Санкт-Петербургский  государственный университет

    Геологический факультет

    Кафедра экологической геологии 
 
 

     Курсовая  работа на тему:

     «Разработка месторождений методами выщелачивания» 
 

Научный руководитель: Беляев А.М., канд. геол.-мин. наук,доцент 

Зав. кафедрой: проф. Куриленко В.В.,

Доктор  геол.-мин. наук 

     Студентка: Слесарь Ю.Г., III курс в/о 
 
 
 
 

     Санкт-Петербруг

     2011

     Оглавление

1. Введение           стр. 3

2. Методы выщелачивания        стр. 5

      2.1. Подземное выщелачивание       стр. 8 

      2.2. Бактериальное выщелачивание      стр. 9

      2.3. Кучное выщелачивание       стр.13

3. Физические свойства цианида натрия      стр.18

4. Технология производства цианида,

   применение и воздействие на окружающую среду    стр.20

5. Заключение          стр.23

6. Список литературы         стр.24

 
 

     1. Введение

     Цель  работы – повышение эффективности  экологической реабилитации установок кучного выщелачивания путем разработки метода очистки цианид содержащих сточных вод и штабеля кучного выщелачивания.

     Основная  идея работы заключается  в использовании  метода разложения цианидов путём их сорбции из растворов на поверхность тела гидрофитного растения семейства рясковых при реабилитации земель, нарушенных кучным выщелачиванием.

     Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

      - оценить экологическое состояние   территории земель, нарушенных применением  технологии кучного выщелачивания  месторождении;

     - оценить биолого-экологические характеристики  водных растений как возможных концентраторов токсичных соединений;

     - определить оптимальные режимные  параметры технологии обезвреживания  цианид содержащих сточных вод;

     -  разработать комплекс мероприятий  для реабилитации территорий  установок кучного выщелачивания  после окончания  их эксплуатации.

     Основные  научные положения, выносимые на защиту:

     1. Обезвреживание сточных вод от  цианистых соединений, основанное  на использовании гидрофитных  малоразмерных растений  семейства рясковых, является эффективным природоохранным мероприятием, поскольку радикально снижает содержание цианидов и роданидов до ПДК.

     2. Установленные основные этапы  реабилитации территорий установок  кучного выщелачивания обеспечивают  восстановление нарушенных площадей.

     Научная новизна результатов исследований:

     1. Разработан  новый способ деструкции соединений цианида, основанный на использовании различных добавок (химических удобрений, минералов)  к технологическому раствору с ряской.

     2. Установлены закономерности и  параметры, при которых деструкция  цианидов ряской протекает в  оптимальном режиме.

     3. Разработан  комплекс реабилитации  территории кучного выщелачивания методом биохимической очистки с использованием плавающих гидрофитных растений семейства рясковых.

     Научная и практическая ценность работы:

     Полученные  результаты способствуют решению таких задач, как:

     - снижение отрицательного воздействия  технологии кучного выщелачивания на биогеоценоз территории;

• замена экологически опасного способа обезвреживания отработанных вод кучного выщелачивания  методом хлорирования  более безопасным методом, основанным на использовании гидрофитных малоразмерных растений.

       Методы исследований включают:

      - аналитическое обобщение результатов  изучения влияния кучного выщелачивания   на окружающую среду;

       - анализ проб почвы, породы и отработанных вод участка кучного выщелачивания;

       - гранулометрический анализ почвы;

       - лабораторные технологические исследования по обезвреживанию отходов рудного штабеля     кучного выщелачивания;

       - математическое планирование технологических и экологических параметров;

      - опытно-промышленные испытания очистки сточных вод кучного  выщелачивания.

     В последнее время для добычи многих твердых полезных ископаемых применяют  геотехнологические методы добычи с  использованием буровых скважин. Они  позволяют упростить и удешевить  добычу, производить отработку бедных месторождений, а также месторождений, характеризующихся сложными условиями залегания. Вскрытие рудной залежи осуществляют буровыми скважинами, которые предлагается называть геотехнологическими.

     Геотехнологические  методы добычи полезных ископаемых позволяют снизить в некоторых случаях в 2 - 4 раза капитальные затраты на строительство предприятий, повысить производительность труда по конечной продукции, сократить численность работающих. Кроме того, их применение способствует значительному улучшению условий труда и уменьшению отрицательного воздействия на окружающую среду.

     2. МЕТОДЫ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ

     Выщелачивание горных пород – процесс избирательного растворения и выноса подземными водами отдельных компонентов горных пород. Выщелачивание особенно широко развито в условиях выветривания. Способность воды к выщелачиванию повышается, если в ней присутствуют углекислота и кислород. При выщелачивании из горных пород удаляются прежде всего легко растворимые хлориды Na, K и другие, затем мульфаты Ca и карбонаты Ca. Примером проявление процессов выщелачивания горных пород может служить карст, возникающий в результате действия фильтрующихся вод на соли, гипс, доломиты или известняки. Процессы выщелачивания оказывают существенное влияние на минерализацию подземных вод.

     Примеры выщелачивания

- щелочное извлечение лигнина из древесины,

- растворение в горячей воде сахара из свёклы и сахарного тростника, извлечение металлов из руд и концентратов.

      Технология выщелачивания

      Выщелачивание включает по меньшей мере два процесса: химический — перевод одного из веществ в растворимое состояние, и физико-химический — растворение в воде (экстрагирование).

      Предварительная обработка

      Перед выщелачиванием твёрдое вещество в  случае необходимости подвергают механической обработке (дробление, измельчение) и  химической — вскрытию (окисление или восстановление в пульпе, обжиг, спекание, сульфатизация и др.). Назначение вскрытия — перевод труднорастворимых соединений в легкорастворимые (сульфидов в сульфаты, высших окислов в низшие). Вскрытие совмещается с выщелачиванием, например, при окислительном автоклавном выщелачивании сульфидных руд и концентратов. Типичные промышленные растворители: вода, водные растворы кислот (в основном серной и соляной) и щелочей (аммиак, едкий натр), солей (карбонат натрия), цианиды.

      Выщелачивание осуществляется перемешиванием (агитацией) мелкого твёрдого материала с жидким растворителем в контакте с газообразным реагентом, например, воздухом (Выщелачивание золотых, урановых руд и сульфидных концентратов и др.), просачиванием (перколяцией) жидкого реагента через неподвижный слой твёрдого (Выщелачивание меди из окисленных руд, алюминатов из спечённых бокситов).

      Выщелачивание периодически или непрерывно, прямоточно или противоточно обычно проводят в чанах с механическим, пневматическим или пневмомеханическим перемешиванием при атмосферном давлении; в чанах без перемешивания (в перколяторах или диффузорах); в трубчатых реакторах; в автоклавах при повышенных давлениях и температурах.

      Избирательность выщелачивание определяется химическими  свойствами и концентрацией растворителя, структурой твёрдого вещества и его  физико-химическими свойствами, растворимостью соединений выщелачиваемого вещества в данных условиях. Скорость выщелачивания зависит от удельной поверхности раздела твёрдое — жидкость (то есть от размера частиц твёрдого), разности концентраций растворителя и химических реагентов на поверхности твёрдого и в объёме, вязкости растворителя, величины коэффициента диффузии, интенсивности перемешивания (уменьшение диффузионного слоя, ускорение растворения газообразных реагентов), температуры (увеличение констант скорости реакции и диффузии), парциального давления газообразного реагента (кислорода, сернистого ангидрида и др.) над раствором, концентрации растворимого окислителя, например, сульфата железа. Чаще всего выщелачивание как гетерогенный процесс протекает в диффузионной области, хотя возможны смешанные диффузионно-кинетические или кинетические режимы

      Интенсификация выщелачивания

      Интенсификация  выщелачивание достигается одновременной сорбцией выщелачиваемого компонента на смолах (так называемое диффузионное выщелачивание), внесением бактерий (см. Бактериальное выщелачивание), применением повышенных температур до 300 °C и давлений до 5 Мн/м² (50 кгс/см²) — автоклавное выщелачивание. Иногда выщелачивание осуществляется в режиме «кипящего слоя», с виброперемешиванием, с ультразвуковой кавитацией

      Геотехнология

      Выщелачивание проводят из отвалов бедной руды (кучное выщелачивание) или непосредственно из рудного тела, если руда пористая или трещиноватая. Для создания необходимой трещиноватости руду разрыхляют путём взрывов с использованием обычных взрывчатых веществ или атомных зарядов (подземное выщелачивание). В этих случаях растворы подают на руду сверху, обогащённые (просочившиеся через неё) растворы собирают в выработках снизу, подают их на установку для выделения металла и обеднённый раствор после регенерации растворителя возвращают для повторного использования.

      Эффективность выщелачивания

      Эффективность выщелачивания определяется полнотой извлечения ценных компонентов, концентрацией  извлекаемых компонентов и вредных примесей в конечном растворе, расходом материалов, электроэнергии, пара, затратами рабочей силы, скоростью процесса. 

     2.1. Подземное выщелачивание 

     Одним из геотехнологических методов является метод подземного выщелачивания. Подробнее мы ознакомимся с ним в следующих главах. Подземное выщелачивание полезных ископаемых, метод добычи полезного ископаемого избирательным растворением его химическими реагентами в рудном теле на месте залегания с извлечением на поверхность. ПВ применяется для добычи цветных металлов и редких элементов и др. ПВ относится к фильтрационным процессам и основано на химических реакциях «твёрдое тело - жидкость».

     При подземном выщелачивании проницаемых рудных тел месторождение вскрывается системой скважин, располагаемых рядами, многоугольниками, кольцами. В скважины подают растворитель, который, фильтруясь по пласту, выщелачивает полезные компоненты. Продуктивный раствор откачивается через другие скважины. В случае монолитных непроницаемых рудных тел залежь вскрывают подземными горными выработками, отдельные рудные блоки дробят с помощью буровзрывных работ. Затем на верхнем горизонте массив орошают растворителем, который, стекая вниз, растворяет полезное ископаемое. На нижнем горизонте растворы собирают и перекачивают на поверхность для переработки.