CC BY
29
© В.И. Брагин, А.Г. Михайлов, И.И. Вашлаев, 2006
УДК 622.271
В.И. Брагин, А.Г. Михайлов, И.И. Вашлаев
ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ САМОТЕЧНОГО ТРАНСПОРТА ВЫЩЕЛАЧИВАЮЩИХ РАСТВОРОВ В ЗОНЕ ДЕПРЕССИОННОЙ ВОРОНКИ КАРЬЕРА
Семинар № 12
ТУ опросы использования дополни-
X# тельных ресурсов недр, а также замещения экономических ресурсов техногенными, целенаправленно формируемыми в процессе освоения месторождения, являются весьма актуальными в связи с постоянным расширением объемов горного производства и возрастающими требованиями к его эффективности. Одним из возможных способов ресурсозамещения является использование в процессах физико-химической геотехнологии гидрогеологических ресурсов.
Суть предлагаемого метода ресурсоза-мещения заключается в использова-нии потенциальной энергии подземных вод на поверхности депрессионной воронки карьера для замещения затрат на транспортировку выщелачивающих растворов. Управляемый самотечный транспорт растворов в депрессионной воронке сопровождается одновременным выщелачиванием металла из забалансовых руд в бортах карьера. Выщелоченный полезный компонент осаждается из растворов на геохимических барьерах, организованных в выработанном пространстве карьера. Здесь же происходит обезвреживание растворов. Таким образом, водоотлив, неизбежный при разработке обводненных месторождений, становится инструментом для получения дополнительного дохода и вовлечения в разработку забалансовых руд [1].
Важнейшим элементом обоснования параметров такой технологии для конкретного месторождения и карьера является модель самотечного транспорта вы-
щелачивающих растворов в зоне депрес-сионной воронки, включающая в себя, как основные компоненты, гидродинамическую модель подземных потоков, модель выщелачивания полезного компонента из руд и осаждения его на геохимических барьерах, экономико-математическую модель ресурсозамещения.
Для расчетов дебита металла, поступающего с дренажем в карьер, используются гидродинамическая модель и модель выщелачивания. Гидродинамические модели подземных потоков детально разработаны в гидрогеологии и инженерной геологии, имеется многочисленное программное обеспечение, позволяющее оперативно производить расчеты для конкретных объектов. Имеется также ряд моделей выщелачивания полезного компонента, разработанных для условий кучного и подземного блочного выщелачивания.
Отличительной особенностью предлагаемой технологии является масштабный фактор. Запитка подземного потока выщелачивающими агентами должна производиться на борту депрессионной воронки, который может отстоять от борта карьера на расстояние, исчисляемое километрами. Таким образом, длина зоны, обрабатываемой растворами, увеличивается на два порядка, по сравнению с классическими процессами физико-химической геотехнологии. Это обстоятельство существенно изменяет характеристики модели выщелачивания и требования, предъявляемые к растворам, что иллюстрируется следующим упрощенным построением.
Основой модели выщелачивания является кинетическое уравнение, описывающее изменение концентрации выщелачиваемого компонента по времени. Обычно кинетика аппроксимируется обратноэкспоненциальной зависимостью от времени выщелачивания:
z-' _ z-' max
CMe = CMe
1 - exp I--------t
(1)
где СМе - концентрация металла в растворе; а - емкость реагента по металлу, д.е.; к - кинетический коэффициент.
Введем показатель, характеризующий протяженность зоны выщелачивания вдоль направления потока. Характерную длину зоны выщелачивания определим как
V • а
х0 =—• <2>
где V - скорость подземного потока
Тогда кинетика выщелачивания описывается уравнением
х
/-ч _ /-ч max
CMe = CMe
1 - exp I -
(3)
При величинах кинетического коэффициента, типичных для выщелачи-
вания кусковатых руд 10- -10- , типичной емкости реагентов 10-1-10-3, приемлемой для геотехнологии скорости потока порядка первых метров за сутки, характерная длина зоны выщелачивания, без учета вторичных процессов переотложения металлов из раствора, составляет 100-1000 метров. Таким образом, при кучном выщелачивании (высота кучи 2 - 50 м), растворение металла идет по всему объему относительно равномерно. Аналогичная ситуация имеет место при подземном блочном выщелачивании. При проведении процесса на протяженных залежах, имеющих характерный размер сотни метров и более, растворение металла идет только в относительно малой области, длиной порядка 3х0. Если эта величина много меньше длины залежи Ь, то снижение кинетического коэффициента приводит только к увеличению характерной длины зоны выщелачивания, и практически не сказывается на общем времени обработки, которое равно (1,8-2)Ь/у.
Моделирование переноса металла, проведенное с учетом изложенных соображений, позволило выявить характерные особенности процесса выщелачивания в депрессионной воронке карьера.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пешков А.А., Мацко Н.А., Михайлов А.Г., Брагин В.И. Экономические и экологические аспекты концепции активной геологии. // Экология антропогена и современности: Природа и Человек: Сборник научных докладов международной конференции (24-27 сентября 2004 г.). с. 366 - 371.
— Коротко об авторах -------------------------------
Брагин В.И., Михайлов А.Г., Вашлаев И.И. - ИХХТ СО РАН.
