К настоящему времени разведанные запасы большинства рудных месторождений с высоким содержанием металлов уже в значительной степени отработаны. В связи с этим необходимо создать эффективные технологии переработки ранее заскладированных на горных предприятиях металлосодержащих отвалов и хвостов. Этой цели наиболее соответствует технология кучного выщелачивания (KB).
Относительная простота технологии кучного выщелачивания позволяет за счет уменьшения объемов капитального строительства и снижения эксплуатационных расходов значительно сократить сроки ввода месторождений в эксплуатацию, в несколько раз повысить производительность труда и, в итоге, существенно снизить стоимость конечного продукта [10; 53].
Как правило, общими для всех геотехнологических предприятий являются объекты транспортировочного комплекса: магистральные трубопроводы рабочих и продуктивных растворов, сборные емкости, насосные станции. Перерабатывающий комплекс включает отделения сорбции, регенерации смол (сульфоуглей), электролиза элюатов, узлы приготовления реагентов и окислителей. Кроме того, имеются вспомогательные объекты — складские помещения с приемными площадками и емкостями, энергохозяйство, бытовые помещения, физико-химическая лаборатория и др.
В то же время резко отличаются инженерные решения по геотехнологическим комплексам предприятий. Так, в состав геотехнологического комплекса предприятия скважинного подземного выщелачивания (СПВ) входит скважинное поле с системой сборных и разводящих трубопроводов. Комплекс предприятия с шахтной системой выщелачивания (ШСВ) содержит блок замагазинирован-ной руды с устройствами для ее орошения и сбора продуктов. Комплекс кучного выщелачивания включает дробильное отделение и специально оборудованные площадки с системой орошения и сбора растворов [11; 114].
Обычно выделяются следующие элементы технологии КВ: рудоподготовка, выщелачивание, осаждение, рекультивация промплощадок, жидких и твердых отходов. Объектом KB служат металлосодержащие бедные, забалансовые комплексные и трудноперерабатываемые руды, минерализованные вскрышные породы с содержанием металла (например, золота) от 0,5-0,7 до 3-5 г/т. Классификацию штабелей KB производят по нескольким характеристикам, каждая из которых существенно влияет на показатели технологического процесса [12; 36].
- По крупности выщелачиваемой руды штабелиKB подразделяют на сложенные из крупнокусковой массы со средним размером 150-200 мм (преимущественно металлосодержащие породы вскрыши и горная масса ранее сформированных отвалов, сюда входят также руды с прожилковой минерализацией), среднедробленые руды с кусками размером 20-50 мм (рядовые руды месторождений полезных ископаемых) и мелкодробленые руды — 1-5 мм (пески пульпо- и хвостохранилищ, упорные руды с тонкодисперсной минерализацией металла, например, золота и др.). В эту же группу входят штабелиKB, сформированные из руд, прошедших предварительную обработку, в частности, аггломерацию.
- Штабели КВ подразделяют в соответствии с применяемыми при их формировании техникой и технологией, определяющими форму и внутреннюю структуру штабеля. Наиболее распространенным является отсыпка штабеляKB с помощью автосамосвалов. Их использование, наряду с такими положительными качествами, как высокая маневренность и производительность, характеризуется и некоторыми недостатками (утрамбовка выщелачиваемой горной массы колесами, ее неконтролируемая сегрегация и т.д.). Кардинально решает эти проблемы использование при формировании штабелей KB различных тельферов или экскаваторов, но при этом процесс отсыпки горной массы удорожается, а производительность снижается. При складировании мелкодробленой горной массы могут быть использованы разнообразные гидромониторы.
- Рельеф местности и выработок существенно влияет на показатели процесса КВ.
- Основание и покрытие штабелей является важным фактором в технологиях КВ. Гидронепроницаемое основание является одной из основных частей штабеля. Оно служит для предотвращения потерь рабочих и продуктивных растворов и обеспечивает охрану окружающей среды от загрязнения.
- Кратность использования штабелейKB также является определяющим технологию и параметры фактором. Штабели могут быть одно- и многоразового использования. Обычно высота штабеля одноразового использования составляет от 1,5 до 5,8 м. Высота штабеля может быть увеличена за счет создания на его поверхности замкнутого вала высотой 0,5-1,5 м, например, для образования прудка выщелачивающих растворов. Кратность использования определяет количество слоев штабеля.
Высота и конструкция штабеля KB зависят и от конкретного способа выщелачивания. Так, высота штабеля KB одноразового использования для крупно- и среднедробленых руд обычно составляет 10-15 м. Для выщелачивания мелкодробленой горной массы или при послойном технологическом процессе, когда на ранее выщелоченный слой, покрыв его пленкой, отсыпают новый слой руды, мощность штабеля или отдельных слоев составляет 1-2 м.
- При формировании штабелей на ряде предприятий предусматривают системы интенсификации процесса КВ. Это может быть закладка электродов с целью электрохимической обработки руд, сооружение в штабелеKB подвижного основания в виде надувных баллонов или гидравлических секций.
Интенсификация процессов кучного выщелачивания достигается и за счет взрывного нарушения гидродинамических каналов, образовавшихся в период обработки массива руды растворами реагентов. В результате взрывного встряхивания штабеля KB старые каналы закрываются и растворы поступают к малопроработанным участкам руд.
