Способ внутриотвального перераспределения редких металлов

 

Изобретение относится к экологии и может быть использовано при складировании некондиционных руд редких и редкоземельных металлов. Первоначально формируют дренажный слой, затем первый обогащаемый и второй обогощаемые слои. Во второй слой закладывают электроды. Затем формируют выщелачиваемый слой. При подаче выщелачивающих растворов из источника происходит растворение редких металлов, причем одни образуют электронейтральные комплексы, другие мигрируют в виде катионов. В результате обеспечивается их дифференциация. Электронейтральные комплексы мигрируют в первый, а катионы во второй обогащаемые слои, где и происходит их концентрация в пределах геохимических барьеров. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к экологии и может быть использовано при складировании некондиционных руд редких и редкоземельных металлов.

Известен способ селективного складирования и хранения хвостов, включающий создание обогащаемых и выщелачиваемых слоев, сорбцию легких лаптаноидов каолинитом, средних хлоритом и гидрослюдами, тяжелых монтмориллонитом. [1] Недостатком данного способа является низкая эффективность вследствие малой фракцированности лантаноидов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является известный способ, включающий формирование выщелачиваемого и обогащаемых слоев, перераспределение скандия (сорбент ферригаллуазит), ниобия (сорбент монтмориллонит), тантала (сорбент глины и гидрооксиды алюминия), германия (сорбент галлуазит). [2] Недостатком данного способа является также низкая эффективность.

Цель изобретения заключается в повышении эффективности внутриотвального обогащения путем фракцирования редких металлов при их распределении за счет образования разных комплексов и селективной их миграции.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении предложенного способа, включающего формирование дренажного, обогащаемых и выщелачиваемого слоев, выщелачиваемый слой формируют из комплексных металлосодержащих пород, а обогащаемые слои создают для осаждения металлов мигрирующих в форме катионов и электронейтральных комплексов. Для этого слой, где будут осаждаться электронейтральные комплексы, формируют непосредственно под выщелачиваемый, а слой, где будут осаждаться катионы, сбоку от предыдущего (причем в этот слой закладывают электроды).

При обработке сформированного штабеля выщелачивающими растворами происходят растворение редких металлов из верхнего слоя и их миграция вниз в обогащаемые слои, в составе катионов и электронейтральных комплексов. Последние осаждаются в обогащаемом слое, расположенном непосредственно под выщелачиваемым. А катионы под влиянием разности электродвижущей силы (обусловленной подачей электрического напряжения на электроды) отклоняются в боковой слой (секторы), где и осаждаются.

При осуществлении этого способа необходимо учитывать, что такие редкие металлы, как литий, рубидий, цезий и стронций в раствор переходят и мигрируют в катионной форме, а ниобий, тантал, цирконий, гафний, бериллий, лантаноиды мигрируют преимущественно в виде комплексных соединений (органических, карбонатных, фторкарбонатных, фторидных), что наблюдается в зонах окисления (выщелачивания) природных месторождений (см. например, Минерагения зоны гипергенеза, М. Наука, 1980, с. 10-11).

На чертеже представлен вариант схемы внутриотвального обогащения, где обозначены: 1 дренажный слой; 2, 3 обогащаемые слои; 4 электроды; 5 - выщелачиваемый слой; 6 источник; 7 миграция электронейтральных комплексов; 8 миграция катионов.

Способ осуществляется следующим образом.

Первоначально формируется дренажный слой 1. Затем последовательно обогащаемый (где сконцентрируются электронейтральные комплексы металлов) 2 и обогащаемый 3 (где сконцентрируются катионы редких металлов) слои. Причем в слоях 3 закладываются электроды 4. Обогащаемые слои 2 и 3 формируются на основе минералов-концентратов редких металлов, являющихся некондиционными рудами. После этого формируют выщелачиваемый слой 5 из металлосодержащих комплексных руд, включающих несколько редких металлов.

При подаче выщелачиваемых растворов из источника 5 обеспечивается растворение из слоя 5 редких металлов, которые переходят в раствор в виде катионов (Li, Rb, Cs, Sr) и электронейтральных комплексов (Nb, Ta, Zr, Hr, Be, TR) мигрирующих вниз, в обогащаемые слои. Причем электронейтральные комплексы будут осаждаться в слое 2 (являющемся для них геохимическим барьером), а катионы под влиянием электромагнитных сил (обеспечиваемых подачей напряжения на электроды 4) попадут в слой 3, где выпадут из металлоносных вод в зоне геохимического барьера.

В дальнейшем обогащаемые слои селективно отрабатывают и направляют на обогатительные фабрики.

Примером конкретного выполнения предложенного способа служит перераспределение в отвальном массиве редких металлов, мигрирующих в процессе гипергенеза из штабелей, образуемых при открытой разработке редкометального месторождения.

Первоначально на спланированной площадке формируют дренажный слой 1 мощностью 0,5 м из дробленных пород. На нем формируют обогащаемые слои 2 и 3 из некондиционных руд редких металлов Nb, Ta, Zr, Hf, Be, TR и Li, Rb, Cs, Sr соответственно. Мощность данных слоев составляет 4-5 м, причем в слой 3 закладывают электроды 4 в виде металлической сетки.

На поверхности обогащаемого слоя 2 формируют выщелачиваемый слой 5 мощностью 12-18 м из металлосодержащих пород, включающих всю сумму указанных редких металлов.

В период хранения горной массы в ходе гипергенеза (атмосферные осадки) или при подаче выщелачивающих растворов (кислот) из источника 6 происходят растворение из слоя 5 редких металлов и их миграция в нижележащие слои (являющиеся для этих металлов геохимическими барьерами, т.к. сформированы с преобладанием глинистых минералов). Причем миграция Nb, Ta, Zr, Hf, Be, TR происходит в виде электронейтральных комплексов, осаждаемых в слое 2, а Li, Rb, Cs, Sr в виде катионов, которые под действием электромагнитных сил (обусловленных подачей напряжения на электроды 4) отклоняются в слои 3, где и происходит их осаждение, до 80-95% В результате обеспечиваются селективное перераспределение в отвальном массиве редких металлов и повышение уровня их содержания в слоях 2 и 3 до кондиционного.

Положительный эффект предложенного технического решения заключается в перераспределении редких металлов путем селективного растворения, миграции и осаждения металлов.

Предложенное изобретение может быть использовано при формировании длительно хранящихся складов некондиционных редкоземельных руд.

Формула изобретения

1. Способ внутриотвального перераспределения редких металлов, включающий формирование отвала металлосодержащих пород последовательной укладкой дренажного, обогащаемых и выщелачиваемого слоев, растворение металлов из выщелачиваемого слоя и селективное осаждение в различных обогащаемых слоях, отличающийся тем, что формирование выщелачиваемого слоя осуществляют с включением в его состав металлов, переходящих в раствор в форме катионов и электронейтральных комплексов, селективное осаждение металлов осуществляют посредством воздействия электромагнитных сил, при этом в различных обогащаемых слоях осаждают металлы, растворенные в форме катионов и форме электронейтральных комплексов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обогащаемый слой для осаждения электронейтральных комплексов располагают в центре отвала, а слой, где осаждают катионы редких металлов, располагают по периферии отвала.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в обогащаемом слое, концентрирующем катионы, размещают электроды.

РИСУНКИ

Рисунок 1