Куча выщелачивания

Выщелачивание кучи -это промышленная добыча , используемая для извлечения драгоценных металлов , меди , урана и других соединений из руды, используя серию химических реакций, которые поглощают определенные минералы и переоценивают их после их деления из других земных материалов. Подобно добыче in situ , добыча выщелачивания кучи отличается тем, что она ставит руду на лайнер, а затем добавляет химические вещества через капельные системы в руду, тогда как добыче на месте не хватает этих лайнеров и подтягивает беременное раствор для получения минералов. Выщелачивание кучи широко используется в современных крупномасштабных операциях по добыче полезных ископаемых, поскольку он производит желаемые концентраты при более низких затратах по сравнению с обычными методами обработки, такими как флотация, возбуждение и выщелачивание НДС. ^{[ 1 ]}

Кроме того, выщелачивание свалки является неотъемлемой частью большинства операций по добыче меди и определяет качество полученного материала, а также другие факторы

Благодаря прибыльности, которую выщелачивание дампа имеет в процессе добычи, то есть он может внести существенный вклад в экономическую жизнеспособность процесса добычи, выгодно включать результаты операции выщелачивания в общую общую оценку проекта. ^{[ 2 ]}

Процесс имеет древнее происхождение; Одним из классических методов производства Copperas (сульфат железа) было наращивание железного пирита и сбора выщелачивания из кучи, которая затем кипятировали с железом для получения сульфата железа (II) . ^{[ 3 ]}

Процесс

Слева: штрафы руды без агломерации. Справа: штрафы руды после агломерации - Улучшение перколяции в результате агломерации.

Производительная руда обычно раздавлена на маленькие кусочки и накапливается на непроницаемом пластиковом или глинистом продувном подушечке, где ее можно орошать раствором для выщелачивания для растворения ценных металлов. В то время как разбрызгиватели иногда используются для орошения, чаще всего используются капельные орошения, чтобы минимизировать испарение , обеспечивать более равномерное распределение раствора для выщелачивания и не повредить обнаженную минерал. Затем раствор просачивается через кучу и выщелачивает как цель, так и другие минералы. Этот процесс, называемый «цикл выщелачивания», обычно занимает с одного или двух месяцев для простых оксидных руд (например, большинство золотых руд) до двух лет для никелевых латеритовых руд. Затем собирают раствор для выщелачивания, содержащий растворенные минералы, обрабатывают на процессовой установке для восстановления целевого минерала, а в некоторых случаях осаждают другие минералы и переработали в кучу после корректировки уровней реагента. Конечное восстановление минерального минерала может варьироваться от 30% от выщелачивания зарядного свалки. Сульфидные медные руды до более чем 90% для руд, которые проще всего выщелачить, некоторые оксидные золотые руды.

Основными вопросами для решения в процессе выщелачивания кучи являются: ^{[ 4 ]}

Могут ли инвестиции в сокрушительную руду быть оправданы потенциальным увеличением восстановления и скорости восстановления?
Как следует изменять концентрацию кислоты с течением времени, чтобы произвести раствор, который можно экономически лечить?
Как форма кучи влияет на оценку восстановления и решения?
При каком -либо данном наборе обстоятельств какой тип восстановления можно ожидать до того, как качество решения выщелачивания упадет ниже критического предела?
Какое восстановление (количественная мера) можно ожидать?

В последние годы добавление агломерационного барабана улучшилось в процессе выщелачивания кучи, позволяя более эффективному выщелачиванию. Роторный барабанный агломератор работает, взяв измельченные рудные штрафы и агломерируя их в более однородные частицы. Это значительно облегчает просеивание выщелачивающего раствора через кучу, пробираясь через каналы между частицами.

Добавление агломерационного барабана также имеет дополнительное преимущество в том, что он способен предварительно смешать раствор для выщелачивания с штрафами руды для достижения более концентрированной гомогенной смеси и позволить выщелачиванию до начала кучи. ^{[ 5 ]}

Несмотря на то, что за последние несколько лет дизайн выщелачивания Heap добился значительного прогресса благодаря использованию новых материалов и улучшенных аналитических инструментов, промышленный опыт показывает, что существует значительные преимущества от расширения процесса проектирования за пределы лайнера и самой горной кучи. Характеристика физических и гидравлических (гидродинамических) свойств руды для излучения фокусируется на прямом измерении ключевых свойств руды, а именно:

Связь между высотой кучи и объемной плотностью руды (профиль плотности)
Взаимосвязь между объемной плотностью и пропущенной способностью (профиль проводимости)
Взаимосвязь между объемной плотностью, пористостью и ее компонентами (микро и макро)
Взаимосвязь между содержанием влаги и пропущенной способностью (кривая проводимости)
Взаимосвязь между вышеупомянутыми параметрами и методами подготовки руды (добыча, сокрушение, агломерация, отверждение и метод размещения)

Теоретический и численный анализ, а также операционные данные показывают, что эти фундаментальные механизмы контролируются масштабными, размерными и неоднородными, которые негативно влияют на масштабируемость металлургических и гидродинамических свойств от лаборатории до поля. Увольнение этих механизмов может привести к ряду практических и финансовых проблем, которые будут резонировать на протяжении всей жизни кучи, влияющей на финансовую прибыль операции. Благодаря процедурам, выходящим за рамки общепринятого металлургического тестирования и интеграции данных, полученных в результате трехмерного мониторинга в реальном времени, получена более полная репрезентативная характеристика физико -химических свойств среды кучи. Это улучшенное понимание приводит к значительно более высокой степени точности с точки зрения создания действительно репрезентативной выборки окружающей среды в куче. ^{[ 6 ]}

Придерживаясь характеристики, определенной выше, можно реализовать более полное представление о среде выщелачивания кучи, что позволяет отрасли отойти от фактического подхода черного ящика к физико-химически инклюзивной модели промышленного реактора.

Драгоценные металлы

Измельченная руда орошается разбавленным щелочным раствором цианида . Раствор, содержащий растворенные драгоценные металлы в беременном растворе, продолжает проникать через измельченную руду, пока не достигнет вкладыша в нижней части кучи, где он сливается в пруд для хранения (беременный раствор). После отделения драгоценных металлов от беременного раствора раствор разбавленного цианида (теперь называемый «бесплодный раствор») обычно повторно используется в процессе обработки кучи или иногда отправляется в промышленное водоочистное сооружение, где лечится остаточный цианид и Остатовые металлы удаляются. В очень высоких зонах осадков, таких как тропики, в некоторых случаях существует избыточная вода, которая затем выгружается в окружающую среду после обработки, создавая возможное загрязнение воды, если лечение не выполняется должным образом. ^{[ Цитация необходима ]}

Производство одного золотого кольца с помощью этого метода может генерировать 20 тонн отходов. ^{[ 7 ]}

Во время фазы экстракции ионы золота образуют комплексные ионы с цианидом:

{\ce {{Au+ (s)}+ 2CN^- (aq) -> Au(CN)2^- (aq)}}

Выздоровление золота легко достигается с помощью окислительно -восстановительной реакции:

{\ce {{2Au(CN)2^{-}(aq)}+Zn(s)->{Zn(CN)4^{2}-(aq)}+2Au(s)}}

Наиболее распространенными методами удаления золота из раствора являются либо использование активированного углерода для избирательного поглощения его, либо процесс Merrill-Crowe , где цинка добавляется порошок , чтобы вызвать осаждение золота и цинка. Прекрасным продуктом может быть либо Doré (золотые батончики), либо осадок цинкового золота, который затем усовершенствовается в других местах.

Медные руды

Метод аналогичен вышеуказанному методу цианида, за исключением того, что серная кислота используется для растворения меди из его руд. Кислота переработана из растворителя цепи экстракции (см. Электровининг экстракции растворителя , SX/EW) и повторно используется на подушечке для выщелачивания. Побочным продуктом является сульфат железа (II) , ярзот , который производится как побочный продукт выщелачивающего пирита , а иногда даже ту же серную кислоту, которая необходима для процесса. Как оксидные, так и сульфидные руды могут быть выщелачиваются, хотя циклы выщелачивания сильно отличаются, а выщелачивание сульфида требует бактериального или био-выводящего компонента.

В 2011 году выщелачивание, как выщелачивание кучи, так и выщелачивание на месте , произвели 3,4 миллиона метрических тонн меди, 22 процента мирового производства. ^{[ 8 ]} Самые большие операции по выщелачиванию меди в Чили, Перу и на юго -западе Соединенных Штатов.

Несмотря на то, что выщелачивание кучи является низкой стоимостью, он обычно имеет скорость восстановления 60-70%. Обычно это наиболее выгодно с низкорослыми рудами. Руды более высокого уровня обычно проводятся через более сложные процессы фрезерования, где более высокие восстановления оправдывают дополнительную стоимость. Выбранный процесс зависит от свойств руды.

Конечный продукт - катодная медь.

Никелевые руды

Этот метод представляет собой метод выщелачивания кислотной кучи, подобный методу меди в том, что он использует серную кислоту вместо раствора цианида, чтобы растворить мишень минералов из измельченной руды. Количество требуемой серной кислоты намного выше, чем для медных руд, до 1000 кг кислоты на тонну руды, но 500 кг чаще. Первоначально этот метод был запатентован австралийским шахтером BHP и коммерциализируется Cerro Matoso в Колумбии, дочерней компании BHP, полностью принадлежащей BHP; Вейл в Бразилии; и европейский никель для рок -латерита вклада Турции, шахты Талвиваара в Финляндии, Балканах и Филиппинах. В настоящее время в Финляндии работают сульфидный HL, работающий в Финляндии.

Восстановление никеля от растворов выщелачивания гораздо сложнее, чем для меди и требует различных стадий удаления железа и магния, и процесс производит как выщелащенные остатки руды («Рипио»), так и химические осадки с завода восстановления (главным образом остатки оксида железа, магний). сульфат и сульфат кальция ) в примерно равных пропорциях. Таким образом, уникальной особенностью выщелачивания кучи никеля является необходимость в зоне утилизации хвоста.

Конечным продуктом могут быть осадки гидроксида никеля (NHP) или смешанные металлические гидроксидные осадки (MHP), которые затем подвергаются обычным плавкам для получения металлического никеля.

Урановые руды

Подобно выщелачиванию оксидной оксидной меди, также с использованием разбавленной серной кислоты. Рио Тинто коммерциализирует эту технологию в Намибии и Австралии ; Французская компания по ядерному топливу Orano , в Нигере с двумя шахтами и Намибией; и несколько других компаний изучают свою осуществимость.

Конечным продуктом является Yellowcake и требует значительной дальнейшей обработки для производства подачи топлива.

Аппарат

В то время как большинство горнодобывающих компаний перешли с ранее принятого метода спринклера к просачиванию медленно капающих химических веществ, включая цианид или серную кислоту ближе к фактическому рудному слою, ^{[ 9 ]} На протяжении многих лет на протяженных подушках куча не изменилась. Есть еще четыре основных категории прокладки: обычные, выбросы, наполнения долины и накладки включения/выключения. ^{[ 10 ]} Как правило, каждая площадка имеет только один геомембранный лайнер для каждой площадки с минимальной толщиной 1,5 мм, обычно толще.

Обычные простые подушки в дизайне используются в основном для плоских или мягких участков и держат более тонкие слои измельченной руды. Свалки шлепов держат больше руды и обычно могут обрабатывать менее плоскую местность. Заполнения долины - это прокладки, расположенные на долине или уровнях, которые могут удержать все, что впадает в это. Вкл/выключение включает в себя значительно большие нагрузки на колодки и удаление и перезагрузка после каждого цикла.

Многие из этих шахт, которые ранее имели глубины копания около 15 метров, копаются глубже, чем когда -либо прежде, до накладки материалов, примерно 50 метров, иногда больше, что означает, что для размещения всей земли вытесняются, прокладки должны будут удерживать Более высокие веса из более измельченной руды содержатся в меньшей области (Lupo 2010). ^{[ 11 ]} С таким увеличением наращивания возникает потенциал для снижения урожайности или качества руды, а также потенциальных слабых пятен в подкладках или областях повышенного подготовки давления. Это наращивание по -прежнему может привести к проколам в лайнере. По состоянию на 2004 год, которые могут снизить потенциальные проколы и их протекание, все еще обсуждались из -за их склонности к увеличению рисков, если на амортизацию было помещено слишком большое веса на слишком большой поверхности (Thiel and Smith 2004). ^{[ 12 ]} Кроме того, некоторые лайнеры, в зависимости от их состава, могут реагировать со солями в почве, а также с кислотой от химического выщелачивания, чтобы повлиять на успешность лайнера. Это может быть усилено с течением времени. ^{[ Цитация необходима ]}

Экологические проблемы

Эффективность

Для извлечения экстрактного эквивалентного количества минералов по сравнению с фрезезой, для извлечения эквивалентного металлургического обработки по сравнению с фрезерованием хорошо подходит для добычи выщелачивания. Значительно сниженные затраты на обработку компенсируются пониженной доходом, как правило, приблизительно 60-70%. Количество общего воздействия на окружающую среду, вызванное выщелачиванием кучи, часто ниже, чем более традиционные методы. ^{[ Цитация необходима ]} Это также требует меньшего потребления энергии для использования этого метода, что многие считают экологической альтернативой.

Государственное регулирование

В Соединенных Штатах Генеральный закон о горнодобывающей промышленности 1872 года дал права на изучение и добычу на общественного достояния земле ; Первоначальный закон не требовал повторной прокалы (Woody et al. 2011). Требования к мелиорации по добыче земли на федеральной земле зависели от требований штата до принятия Федеральной земельной политики и управления в 1976 году. В настоящее время добыча полезных ископаемых на федеральной земле должна иметь утвержденный правительством план добычи и рекультивации до начала добычи полезных ископаемых. Требуются рекультивационные связи. ^{[ 13 ]} Добыча полезных ископаемых на федеральной, штатной или частной земле подлежит требованиям Закона о чистом воздухе и Закона о чистой воде .

Одним из решений, предложенных для проблем рекультивации, является приватизация земли, которая должна быть добывана (Woody et al. 2011).

Культурные и социальные проблемы

С ростом движения окружающей среды также стало повышенной оценкой социальной справедливости, а в последнее время добыча продемонстрировала аналогичные тенденции. Общества, расположенные вблизи потенциальных мест горнодобывающих мест, подвергаются повышению риска, чтобы подвергаться несправедливости, поскольку их окружающая среда влияют изменения в добываемых землях - либо государственные, либо частные, которые могут в конечном итоге привести к проблемам социальной структуры, идентичности и физического здоровья (Franks 2009). ^{[ 14 ]} Много ^{[ ВОЗ? ]} Утверждали, что, ездя на велосипеде минной власти через местных жителей, это разногласия можно сдать, поскольку обе группы интересов имели бы общие и равные голоса и понимание в будущих целях. Тем не менее, часто трудно соответствовать корпоративным интересам горнодобывающей промышленности с местными социальными интересами, и деньги часто являются решающим фактором в успехах любых разногласий. Если сообщества способны чувствовать, что они имеют достоверное понимание и власть в вопросах, касающихся их местной окружающей среды и общества, они с большей вероятностью будут терпеть и поощрять положительные преимущества, связанные с добычей полезных ископаемых, а также более эффективно способствуют альтернативным методам для выщелачивания. добыча полезных ископаемых с использованием их интимных знаний о местной географии (Franks 2009).

Примеры

Смотрите также

Ссылки

^ Petersen, J. & Dixon, DG (2002). Термофильная выщелачивание кучи концентрата халькопирита. Minerals Engineering , 15 (11), 777-785.
^ Буффард, Сильви С. и Дэвид Г. Диксон. «Исследовательское исследование гидродинамики процессов выщелачивания кучи». Металлургические и материалы транзакции B 32,5 (2001): 763-776.
^ Индустриальная Англия в середине восемнадцатого века, природа , том 83, № 2113, четверг, 28 апреля 1910 года; стр. 267.
^ Роман, Рональд Дж., Блэр Р. Беннер и Джордж В. Беккер. «Диффузионная модель для выщелачивания кучи и ее применения для масштабирования». Trans Soc Min Eng, AIME 256.3 (1974): 247-252.
^ «Агломерационные барабаны в процессе выщелачивания кучи» . Feeco International, Inc. Получено 21 февраля 2013 года .
^ Guzmán-Guzmán, A., Y. Cáceres Hernández, O., Srivastava, R. & W. Jones, J. (2014). Интегрированное управление процессом для повышения производительности выщелачивания кучи. Документ, представленная на второй международной конференции по решению Heap Leach, Lima, Peru.
^ Гейдж Б. и Г. 2008. Американское возмущение . США: Хьюман Райтс Вотч.
^ Геологическая служба США, 2011 год Minerals Yearbook - Copper , 2012.
^ Krauth, Richard G. 1991 Контролируемая система перколяции и метод для майнинга выщелачивания кучи. Патент США 5 005,806. 9 апреля 1991 года.
^ Тиль, Ричард и Марк Э. Смит, 2004 г. Обзор практики. Обзор вопросов дизайна прощеивания кучи. Геотекстилы и геомембраны 22 (5): 555-568
^ Lupo, Джон Ф. 2009 Liner System Design для кучи выщелачивания. Геотекстилы и геомембраны 28 (12): 163-173
^ Тиль, Ричард и Марк Э. Смит, 2004 г. Обзор практики. Обзор вопросов дизайна прощеивания кучи. Геотекстилы и геомембраны 22 (5): 555-568
^ Невада Отделение полезных ископаемых, современная мелиоративная мелиорация 2013-07-02 на The Wayback Machine .
^ Фрэнкс, Даниэль 2009 г. Избегание конфликта в общине в мине: от диалога до общих фьючерсов. В: Жак Вирц и Крис Моран, Материалы первого международного семинара по экологическим вопросам в горнодобывающей промышленности. Enviromine 2009, Сантьяго, Чили, (XX). 30 сентября- 2 октября 2009 г.

Внешние ссылки

[1] Petersen, J. & Dixon, DG (2002). Термофильная выщелачивание кучи концентрата халькопирита. Minerals Engineering , 15 (11), 777-785.

[2] Буффард, Сильви С. и Дэвид Г. Диксон. «Исследовательское исследование гидродинамики процессов выщелачивания кучи». Металлургические и материалы транзакции B 32,5 (2001): 763-776.

[3] Индустриальная Англия в середине восемнадцатого века, природа , том 83, № 2113, четверг, 28 апреля 1910 года; стр. 267.

[4] Роман, Рональд Дж., Блэр Р. Беннер и Джордж В. Беккер. «Диффузионная модель для выщелачивания кучи и ее применения для масштабирования». Trans Soc Min Eng, AIME 256.3 (1974): 247-252.

[5] «Агломерационные барабаны в процессе выщелачивания кучи» . Feeco International, Inc. Получено 21 февраля 2013 года .

[6] Guzmán-Guzmán, A., Y. Cáceres Hernández, O., Srivastava, R. & W. Jones, J. (2014). Интегрированное управление процессом для повышения производительности выщелачивания кучи. Документ, представленная на второй международной конференции по решению Heap Leach, Lima, Peru.

[7] Гейдж Б. и Г. 2008. Американское возмущение . США: Хьюман Райтс Вотч.

[8] Геологическая служба США, 2011 год Minerals Yearbook - Copper , 2012.

[9] Krauth, Richard G. 1991 Контролируемая система перколяции и метод для майнинга выщелачивания кучи. Патент США 5 005,806. 9 апреля 1991 года.

[10] Тиль, Ричард и Марк Э. Смит, 2004 г. Обзор практики. Обзор вопросов дизайна прощеивания кучи. Геотекстилы и геомембраны 22 (5): 555-568

[11] Lupo, Джон Ф. 2009 Liner System Design для кучи выщелачивания. Геотекстилы и геомембраны 28 (12): 163-173

[12] Тиль, Ричард и Марк Э. Смит, 2004 г. Обзор практики. Обзор вопросов дизайна прощеивания кучи. Геотекстилы и геомембраны 22 (5): 555-568

[13] Невада Отделение полезных ископаемых, современная мелиоративная мелиорация 2013-07-02 на The Wayback Machine .

[14] Фрэнкс, Даниэль 2009 г. Избегание конфликта в общине в мине: от диалога до общих фьючерсов. В: Жак Вирц и Крис Моран, Материалы первого международного семинара по экологическим вопросам в горнодобывающей промышленности. Enviromine 2009, Сантьяго, Чили, (XX). 30 сентября- 2 октября 2009 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]