Исследование влияния неоднородного строения рудного шта-беля на его тепловой режим при кучном выщелачивании золота в холодном климате

Исследование строения рудного штабеля геофизическими методами проводилось на полигоне кучного выщелачивания месторождения «Северное» в Якутии 
с ноября 2022 по июль 2024 гг. Зимой применялись георадиолокация и бесконтактное измерение электрического поля, летом – георадиолокация и электротомография. Эти методы позволяют определить электрофизические свойства пород и зоны насыщения раствором. Компьютерное моделирование теплового режима штабеля в программном комплексе Frost 3D учитывало неоднородное строение. Полевые исследования рудного штабеля в разные сезоны и при различных режимах орошения показали, что комплексное использование георадиолокации и электротомографии обеспечивает точное описание его сложного строения и состояния. В штабеле формируются зоны переуплотнения и негабаритов с пустотами, где меняется направление фильтрационных потоков. Расчеты показали, что для сохранения положительных температур в рудном штабеле температура растворов должна быть не ниже +3 °С, а скорость фильтрации зимой не ниже 0,5 м/сут. Теплоизоляция рудного штабеля поддерживает положительную температуру. Уплотненные зоны с низкой фильтрацией замедляют выравнивание температуры на 3–6 месяцев. Повышение температуры увеличивает их проницаемость, меняя общий поток фильтрации. Породы под такими зонами исключаются из равномерного орошения и выщелачивания на 3–4 месяца и более. Уплотненные зоны существенно влияют на температурный режим рудного штабеля, особенно в нижнем ярусе.

Каймонов М. В., Прудецкий Н. Д., Федорова Л. Л., Саввинов И. И. Исследование влияния неоднородного строения рудного шта-беля на его тепловой режим при кучном выщелачивании золота в холодном климате // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 1. – С. 127–145. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_1_0_127.

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (код (шифр темы) FWRS-2026-0054, регистрационный номер № 1025031700052-4-1.5.1), FWRS-2025-0047 регистрационный номер № 1025041400027-4.

Каймонов Михаил Васильевич¹ — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, e-mail: gtf@igds.ysn.ru, ORCID ID: 0000-0002-2506-8349, 
Прудецкий Николай Дмитриевич¹ — канд. техн. наук, научный сотрудник, e-mail: ndprudetskii@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-7570-2985, 
Федорова Лариса Лукинична¹ — канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, e-mail: lar-fed-90@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-5002-6140, 
Саввинов Иннокентий Иннокентьевич¹ — ведущий инженер, e-mail: geophyzicist@mail.ru, ORCID ID: 0009-0005-1256-2689, 
¹ Федеральный исследовательский центр «Якутский научный центр Сибирского отделения РАН» Институт горного дела Севера им. Н.В. Черского Сибирского отделения РАН (ИГДС СО РАН).

Каймонов М.В., e-mail: gtf@igds.ysn.ru.

1. Батугина Н. С., Хоютанов Е. А. Проблемы и перспективы освоения минерально-сырьевой базы твердых полезных ископаемых северо-востока Республики Саха (Якутии) // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. — 2025. — № 1 (192). — С. 50—62.

2. Батугина Н. С., Ткач С. М., Хоютанов Е. А., Данилова В. Е. Оценка минерально-сырьевой базы золота северо-восточной Якутии // Горный журнал. — 2024. — № 2. — С. 11—16.

3. Хабиров В. В., Забельский В. К., Воробьев А. Е. Прогрессивные технологии добычи и переработки золотосодержащего сырья. — М.: Недра, 1994. — 268 с.

4. Кашуба С. Г., Лесков М. И. Кучное выщелачивание в российской практике — обзор опыта и анализ перспектив // Золото и технологии. — 2014. — № 1(23). — С. 10—14.

5. Шумилова Л. В., Хатькова А. Н., Мязин В. П., Лесков А. С. Круглогодичное кучное выщелачивание золота в криолитозоне // Металлург. — 2020. — № 10. — С. 56—64.

6. Medina D., Anderson C. G. A review of the cyanidation treatment of copper-gold ores and concentrates // Metals. 2020, vol. 10, no. 7, article 897. DOI: 10.3390/met10070897.

7. Ghorbani Y., Franzidis J-P., Petersen J. Heap leaching technology — current state, innovations and future directions: A review // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2015, vol. 37, no. 2. DOI: 10.1080/08827508.2015.1115990.

8. Mellado M. E., Lucay F. A., Cisternas L. A., Gálvez E. D., Sepúlveda F. D. A posteriori analysis of analytical models for heap leaching using uncertainty and global sensitivity analyses // Minerals. 2018, vol. 8, article 44. DOI: 10.3390/min8020044.

9. Ordóñez J. I., Condori A., Moreno L., Cisternas L. A. Heap leaching of caliche ore. Modeling of a multicomponent system with particle size distribution // Minerals. 2017, vol. 7, article 180. DOI: 10.3390/min7100180.

10. Robertson S. W., Van Staden P. J., Cherkaev A., Petersen J. Properties governing the flow of solution through crushed ore for heap leaching // Hydrometallurgy. 2022, vol. 208, article 105811. DOI: 10.10165/J.HYDROMET.2021.105811.

11. Маринин М. А., Карасев М. А., Поспехов Г. Б., Поморцева А. А., Кондакова В. Н., Сушкова В. И. Комплексное изучение фильтрационных свойств окомкованных песчано-глинистых руд и режимов фильтрации в штабеле кучного выщелачивания // Записки Горного института. — 2023. — Т. 259. — С. 30—40. DOI: 10.31897/PMI.2023.7.

12. Игнатов А. А. Физико-химические процессы горного производства (математические модели выщелачивания руд и оттаивания мерзлых пород). — М.: Наука, 1986. — 96 с.

13. Татауров С. Б. Трансформация и переработка золотосодержащего сырья в криолитозоне. — М.: Изд-во «Горная книга», 2008. — 318 с.

14. Татаринов С. М., Хомутов А. В., Косяков О. В., Седых В. И. Применение кучного выщелачивания золота в условиях Крайнего Севера // Цветные металлы. — 2010. — № 11. — С. 44—45.

15. Ковалев В. Н., Муслимов Б. А., Клепиков А. С. Математическое моделирование кучного выщелачивания золота в зонах многолетней мерзлоты // Горный журнал. — 2013. — № 7. — С. 37—40.

16. Каймонов М. В., Матвеев А. И., Хосоев Д. В. Моделирование теплового режима рудного штабеля при кучном выщелачивании золота в холодном климате // Горная промышленность. — 2025. — № 1. — С. 102—108.

17. McBride D., Gebhardt J., Croft T., Cross M. Modeling the hydrodynamics of heap leaching in sub-zero temperatures // Minerals Engineering. 2015, pp. 1—26. DOI: 10.1016/j.mineng.2015.11.005.

18. McBride D., Gebhardt J., Croft N., Cross M. Heap leaching: Modelling and forecasting using CFD technology // Minerals. 2018, vol. 8, article 9. DOI: 10.3390/min8010009.

19. Miskolczi I. Accounting for complexity in draindown modeling for heap leach closure / Proceedings of Heap Leach Solutions 2022. 2022, Sparks, Nevada, USA, pp. 231—243. https://www.heapleachsolutions.ca/WPwebsite/wp-content/uploads/2022/10/Proceedings-of-Heap-Leach-Solutions-Conference-2022.pdf.

20. Баянов А. Е. Группировка мероприятий и инженерных идей для эффективного кучного выщелачивания в условиях отрицательных температур / Кулагинские чтения: XII Международная научно-практическая конференция. Ч. VI. — Чита: ЗабГУ, 2012. — С. 33—35.

21. Winterton J., Martin A. Process operations considerations at Victoria Gold Corp.’s Eagle Gold Mine / Proceedings of Heap Leach Solutions 2022. 2022, Sparks, Nevada, USA, pp. 143—154. https://www.heapleachsolutions.ca/WPwebsite/wp-content/uploads/2022/10/Proceedings-of-Heap-Leach-Solutions-Conference-2022.pdf.

22. Ribolini A., Forte E., Khajuria V., Colucci R. R., Paro L., Guglielmin M. Scratching beneath the surface: Using Ground-Penetrating Radar to disentangle pronival ram-parts, embryonic rock glaciers and moraines (Gardetta Plateau, Southwestern Alps) // Geomorphology, 2025, vol. 474, article 109647. DOI: 10.1016/j.geomorph.2025.109647.

23. Santina I., Forte E., Nicora M., Ponti S., Guglielmin M. Where does a glacier end? Integrated geophysical, geomorphological and photogrammetric measurements to image geometry and ice facies distribution // Catena. 2023, vol. 225, article 107016. DOI: 10.1016/j.catena.2023.107016.

24. Cabalski K., Dzierżek J., Kowalczyk S. Middle Pleistocene debris flows in the low mountains: Geological and georadar surveys at the Mosty site (Holy Cross Mountains, Poland) // Quaternary International. 2021, vol. 589, pp. 25—38. DOI: 10.1016/j.quaint.2021.03.002.

25. Оленченко В. В., Осипова П. С., Калганов А. С., Чекрыжов А. В. Электротомография рудного штабеля при кучном выщелачивании золота / Инженерная и рудная геофизика 2021: Материалы 17-й научно-практической конференции и выставки. — М., 2021. — С. 12. DOI: 10.3997/2214-4609.202152019.

26. Maghsoudy Soroush, Ardejani Faramarz, Molson John, Amin Mehdi, Ebrahimi Luna. Application of geoelectrical tomography in coupled hydromechanical — Chemical investigations in heap leaching // Mine Water and the Environment. 2018, vol. 38. DOI: 10.1007/s10230-018-0557-6.

27. Саввин Д. В., Федорова Л. Л., Куляндин Г. А. Геофизические исследования мерзлотных условий водозащитной дамбы угольного разреза «Кангаласский» // Известия вузов. Горный журнал. — 2022. — № 4. — С. 38—46 [In Eng]. DOI: 10.21440/0536-1028-2022-4-38-46.

28. Самарский А. А., Гулин А. В. Численные методы математической физики. — М.: Научный мир, 2003. — 316 с.

29. Гаврильев Р. И. Теплофизические свойства горных пород и напочвенных покровов криолитозоны. — Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. — 280 с.

30. Курилко А. С., Ермаков С. А., Хохолов Ю. А., Каймонов М. В., Бураков А. М. Моделирование тепловых процессов в горном массиве при открытой разработке россыпей криолитозоны. — Новосибирск: Академическое изд-во «Гео», 2011. — 140 с.

31. Павлов А. В. Расчет и регулирование мерзлотного режима почвы. — Новосибирск: Наука, 1980. — 240 с.

32. Перльштейн Г. З. Водно-тепловая мелиорация мерзлых пород на Северо-Востоке СССР. — Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1979. — 304 с.

33. Фельдман Г. М., Тетельбаум А. С., Шендер Н. И., Гаврильев Р. И. Пособие по прогнозу температурного режима грунтов Якутии. — Якутск, 1988. — 240 с.