Кучное выщелачивание

КУЧНОЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ (а. heap leaching; н. Наufenlaugen; ф. lixiviation en tas; и. lixiviacion en montones) — способ переработки химическим или бактериальным выщелачиванием попутно добытых забалансовых и бедных балансовых крупнокусковатых руд, заскладированных в отвалах, извлечение из которых полезных компонентов обычными обогатительными или гидрометаллургическими методами (выщелачивание в пачуках, автоклавах и других аппаратах) нерентабельно.

Кучное выщелачивание меди практиковалось с 16 века в Венгрии и Германии. С середины 20 века этот способ в промышленных масштабах применяют для извлечения меди, золота и урана. Ведутся экспериментальные работы по его использованию для извлечения других металлов.

При кучном выщелачивании в качестве реагентов используют водные растворы минеральных (серной, азотной, соляной) и органических (например, уксусной) кислот, соды, солей аммония и др. (см. Выщелачивание, бактериальное выщелачивание, выщелачивание подземное). Площадки для размещения куч, отвалов руд подготавливают с обеспечением соответствующих уклонов в сторону растворсборников; покрывают гидроизолирующим материалом (глина, асфальт, цемент, твердеющие растворы синтетических 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 физико-механических свойств, способности к уплотнению. Важно обеспечить в конечном итоге хорошую проницаемость руд, исключить переуплотнённые невовлекаемые в процесс кучного выщелачивания участки. Различают две схемы ведения процесса кучного выщелачивания: непрерывную (рис. 1) и цикличную (рис. 2).

При непрерывной схеме руда в кучах и отвалах после выщелачивания металла остаётся на месте складирования. Цикличная схема предусматривает периодическую замену выщелоченной горной массы с вывозом её в породный отвал. Для применения этой схемы необходимы площадки меньших размеров. Выбор той или иной схемы зависит от рельефа местности, производительности установки кучного выщелачивания по руде, технико-экономических показателей и других факторов. В зависимости от физико-механических свойств руд возможны два режима кучного выщелачивания: инфильтрационный и фильтрационный. Инфильтрационный режим применяют при кучном выщелачивании крепких руд, не подверженных уплотнению. При небольшой плотности орошения таких руд выщелачивающим реагентом он не заполняет полностью все пустоты (как при фильтрационном режиме), а лишь смачивает или покрывает тонкой плёнкой поверхность рудных кусков, заполняет капилляры и постепенно стекает к днищу площадки. При инфильтрационном режиме кучное выщелачивание с помощью специальных оросительных 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 с локализацией оруденения по трещинам размер куска при кучном выщелачивании существенной роли не играет, так как кусковатость отбитой горной массы соответствует естественной кусковатости массива. Для вкрапленного оруденения решающими факторами в процессе инфильтрационного кучного выщелачивания являются скорость и глубина проникновения раствора реагента в глубь рудного куска.

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

Для интенсификации процесса кучного выщелачивания в зависимости от конкретных условий применяют аэрацию куч и отвалов с помощью перфорированных труб, наращиваемых в процессе отсыпки руд; встряхивающие взрывы; повышение температуры и напора раствора; поверхностно активных веществ и др.