Кучное выщелачивание

(a. heap leaching; н. Haufenlaugen; ф. lixiviation en tas; и. lixiviacion en montones) — способ переработки хим. или бактериальным выщелачиванием попутно добытых забалансовых и бедных балансовых крупнокусковатых руд, заскладированных в отвалах, извлечение из к-рых полезных компонентов обычными обогатительными или гидрометаллургии, методами (выщелачивание в пачуках, автоклавах и др. аппаратах) нерентабельно.

K. в. меди практиковалось c 16 в. в Венгрии и Германии. C cep. 20 в. этот способ в пром. масштабах применяют для извлечения меди, золота и урана. Ведутся экспериментальные работы по его использованию для извлечения др. металлов.

При K. в. в качестве реагентов используют водные растворы минеральных (серной, азотной, соляной) и органических (напр., уксусной) кислот, соды, солей аммония и др. (см. Выщелачивание, Бактериальное выщелачивание, Выщелачивание подземное). Площадки для размещения куч, отвалов руд подготавливают c обеспечением соответствующих уклонов в сторону растворсборников; покрывают гидроизо- лирующим материалом (глина, асфальт, цемент, твердеющие растворы синтетич. смол и др.), сооружают дренажную систему в виде перфорированных труб из материалов, инертных к действию выщелачивающих реагентов. Высоту куч, отвалов и способ отсыпки руд (бульдозерами, автосамосвалами, экскаваторами и др.) выбирают в зависимости от их физ.-механич. свойств, способности к уплотнению. Важно обеспечить в конечном итоге хорошую проницаемость руд, исключить переуплотнённые невовлекаемые в процесс K. в. участки. Различают две схемы ведения процесса K. в.: непрерывную (рис. 1) и цикличную (рис. 2).

Рис. 1. Принципиальная схема цепи аппаратов на установке непрерывного действия кучного выщелачивания руд: 1 — поверхность земли; 2 — гидроизолирующее покрытие; 3 — песчаный дренажный слой; 4 — отвал крупнокусковатой руды забойной крупности; 5 — оросительные трубопроводы для орошения отвала в летний период; 6 — перфорированные оросительные трубопроводы для орошения руды в зимний период; 7 — питательные трубопроводы; 8 — желоб для сбора продукционных растворов; 9 — зумпф для продукционных растворов; 10 — зумпф для выщелачивающих и оборотных растворов реагента; 11 — насос для подачи продукционных растворов в сорбционную колонну для извлечения металла; 12 — насос для подачи выщелачивающих растворов реагента; 13 — сорбционная колонна c ионитом и верхним дренажем оборотного раствора; 14 — ёмкость c мешалкой для приготовления регенерирующих растворов; 15 — колонна для регенерации ионита; 16 — аэролифты для ионита; 17 — контейнер для готовой продукции; 18 — отстойник; 19 — барабанные грохоты для ионита; 20 — накопитель для ионита.

Рис. 2. Конструктивная схема установки цикличного действия кучного выщелачивания руд: 1 — поверхность земли; 2 — гидроизолирующее покрытие; 3 — дренажные перфорированные трубы; 4 — дренажный слой из крупнокусковатой породы в основании отвала; 5 — отвал попутно добытых крупнокусковатых бедных и забалансовых руд; 6 — трубопроводы оборотных растворов; 7 — трубопроводы продукционных растворов; 8 — трубопровод c концентрированным реагентом; 9 — зумпфы, используемые попеременно для сбора продукционных и приготовления выщелачивающих растворов; 10 — буферные ёмкости; 11 — секция отвала; 12 — оросительные трубопроводы c форсунками-разбрызгивателями для орошения руд; 13 — подающий трубопровод для выщелачивающего раствора; 14 — технологический комплекс для переработки продукционных растворов и получения металла в химическом концентрате.

При непрерывной схеме руда в кучах и отвалах после выщелачивания металла остаётся на месте складирования. Цикличная схема предусматривает периодич. замену выщелоченной горн. массы c вывозом её в породный отвал. Для применения этой схемы необходимы площадки меньших размеров. Выбор той или иной схемы зависит от рельефа местности, производительности установки K. в. по руде, технико-экономич. показателей и др. факторов. B зависимости от физ.-механич. свойств руд возможны два режима K. в.: инфильтрационный и фильтрационный. Инфильтрационный режим применяют при K. в. крепких руд, не подверженных уплотнению. При небольшой плотности орошения таких руд выщелачивающим реагентом он не заполняет полностью все пустоты (как при фильтрационном режиме), a лишь смачивает или покрывает тонкой плёнкой поверхность рудных кусков, заполняет капилляры и постепенно стекает к днищу площадки. При инфильтрационном режиме K. в. c помощью спец. оросит. устройств (перфорированных шлангов, форсунок, разбрызгивателей и др.) подачу реагента проводят циклично, чередуя циклы орошения и выстаивания. Продолжительность циклов может быть разной (зависит от минерального и вещественного состава руд). Для руд c локализацией оруденения по трещинам размер куска при K. в. существ. роли не играет, т.к. кусковатость отбитой горн. массы соответствует естеств. кусковатости массива. Для вкрапленного оруденения решающими факторами в процессе инфильтрационного K. в. являются скорость и глубина проникновения раствора реагента в глубь рудного куска.

Технико-экономич. показатели переработки забалансовых и балансовых руд K. в. в ряде случаев могут быть повышены путём включения в технол. схему подготовит. операций грохочения, сортировки и додрабливания руды. Предварительное грохочение руды c выделением в отвалы крупного материала c низким содержанием металла позволяет в ряде случаев снизить расходы на переработку и увеличить производительность установки K. в. B др. случаях грохочение, сортировка руды и додрабливание крупных фракций приводят к значит. увеличению извлечения металла (иногда в 1,5-1,7 раза). Фильтрационный режим применяют при K. в. песчано-глинистых руд, подверженных уплотнению. При этом подачу реагента осуществляют по скважинам, пробурённым c поверхности кучи, отвала.

Для интенсификации процесса K. в. в зависимости от конкретных условий применяют аэрацию куч и отвалов c помощью перфорированных труб, наращиваемых в процессе отсыпки руд; встряхивающие взрывы; повышение темп-ры и напора раствора; ПАВ и др.

Литература: Кучное и подземное выщелачивание металлов, под ред. C. H. Волощука, M., 1982.

Л. И. Лунев.