Способ электрохимического внутриотвального обогащения некондиционных руд

 

Использование: при внутриотвальном обогащении некондиционных руд. На антифильтрационном слое формируют обогащаемый и вспомогательный слои из разнозаряженных пород, боковые поверхности покрывают экраном и формируют выпускную щель. Затем собирают трубопровод и выщелачиваемый слой из пород, содержащих основной металл и примеси. При обработке растворами из источника происходит растворение основного металла и примеси, которые мигрируют в виде одноименно заряженных комплексов. При смешивании с растворами, подаваемыми в трубопровод, происходит смена знака заряда у примеси. В результате примеси осаждаются во вспомогательном слое, а основной металл - в обогащаемом слое. 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при внутри отвальном обогащении некондиционных металлических руд.

Известен способ складирования горных пород, включающий формирование антифильтрационного и выщелачивающего слоев, и обеспечение внутриотвального обогащения некондиционных руд.

Недостаток данного способа низкая эффективность внутриотвального обогащения руд, обладающих электрическим потенциалом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам является способ складирования горных пород, включающий формирование дренажного, антифильтрационного, выщелачиваемого и обогащаемого слоев, и обеспечение внутриотвального обогащения некондиционных руд.

Недостаток данного способа низкая эффективность.

Цель изобретения повышение эффективности внутриотвального обогащения некондиционных руд путем электрохимического перераспределения металлов в отвальном массиве за счет изменения электрического заряда частиц.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа, включающего формирование антифильтрационного слоя, послойную укладку металлсодержащих пород, формирование сети перфорированного трубопровода, антифильтрационного экрана, выпускной щели и обработку выщелачивающими растворами, отвальный массив формируют селективно. Первоначально формируют обогащаемый слой из пород, обладающих одним электрическим знаком, на поверхности которого формируют слой, осаждающий примеси, из пород, обладающих противоположным знаком. Боковые поверхности этих слоев покрывают антифильтрационным экраном с созданием выпускной щели. Затем формируют сеть перфорированного трубопровода. После этого формируют выщелачиваемый слой из металлсодержащих пород.

При обработке верхнего слоя выщелачивающими растворами происходит растворение металлов (полезного компонента и вредных примесей), обладающих одним знаком электрического заряда, который мигрируют вниз. При смешивании со специальными растворами, изменяющими знак электрического заряда у вредных примесей, подаваемыми в трубопровод, происходит изменение знака электрического заряда у вредных примесей на противоположный. Далее растворы попадают в слой пород, обладающих знаком электрического заряда, противоположным знаку у образованных вредных примесей, и являющихся геохимическим барьером для примесей. При этом будет происходить осаждение примесей в пределах данного слоя. Растворы, содержащие основной компонент, мигрируют дальше в обогащаемый слой, состоящий из некондиционных руд, являющихся геохимическим барьером для мигрирующего металла. В результате происходит осаждение металла и обогащение им некондиционных руд до промышленных концентраций, очищенные от металлов растворы удаляются через выпускную щель.

На чертеже представлена схема отвала при осуществлении предложенного способа.

Отвал включает антифильтрационный слой 1, обогащаемый 2, осаждающий примеси 3 и выщелачивающийся 7 слои, выпускную щель 4, антифильтрационный экран 5, перфорированный трубопровод 6, источник 8.

Способ осуществляется следующим образом.

Первоначально покрывают отвальную площадку антифильтрационным слоем 1. Затем формируют обогащаемый слой 2, из некондиционных руд, являющихся геохимическим барьером для основного металла и имеющих один знак электрического заряда. На его поверхности формируют слой 3, осаждающий примеси, из пород (некондиционных руд), являющихся геохимическим барьером для мигрирующего комплекса примесей и имеющих знак электрического заряда, противоположный рудам слоя 2.

Боковые стороны сформированного яруса покрывают антифильтрационным экраном 5, оставляя выпускную щель 4 в нижней части слоя 2. После чего собирают сеть перфорированного трубопровода 6 и формируют выщелачиваемый слой 7 из металлсодержащих пород.

При подаче выщелачивающих растворов из источника 8 (при этом могут быть использованы атмосферные осадки или другие природные воды) происходит растворение металлов (основного и примеси) из слоя 7. Мигрирующие вниз металлы имеют при этом одинаковый, по знаку, электрический заряд.

При смешивании металлоносных растворов со специальными растворами, подаваемыми в трубопровод 6, происходит смена знака электрического заряда у металлов-примесей. При этом при подаче металлоносных растворов в слой 3 (являющимся геохимическим барьером для примесей и имеющим противоположный знак электрического заряда, чем приобретенный примесью) происходит осаждение примесей в пределах данного слоя. Растворы, содержащие основной металл проникают в слой 2 (являющийся геохимическим барьером для основного металла и имеющий противоположный знак электрического заряда, чем у основного металла), где происходит осаждение основного металла. Очищенные растворы удаляются через выпускную щель.

Изменение знака заряда у металлов и минеральных образований хорошо известно в природных геохимических процессах, но ранее не применялось в технике и технологии. Так, к положительным заряженным относятся гидроксиды Fe(III), Al, Cr (III), Th (III), Ti (IY), Zr (IY), оксиды Mn (II), а к отрицательным кремнезем, некоторые сульфиды, гидроксиды Y(Y) и гуминовые кислоты. Fe(OH)₃ имеет и отрицательный заряд, когда на его поверхности сорбируются ионы ОН^- и SiO₃^2- (Алексеенко В.А. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых. М. Высшая школа, 1989, с.27).

Примером конкретного выполнения предложенного способа служит электрохимическое внутриотвальное обогащение некондиционных кадмийсодержащих руд.

Первоначально производят планирование площадки под отвал, которую затем покрывают полиэтиленовой пленкой 1. После чего на нижней террасе формируют обогащаемый слой 2 из некондиционных кадмийсодержащих руд на основе сфалерита (электрический потенциал от -0,2 до -0,4 В), гринокита CdS (месторождение Усть-Ханнинское; Р.Марха близ Нюрбы, Якутия, сопутствующие элементы железо, медь, цинк, алюминий), или кадмоселита CdSe (Усть-Уюкское месторождение, расположенное в Туве), с содержанием кадмия 0,070% мощности 3-5 м. На поверхности слоя 2 формируют слой 3, на основе, например пирита (электрический потенциал пирита +0,18 В, см. Каравайко Г.И. и др. Роль микроорганизмов в выщелачивании металлов из руд. М. Наука, 1972, с.97) мощностью 2 м. Боковую поверхность сформированного нижнего яруса покрывают глинистыми породами 5, мощностью 0,5 м, оставляя выпускную щель 4, из щебня, мощностью 0,5-1 м, и высотой 0,5-1 м. Затем на верхней террасе собирают сеть перфорированного трубопровода 6. После чего также формируют выщелачиваемый слой из кадмийсодержащих пород, таких как, например, отавит CdCO₃ или монтепонит CdO, с содержанием кадмия 0,02% мощностью10-15 м.

При подаче 3% -ных растворов серной кислоты из источника 8 происходит растворение кадмия и железа из слоя 7, и их миграция вниз. При смешивании с растворами, содержащими 10-17% SiO₃^2- или ОН-, подаваемыми в трубопровод 6, происходит приобретение железом отрицательного заряда, а кадмий остается по прежнему с положительным зарядом. Металлоносные растворы попадают в слой 3, где происходит электрохимическая сорбция железа, а кадмийсодержащие растворы проникают в слой 2, где он также осаждается электрохимическим путем. Очищенные растворы удаляются через щель 4.

Положительный эффект предложенного решения заключается в повышении эффективности внутриотвального обогащения некондиционных руд путем электрохимического перераспределения металлов в отвальном массиве за счет знака электрохимического заряда частиц.

Формула изобретения

1. Способ электрохимического внутриотвального обогащения некондиционных руд, включающий формирование антифильтрационного слоя, различающихся знаком заряда обогащаемого и выщелачиваемого слоев и антифильтрационного экрана, и электрохимическое перераспределение металлов из выщелачиваемого в обогащаемый слой путем выщелачивания их, миграции в растворах после выщелачивания и электрохимического осаждения примеси из руд в обогащаемом слое, отличающийся тем, что дополнительно формируют для осаждения примеси из руд слой пород со знаком заряда, противоположным знаку примеси и знаку пород слагающих, обогащаемый основным металлом слой, выщелачивают основной металл и примеси с одинаковым знаком заряда, а при миграции основного металла и примеси изменяют знак электрического заряда на противоположный.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачиваемый слой формируют из кадмийсодержащих пород с примесью железа, обогащаемый слой из кадмийсодержащих некондиционных руд на основе сфалерита с отрицательным зарядом, а знак электрического заряда примеси железа меняют с положительного на отрицательный, смешивая с растворами ОН^- или SiO²₃^-. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что слой для осаждения примеси формируют из пород с положительным электрическим зарядом, а в основании выщелачиваемого слоя укладывают перфорированный трубопровод, в который подают растворы, изменяющие знак примеси.

РИСУНКИ

Рисунок 1