Procédé et installation de lixiviation in situ de minerai

Description

[0001] La présente invention concerne un procédé et une installation de lixiviation in situ de minerais, tels que nickel, cobalt, cuivre, uranium, etc..., à l'aide d'une solution de lixiviation composée d'une solution de base dans laquelle on adjoint de l'oxygène que l'on fait circuler dans une conduite placée dans un puits d'injection, ladite conduite débouchant à son extrémité aval dans une zone de fond dite de lixiviation, avec reprise dans un ou plusieurs puits de récupération d'une solution composite incorporant des composée métalliques extraits du minerai, qui est traitée pour séparar lesdits composés, puis est régénérée avec adjonction éventuelle de produits de base, réoxygénation et recyclage dans ledit conduit de puits d'injection. En pratique, on utilise un réseau d'une pluralité de puits d'injection répartis en surface avec une pluralité de puits de récupération également répartis en surface et à distance des puits d'injection. D'une façon générale, on préfère, à titre d'oxydant, l'oxygène que l'on dissout dans la solution de base, car il est moins onéreux que l'eau oxygénée mais sa faible solubilité dans les solutions aqueuses rend son emploi délicat.

[0002] Le premier inconvénient de l'utilisation de l'oxygène dans une solution de lixiviation réside dans la formation, au moment de l'incorporation de quantités suffisantes d'oxygène, de bulles d'oxygène d'un diamètre supérieur à quelques dizaines de microns, formant ainsi un mélange diphasique qui s'écoule difficilement au travers des micro-fractures de la roche en sorte que l'on est obligé de fracturer artificiellement le minerai entre un puits d'injection et un puits de récupération, par exemple avec des explosifs, ce qui permet le passage de la solution lixiviante diphasique, mais une telle opération de fracturation est délicate et coûteuse.

[0003] C'est la raison pour laquelle, dans une proposition récente rapportée dans le brevet américain No. 4.116.488, on a réalisé une solution lixiviante qui, bien qu'à l'état diphasique, se présente sous forme liquide avec des micro- bulles réparties et l'on s'est efforcé de faire en sorte déviter, lors de l'injection, la coalescence des bulles. D'une façon plus précise, la solution lixiviante diphasique injectée dans la zone de lixiviation est recyclée par un aspirateur du type "Venturi" de façon à empêcher la formation d'une poche gazeuse et, pour améliorer encore la stabilité du mélange diphasique en luttant contre la coalescence des bulles, on prévoit d'ajouter un produit tensio-Eclif dans la solution lixiviante.

[0004] Cette solution connue nécessite un dispositif "Venturi" aménagé au fond du puits, ce qui est délicat et risque d'ailleurs de provoquer des bouchages. En fait, il est illusoire d'espérer maintenir, sans aucune coalescence des bulles, un écoulement d'un fluide diphasique dans un conduit vertical de plusieures centaines de mètres malgré les aménagements rappelés ci-dessus. En outre, dans un conduit vertical d'une telle longueur, la pression est loin d'être constante et en fait croit linéairement depuis le niveau du sol jusqu'au sommet de la zone de lixiviation, où elle atteint une valeur légèrement inférieure à une limite qui correspond à la pression de fracturation de la roche en ce point. En réalité donc, la pression moyenne dans le conduit d'injection vertical est voisine de la moitié de la pression de fracturation au sommet de la zone de lixiviation et par conséquent, le concentration en oxygène dissous est au plus égale à la moitié de ce qu'on pourrait espérer pour la pression opérationnelle dans la zone de lixiviation. Pour toutes ces raisons, le rendement d'utilisation en oxygène est faible, de l'ordre de 40%.

[0005] La présente invention a pour objet un procédé de lixiviation in situ de minerai qui évite tous les inconvénients mentionnés ci-dessus en supprimant à coup sûr toute formation de bulles d'oxygène tout en s'approchant, dans toute la zone de lixiviation de la limite de saturation pour une pression peu inférieure à la pression de fracturation de la roche. Grâce à cette mesure, la solution lixiviante a des propriétés très performantes en ce qui concerne la dissolution du minerai, si bien que l'on peut obtenir un rendement d'utilisation en oxygène très voisin de 100%.

[0006] Le procédé selon l'invention est caractérisé par la combinaison des mesures suivantes:

a) le diamètre interne de la conduite d'injection est choisi, compte tenu du débit volumétrique de la solution lixiviante, de l'accroissement hydrostatique de la pression et de la diminution de pression par pertes de charge lors du transfert de ladite solution lixiviante de l'extrémité amont à l'extrémité aval de ladite conduite, de façon à ce que la pression de ladite solution lixiviante à l'extrémité aval soit sensiblement égale à la pression de ladite solution lixiviante à l'extrémité amont, la pression de ladite solution dans ladite conduite ne devenant jamais, au cours de son transfert dans ladite conduite, notablement inférieure à la valeur de sa pression à l'extrémité amont de ladite conduite, ledit diamètre interne d de la conduite d'injection étant substantiellement déterminé par la relation suivante:

dans laquelle:

Qest le débit volumétrique de la solution en _m³_.s-₁

f=0,0014+0,125 Re-o.32 avec Re=

g=9,81 m.s-²

p est la masse spécifique de la solution en kg._m-₃

!lest la viscosité dynamique de la solution en poiseuille,

b) la pression de la solution lixiviante, à l'extrémité amont de ladite conduite, a une valeur inférieure à la pression de fracturation de la roche au sommet de la zone de lixiviation, de préférence peu inférieure à ladite pression de fracturation;

c) la concentration d'oxygène dissous dans la solution lixiviante, assurée en amont, est inférieure à la limite de saturation pour la pression amont de ladite solution, et de pré- "érence, peu inférieure à ladite limite de saturation.

[0007] Compte tenu du problème posé, à savoir: d'une part avoir une solution concentrée le plus possible en oxygène (donc avoir une pression d'oxygène la plus forte possible), et d'autre part, ne pas avoir risque de dégazage provoquant la formation de bulles d'oxygène gênantes pour l'efficacité du procédé (c'est-à-dire éviter une chute de pression) au cours du transfert de la solution lixiviante dans la conduite d'injection, les études du demandeur l'ont amené à observer que:

-d'une part, dans le cas où la conduite d'injection présente un gros diamètre, la diminution de la pression due aux pertes de charge est inférieure à l'augmentation de pression due à l'effet hydrostatique; la pression de la solution lixiviante à l'extrémité aval de la conduite est donc supérieur à la pression à l'extrémité amont, ce qui implique que l'on n'a pas risque de dégazage, mais que, par contre, on n'a pas dissous autant d'oxygène dans la solution lixiviante que l'on aurait pu;

-d'autre part, dans le cas où la conduite d'injection présente une faible diamètre, la diminution de pression due aux pertes de charges est supérieure à l'augmentation de pression due à l'effet hydrostatique; la pression de la solution lixiviante à l'extrémité aval de la conduite est donc inférieure à la pression à l'extrémité amont, ce qui implique que l'on a pu dissoudre le plus possible d'oxygène dans la solution lixiviante, mais que, par contre, il y a risque de dégazage puisque l'on a une chute de pression le long de la conduite et donc désaturation de la solution.

[0008] Compte tenu de ces observations, le demandeur a imaginé de choisir une conduite d'injection de diamètre tel que, d'une part, les valeurs de la pression de la solution lixiviante soient sensiblement égales à l'extrémité aval et à l'extrémité amont de ladite conduite, d'autre part, la pression de la solution lixiviante au cours de son transfert dans la conduite ne devienne jamais notablement inférieure à la valeur de sa pression à l'extrémité amont de ladite conduite. Ainsi, grâce au procédé de l'invention tel que défini précédemment, on peut établir en surface une teneur en oxygène dissous dans la solution lixiviante voisine de la limite de saturation, sans pour autant provoquer de dégazage intempestif ultérieur puisqu'il n'y a pas de chute de pression importante lors du transfert de la solution lixiviante dans la conduite.

[0009] Selon une première variante du procédé, le diamètre interne de la conduite d'injection est choisi de façon à ce que la pression de la solution lixiviante soit substantiellement constante au cours de son transfert dans ladite conduite. De façon plus précise, on calcule le diamètre interne d de la conduite par des méthodes classiques telles que celles décrites dans le manuel "Unit Operations of Chemical Engineering" de Warren L. Mc Cabe et Julian C. Smith. Par exemple, le diamètre d peut être déterminé par la relation:

dans laquelle:

Q est le débit volumétrique de la solution en m^3.s^-1

f=0,0014+0,125 Re-^O.32 avec Re=

g=9,81 m.s-²

p est la masse spécifique de la solution en kg.m-3

p est la viscosité dynamique de la solution en poiseuille.

[0010] Selon une deuxième variante de réalisation du procédé, le diamètre interne de la conduite d'injection est choisi de façon à ce que la pression de la solution lixiviante augmente, de préférence, légèrement, au cours de son.transfert dans ladite conduite, la valeur de la pression de ladite solution à l'extrémité aval de ladite conduite étant ramenée à une valeur juste égale à celle de la pression de ladite solution à l'extrémité amont de ladite conduite, par détente de ladite solution à travers des moyens d'étranglement placés dans la partie inférieure de ladite conduite.

[0011] Selon une troisième variante de réalisation du procédé, le diamètre interne de la conduite d'injection est choisi de façon à ce que la pression de la solution lixiviante augmente, de préférence, légèrement, au cours de son transfert dans ladite conduite, la valeur de la pression de ladite solution à l'extrémité aval de ladite conduite étant ramenée à une valeur à peine supérieure à celle de la pression de ladite solution à l'extrémité amont de ladite conduite, par détente de ladite solution à travers des moyens d'étranglement placés dans la partie inférieure de ladite conduite. L'écart entre la pression à l'extrémité aval et la pression à l'extrémité amont est de préférence inférieur ou égal à 1 bar.

[0012] Dans le cas des deuxième et troisième variantes du procédé de l'invention, les moyens d'étranglement placés à la partie inférieure de la conduite d'injection peuvent être, par exemple, constitués par un orifice en mince paroi ou par une vanne dont on peut régler l'ouverture par des moyens appropriés placés en surface. Le calcul du diamètre de l'orifice d'étranglement en fonction de l'effet recherché s'effectue par des méthodes classiques telles que celles décrites dans le manuel "Unit Operations of Chemical Engineering" cité précédemment.

[0013] Selon ces deuxième et troisième variantes du procédé le diamètre interne d de la conduite d'injection peut être, par exemple, déterminé par la relation suivante:

dans laquelle:

Qest le débit volumétrique de la solution en m².s^-1

f=0,0014+0,125 Re^-0.32 avec Re=

^g=9,81 _m._s-²

p est la masse spécifique de la solution en kg._m-₃

p est la viscosité dynamique de la solution en poiseuille

[0014] L'invention a également pour objet une installation de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention.

[0015] L'installation de lixiviation in situ de minerai considérée pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus est du genre comprenant un puits d'injection dans lequel est placée une conduite d'injection raccordée, à son extrémité amont, à un oxygénateur lui-même alimenté en solution lixiviante régénérée par une pompe de pression ainsi qu'un organe de mesure de débit. Elle se caractérise en ce que le diamètre interne d de la conduite d'injection est choise de façon à ce que la pression de la solution lixiviante à l'extrémité aval de ladite conduite soit sensiblement égale à la pression de ladite solution lixiviante à l'extrémité amont de ladite conduite, le diamètre interne d de la conduite d'unjection étant déterminé par la relation suivante:

dans laquelle:

Q est le débit volumétrique de la solution en m³.s^-1

f=0,0014+0,125 Re^-0.32 avec Re=

g=9,81 m.s-²

p est la masse spécifique de la solution en kg._m-₃

p est la viscosité dynamique de la solution en pioseuille.

[0016] Selon une variant de réalisation, des moyens d'étranglement sont placés à la partie inférieure de la conduite d'injection.

[0017] Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés sur lesquels:

-la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'un premier mode de réalisation d'une installation selon l'invention;

-la figure 2 représente une vue schématique en coupe d'un deuxième mode de réalisation d'une installation selon l'invention.

[0018] Sur la figure 1, on a représenté une installation qui comporte, dans le sol, une pluralité de puits d'injection, dont un seulement est représenté en (1), qui sont répartis de façon uniforme en surface et de puits de récupération, dont un seulement est représenté en (2), également répartis entre les dits puits d'injection. Chaque puits d'injection est équipé d'une conduite d'injection (3) débouchant à son extrémité aval dans une zone de lixiviation (4). La conduite (3) traverse un joint d'étanchéité (5) avec le puits (1), le joint (5) étant placé un peu au-dessus de l'extrémité aval de ladite condite (3). Chaque conduite d'injection (3) est alimentée en solution lixiviante par un conduit (6) aboutissant d'une à l'extrémité de surface de la conduite d'injection (3), d'autre part à l'extrémité de surface d'un conduit de récupération (7) ménagé dans chaque puits de récupération (2), chaque conduit (7) présentant une extrémité aval à un niveau plus bas que celui d'une conduite d'injection (3), mais cependant en un niveau intermédiaire de la zone de lixiviation (4). Chaque conduit de récupération (7) incorpore une pompe (11) située près de son extrémité aval, qui est mise en mouvement par exemple par un arbre vertical (12) à partir d'un excentrique menant (13). De la sorte, la solution lixiviante chargée en composés métalliques dissous extraits du minerai et qui s'écoule selon le sens de la flèche F est reprise par la pompe (11) et est recyclée par le conduit (6) vers un puits d'injection (3); ce conduit (6) incorpore successivement à partir du conduit de récupération (7), un dispositif de séparation (20), dont on extrait en (21) les métaux de la solution lixiviante, une pompe de pression (22) portant la solution lixiviante à une pression élevée peu inférieure à la pression de fracturation de la roche puis, à cette pression, un oxygénateur à sursaturation (23), un séparateur de phase (24), la phase liquide étant seule dirigée vers le conduits d'injection (3) par un organe de mesure de débit (25), tandis que la phase gazeuse (26) est recyclé par un surpresseur (27) vers l'oxygénateur (23), de préférence sur un conduit d'alimentation en oxygène (28) aboutissant à cet oxygénateur (23). L'oxygénateur (23) est, de préférence, un réacteur du type tuyau tel que décrit, par exemple, dans l'article de l'A.I. Ch. E. Journal de septembre 1964 "Gas Phase Controlled Mass Transfer in Two Phases Annular Horizontal Flow" par J. D. Anderson, R. E. Bellinger et D. E. Lamb.

[0019] Selon un mode de réalisation représenté à la figure 1, on choisit le diamètre interne d de la conduite d'injection (3) (par exemple, selon la relation

de façon telle que la pression de la solution lixiviante, qui avait la valeur P_3aà l'extrémité amont 3a de la conduite (3) reste constante au cours de son transfert dans adite conduite. De façon plus précise, de l'extrémité amont 3a jusqu'à l'extrémité aval 3b, à chaque niveau élémentaire de la conduite (3), la diminution de pression due aux pertes de charges est juste égale à l'augmentation de pression due à l'effet hydrostatique; ce qui fait que la pression de la solution reste constante tout au long de son trajet dans la conduite (3) et que sa valeur P_3bà l'extrémité aval 3b est égale à la valeur P_3a à l'extrémité amont 3a. Ainsi, on peut choisir une valeur de P_3a maximale (mais toutefois légèrement inférieure à la pression de fracturation de la roche), donc une teneur en oxygène dissous la plus élevée possible, sans risque de dégazage de l'oxygène puisque la pression de la solution lixiviante reste constante et que P_3b=P_3a.

[0020] Le fait d'avoir installé en fond d'un conduit de récupération (7) une pompe volumétrique dont le débit est le débit Q transféré par la conduite d'injection (si le nombre de conduits de récupération est égal au nombre de conduites d'injection) permet d'assurer une autorégulation en cas de modification de la perméabilité du terrain intéressé par l'opération. En effet, le changement correspondant de la perte de charge est alors exactement compensé par une variation du niveau h de la solution dans les puits de récupération: le débit Q mesuré par le débimètre (25) et les,pressions aux points (3a) et (eb) sont conservés. Il est à noter qu'aucune vanne ou dispositif similaire n'est nécessaire pour assurer cette régulation.

[0021] D'autre part, si, pour une raison accidentelle, l'écoulement de la solution à travers le terrain venait brusquement à être interrompu (bouchage total), cet incident est facilement détecté en observant une croissance brusque de la pression au point (3a) et une décroissance brusque du débit extrait. On prévient alors une augmentation dangereuse de la pression au point (3b) simplement en arrêtant la pompe d'injection (22).

[0022] Sur la figure 2, on a représenté une installation de lixiviation in situ de minerai dont une grande partie est analogue à l'installation représentée à la figure 1 (les mêmes références ont été affectées aux mêmes éléments). Cette installation comporte une pluralité de puits d'injection (1) et de puits de récupération (2). Chaque puits de récupération (2) est analogue au puits de récupération représenté sur la_figure 1; le conduit de récupération (7) est relié, à son extrémité de surface, à un conduit (6) qui comporte, successivement, un dispositif de séparation (20), une pompe de pression (22), un oxygénateur à sursaturation (23), un séparateur de phases (24), un organe de mesure de débit (25), et qui aboutit à l'extrémité de surface de la conduite d'injection (33) du puits d'injection (1).

[0023] Cette conduite d'injection (33) présente un diamètre supérieur à celui de la conduite d'injection (3) de l'installation de la figure 1. La conduite (33) traverse un joint d'étanchéité (35) qui est placé, par exemple, à la partie supérieure du puits d'injection (1). La conduite (33) comporte à son extrémité aval un orifice en mince paroi (36) qui réduit son diamètre à cet endroit là.

[0024] Selon le mode réalisation représenté à la figure 2, on choisit le diamètre interne d de la conduite d'injection (33) (par exemple selon la relation

de façon telle que le pression de la solution lixiviante qui avait la valeur P_33a à l'extrémité amont (33a) de la conduite (33) augmente, légèrement de préférence, au cours de son transfert dans ladite conduite jusqu'a une valeur P_33c· De façon plus précise, de l'extrémité amont (33a) au niveau (33c juste en amont de l'orifice en mince paroi (36), à chaque niveau élémentaire de la conduite (33), la diminution de pression due aux pertes de charges est inférieure à l'augmentation de pression due à l'effet hydrostatique; ce qui fait que la pression de la solution lixiviante atteint au niveau (33c) une valeur P_33c supérieure, et de préférence légèrement supérieure, à la valeur P_33a. Cette augmentation de pression est compensée par détente de la solution au travers de l'orifice (36) et la pression de la solution lixiviante est ramenée à l'extrémité aval (33b) à une valeur P_33b qui est, selon le diamètre choisi pour l'orifice (36), soit juste égale à la pression amont P₃₃a, soit à peine supérieure à P_33a (l'écart entre P_33b et P_33a, dans ce cas là, ne dépassant pas, de préférence, 1 bar).

[0025] De préférence, l'écart entre la pression P_33c de la solution lixiviante en amont de l'orifice (36) et la pression P_33b de ladite solution en aval dudit orifice (36) est inférieure à 5 bars.

[0026] On donne, ci-dessous, à titre non limitatif, trois exemples de réalisation du procédé conforme à l'invention.

Exemple 1

[0027] On met en oeuvre le procédé dans l'installation représentée à la figure 1.

[0028] La conduite d'injection (3) du puits (1) a une longueur de 110m et un diamètre interne de 18,58mm.

[0029] On envoit la solution lixiviante dans la conduite (3) à un débit de 1,25 1/sec. Cette solution contient 0,5 g/litre d'H₂SO₄, 6,25 g/litre de CaC1₂ et 1,75 g/litre de CaS0₄. Sa concentration en oxygène dissous est de 200 ppm.

[0030] Le température au sol est de 35°C et la température en fond de puits de 40^cC, soit une température moyenne dans la conduite (3) de 37,5°C.

[0031] La pression de la solution lixiviante P_3a, à l'extrémité amont de la conduite (3), est de 6,5 bars. Comme cette pression reste constante tout au long du trajet de la solution dans la conduite (3), la pression P3b à l'extrémité aval de la conduite (3), la pression P_3b à lextrémité aval de la conduite est également de 6,5 bars.

[0032] Dans ces conditions, la concentration maximale en oxygène dissous en fonds de puits est de 200 ppm.

Il est à noter que l'on aurait pu dissoudre en surface dans la solution lixiviante un peu plus que 200 ppm d'oxygène (par exemple 210 ppm). Mais, pour éviter tout risque de dégazage, dû à l'augmentation de température, on dissout un peu moins d'oxygène que la concentration maximale possible.

Exemple 2

[0033] On met en oeuvre le procédé dans l'installation représentée à la figure 2.

[0034] La conduite d'injection (33) du puits (1) a une longueur de 110m et un diamètre interne de 20,96mm. Le diamètre de l'orifice (36) est de 9,23mm.

[0035] La solution lixiviante a la même composition que celle de l'exemple 1. Sa concentration en oxygène dissous est de 200 ppm. Elle est envoyée dans la conduite (33) à un débit de 1,25 1/sec.

[0036] La température moyenne dans la conduite (33) est de 37,5°C (température au sol 35°C et température en fonds 40°C).

[0037] La pression de la solution lixiviante P_33a, à l'extrémité amont de la conduite (33) est de 6,3 bars. Elle augmente légèrement au cours du transfert dans la conduite (33) et atteint au niveau (33c), juste en amont de l'orifice (36), une valeur P_33c de 11 bars. Après passage de la solution dans l'orifice (36), la pression est ramenée à une valeur P_33b de 6,5 bars.

[0038] Dans ces conditions, la concentration maximale en oxygène dissous en fonds de puits est de 200 ppm.

[0039] En ce qui concerne la concentration maximale en oxygène dissous qu'aurait pu avoir la solution lixiviante en surface, on peut faire la même remarque que dans l'exem;le 1 ci-dessus.

Exemple 3

[0040] On met en oeuvre le procédé dans l'installation représentée à la figure 2.

[0041] La conduite d'injection (33) du puits (1) a une longueur de 110m et le joint d'étanchéité est placé à 55m de l'extrémité de surface du puits (1).

[0042] La solution lixiviante contient 0,5 g/litre d'H₂SO, 6,25 g/litre de CaC1₂ et 1,75 g/litre de CaSO₄. Sa concentration en oxygène dissous est de 180 ppm. On l'envoie dans la conduite d'injection (33) à un débit de 1,25 /sec.

[0043] La température au sol est 35°C et en fonds de puits de 40°C, soit une température moyenne dans la conduite (33) de 37.5°C.

[0044] On souhaite que la pression de la solution lixiviante P_33a, à l'extrémité amont de la conduite (33) soit de 5,5 bars et que la pression P_33b à l'extrémité aval de ladite conduite soit de 6,5 bars.

[0045] Dans ces conditions, la concentration maximale en oxygène dissous en fonds de puits est de 180 ppm. - Le diamètre de l'orifice (36) est fonction du diamètre de la conduite (33), du débit de la solution lixiviante, des pressions amont P_33a et aval P_33b choisies, ainsi que des caractéristiques de la solution lixiviante.

[0046] On a représenté, sur la figure 3 jointe, les courbes donnant, compte-tenu des paramètres choisis rappelés ci-dessus, d'une part le diamètre d_o de l'orifice (36), d'autre part la pression P_33c de la solution lixiviante juste en amont de l'orifice (36), en fonction du diamètre interne d de la conduite d'injection (33).

[0047] Ainsi, par exemple, si l'on dispose d'une conduite d'injection de diamètre interne d=21mm, en se reportant à la figure 3, on voit, d'après la courbe (l) que le diamètre d_o de 1 orifice (36) doit être de 9,65m; d'après la courbe (II), on voit que la pression P_33c de la solution lixiviante, juste en amont de l'orifice, atteindra une valeur de 10,35 bars.

[0048] On rappelle que l'écart entre la pression P_33c en amont de l'orifice (36) et la pression P_33b en aval dudit orifice (36) doit être de préférence inférieur à 5 bars. Dans le cas présent, il ne faut donc pas que P_33c dépasse 11,5 bars.

Revendications

1. Procédé de lixiviation in situ de minerai à l'aide d'une solution lixiviante formée d'une solution de base dans laquelle on adjoint de l'oxygène, que l'on fait circuler dans une conduite (3) placée dans un puits d'injection (1), ladite conduite débouchant à son extrémité aval dans une zone de fond (4) dite de lixiviation, avec reprise d'une solution composite incorporant des composés métalliques extraits du minerai, qui est traitée pour séparer lesdits composé, puis régénérée avec adjonction éventuelle de produits de base, réoxygénée et recyclée dans ladite conduite d'injection, caractérisé par la combinaison des mesures suivantes:

a) le diamètre interne d de la conduite d'injection (3) est choisi, compte tenu du débit volumétrique de la solution lixiviante, de l'accroissement hydrostatique de la pression et de la diminution de pression par pertes de charge lors du transfert de ladite solution lixiviante de l'extrémité amont à l'extrémité aval de ladite conduite, de façon à ce que la pression de ladite solution lixiviante à l'extrémité aval soit sensiblement égale à la pression de ladite solution lixiviante à l'extrémité amont, la pression de ladite solution dans ladite conduite ne devenant jamais, au cours de son transfert dans ladite conduite, notablement inférieure à la valeur de sa pression à l'extrémité amont de ladite condite, ledit diamètre interne d de la conduite d'injection étant substantiellement déterminé par la relation suivante:

, dans laquelle:

Q est le débit volumétrique de la solution en m³.s^-1

^g=9,81 _m._s-2

p est la masse spécifique de la solution en kg.m-'

Il est la viscosité dynamique de la solution en poiseuille,

b) la pression de la solution lixiviante, à l'extrémité amont de ladite conduite (3), a une valeur inférieure à la pression de fracturation de la roche au sommet de la zone de lixiviation, de préférence peu inférieure à ladite pression de fracturation;

c) la concentration d'oxygène dissous dans la solution lixiviante, assurée en amont, est inférieure à la limite de saturation pour la pression amont de ladite solution, et de préférence, peu inférieure à ladite limite de saturation.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre interne d de la conduite d'injection est choisi de façon à ce que la pression de la solution lixiviante soit substantiellement constante au cours de son transfert dans ladite conduite.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre interne de la conduite d'injection est choisi de façon à ce que la pression de la solution lixiviante augmente, de préférence légèrement, au cours de son transfert dans ladite conduite, la valeur de la pression de ladite solution à l'extrémité aval de ladite conduite étant ramenée à une valeur juste égale à celle de la pression de ladite solution à l'extrémité amont de ladite conduite, par détente de ladite solution à travers des moyens d'étranglement placés dans la partie inféieure de ladite conduite.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre interne la conduite d'injection est choisi de façon à ce que la pression de la solution lixiviante augmente, de préférence légèrement, au cours de son transfert dans ladite conduite, la valeur de la pression de ladite solution à l'extrémité aval de ladite conduite étant ramenée à une valeur à peine supérieure à celle de la pression de ladite solution à l'extrémité amont de ladite conduite, l'écart entre la pression à l'extrémité aval et la pression à l'extrémité amont étant de préférence inférieur ou égal à 1 bar, par détente de ladite solution à travers des moyens d'étranglement placés dans la partie inférieure de ladite conduite.

5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le diamètre interne d de la conduite d'injection est substantiellement déterminé par la relation suivante:

dans laquelle:

Q est le débit volumétrique de la solution en m^3.s^-1

f=0,0014+0,125 Re^-0,32 avec Re=

^g=9,81 _m._s-2

p est la masse spécifique de la solution en kg._m-₃

p est la viscosité dynamique de la solution en poiseuille.

6. Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'écart entre la pression de la solution lixiviante en aval des moyen d'étranglement et la pression de la solution lixiviante en amont desdits moyens d'étranglement est inférieur à 5 bars.

7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, selon lequel on met en oeuvre un réseau de puits d'injection associé à un réseau de puits de récupération, caractérisé en ce que chaque puits de récupération est équipé d'un conduit de récupération incorporant, en position de fond à un niveau intermédiaire de la zone de lixiviation, une pompe volumétrique à débit constant correspondant au débit nominal d'extraction d'un puits de récupération.

8. Installation de mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 7, du genre comprenant un puits d'injection (1) dans lequel est placée une conduite d'injection (3) raccordée, à son extrémité amont, à un oxygénateur (23) lui-même alimenté en solution lixiviante régénérée par une pompe de pression (22) ainsi qu'un organe de mesure de débit caractérisé en ce que le diamètre interne d de la conduite d'injection (3) est choisi de façon à ce que la pression de la solution lixiviante à l'extrémité aval de ladite conduite (3) soit sensiblement égale à la pression de ladite solution lixiviante à l'extrémité amont de ladite conduite, le diamètre interne d de la conduite d'injection (3) étant déterminé par la relation suivante:

dans laquelle:

Q est le débit volumétrique de la solution en m³._s-¹

f=0,0014+0,125 Re-^0,32 avec Re=

g=9,81 _m._s-₂

p est la masse spécifique de la solution en kg._m-₃

p est la viscosité dynamique de la solution en poiseuille.

9. Installation de lixiviation in situ de minerai selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'oxygénateur (23) est suivi d'un séparateur de phases (24) avec recyclage de la phase gazeuse dans l'oxygénateur.

10. Installation de lixiviation selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'un conduit de récupération (7) est équipé en position de fond d'une (11) volumétrique à débit constant.

11. Installation selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que la conduite d'injection (33) comporte des moyens d'étranglement (36) placés dans sa partie inférieure.

Ansprüche

1. Verfahren zum Auslaugen von Erz an Ort und Stelle mit Hilfe einer Auslaugelösung, die aus einer Stammlösung gebildet wird, in welche man Sauerstoff beifügt und die man in einer Leitung (3) zirkulieren läßt, welche in einem Einspritzschacht (1) angeordnet ist, wobei diese Leitung mit ihrem abstromigen Ende in einer Bodenauslaugezone (4) mündet, mit Wiederaufnahme einer zusammengesetzten Lösung, welche metallische Verbindungen enthält, die aus den Erz ausgezogen sind, welche behandelt wird, um diese Verbindungen abzutrennen, dann mit eventueller Zugabe von Grundprodukten regeneriert wird, wieder mit Sauerstoff angereichert und in dieser Einspritzleitung rezykliert wird, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Maßnahmen:

a) Der Innendurchmesser d der Einspritzleitung (3) wird unter Berücksichtigung des volumetrischen Durchsatzes der Auslaugelösung, des hydrostatischen Anstieges des Druckes und der Druckverminderung durch Druckverluste während des Überganges der Auslaugelösung vom aufstromigen Ende zum abstromigen Ende dieser Leitung, derart ausgewählt, daß der Druck dieser Auslaugelösung am abstromigen Ende im wesentlichen gleich dem Druck dieser Auslaugelösung am aufstromigen Ende ist, der Druck der Lösung in dieser Leitung niemals im Verlaufe seines Überganges in dieser Leitung erheblich unter den Wert seines Druckes am aufstromigen Ende der Leitung abfällt, wobei dieser Innendurchmesser d der Einspritzleitung im wesentlichen durch die folgende Formel bestimmt wird:

Q ist der volumetrische Durchsatz der Lösung in m³.s^-1

f=0,0014+0,125 Re-^0,32 mit Re=

^g=9,81 m . _S-2

p ist die spezifische Masse der Lösung in kg · m^-3

p ist die dynamische Viskosität der Lösung in Poiseuille,

b) Der Druck der Auslaugelösung am aufstromigen Ende dieser Leitung (3) hat einen Wert unter dem Druck des Brechens des Gesteins an der obersten Stelle der Auslaugezone, vorzugsweise etwas unter diesem Brechdruck;

c) Die Konzentration von in der Auslaugelösung eglöstem Sauerstoff, aufstromig gesichert, liegt unter der Sättigungsgrenze für den aufstromigen Druck dieser Lösung und vorzugsweise etwas unter dieser Sättigungsgrenze.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser d der Einspritzleitung derart aus gesucht wird, daß der Druck der Auslaugelösung im Verlaufe seines Überganges in dieser Leitung im wesentlichen konstant ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Einspritzleitung derart ausgewählt wird, daß der Druck der Auslaugelösung im Verlaufe ihres Überganes in dieser Leitung zunimmt, vorzugsweise leicht zunimmt, und der Druckwert dieser Lösung am abstromigen Ende dieser Leitung auf einen Wert gebracht wird gleich dem des Druckes dieser Lösung am aufstromigen Ende dieser Leitung, durch Entspannen dieser Lösung über Drosselungsmittel, die im unteren Teil dieser Leitung angeordnet sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser der Einspritzleitung derart ausgewählt wird, daß der Druck der Auslaugelösung im Verlaufe ihrer Überleitung in dieser Leitung steigt, vorzugsweise leicht steigt, und der Druckwert dieser Lösung am abstromigen Ende dieser Leitung auf einen Wert gebracht wird, der kaum über dem des Druckes dieser Lösung am aufstromigen Ende dieser Leitung ist, wobei der Unterschied zwischen dem Druck am abstromigen Ende und dem Druck am aufstromigen Ende vorzugsweise unter oder gleich 1 bar ist, und zwar durch Entspannen dieser Lösung über Drosselungsmittel, die im unteren Teil dieser Leitung angeordnet sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innerdurchmesser d der Einspritzleitung im wesentlichen durch die folgende Relation bestimmt wird:

in weicher gilt:

Q ist der volumetrische Durchsatz der Lösung in m³· s^-1,

f=0,0014+0,125 Re-^0,32 mit Re=

g=9,81 m · S^-2

p ist die spezifische Masse der Lösung in kg · m^-3

p ist die dynamische Viskosität der Lösung.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zweichen dem Druck der Auslaugelösung abstromig von den Drosselungsmitteln und der Druck der Auslaugelösung aufstromig von diesen Drosselungsmitteln unter 5 bar beträgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, nach welchem man ein Injetionsschachtraster verwendet, weichem ein Wiedergewinnungsschachtraster zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wiedergewinnungsschacht mitiner Wiedergewinnungsleitung ausgestattet ist, die in der Grundposition auf einer Zwischenhöhe der Auslaugezone eine volumetrische Pumpe mit konstantem Durchsatz aufweist, welcher dem Nennextraktionsdurchsatz eines Wiedergewinnungsschachtes entspricht.

8. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, mit einem Einspritz- bzw. Injektionsschacht (1), in welchem eine Einspritzleitung (3) angeordnet ist, die an ihrem aufstromigen Ende mit einem Oxygenator (23) verbunden ist, weicher seinerseits mit regenerierter Auslaugelösung durch eine Druckpumpe (22) versorgt wird, sowie ein Meßorgan für den Durchsatz, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser d der Einspritzleitung (3) derart ausgewählt ist, daß der Druck der Auslaugelösung am abstromigen Ende dieser Leitung (3) im wesentlichen gleich dem Druck dieser Auslaugelösung am aufstromigen Ende dieser Leitung ist, durch die folgende Relation bestimmt wird:

in welcher gilt:

Q ist der volumetrische Durchsatz der Lösung in m³·S^-1

f=0,0014+0,125 Re^-0,32 mit Re=

g=9.81 m . S^-2

p ist die spezifische Masse der Lösung in kg · m^-3

µ ist die dynamische Viskosität der Lösung.

9. Anlage zum Auslaugen von Erz an Ort und Stelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Oxygenator (23) ein Phasentrenner (24) mit Rezyklieren der Gasphase in den Oxygenator - folgt.

10. Anlage zum Auslaugen nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wiedergewinnungsleitung (7) in Grundposition mit einer volumetrischen Pumpe (11) mit konstantem Durchsatz ausgerüstet ist.

11. Anlage nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzleitung (33) Drosselungsmittel (36) aufweist, die in ihrem unteren Teil angeordnet sind.

Claims

1. Method for in situ lixiviation of ore by means of a lixiviation solution formed by a basis solution, in which oxygen is added, which solution is rendered to circulate in a conduit (3) located in an injection shaft (1), the said conduit terminating at its downstream end in a fond lixiviation zone (4), with a resumption of a composed solution incorporating metallic compositions extracted from the ore which solution is treated in order to separate the said compositions, then regenerated by possibly adding base products, reoxidized and recycled in the said injection conduit, characterized by the combination of the following measures:

a) the internal diameter d of the injection conduit (3), considering the volumetric amount of the lixiviation solution, the hydrostatic increase of the pressure and the pressure diminution by loss of charge during the transfer of the said lixiviation solution from the upstream end to the down- steam end of the said conduit, is selected in such a way that the pressure of the said lixiviation solution at the downstream end is essentially equal to the pressure of the said lixiviation solution at the upstream end, the pressure of the said solution in the said conduit, in the course of its transfer in said conduit, never becomes considerably lower than a value of its pressure at the upstream end of the said conduit, the said internal diameter d of the injection conduit being substantially determined by the following relation:

in which:

Q is the volumetrical amount of the solution in m³· s^-1

f=0,0014+0,125 Re^-0.32 with Re=

g= 9,81 m · s^-2

p is the specific mass of the solution in kg . m-³

µ is the dynamic viscosity of the solution in Poiseuille,

b) the pressure of the lixiviation solution at the upstream end of the said conduit (3) has a value lower than the fracture pressure of the rock at the top of the lixiviation zone, preferably a bit lower than the said fracture pressure;

c) the concentration of oxygen dissolved in the lixiviation solution, insured upstream, is lower than the saturation limit for the pressure upstream of the said solution, and preferably a bit lower than the said limits of saturation.

2. Method according to claim 1, characterized in that the internal diameter d of the injection conduit is selected in such a way that the pressure of the lixiviation solution is essentially constant in the course of its transfer in the said conduit.

3. Method according to claim 1, characterized in that the internal diameter of the injection conduit is selected in such a way, that the pressure of the lixiviation solution increases, preferably moderately, in the course of its transfer in the said conduit, the value of the pressure of the said solution at the downstream end of the said conduit being rendered to a value just equal to that of the pressure of the said solution at the upstream end of the said conduit by expansion of the said solution through throttling means located in the lower part of the said conduit.

4. Method according to claim 1, characterized in that the internal diameter of the injection conduit is selected in such a way that the pressure of the lixiviation solution increases, preferably moderately, in the course of its transfer in the said conduit, the value of the pressure of the said solution at the downstream end of the said conduit being rendered to a value hardly superior to that of the pressure of the said solution at the upstream end of the said conduit, the distance between the pressure at the downstrem end and .the pressure at the upstream end being preferably lower or equal to 1 bar, by expansion of the said solution through throttling means located in the lower part of the said conduit.

5. Method according to one of the claims 3 or 4, characterized in that the internal diameter d of the injection conduit is substantially determined by the following relation:

in which:

Q is the volumetric amount of the solution in m³·S^-1

f=0,0014+0,125 Re^-0.32 with Re=

g=9,81 m. s

p is the specific mass of the solution in kg - m-³

p is the dynamic viscosity of the solution.

6. Method according to one of the claims 3 to 5, characterized in that the distance between the pressure of the lixiviation solution downstream of the throttling means and the pressure of the lixiviation solution upstream of the said throttling means is lower than 5 bars.

7. Method according to one of the claims 1 to 6, according to which an injection shaft network associated to a recuperation shaft network is used, characterized in that each recuperation shaft is equipped with a recuperation conduit incorporating, in fond position at an intermediate level of the lixiviation zone, a volumetrical pump with constant amount corresponding to the nominal extraction amount of a recuperation shaft.

8. Installation for the performance of the method according to the claims 1 to 7 of the type comprising an injection shaft (1) in which an injection conduit (3) is located connected with an oxigenator (23) at the upstream end thereof, which oxigenator itself is fed with regenerated lixiviation solution by a pressure pump (22), as well as an amount measuring organ, characterized in that the internal diameter d of the injection conduit (3) is selected in such a way, that the pressure of the lixiviation solution at the downstream end of the said conduit (3) is essentially equal to the pressure of the said lixiviation solution at the upstream end of the said conduit, the internal diameter d of the injection conduit (3) being determined by the following relation:

in which:

Q is the volumetrical amount of the solution in m³ · s^-1

f=0,0014+0,125 Re ^-0'³² with Re=

9=9,81 m · s

p is the specific mass of the solution in kg - m-³

u is the dynamic viscosity of the solution.

9. Installation for in situ lixiviation of ore according to claim 8, characterized in that the oxigenator (23) is followed by a phase separator (24) with recycling the gaseous phase in the oxigenator.

10. Installation for lixiviation according to one of the claims 8 or 9, characterized in that a recuperation conduit (7) is equipped in the fond position with a volumetrical pump (11) with constant amount of power.

11. Installation according to one of the claims 8 to 10, characterized in that the injection conduit (33) comprises throttling means (36) located in its lower part.

Dessins