Месторождения, перспективные для отработки выщелачиванием и растворением

Железо. Для отработки подземным выщелачиванием перспективны оолитовые бурожелезняковые руды, добыча которых традиционными способами нерентабельна из-за низкого содержания и неблагоприятных гидрогеологических условий.

В Аятском бассейне рудная залежь имеет вид пласта средней мощностью 1,8 м. Руды представляют собой кварц-глауконитовые пески с конкреционными и рыхлыми включениями гидроокислов. Покрывающими и подстилающими породами являются глины. Глубина залегания изменяется от 10 до 200 м. В рудах содержится до 0,4% фосфора и 0,2% ванадия.

Показана возможность создания крупных энерго-технологических комплексов, основанных на методе добычи железа выщелачиванием. Рекомендовано первоочередное освоение Аятского и Бакчарского месторождений.

Марганец. Растворимость марганцевых руд в сернистой кислоте обусловливает возможность его добычи подземным выщелачиванием. Проведенный анализ геолого-гидрогеологических условий восточной части Никопольского марганцеворудного бассейна показал, что наиболее перспективным является Новоселовское месторождение. Рудный пласт мощностью 3,3-3,4 м залегает на глубине около 15 м и представлен пизолитовой, конкреционной, кусковой и землистой разностями окисных руд. Пласт перекрыт яблочно-зелеными глинами мощностью 2—5 м, над которыми залегают четвертичные суглинки, и подстилается слоем каолинов мощностью 2—12 м; в основании разреза залегают граниты (рис. 15). На месторождении проведены полупромышленные исследования.

Медь и никель. Медные руды, отрабатываемые подземным способом, должны содержать не менее 1% Cu, а при открытом способе — 0,5—0,7%. В то же время способом выщелачивания выгодна отработка руд с содержанием 0,3—0,4%-В настоящее время выщелачиванием получают 20% мировой добычи меди. Детальная характеристика месторождений меди с точки зрения их разработки геотехнологическими способами приводится в работе Г.Б. Поповой.

Г.Б. Попова подразделяет медные руды применительно к процессам выщелачивания на сульфидные, окисленные и смешанные. Сульфидные руды представлены труднорастворимыми минералами и требуют предварительного окисления или же различных интенсифицирующих воздействий. Однако к этому типу руд относятся наиболее крупные запасы, поэтому именно с ними связаны перспективы развития добычи меди.

Окисленные руды содержат наиболее растворимые минералы меди. Особенно перспективны хризоколловые руды, трудно поддающиеся обогащению при обычных способах добычи. Смешанные руды, содержащие как окисленные, так и сульфидные минералы, встречаются в месторождениях всех типов и легко выщелачиваются, но при этом извлечение зависит от соотношения окисленных и сульфидных минералов.

Важнейшей особенностью медных руд является содержание в них ряда других ценных компонентов: никеля, кобальта, молибдена, железа, титана, цинка, а также редких и рассеянных элементов.

Никель в медно-никелевых месторождениях представлен в основном пентландитом, содержащим в виде изоморфных примесей также до 3% кобальта, металлы платиновой группы, золото, серебро, селен, теллур.

В медных и медно-молибденовых месторождениях встречаются рений, селен, теллур, золото, серебро, кадмий, висмут, германий. В колчеданных месторождениях спутниками меди являются цинк, золото, благородные и редкие металлы.

Запасы медных руд, перспективные для отработки выщелачиванием, целесообразно разделить на три группы:

1. Крупные месторождения руд с низким содержанием меди, приуроченные к коренным породам. Крупные размеры рудных тел позволяют применить для дробления руд ядерные взрывы.

2. Инфильтрационные месторождения медистых песчаников, сложенные хорошо растворимыми минералами меди: водными карбонатами, халькозином, борнитом, хризоколлой. Залежи такого типа при условии проницаемости руд могут отрабатываться выщелачиванием через скважины.

3. Забалансовые участки, целики и отвалы отработанных обычными способами месторождений. Наличие готовых выработок создает благоприятные условия для выщелачивания руд с предварительным дроблением и микробиологической интенсификацией.

В работе приведена оценка возможности микробиологического выщелачивания руд Ловозерского и Печенегского месторождений. Ловозерские руды представляют собой меланомезократовые нориты. Текстура вкрапленная, гнездовопрожилковая, брекчиевидная. Сульфиды представлены пиритом, пеитландитом, халькопиритом, бравоитом, ковеллином. Содержание, %: никеля 0,49; меди 0,34; кобальта 0,02. Сульфидная медно-никелевая руда Печенегского месторождения представляет собой мелкозернистый серпентинит. Рудообразующие минералы представлены пирротином, пентландитом, халькопиритом, магнетитом. Содержание %: никеля 0,56; меди 0,28; кобальта 0,024. Извлечение в лабораторных опытах в течение одного года достигло, %: меди 33, никеля 11,2; кобальта 19,4.

Полупромышленные испытания по выщелачиванию медно-никелевой руды показали, что за 530 сут извлекается до 74% никеля и 22% меди, причем интенсивность микробиологического выщелачивания в два раза выше обычного. Наибольшее промышленное значение имеют средне- и низкотемпературные, инфильтрационные и осадочные месторождения.

Уран. Крупные месторождения урана связаны с осадочными породами. Залежи инфильтрационного типа формируются в результате выщелачивания подземными водами урана из кислых пород и отложения последнего в восстановительной обстановке при переходе урана из шести- в четырехвалентную форму. Инфильтрационные месторождения могут быть связаны с любыми осадочными породами: известняками, песчано-глинистыми отложениями, конгломератами.

Собственно осадочные месторождения связаны с породами, содержащими органогенные вещества: углистыми сланцами, фосфоритами, остатками костей и т. п. Осадочные отложения обычно отличаются крупными размерами и низким содержанием урана.

Одно из первых месторождений, на котором в промышленных масштабах был освоен метод выщелачивания, приурочено к толще песчано-глинистых пород, перекрытых и подстилаемых глинами, (рис. 16).

Уран в рудах находится в основном в сорбированном состоянии на глинах и обугленных растительных остатках. Рудоносный слой одновременно является и водоносным горизонтом, мощность которого составляет 2—6 м.

Коэффициент фильтрации руды и вмещающих пород чрезвычайно изменчив в разрезе и по площади и составляют в среднем 0,2—0,4 м/сут.

В плане водоносный горизонт представляет собой полосу, ограниченную с боков водоупорными породами (погребенное русло).

С точки зрения возможности применения подземного выщелачивания месторождения урана можно разделить на следующие группы:

1. Зоны окисления коренных месторождений. Уран в этих зонах находится в легкорастворимых минералах, руды разрушены и легко вскрываемы. Кислые рудничные воды могут использоваться в качестве выщелачивающего раствора. Запасы таких руд незначительны, поскольку они в большинстве своем отработаны обычными способами.

2. Забалансовые участки месторождений, отработанных шахтами. Наличие готовых подземных выработок обеспечивает высокую эффективность выщелачивания с предварительным дроблением руды взрывами, а также с применением микробиологической интенсификации окислительных процессов.

3. Месторождения в сильнообводненных и неустойчивых осадочных породах. Сюда относится большое число эпигенетических месторождений урана, сформировавшихся в зоне перехода от окислительной к восстановительной обстановке. Проницаемость руд обеспечивает высокое извлечение урана при высокой производительности; в то же время обычные способы разработки этих месторождений часто наталкиваются на неопреодолимые трудности. Капитальные затраты на освоение и себестоимость продукта на таких месторождениях вдвое меньше, чем при отработке шахтой. Подземные воды из фактора, мешающего разработке, превращаются в способствующий фактор.

4. Крупные и глубокозалегающие месторождения с бедными рудами. К этой группе можно отнести осадочные месторождения, приуроченные к углистым сланцам, а также массивы кислых пород, содержащих повышенные концентрации урана. Осадочные месторождения малоперспективны для выщелачивания, так как до сих пор не найдены промышленные способы повышения проницаемости глинистых пород. Что касается месторождений в кислых интрузивных и метаморфических породах, то разработка их вполне реальна уже в недалеком будущем. Крупные размеры залежей позволяют применить для дробления ядерные взрывы.

В перспективе выщелачивание, по-видимому, полностью вытеснит обычные способы разработки эпигенетических, метамор-фогенных, гидротермальных и частично осадочных месторождений урана.

Молибден. Часто является спутником урана и их добывают одновременно. Выщелачиванием могут отрабатываться и собственно молибденовые месторождения.

Золото. Будучи химически инертным, золото встречается чаще всего в самородном виде, а также в виде твердых растворов в серебре, меди, ртути и других металлах.

Подземным выщелачиванием намечается отрабатывать, в первую очередь, забалансовые запасы в районах действующих рудников. Проведенные опыты по цианированию золотоносного материала показали, что среднее извлечение из измельченных проб составляет 54%.

Минеральные соли. По условиям образования различают ископаемые подземные залежи солей, залежи и рассолы современных бассейнов и соленые подземные воды. Мощность ископаемых соляных залежей изменяется от 1—10 до 500—1000 м. Запасы солей в некоторых районах (соленосных провинциях) практически неисчерпаемы. Крупнейшими в России месторождениями калийной соли являются Верхнекамское, Стебниковское, Калушское, Старобинское, Карлюкское. Последнее намечается к отработке подземным растворением. В работе обоснована также перспективность добычи растворением калийных солей Белоруссии. Для разработки растворением в шахтном варианте рекомендовано Старобинское месторождение. На Петриковском месторождении растворением может быть отработан нижний сильвинитовый пласт четвертого горизонта. Исключительно растворением могут отрабатываться залежи, выявленные на глубине более 1000 м.

Большие перспективы связаны с освоением методом подземного растворения калийных солей Гаурдак-Кугитангского района (рис. 17). Калиеносная зона вытянута на расстояние около 110 км. Здесь разведаны Гаурдак-Тюбетаганская, Кугитангская, Карлюкская и Окузбулакская зоны. Калийная соль залегает на глубине от 200 до 1200 м и представляет собой один или несколько пластов сильвинита мощностью от 1 до 16 м. Наличие в районе значительных запасов серы и известняков позволяет решить проблему комплексного использования минеральных богатств района с добычей серы подземной выплавкой, сернистого газа — методом подземной газификации серы, хлористого натрия и калия — подземным растворением. Камеры выщелачивания в солях могут быть использованы для осуществления химических реакций. Отход производства сульфата калия (соляная кислота) может использоваться для получения из известняков углекислоты, нужной для производства соды. Этот процесс можно осуществлять непосредственно в недрах.

Месторождения, перспективные для отработки выщелачиванием и растворением

Бишофит. Значительный интерес для добычи растворением представляют месторождения бишофита, залежи которого выявлены в Нижнем Поволжье среди соленосной толщи кунгурского яруса и образуют от одного до трех мономинеральных пластов. Они залегают на глубине 950 — 1800 м и протягиваются полосой вдоль р. Волги на сотни километров. Мощность пласта в платформенной части составляет 35 м, реже 50—70 м. В зоне развития соляных куполов Прикаспийской впадины бишофит встречается на глубинах от 1000 до 4000 м и образует линзы мощностью до 120 м. Он залегает среди галита и изолирован от последнего прослойкой калийных солей мощностью 1—3 м. В 3—5 м выше бишофиторого пласта прослеживается пласт ангидрита мощностью 7—15 м. Бишофит содержит также до 0,8% брома. Опытная добыча бишофита выщелачиванием ведется на Наримановской площади.

Сода. Месторождения природной соды приурочены к современным озерам и представляют собой донные отложения. Значительные запасы соды приурочены также к грунтовым водам.

В России методом выщелачивания разрабатывают Михайловское месторождение, представляющее собой несколько линз песка и ила, сцементированных солями. Подземные воды вокруг озер также гидрокарбонатно-натриевые с минерализацией до 150 г/л. Выщелачиванием отрабатывают руды с содержанием соды 3% и более. За 9 лет достигнуто извлечение 72% запасов, в то время как извлечение при горном способе не превышало 36%. Ожидается, что суммарное извлечение превысит балансовые запасы.