По сравнению с традиционными методами, подземное выщелачивание позволяет более чем в 2 раза сократить производственные затраты за счет исключения трудоемких и дорогостоящих операций, как вскрышные работы, добыча и транспортирование дробление, измельчение, обогащение, складирование хвостов, рекультивации.
Условия успешного применения подземного выщелачивания:
1) присутствие полезного компонента в соединениях, растворимых минеральными или органическим кислотами, щелочами, растворами солей;
2) достаточная естественная водопроницаемость руд или возможность её создания искусственным путём, благоприятные горнотехнологические и гидрогеологические условия, позволяющие осуществить подачу реагента к руде и откачку продукционных растворов;
3) возможность эффективного извлечения полезных компонентов из продукционных растворов.
Пo режиму движения реагента выделяют 3 гидродинамические схемы подземного выщелачивания фильтрационную, инфильтрационную и пульсационно-статическую (возможны комбинации этих схем в условиях одного добычного блока).
Фильтрационная схема подземного выщелачивания основана на использовании постоянного или периодически действующего фильтрационного потока реагента, заполняющего все трещины и открытые поры руд, движущегося за счёт разности напоров y раствороподающих (закачных) и раствороприёмных (откачных, дренажных) устройств (горных выработок или скважин).
Инфильтрационная схема основана на использовании инфильтрационного потока реагента, движение которого по руде происходит под действием сил гравитации от оросительных устройств к дренажным (при этом раствор не заполняет полностью пустоты в руде).
Пульсационно-статическая схема заключается в периодическом затоплении выщелачивающим реагентом руд c естесственно и искусственно созданной водопроницаемостью, очистных пространств c последующим выпуском продукционных растворов.
Выделяют две системы подачи растворителя под давлением и без давления, в зависимости от проницаемости руд:
1) при выщелачивании разрыхленных руд – перколяция (Рисунок 66).
Схема, предусматривающая выщелачивание без давления при регулировании процесса путем изменения расхода растворителя и откачиваемого продуктивного раствора.
Орошение взорванного блока и дренажной выработкой.
Рисунок 66 – Схема ПВ без давления
1 – надстилающая порода
2 – выработка с оборудованием подачи растворителя
3 – выработка с оборудованием сбора продуктивного раствора
4 – залеж
2) при выщелачивании водопроницаемых руд – подача растворителя под давлением (нагнетательный способ подачи растворителя). Вскрытие скважинами с поверхности в крест простирания (Рисунок 66).
Рисунок 67 – Схема ПВ под давлением
5 – подстилающие породы
6 – водоносный горизонт
Такой вид выщелачивания невозможен, когда рудное тело окружено проницаемой вмещающей породой. Скважины бурят сеткой 6х 6м. Способ применяют практически для любых месторождений и при любой глубине залегания.
Время выщелачивания от нескольких до десятков лет.
Ускорение процесса растворения достигают введением в растворитель воздуха и др. газов, повышением t° пласта за счет электроподогрева, искусственными пожарами, применением бактерий.
После доведения раствора до требуемой концентрации ценного компонента, некондиционные растворы снова направляют на выщелачивание. В качестве растворителей при подземном выщелачивании применяют:
- подземные и поверхностные воды;
- природные воды с добавлением газовых растворителей (О2, СО2, Cl2);
- кислые растворители H2SO4;
- карбонатные растворы (NaCO3, Mg(HCO3)2)
Наиболее широко подземное выщелачивание применяется для выщелачивания Cu и урана (Рисунок 68).
Содержание меди в растворе 3-10,9 г/л, в летний период концентрация выше. Извлечение меди до 97%.
Рисунок 68 - 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.
