Amerykańscy naukowcy proponują nową metodę eksploatacji rud miedzi

Ciało 50-letniego górnika strzałowego pracującego w ZG Rudna znaleziono w przodku przysypane skałami

Amerykańskie czasopismo naukowe Science Advances (American Association for the Advancement of Science) z 30 kwietnia br. zamieszcza obszerny materiał związany z nową technologią eksploatacji złóż rud miedzi. Nosi on tytuł: „Toward a more sustainable mining future with electrokinetic in situ leaching” (W kierunku bardziej zrównoważonej przyszłości górnictwa dzięki elektrokinetycznemu ługowaniu in situ).

Międzynarodowy zespół kilkunastu autorów tego opracowania pisze, że praktycznie od epoki brązu (3400-700 lat p.n.e.) do dziś wydobywanie rud metali i ich odzysk jest taki sam, co do metody ich pozyskiwania.

Odpady i rosnące koszty

W wyniku nie zmienionego od tysięcy lat procesu wydobycia rud miedzi powstają gigantyczne tony odpadów. Wystarczy wspomnieć, że odzyskiwany metal to średnio zaledwie ok. 1 proc. urobku, a 99 proc. stanowi odpad składowany w zbiornikach zagrażających bezpieczeństwu mieszkańców. Na dodatek coraz głębsze wydobycie rud miedzi z wyczerpujących się złóż powoduje wzrost kosztów wydobycia, graniczący z jego opłacalnością.

W tych okolicznościach konwencjonalne wydobycie miedzi staje się coraz trudniejsze ze względu na konieczność usuwania, przetwarzania i składowania dużych ilości skały płonnej. Ponadto opłacalność ekonomiczna przetwarzania takiego materiału o obniżonej jakości zależy od ciągłego doskonalenia wydajności technologii wydobywczych. Jest to tym bardziej istotne, że w ostatnich latach popyt na miedź gwałtownie wzrósł i przewiduje się, że do 2050 r., zwiększy się on o dalsze 275–350 proc.

To wszystko było inspiracją dla naukowców do opracowania nowej metody eksploatacji złóż tego metalu. „Podobne rozważania dotyczą również wielu innych metali” - dodają naukowcy. - „W konsekwencji obecny paradygmat wydobywczy można uznać za z natury niezrównoważony i istnieje uznana potrzeba opracowania nowych podejść do bardziej zrównoważonej eksploatacji znanych, ale obecnie nierentownych złóż metali”.

Dwie istniejące technologie

Nowa metoda to elektrokinetyczne ługowanie in situ (EK-ISL), które łączy dwie istniejące technologie: ługowanie in situ (ISL), które obejmuje zastosowanie środka lixiviant do selektywnego rozpuszczania docelowego metalu z ich rudy bez usuwania macierzystej skały, tj. bez wydobywania, oraz elektrokinetyka (EK), która obejmuje zastosowanie ukierunkowanego pola elektrycznego do kontrolowania i przyspieszania transportu (poprzez elektromigrację) lixiviant i rozpuszczonego docelowego metalu w pod powierzchni.

EK, to technologia stosunkowo dojrzała, która została dotychczas zastosowana w wielu dziedzinach techniki, w tym odzysku metali z popiołów lotnych, osadów ściekowych, gleb i odpadów kopalnianych. Jej zastosowanie do odzyskiwania metali z nienaruszonych twardych skał (pierwotnych złóż rudy) jest jednak nowością. W tym przypadku elektrody o przeciwnej biegunowości są umieszczane w rudzie lub wokół niej, z migracją kationów skierowaną w kierunku katody (katod) i migracją anionów w kierunku anody. Środek zmiękczający skały jest wprowadzany przez zewnętrzny zbiornik źródłowy, a wyługowane metale są zbierane do zbiornika docelowego, który zawiera elektrodę (elektrody) wykazującą ładunek przeciwny do docelowego jonu zawierającego metal. Taka konfiguracja pozwala na precyzyjną kontrolę transportu zarówno lixivianta, jak i rozpuszczonego docelowego metalu (metali) w złożu rudy.

Uniwersalne zastosowanie

Sposób wydobycia metali metodą elektrokinetyczną EK-ISL według autorów może mieć również zastosowanie do szerszego zakresu metali dających się wymywać i tego rodzaju typów złóż na całym świecie. Oprócz ługowania złota, które wcześniej zostało zademonstrowane w skali laboratoryjnej, a także miedzi, w tym przypadku EK-ISL, metoda ta ma również potencjalne zastosowanie do szerokiej gamy minerałów zawierających srebro, cynk, kadm, ołów, mangan, lit, molibden, selen, wanad, skand, itr, pierwiastki ziem rzadkich, ind, beryl, chrom, gal, nikiel i kobalt.

Badania terenowe i laboratoryjne

Efektywność tej metody eksploatacji złóż rud miedzi potwierdziły liczne badania laboratoryjne, które wykonano na nienaruszonych próbkach skały. Dokonano wielu udanych eksperymentów oraz obliczeń i analiz teoretycznych, które potwierdziły jej skuteczność. Szczegóły tych badań, ich wyniki oraz możliwości zastosowania tej metody w praktyce znaleźć można na stronach wspomnianego na wstępie naukowego opracowania ogłoszonego na stronach Science Advances.