RU2550764C1 - Method of metal extraction from ores - Google Patents

Method of metal extraction from ores Download PDF

Info

Publication number
RU2550764C1
RU2550764C1 RU2013150056/03A RU2013150056A RU2550764C1 RU 2550764 C1 RU2550764 C1 RU 2550764C1 RU 2013150056/03 A RU2013150056/03 A RU 2013150056/03A RU 2013150056 A RU2013150056 A RU 2013150056A RU 2550764 C1 RU2550764 C1 RU 2550764C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
formation
solution
hydraulic medium
injection
reservoir
Prior art date
Application number
RU2013150056/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013150056A (en
Inventor
Анатолий Яковлевич Столяревский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority to RU2013150056/03A priority Critical patent/RU2550764C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2550764C1 publication Critical patent/RU2550764C1/en
Publication of RU2013150056A publication Critical patent/RU2013150056A/en

Links

Images

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: metal extraction method comprises a sequential formation injection through the system of injection wells with the solution containing hydrogen chloride and sodium hypochlorite, pumping-out of productive solutions through the system of extraction wells. After supply of the injection solution into the formation the hydraulic medium. providing pH acidity of the solution at the level 1.5-2.5, is injected at the pressure exceeding the formation pressure, the hydraulic impact in the formation is generated which is an additional leaching agent. The hydraulic medium is sulphuric, nitric, coal or sulphurous acid or their mixes. The hydraulic medium can be the mixing solutions of sodium carbonate-hydrocarbonate (Na2CO3+NaHCO3), ammonium carbonate-hydrocarbonate ((NH4)2CO3+NH4HCO3), sodium carbonate-hydroxide (Na2CO3+NaOH) or the brine with sodium carbonate saturated with CO2. After supply of the hydraulic medium into the formation the injection solution containing sand with the fraction 0.5-2 mm is supplied again.
EFFECT: improvement of efficiency of metal extraction, decrease of negative environment impact.
7 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к горнодобывающей промышленности, в частности к технологии выщелачивания металла, и может быть использовано при подземном выщелачивании металлов из руд.The invention relates to the mining industry, in particular to the technology of leaching of metal, and can be used for underground leaching of metals from ores.

Известен способ извлечения металла из руд, включающий предварительное закисление руды раствором соляной кислоты и выщелачивание руды солянокислыми растворами, содержащими галит и молекулярный хлор. Известен также способ извлечения металла из руд, включающий приготовление выщелачивающего раствора соляной или другой минеральной кислоты, нейтрализованной щелочным раствором гипохлорита натрия или калия. Нейтрализацию осуществляют непосредственно перед подачей раствора кислоты в руду [Патент РФ №2094605, опубл. 27.10.1997]. Недостатком способа является недостаточно высокое извлечение металла, поскольку в условиях щелочной среды происходит его осаждение и частичная сорбция на глинистые минералы.A known method of extracting metal from ores, including preliminary acidification of the ore with a solution of hydrochloric acid and leaching of ore with hydrochloric acid solutions containing halite and molecular chlorine. There is also known a method of extracting metal from ores, including the preparation of a leaching solution of hydrochloric or other mineral acid, neutralized with an alkaline solution of sodium or potassium hypochlorite. The neutralization is carried out immediately before the acid solution is fed into the ore [RF Patent No. 2094605, publ. 10/27/1997]. The disadvantage of this method is the insufficiently high metal recovery, since in the alkaline environment it is precipitated and partially sorbed onto clay minerals.

Предложен способ извлечения урана из руд методом кучного или подземного выщелачивания, который включает приготовление выщелачивающих растворов, содержащих серную кислоту, фильтрацию их через руду с переводом урана, железа и других металлов в фильтраты и извлечение из них урана с получением маточных растворов. Выщелачивающие растворы приготавливают путем обработки водной фазы диоксидом серы и кислородсодержащим газом с образованием серной и сернистой кислот, при этом в выщелачивающих растворах поддерживают суммарную концентрацию серной и сернистой кислот в пределах 3-30 г/л, преимущественно 5-20 г/л, а соотношение концентраций ионов трех- и двухвалентного железа поддерживают равным или более 0,5 [Патент РФ №2234550, опубл. 20.08.2004]. Недостатком способа служит недостаточно высокое извлечение металла в связи с гипсованием фильтрационного канала.A method for extracting uranium from ores by heap or underground leaching is proposed, which includes the preparation of leaching solutions containing sulfuric acid, filtering them through ore with the conversion of uranium, iron and other metals into filtrates and extracting uranium from them to obtain mother liquors. Leaching solutions are prepared by treating the aqueous phase with sulfur dioxide and an oxygen-containing gas to form sulfuric and sulfuric acids, while the total concentration of sulfuric and sulfuric acids in the range of 3-30 g / l, mainly 5-20 g / l, is maintained in the leaching solutions, and the ratio the concentration of ferric and ferrous ions is maintained equal to or more than 0.5 [RF Patent No. 2234550, publ. 08/20/2004]. The disadvantage of this method is the insufficiently high metal recovery due to gypsum filtration channel.

Для улучшения технологии выщелачивания предложен способ, включающий выщелачивание урана и железа раствором серной кислоты с использованием в качестве окислителя трехвалентного железа, содержащегося в руде, затем ведут извлечение урана из раствора с получением раствора, содержащего двухвалентное железо, и регенерацию двухвалентного железа до трехвалентного окислением с получением оборотного раствора и его рециркуляцию на выщелачивание руды. При этом извлечение урана из раствора ведут сорбцией на анионите, полученный после сорбции раствор, содержащий двухвалентное железо, перед регенерацией в нем двухвалентного железа до трехвалентного подкисляют серной кислотой и регенерацию ведут облучением потоком ускоренных электронов при мощности поглощенной дозы 2,3-3,5 кГр/с в течение 1-6 мин [Патент РФ №2326177, опубл. 10.06.2008]. Недостаток: большие затраты на регенерацию с помощью электронного облучения.To improve the leaching technology, a method is proposed that involves leaching uranium and iron with a solution of sulfuric acid using ferric iron contained in the ore as an oxidizing agent, then uranium is extracted from the solution to obtain a solution containing ferrous iron, and the ferrous iron is regenerated to ferric oxidation to obtain circulating solution and its recirculation to leach ore. In this case, the extraction of uranium from the solution is carried out by sorption on anion exchange resin, the solution containing ferrous iron obtained after sorption is acidified with ferrous acid to ferric iron before regeneration in it, and regeneration is carried out by irradiation with an accelerated electron flux at an absorbed dose rate of 2.3-3.5 kGy / s for 1-6 minutes [RF Patent No. 2326177, publ. 06/10/2008]. Disadvantage: high costs of regeneration by electron irradiation.

Известен также способ извлечения золота из руд, включающий предварительное закисление руды раствором кислоты и выщелачивание золота растворами хлора [Патент РФ №2093672, опубл. 10.20.1997]. Недостатки: способ предназначен только для извлечения золота, а возрастание концентрации ионов натрия, поступающего в раствор с гипохлоритом, более 5-7 г/л, приводит к ионообменной кольматации, снижающей проницаемость руды и эффективность извлечения золота.There is also known a method of extracting gold from ores, including preliminary acidification of the ore with an acid solution and leaching of gold with chlorine solutions [RF Patent No. 2093672, publ. 10.20.1997]. Disadvantages: the method is intended only for the extraction of gold, and an increase in the concentration of sodium ions entering the solution with hypochlorite, more than 5-7 g / l, leads to ion exchange clogging, which reduces the permeability of the ore and the efficiency of gold extraction.

Известен также способ извлечения металлов из металлсодержащего минерального сырья [Патент РФ№2476610, опубл. 27.02.2013], согласно которому в способе извлечения металлов из руд и промышленных отходов, включающем дробление сырья, его отсыпку в форме штабеля, предварительную обработку сырья в штабеле водным раствором, последующую обработку сырья в штабеле выщелачивающим раствором, растворение металлов и получение продуктивного раствора с извлечением из него металлов, предварительную обработку сырья в штабеле производят подачей в штабель раздельно или в виде смеси растворов, содержащих поверхностно-активное вещество и гипохлорит, а последующую обработку сырья в штабеле выщелачивающим раствором проводят подачей раствора минеральной кислоты, или смеси минеральных кислот, или раствором, полученным смешением в объеме штабеля при подаче в него раздельно или в виде смеси растворов, содержащих минеральную кислоту, гипохлорит и поверхностно-активное вещество.There is also known a method of extracting metals from metal-containing mineral raw materials [RF Patent No. 2476610, publ. 02.27.2013], according to which, in a method for extracting metals from ores and industrial wastes, including crushing the raw materials, dumping them in the form of a stack, preliminary processing of the raw materials in the stack with an aqueous solution, subsequent processing of the raw materials in the stack with a leaching solution, dissolving the metals and obtaining a productive solution with extraction of metals from it, preliminary processing of raw materials in a stack is carried out by feeding separately or in the form of a mixture of solutions containing a surfactant and hypochlorite into the stack, and the subsequent processing the leaching of raw materials in the stack with a leaching solution is carried out by supplying a solution of mineral acid, or a mixture of mineral acids, or a solution obtained by mixing in the volume of the stack when fed separately or as a mixture of solutions containing mineral acid, hypochlorite and a surfactant.

Недостатком способа следует считать необходимость проведения больших объемов горно-добывающих работ с затратами механической энергии и плохими условиями труда.The disadvantage of this method should be considered the need for large volumes of mining operations with the cost of mechanical energy and poor working conditions.

Наиболее близким к предложенному способу является способ извлечения золота из руд на месте их залегания, включающий последовательную закачку в пласт через систему закачных скважин раствора, содержащего гипохлорит и хлорид натрия, откачку продуктивных растворов через систему откачных скважин, в котором закачиваемый раствор дополнительно содержит хлористый водород при следующем соотношении компонентов, г/л: Гипохлорит натрия 0,4-1,0; Хлорид натрия 3,0-4,0; Хлористый водород 0,3-1,0. [Патент РФ №2246002, опубл. 10.02.2005. Бюл. №4 - прототип]. Недостатки: способ предназначен только для извлечения золота, а возрастание концентрации ионов натрия, поступающего в раствор с гипохлоритом, более 5-7 г/л, приводит к ионообменной кольматации, снижающей проницаемость руды и эффективность извлечения золота.Closest to the proposed method is a method for extracting gold from ores at the place of their occurrence, including sequential injection into the reservoir through a system of injection wells of a solution containing hypochlorite and sodium chloride, pumping productive solutions through a system of pumping wells, in which the injection solution additionally contains hydrogen chloride at the following ratio of components, g / l: Sodium hypochlorite 0.4-1.0; Sodium Chloride 3.0-4.0; Hydrogen chloride 0.3-1.0. [RF Patent No. 2246002, publ. 02/10/2005. Bull. No. 4 is a prototype]. Disadvantages: the method is intended only for the extraction of gold, and an increase in the concentration of sodium ions entering the solution with hypochlorite, more than 5-7 g / l, leads to ion exchange clogging, which reduces the permeability of the ore and the efficiency of gold extraction.

В то же время выщелачивание таких тяжелых металлов, как уран, при таком способе не даст нужной извлекаемости металла.At the same time, leaching of heavy metals such as uranium with this method will not give the desired metal recoverability.

Задача изобретения - создать способ извлечения металла из руд, в котором расширены функциональные возможности способа, повышена производительность, улучшены экономические показатели способа, снижено вредное воздействие на окружающую среду. Указанная задача решается тем, что предложен способ извлечения металлов из руд, включающий последовательную закачку в пласт через систему закачных скважин раствора, содержащего хлористый водород и гипохлорит натрия, откачку продуктивных растворов через систему откачных скважин, при этом после подачи закачного раствора в пласт осуществляют подачу под давлением, превышающим давление в пласте, гидравлической среды, обеспечивающей кислотность раствора рН 1.5-2.5, формирование гидроудара в пласте и являющейся дополнительным выщелачивающим агентом.The objective of the invention is to create a method for extracting metal from ores in which the functionality of the method is expanded, productivity is improved, economic indicators of the method are improved, and harmful effects on the environment are reduced. This problem is solved by the fact that a method for extracting metals from ores is proposed, which includes sequential injection into a formation through a system of injection wells of a solution containing hydrogen chloride and sodium hypochlorite, pumping productive solutions through a system of pumping wells, and, after the injection solution is fed into the formation, pressure exceeding the pressure in the reservoir, a hydraulic medium that provides a solution acidity of pH 1.5-2.5, the formation of water hammer in the reservoir and is an additional leach Ghent.

Кроме того:Besides:

- в качестве гидравлической среды используют серную или азотную, или угольную, или сернистую кислоту или их смеси.- as a hydraulic medium using sulfuric or nitric, or carbonic, or sulfuric acid or mixtures thereof.

- в качестве гидравлической среды используют смесевые растворы карбоната-гидрокарбоната натрия (Na2CO3+NaHCO3) или карбоната-гидрокарбоната аммония ((NH4)2CO3+NH4HCO3), или карбоната-гидроксида натрия (Na2CO3+NaOH) или рассол с карбонатом натрия, насыщенный CO2.- as a hydraulic medium use mixed solutions of sodium carbonate-hydrogen carbonate (Na 2 CO 3 + NaHCO 3 ) or ammonium carbonate-hydrogen carbonate ((NH 4 ) 2 CO 3 + NH 4 HCO 3 ), or sodium carbonate-hydroxide (Na 2 CO 3 + NaOH) or brine with sodium carbonate, saturated with CO 2 .

- после подачи гидравлической среды в пласт вновь подают закачной раствор, содержащий песок фракции 0.5-2 мм.- after the hydraulic medium is fed into the reservoir, an injection solution containing sand of a fraction of 0.5-2 mm is again fed.

- выбирают направление закачных и откачных скважин с возможностью их смещения относительно вертикали.- choose the direction of the injection and pumping wells with the possibility of their displacement relative to the vertical.

- для подачи гидравлической среды в пласт используют насосно-компрессорные скважины.- for supplying a hydraulic medium to the formation, tubing wells are used.

- в пласт подают кислородсодержащий газ или жидкость.- an oxygen-containing gas or liquid is supplied to the formation.

На фигуре дана схема реализации способа, где 1 - закачная скважина, 2 - пласт, 3 - закачиваемый раствор, 4 - продуктивный раствор, 5 - откачная скважина, 6 - блок гидрометаллургического передела, 7 - смеситель раствора, 8 - компоненты раствора, 9 - задвижка, 10 - коллектор, 11 - емкость гидравлической среды, 12 - гидравлическая среда, 13 - насос высокого давления, 14 - трещины в пластеThe figure shows a diagram of the implementation of the method, where 1 is the injection well, 2 is the reservoir, 3 is the injected solution, 4 is the productive solution, 5 is the pumping well, 6 is the hydrometallurgical redistribution unit, 7 is the solution mixer, 8 is the solution component, 9 is gate valve, 10 - collector, 11 - hydraulic medium capacity, 12 - hydraulic medium, 13 - high pressure pump, 14 - formation fractures

Примером реализации изобретения служит способ извлечения металла из руд, описанный ниже.An example implementation of the invention is the method of extracting metal from ores, described below.

В излагаемом примере осуществления изобретения в качестве извлекаемого металла применяется золото, что позволяет охарактеризовать особенности реализации изобретения применительно к технологическим процессам извлечения металла из руд методом подземного выщелачивания, в частности технологии, которая включает последовательную закачку в пласт через систему закачных скважин раствора, содержащего хлористый водород и гипохлорит натрия, откачку продуктивных растворов через систему откачных скважин.In the described embodiment of the invention, gold is used as a recoverable metal, which allows us to characterize the features of the invention in relation to technological processes for extracting metal from ores by underground leaching, in particular technology, which involves the sequential injection of a solution containing hydrogen chloride and sodium hypochlorite, pumping productive solutions through a system of pumping wells.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

По закачной скважине 1 в пласт 2 подается закачиваемый раствор 3, содержащий хлористый водород и гипохлорит натрия. После фильтрации закачиваемого раствора 3 через рудное тело пласта 2 и насыщения закачиваемого раствора 3 продуктами выщелачивания минералов с образованием продуктивного раствора 4 ведут откачку продуктивного раствора 4 через систему откачных скважин 4 с подачей продуктивного раствора 5 в блок гидрометаллургического передела 6, где осуществляют извлечение концентрата металла. В качестве емкости закачиваемого раствора 3 может быть использован смеситель раствора 7, в котором приготавливают закачиваемый раствор 3 путем смешения компонентов раствора 8. Подают закачиваемый раствор 3 через задвижку 9 в коллектор 10. В коллектор 10 периодически, по мере продвижения закачиваемого раствора 3 в пласте 2, подают также из емкости гидравлической среды 11 требуемую по технологии гидравлическую среду 12, в качестве которой могут использовать серную, азотную, угольную или сернистую кислоту или их смеси, а также смесевые растворы карбоната-гидрокарбоната натрия (Na2CO3+NaHCO3), карбоната-гидрокарбоната аммония ((NH4)2CO3+NH4HCO3), карбоната-гидроксида натрия (Na2CO3+NaOH) или рассол с карбонатом натрия, насыщенный CO2. Выбор состава гидравлической среды определяется в первую очередь минеральным составом пласта. Гидравлическую среду 12 через задвижку 9 подают в насос высокого давления 13, а затем в коллектор 10, из которого она под давлением, превышающем давление в пласте, подается в пласт 2 через систему закачных скважин 1. Попав в пласт 2, гидравлическая среда 12 сталкивается с закачиваемым раствором 3, ранее заполнившим пласт 2, в результате чего происходит гидравлический удар, сопровождаемый повышением температуры, вызываемым теплотой гидратации гидравлической среды 12 в закачиваемом растворе 3. Энергия гидратации ионов N H 4 +

Figure 00000001
и Cl- равна по величине и составляет 330 кДж/моль. Для серной кислоты: 84 кДж/моль H2SO4.In the injection well 1, the injected solution 3, containing hydrogen chloride and sodium hypochlorite, is fed into the formation 2. After filtering the injected solution 3 through the ore body of the formation 2 and saturating the injected solution 3 with mineral leaching products to form a productive solution 4, the productive solution 4 is pumped out through the pumping system 4 with a productive solution 5 fed into the hydrometallurgical processing unit 6, where the metal concentrate is extracted. As the capacity of the injected solution 3, a mixer of solution 7 can be used, in which the injected solution 3 is prepared by mixing the components of the solution 8. The injected solution 3 is fed through the valve 9 to the manifold 10. Into the reservoir 10 periodically, as the injected solution 3 in the formation 2 moves also serves from the tank of the hydraulic medium 11, the hydraulic medium 12 required by the technology, which can be used as sulfuric, nitric, carbonic or sulfuric acid or mixtures thereof, as well as mixed solutions of car sodium hydrogencarbonate (Na 2 CO 3 + NaHCO 3 ), ammonium carbonate-carbonate ((NH 4 ) 2 CO 3 + NH 4 HCO 3 ), sodium carbonate-hydroxide (Na 2 CO 3 + NaOH) or brine with sodium carbonate saturated with CO 2 . The choice of the composition of the hydraulic medium is determined primarily by the mineral composition of the reservoir. The hydraulic medium 12 through the valve 9 is fed into the high pressure pump 13, and then into the reservoir 10, from which it is supplied under pressure above the pressure in the reservoir into the reservoir 2 through a system of injection wells 1. Once in the reservoir 2, the hydraulic medium 12 collides with the injected solution 3, previously filling the reservoir 2, resulting in a hydraulic shock, accompanied by an increase in temperature caused by the heat of hydration of the hydraulic medium 12 in the injected solution 3. The energy of ion hydration N H four +
Figure 00000001
and Cl - is equal in magnitude and is 330 kJ / mol. For sulfuric acid: 84 kJ / mol H 2 SO 4 .

При рН<5,0 равновесие реакции гидролиза NaClO смещается в сторону выделения молекулярного Cl2, при рН менее 3 разложение идет с образованием молекулярного Cl2, повышенная кислотность подавляет гидролиз и облегчает окисление хлорид-ионов в элементарный хлор.At pH <5.0, the equilibrium of the NaClO hydrolysis reaction shifts toward the release of molecular Cl 2 , at pH less than 3, decomposition proceeds with the formation of molecular Cl 2 , increased acidity inhibits hydrolysis and facilitates the oxidation of chloride ions to elemental chlorine.

Совокупность указанных процессов приводит к образованию и дальнейшему развитию трещин 14 в пласте 2, увеличивающих поверхность омывания минералов пласта 2 закачиваемым раствором 3, а также активации процессов массообмена на границе жидкой и твердой фазы, что приводит к повышению производительности процесса извлечения металла из рудного пласта 2, повышению скорости выщелачивающего раствора в рудном массиве пласта 2 от 0,5 до 2-4 метров в сутки, соответственно, интенсивности отбора продуктивного раствора 5 из откачной скважины 4. Кроме того, после подачи гидравлической среды 12 в пласт 2 могут вновь подавать закачной раствор 3, содержащий песок фракции 0.5-2 мм с целью предотвращения кольматации прифильтровой зоны закачных скважин 1. Необходимость применения данной операции зависит от реологических свойств пласта 2, то есть пластических деформаций и подвижности породы пласта 2.The combination of these processes leads to the formation and further development of cracks 14 in the formation 2, increasing the washing surface of the minerals of the formation 2 with the injected solution 3, as well as activation of mass transfer processes at the interface between the liquid and solid phases, which leads to an increase in the productivity of the process of extracting metal from the ore formation 2, increasing the rate of leaching solution in the ore massif of the formation 2 from 0.5 to 2-4 meters per day, respectively, the intensity of the selection of the productive solution 5 from the pumping hole 4. In addition, When hydraulic medium 12 is fed into formation 2, injection solution 3 containing sand of a fraction of 0.5-2 mm can again be fed in order to prevent clogging of the filter zone of injection wells 1. The need for this operation depends on the rheological properties of formation 2, i.e., plastic deformations and rock mobility formation 2.

Для увеличения производительности выбирают направление закачных и откачных скважин с возможностью их смещения относительно вертикали с образованием наклонных закачных 1 и откачных 4 скважин, содержащих протяженный горизонтальный участок с перфорацией. С этой целью наклонно-направленное бурение скважин осуществляют по специальным профилям, которые могут варьироваться таким образом, чтобы верхний интервал ствола наклонной скважины выполнялся вертикальным, с последующим отклонением в запроектированном азимуте. Учитывая высокое давление подачи гидравлической среды 12, для его подачи в пласт 2 могут использоваться насосно-компрессорные скважины (на Фигуре не показаны), пробуренные на некотором расстоянии от закачных скважин 3. Гидравлическая среда может подаваться и через скважины 1. В зависимости от требуемой валентности металла, содержащегося в минералах рудного поля пласта 2, в пласт 2 могут также подавать кислородсодержащий газ или жидкость через скважины 1, создающие требуемый потенциал окисления металла, что позволяет снизить концентрацию кислоты в закачиваемом растворе 3. Например, может быть эффективна добавочная продувка кислородом воздуха, использование растворов Н2О2, NaClO, NaClO3, KMnO4 или суспензии мелкораздробленного MnO2.To increase productivity, choose the direction of the injection and pumping wells with the possibility of their displacement relative to the vertical with the formation of inclined injection 1 and pumping 4 wells containing an extended horizontal section with perforation. To this end, directional drilling of wells is carried out according to special profiles, which can vary so that the upper interval of the borehole of the inclined well is vertical, followed by a deviation in the designed azimuth. Given the high supply pressure of the hydraulic medium 12, pumping wells (not shown in the Figure) drilled at a certain distance from the injection wells 3 can be used to feed it into the formation 2. The hydraulic medium can also be supplied through the wells 1. Depending on the required valency of the metal contained in the minerals of the ore field of formation 2, oxygen-containing gas or liquid can also be supplied to formation 2 through wells 1, which create the required metal oxidation potential, thereby reducing the concentration of lots pumped in solution 3. For example, the additive may be effective oxygen scavenging air, the use of solutions of H 2 O 2, NaClO, NaClO 3, KMnO 4 or MnO 2 slurry of finely divided.

В состав закачиваемого раствора 3 входят хлористый водород - соляная кислота, что необходимо для предотвращения осаждения золота и частичной сорбции его на глинистые минералы, а также раствор гипохлорита натрия, который может производиться непосредственно на месте его применения с помощью электролиза. Остаточный хлорид натрия способствует более эффективному выщелачиванию металлов. В частности, на месторождениях золота продуктовый раствор 5 обогащается тетрахлороауратом (III) водорода (золотохлористоводородной кислотой) - HAuCl4 согласно реакциям:The composition of the injected solution 3 includes hydrogen chloride - hydrochloric acid, which is necessary to prevent the deposition of gold and its partial sorption on clay minerals, as well as a solution of sodium hypochlorite, which can be produced directly at the place of application by electrolysis. Residual sodium chloride promotes more efficient leaching of metals. In particular, in gold deposits, product solution 5 is enriched with hydrogen tetrachloroaurate (III) (hydrochloric acid) - HAuCl 4 according to the reactions:

Figure 00000002
Figure 00000002

При этом свободный хлор образуется при смешении в пласте 2 закачиваемого раствора 3 и гидравлической среды 12, повышающего кислотность раствора до рН 1.5-2.5. Хлор образуется также в результате следующих химических реакций гипохлорита с соляной кислотой:When this free chlorine is formed by mixing in the reservoir 2 of the injected solution 3 and the hydraulic medium 12, which increases the acidity of the solution to pH 1.5-2.5. Chlorine is also formed as a result of the following chemical reactions of hypochlorite with hydrochloric acid:

Figure 00000003
Figure 00000003

Для подавления гидролиза (снижения вклада гидролизованных форм ниже 1%) следует выдерживать условие [Н+][Cl-]>10-4, как указано в [Миронов И.В., Цвелодуб Л.Д. Хлорогидроксокомплексы золота (III) в водных щелочных растворах // Журнал неорганической химии. 2000, т. 45. №4. с. 706-711].To suppress hydrolysis (reduce the contribution of hydrolyzed forms below 1%), the condition [H + ] [Cl - ]> 10 -4 should be maintained, as indicated in [Mironov I.V., Tsvelodub L.D. Chlorohydroxocomplexes of gold (III) in aqueous alkaline solutions // Journal of Inorganic Chemistry. 2000, t. 45. No. 4. from. 706-711].

Для золота (III), и, в частности, для A u C l 4

Figure 00000004
, важным процессом является диспропорционирование, которое регулирует соотношение между формами золота в разных степенях окисления:For gold (III), and, in particular, for A u C l four -
Figure 00000004
, an important process is disproportionation, which regulates the ratio between the forms of gold in different degrees of oxidation:

Figure 00000005
, -lgK=-6.3 [Белеванцев В.И., Пещевицкий Б.И., Земсков С.В. Новые данные по химии соединений золота в растворах. // Известия Сибирского отделения АН СССР, сер. хим. наук. 1976. №4, вып. 2. с. 24-45].
Figure 00000005
, - logK = -6.3 [Belevantsev V.I., Peshchevitsky B.I., Zemskov S.V. New data on the chemistry of gold compounds in solutions. // Proceedings of the Siberian Branch of the Academy of Sciences of the USSR, ser. Chem. sciences. 1976. No. 4, no. 2. s. 24-45].

Высокий окислительно-восстановительный потенциал HAuCl4 делает возможным электрохимический аффинаж золота (Е. Wohlwill, 1874) - процесс, при помощи которого в настоящее время получают основное количество золота с чистотой около 99.99.The high redox potential of HAuCl 4 makes possible the electrochemical refining of gold (E. Wohlwill, 1874), the process by which the bulk of gold with a purity of about 99.99 is currently obtained.

Для восстановления A u C l 4

Figure 00000004
до металлического золота в кислой среде используют железо (II), сернистый газ или сульфитсодержащие препараты, органические восстановители, гидразин N2H4 или его солиRecovery A u C l four -
Figure 00000004
to metallic gold in an acidic environment, iron (II), sulfur dioxide or sulfite-containing preparations, organic reducing agents, hydrazine N 2 H 4 or its salts are used

Figure 00000006
Figure 00000006

Figure 00000007
Figure 00000007

Восстановление сульфитом наиболее распространено. Процесс эффективно проходит при комнатной температуре в сильнокислой (рН<1) среде, которая предотвращает выпадение гидроксидов других металлов [Паддефет Р. Химия золота. 1982. М.: Мир].Sulphite reduction is the most common. The process effectively takes place at room temperature in a strongly acidic (pH <1) environment, which prevents the precipitation of hydroxides of other metals [Paddefet R. Chemistry of gold. 1982. M .: World].

Выбор давления гидравлической среды 12 определяется, в первую очередь, горнотехническими условиями залегания пласта 2 и служит, главным образом, для образования протяженных трещин в результате гидроразрывов пласта 2, что требует применения насосных агрегатов, обеспечивающих скорость закачки не менее 4 куб. м/мин при давлении 40-100 МПа. Если давление превышает горизонтальную составляющую давления в пласте, то образуется вертикальная трещина. В случае превышения давления в пласте 2 формируется горизонтальная трещина. Неоднородность породы пласта 2 и воздействие закачиваемого раствора 3 приводит к разветвлению трещин.The choice of pressure of the hydraulic medium 12 is determined, first of all, by the mining conditions of the bed 2 and serves mainly for the formation of extended cracks as a result of hydraulic fracturing of the bed 2, which requires the use of pumping units that provide an injection speed of at least 4 cubic meters. m / min at a pressure of 40-100 MPa. If the pressure exceeds the horizontal component of the pressure in the reservoir, then a vertical crack is formed. In case of excess pressure in the reservoir 2, a horizontal crack is formed. The heterogeneity of the rock of formation 2 and the effect of the injected solution 3 leads to branching of cracks.

Появление гидроударов при столкновении гидравлической среды 12 и закачиваемой жидкости 3 создает скачок давления (ударную волну), величина которого определяется по формуле Н.Е. Жуковского:The appearance of water hammer in the collision of the hydraulic medium 12 and the injected fluid 3 creates a pressure jump (shock wave), the value of which is determined by the formula N.E. Zhukovsky:

Figure 00000008
Figure 00000008

где ΔР - интенсивность гидроудара, Па;where ΔР is the intensity of hydroblow, Pa;

ρ - плотность жидкости, кг/м3;ρ is the density of the liquid, kg / m 3 ;

ΔV - скачок скорости, м/с;ΔV is the speed jump, m / s;

с - скорость распространения ударной волны (звука) без учета податливости стенок, м/с.C is the propagation velocity of the shock wave (sound) without taking into account the ductility of the walls, m / s.

Из формулы (5) следует, что при скорости гидравлической среды 12 в трубе v=40 м/с, в момент столкновения с фронтом закачиваемой жидкости 3 давление в ней возрастет на величину, равную 4000-6400 кПа, достаточную для образования трещин в породе пласта 2.From formula (5) it follows that at a hydraulic fluid velocity of 12 in the pipe v = 40 m / s, at the moment of collision with the front of the injected fluid 3, the pressure in it will increase by an amount equal to 4000-6400 kPa, sufficient for cracking in the formation rock 2.

Металл извлекается в продуктивный раствор 5 путем ионного обмена в процессе управляемого движения закачиваемой жидкости 3 через пласт 2, предварительно гидрохимически активированный вышеуказанным способом. Тем самым реализуется пульсационно-статический режим с периодическим затоплением выщелачивающим реагентом (закачиваемой жидкостью 3) рудного пласта 2 с естественной и искусственно созданной водопроницаемостью и последующей подачей гидравлической среды 12 и откачкой через откачные скважины 5 полученного продуктивного раствора 5 (фильтрата).The metal is extracted into the productive solution 5 by ion exchange during the controlled movement of the injected fluid 3 through the reservoir 2, previously hydrochemically activated by the above method. Thus, a pulsating-static regime is implemented with periodic flooding by a leaching reagent (injected liquid 3) of the ore bed 2 with natural and artificially created water permeability and subsequent supply of the hydraulic medium 12 and pumping the resulting productive solution 5 (filtrate) through the pumping wells 5.

Применительно к урановым рудам выщелачивание осуществляют на месторождениях урана, приуроченных к обводненным осадочным породам. В закачиваемом растворе 3 предложенного в изобретении состава растворяются такие урановые минералы, как: отенит: Са[UO2|PO4]2·10(12-10)Н2О; ураноспинит: Ca[UO2|AsO4]2·10H2O; цейнерит: Cu[UO2]AsO4]2×10-16H2O; уранофан Ca[UO2(SiO3OH)]2·5H2O; карнотит K2(UO2)2(VO4)2·3H2O; торбернит Cu(UO2)2(PO4)2·12H2O; тюямунит Ca(UO2)2(VO4)2·80H2O; казалит Pb[UO2 SiO4]·H2O; нингиоит CaU(PO4)2·2H2O; давидит (Fe,Ce,U)(Ti,Fe,V,Cr)3(O,OH)7, которые в составе главных урановых рудных месторождениях представлены оксидами (урановая смолка, уранинит, коффинит), ванадатами (карнотит и тюямунит) и комплексными титанатами (браннерит и давидит).For uranium ores, leaching is carried out on uranium deposits confined to flooded sedimentary rocks. In the injected solution 3 of the composition proposed in the invention, such uranium minerals are dissolved as: otenite: Ca [UO 2 | PO 4 ] 2 · 10 (12-10) H 2 O; uranospinite: Ca [UO 2 | AsO 4 ] 2 · 10H 2 O; zenerite: Cu [UO 2 ] AsO 4 ] 2 × 10-16H 2 O; uranofan Ca [UO2 (SiO3OH)] 2 · 5H 2 O; carnotite K2 (UO2) 2 (VO4) 2 · 3H 2 O; torbornite Cu (UO2) 2 (PO4) 2 · 12H 2 O; tyuyamunit Ca (UO2) 2 (VO4) 2 · 80H 2 O; casalite Pb [UO2 SiO4] · H 2 O; Ningoite CaU (PO4) 2 · 2H 2 O; davidite (Fe, Ce, U) (Ti, Fe, V, Cr) 3 (O, OH) 7, which in the main uranium ore deposits are represented by oxides (uranium tar, uraninite, coffinite), vanadates (carnotite and tyuyamunit) and complex titanates (brannerite and davitite).

Гидравлическая среда 12 выполняет две функции: как гидравлическая среда формирования гидроудара и как дополнительный агент выщелачивания. Вторая функция в основном, по экономическим и технологическим причинам, требует применения серной кислоты (для фосфатных, силикатных и серосодержащих пород), азотнокислотного выщелачивания (для богатых рудных концентратов урана или для совместного выделения с ураном тория и РЗЭ из монацитов). Азотная кислота имеет наиболее высокий окислительный потенциал, как реагент для выщелачивания металлов, но она наиболее дорогая, и нитрозные газы при скважинном выщелачивании создают серьезные технические проблемы. Азотную кислоту можно применить в смеси с серной кислотой как мощную окислительную добавку.The hydraulic medium 12 has two functions: as a hydraulic medium for the formation of hydraulic shock and as an additional leaching agent. The second function, mainly for economic and technological reasons, requires the use of sulfuric acid (for phosphate, silicate, and sulfur-containing rocks), nitric acid leaching (for rich ore concentrates of uranium, or for co-separation of thorium and REE from monazites). Nitric acid has the highest oxidizing potential as a reagent for leaching metals, but it is the most expensive, and nitrous gases during downhole leaching pose serious technical problems. Nitric acid can be used in a mixture with sulfuric acid as a powerful oxidizing agent.

Для уран-содержащих карбонатных пород можно применять в качестве реагентов закачиваемой жидкости 3 смеси карбоната-гидрокарбоната натрия (Na2CO3+NaHCO3), карбоната-гидрокарбоната аммония ((NH4)2CO3+NH4HCO3), карбоната-гидроксида натрия (Na2CO3+NaOH) или рассол с карбонатом натрия, насыщенный CO2. Может также быть эффективным использование окислителей - добавочная продувка кислородом воздуха, использование растворов H2O2, NaClO, NaClO3, KMnO4 или суспензии мелкораздробленного MnO2.For uranium-containing carbonate rocks, 3 mixtures of sodium carbonate-hydrogen carbonate (Na 2 CO 3 + NaHCO 3 ), ammonium carbonate-ammonium carbonate ((NH 4 ) 2 CO 3 + NH 4 HCO 3 ), carbonate- sodium hydroxide (Na 2 CO 3 + NaOH) or brine with sodium carbonate saturated with CO 2 . The use of oxidizing agents can also be effective - additional purging with atmospheric oxygen, the use of solutions of H 2 O 2 , NaClO, NaClO 3 , KMnO 4 or a suspension of finely divided MnO 2 .

Уменьшение расхода реагентов и подбор состава закачиваемой жидкости 3 позволяет также минимизировать ущерб для окружающей среды.Reducing the consumption of reagents and the selection of the composition of the injected liquid 3 can also minimize environmental damage.

Таким образом, указанный способ позволит расширить функциональные возможности, повысить надежность и производительность, улучшены экономические показатели способа, технологий и систем на его основе, снижено вредное воздействие на окружающую среду.Thus, this method will expand the functionality, increase reliability and performance, improve the economic performance of the method, technologies and systems based on it, reduce the harmful effects on the environment.

Claims (7)

1. Способ извлечения металлов из руд, включающий последовательную закачку в пласт через систему закачных скважин раствора, содержащего хлористый водород и гипохлорит натрия, откачку продуктивных растворов через систему откачных скважин, отличающийся тем, что после подачи закачного раствора в пласт осуществляют подачу под давлением, превышающим давление в пласте, гидравлической среды, обеспечивающей кислотность раствора рН 1.5-2.5, формирование гидроудара в пласте и являющейся дополнительным выщелачивающим агентом.1. A method of extracting metals from ores, including the sequential injection into the reservoir through a system of injection wells of a solution containing hydrogen chloride and sodium hypochlorite, pumping productive solutions through a system of pumping wells, characterized in that after the injection of the injection solution into the formation, pressure is supplied in excess of the pressure in the reservoir, the hydraulic medium that provides the pH of the solution pH 1.5-2.5, the formation of water hammer in the reservoir and is an additional leaching agent. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве гидравлической среды используют серную, азотную, угольную или сернистую кислоту или их смеси.2. The method according to p. 1, characterized in that as the hydraulic medium using sulfuric, nitric, carbonic or sulfuric acid or mixtures thereof. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве гидравлической среды используют смесевые растворы карбоната-гидрокарбоната натрия (Na2CO3+NaHCO3), карбоната-гидрокарбоната аммония ((NH4)2CO3+NH4HCO3), карбоната-гидроксида натрия (Na2CO3+NaOH) или рассол с карбонатом натрия, насыщенный CO2.3. The method according to p. 1, characterized in that as the hydraulic medium using mixed solutions of sodium carbonate-bicarbonate (Na 2 CO 3 + NaHCO 3 ), ammonium carbonate-bicarbonate ((NH 4 ) 2 CO 3 + NH 4 HCO 3 ), sodium carbonate-hydroxide (Na 2 CO 3 + NaOH) or brine with sodium carbonate, saturated with CO 2 . 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после подачи гидравлической среды в пласт вновь подают закачной раствор, содержащий песок фракции 0.5-2 мм.4. The method according to p. 1, characterized in that after the hydraulic medium is fed into the reservoir, an injection solution containing sand of a fraction of 0.5-2 mm is again fed. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выбирают направление закачных и откачных скважин с возможностью их смещения относительно вертикали.5. The method according to p. 1, characterized in that they select the direction of the injection and pumping wells with the possibility of their displacement relative to the vertical. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для подачи гидравлической среды в пласт используют насосно-компрессорные скважины.6. The method according to p. 1, characterized in that for supplying a hydraulic medium into the formation using pumping wells. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в пласт дополнительно подают кислородсодержащий газ или жидкость. 7. The method according to p. 1, characterized in that the reservoir additionally serves an oxygen-containing gas or liquid.
RU2013150056/03A 2013-11-11 2013-11-11 Method of metal extraction from ores RU2550764C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013150056/03A RU2550764C1 (en) 2013-11-11 2013-11-11 Method of metal extraction from ores

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013150056/03A RU2550764C1 (en) 2013-11-11 2013-11-11 Method of metal extraction from ores

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2550764C1 true RU2550764C1 (en) 2015-05-10
RU2013150056A RU2013150056A (en) 2015-05-20

Family

ID=53283725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013150056/03A RU2550764C1 (en) 2013-11-11 2013-11-11 Method of metal extraction from ores

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2550764C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2594912C2 (en) * 2015-08-07 2016-08-20 Владимир Иванович Лунев Method for development of deep water-flooded deposit of oolitic waste of ironstone ores
RU2600229C2 (en) * 2015-07-24 2016-10-20 Владимир Иванович Лунев Method of development of water-bearing deposit of ironstone ores of oolitic structure

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3647261A (en) * 1970-05-04 1972-03-07 Dow Chemical Co Process for solution mining of silver
RU2246002C1 (en) * 2003-09-02 2005-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Геоприд" Method for extracting gold from ores in place of deposition thereof
RU2413839C2 (en) * 2007-06-28 2011-03-10 Шлюмбергер Текнолоджи Бв Intraformation acid thinner for vicous elastic surface active fluids in salt water
RU2423607C2 (en) * 2009-06-29 2011-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Читинский государственный университет (ЧитГУ) Procedure for downhole leaching metals from ore, alluvial deposits and anthropogenic mineral formations
RU2476610C2 (en) * 2010-12-28 2013-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-внедренческое предприятие "Флюидные Технологии и Экология" Extraction method of metals from metal-containing mineral raw material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3647261A (en) * 1970-05-04 1972-03-07 Dow Chemical Co Process for solution mining of silver
RU2246002C1 (en) * 2003-09-02 2005-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Геоприд" Method for extracting gold from ores in place of deposition thereof
RU2413839C2 (en) * 2007-06-28 2011-03-10 Шлюмбергер Текнолоджи Бв Intraformation acid thinner for vicous elastic surface active fluids in salt water
RU2423607C2 (en) * 2009-06-29 2011-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Читинский государственный университет (ЧитГУ) Procedure for downhole leaching metals from ore, alluvial deposits and anthropogenic mineral formations
RU2476610C2 (en) * 2010-12-28 2013-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-внедренческое предприятие "Флюидные Технологии и Экология" Extraction method of metals from metal-containing mineral raw material

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ХАБИРОВ В.В. и др., "Прогрессивные технологии добычи и переработки золотосодержащего сырья", Москва, Недра, 1994, с.174-206 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2600229C2 (en) * 2015-07-24 2016-10-20 Владимир Иванович Лунев Method of development of water-bearing deposit of ironstone ores of oolitic structure
RU2594912C2 (en) * 2015-08-07 2016-08-20 Владимир Иванович Лунев Method for development of deep water-flooded deposit of oolitic waste of ironstone ores

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013150056A (en) 2015-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105112692B (en) A kind of leaching ore deposit method of ion adsorption type rare earth ore
US4155982A (en) In situ carbonate leaching and recovery of uranium from ore deposits
US3309140A (en) Leaching of uranium ore in situ
CA1098029A (en) Process for recovery of mineral values from underground formations
CN106702181B (en) A kind of leaching method improving ion adsorption type rare earth ore leaching rate
US2896930A (en) Method of recovering uranium from underground deposit
CN103695670B (en) A kind of method improving ion type rareearth leaching rate and mine tailing security
CN102900418A (en) In-situ uranium leaching and mining treatment method by adding O2 into CO2
CN108677005B (en) Method for recovering rare earth by secondary in-situ leaching of weathering crust leaching type rare earth ore
CN109082543B (en) Composite leaching agent for enhanced leaching of weathering crust leaching type rare earth ore
US3792903A (en) Uranium solution mining process
Oryngozhin et al. In-situ leaching technology for uranium deposits
US4243638A (en) Iron EDTA chelate catalyzed oxidation of uranium
CN109989727A (en) A kind of ground-dipping uranium extraction drilling de-plugging anatonosis technique
CN113106272A (en) Ionic rare earth ore leaching-leaching integrated method
RU2550764C1 (en) Method of metal extraction from ores
US4346936A (en) Treatment of subterranean uranium-bearing formations
CN114233258A (en) Fracturing method for difficult-to-leach sandstone uranium deposit reservoir transformation
US5523066A (en) Treatment of lead sulphide bearing minerals
CN108531726A (en) A kind of Tailings Dam Situ Leaching liquid collecting tunnel mining technique and reaction unit
US4572581A (en) In-situ recovery of mineral values
CN115612869B (en) Neutral in-situ uranium ore mountain secondary intensified leaching method
US3915499A (en) Acid pre-treatment method for in situ ore leaching
US4544206A (en) Slug-type in situ recovery of mineral values
US4291920A (en) In situ exploitation of deep set porphyry ores

Legal Events

Date Code Title Description
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20160405

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161112