Моделирование тепломассообменных процессов выщелачивания в рудном штабеле при низких температурах окружающей среды

Представлен вычислительный алгоритм, разработанный для моделирования процесса выщелачивания металла в поперечном сечении штабеля золотосодержащей руды. Модель позволяет прогнозировать процессы конвективного теплои массообмена в теле штабеля и включает уравнения конвективного теплопереноса с учетом возможных фазовых превращений выщелачивающего раствора и изменением его температуры при подаче, а также уравнений конвективной диффузии выщелачивающего раствора и растворенного металла. Отдельным этапом определяется приближенное решение процесса диффузии этих же компонентов в кусковом рудном материале. Суммарные вклады диффузионных потоков по всем рудным кускам, находящимся в реакционной зоне, используются как стоки и источники для соответствующих уравнений конвективной диффузии. Данные, используемые в модели, включают физико-химические, геометрические и эксплуатационные параметры, такие как: содержание выщелачиваемой руды, скорость подачи и концентрация цианида, распределение по размеру кускового материала руды, поперечные габариты штабеля. На основе представленной модели можно прогнозировать как извлечение металла, так и потребление реагентов, используя доступные исходные параметры. Моделирование обеспечит получение обоснованных данных как для предварительного технико-экономические обоснования, так и выбора оптимального режима эксплуатации.

Курилко А. С., Попов В. И. Моделирование тепломассообменных процессов выщелачивания в рудном штабеле при низких температурах окружающей среды // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2021. – № 1. – С. 111–119. DOI: 10.25018/0236-1493-2021-1-0-111-119.

Курилко Александр Сардокович¹ — д-р техн. наук, главный научный сотрудник,
Попов Владимир Иванович¹ — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, e-mail: popov.gtf@mail.ru,
¹ Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского СО РАН, e-mail: popov.gtf@mail.ru.

Попов В.И., e-mail: popov.gtf@mail.ru.

1. Ковлеков И. И., Шерстов В. А., Варлаков П. С., Дмитриев А. А. Опыт кучного выщелачивания золотосодержащих руд в Якутии // Наука и образование. — 2005. — № 1. — С. 21—24.

2. Киселев В. В., Каймонов М. В., Попов В. И. Перспективные направления подземного выщелачивания золота в россыпных шахтах криолитозоны // Горный информационноаналитический бюллетень. — 2018. — № 12. — С. 177—184. DOI: 10.25018/0236-14932018-12-0-177-184.

3. Воробьев А. Е., Погодин М. А., Чекушина Т. В. Классификация методов выщелачивания золота при отрицательных температурах окружающей среды // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 1999. — № 2. — С. 76—80.

4. Алтушкин И. А., Левин В. В., Король Ю. А., Карев Б. В. Опыт подземного выщелачивания руд Гуменского медного месторождения // Цветные металлы. — 2019. — № 5. — С. 17—32. DOI: 10.17580/tsm.2019.05.03.

5. Аренс В. Ж., Фазлуллин М. И., Хрулев А. С., Хчеян Г. Х. Опыт отработки погребенных многолетнемерзлых россыпей золота методом скважинной гидродобычи // Горный журнал. — 2019. — № 1. — С. 41—46. DOI: 10.17580/gzh.2019.01.09.

6. Smith K. E. Cold weather gold heap leaching operational methods // Journal of the Minerals, Metals and Materials Society. 1997. Vol. 49. No 4. Pp. 20—23.

7. McBride D., Gebhardt J., Croft T., Cross, M. Modeling the hydrodynamics of heap leaching in sub-zero temperatures // Minerals Engineering. 2016. Vol. 90, Pp. 77—88.

8. McBride D., Gebhardt J., Croft T., Cross M. Heap leaching: Modelling and forecasting using SFD technology // Minerals. 2018. Vol. 8. No 1. Pp. 107—118.

9. McBride D. Preferential flow behavior in unsaturated packed beds and heaps: Incorporated into CFD model // Hydrometallurgy. 2017. Vol. 171. Pp. 177—185.

10. Masloboev V., Seleznev S., Svetlov A., Makarov D. Hydrometallurgical proctssing of low —grade sulfide ore and mine waste in the arctic region: Perspectives and challenges // Minerals. 2018. Vol. 8. No 10. Pp. 436—442.

11. Попов В. И., Каймонов М. В. Определение оптимальных параметров процесса выщелачивания в рудном штабеле при отрицательных температурах окружающей среды // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2017. — № S24. — С. 292—298. DOI: 10.25018/0236-1493-2017-11-24-292-298.

12. Попов В. И. Новый метод решения задач промерзания в спектре температур // Проблемы и перспективы комплексного освоения месторождений полезных ископаемых криолитозоны: Труды международной научно-практической конференции (г. Якутск 14— 17 июня 2005 г.). Т. 2. — Якутск: Изд-во института мерзлотоведения СО РАН, 2005. — С. 57—59.

13. Lundin L. Hydraulic properties in an operational model of frozen soil // Hydrology. 1990. Vol. 118. Pp. 289—310.

14. Hansson K., Simunek J., Mizogguchi M., Lundin L. C., van Genuchten M. Nh. Water flow and heat transport in frozen soil: Numerical solution and freeze-thaw applications // Vadose Zone Journal. 2004. Vol. 3. Pp. 693—704.

15. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. — М.: Наука, 1964. — С. 487.

16. Ковалев Н. В., Ковалев В. Н., Холоднов В. А. Модифицирование модели «сжимающееся ядро» для описания процесса выщелачивания золота из смеси фракций руды // Известия СПбГТИ(ТУ). — 2015. — № 31. — С. 99–104.