют при низких гидравлич. градиентах (I