способ внутриотвального обогащения редкоземельных некондиционных руд

Формула изобретения

1. Способ внутриотвального обогащения редкоземельных некондиционных руд, включающий формирование штабеля руд последовательной укладкой дренажного, обогащаемых и выщелачиваемого слоев, подачу в выщелачиваемый слой растворов реагентов и селективное осаждение из растворов от выщелачивания разного типа металлов в разных, являющихся для этих металлов геохимическими барьерами, обогащаемых слоях, отличающийся тем, что осуществляют последовательную подачу растворов реагентов разного состава и разной кислотности и каждым раствором выщелачивают металлы определенного типа, при этом растворы от выщелачивания направляют в слои, являющиеся для растворенных металлов геохимическим барьером при перекрытии остальных обогащаемых слоев.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что один обогащаемый слой располагают в центральной части штабеля, а другой в его внешней части.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что осуществляют последовательную подачу кислых и щелочных растворов, при этом при подаче кислых растворов в выщелачиваемый слой экранируют поверхность центрального обогащаемого слоя, а при подаче щелочных растворов экран на горизонтальном участке поверхности центрального обогащаемого слоя разрушают и создают экран на поверхности внешнего обогащаемого слоя.

4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что центральный обогащаемый слой формируют в виде усеченного конуса, а поверхности внешнего обогащаемого слоя придают наклон в сторону центральной части штабеля.

Описание изобретения к патенту

Предполагаемое изобретение относится к области экологии и может быть использовано при складировании некондиционных руд редких и редкоземельных металлов.

Известен способ селективного складирования и хранения хвостов (а.с. СССР N 1779749, 1992), включающий создание обогащаемых и выщелачиваемых слоев, сорбцию легких лантаноидов каолинитом, средних хлоритом и гидрослюдами, тяжелых монтмориллонитом.

Недостатком данного способа является низкая эффективность вследствие малой фракционированности лантаноидов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является известный способ (а.с. N 1717818, 1991), включающий формирование выщелачиваемого и обогащаемых слоев, перераспределение скандия (сорбент ферригал-луазит), ниобия (сорбент монтмориллонит), тантала (сорбент глины и гидpооксиды алюминия), германия (сорбент - галлуазит).

Недостатком данного способа является недостаток, указанный выше.

Цель предполагаемого изобретения заключается в повышении эффективности селективного перераспределения в отвальном массиве редких металлов.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении предложенного способа, включающего формирование дренажного, обогащаемых и выщелачиваемого слоев, один обогащаемый слой формируют в центре штабеля в виде усеченного конуса, с покрытием его поверхности антифильтрационным экраном, другой обогащаемый слой формируют на наклонных поверхностях первого, а растворение металлов ведут двумя типами реагентов.

При подаче в выщелачиваемый слой кислых реагентов обеспечивается растворение одних редких металлов и их миграция в боковые обогащаемые слои (являющиеся для этих металлов геохимическими барьерами), где происходит их концентрация. Затем разрушают антифильтрационный экран центрального обогащаемого слоя на горизонтальном участке его поверхности и производят экранирование поверхности боковых обогащаемых слоев (с обеспечением наклона к центральной части штабеля). После чего подают щелочные выщелачивающие растворы, которые растворяют в выщелачиваемом слое другие редкие металлы, мигрирующие в центральный обогащаемый слой, являющийся для них геохимическим барьером, где и происходит их концентрация. После такого селективного перераспределения металлов обеспечивают послойную отработку штабеля с направлением техногенной руды на дальнейшую переработку.

При осуществлении этого способа необходимо учитывать такой природный эффект, происходящий в зоне гипергенеза природных месторождений (см. например, Минерагения зоны гипергенеза. М. Наука, 1980, с. 11), как преимущественное растворение щелочными растворами тяжелых лантаноидов, циркония, гафния, ниобия и тантала, а кислыми растворами выщелачиваются преимущественно легкие лантаноиды и бериллий.

На чертеже представлен вариант схемы внутриотвального обогащения, где цифрами обозначены: 1 дренажный слой; 2 обогащаемый центральный слой, 3 - обогащаемый боковой слой, 4 выщелачиваемый слой, 5 источник. Буквы объяснены в тексте.

Способ осуществляется следующим образом.

Первоначально формируется дренажный слой 1, в центральной его части производят формирование обогащаемого слоя 2, в виде усеченного конуса, из некондиционных руд легких металлов, являющихся геохимическим барьером. Слой 2 покрывают антифильтрационным экраном. Затем производят формирование внешнего обогащаемого слоя 3, из некондиционных руд редких металлов, являющихся геохимическим барьером, с преданием его поверхности наклона к центральной части штабеля. После чего производят формирование выщелачиваемого слоя 4 из металлосодержащих пород.

При подаче из источника 5 кислых выщелачивающих растворов происходит растворение соответствующих редких металлов из слоя 4 и их миграция во внешний обогащаемый слой 3, где и происходит их осаждение. После чего экран на поверхности обогащаемого слоя 2 разрушают (по линии ВС), а на поверхности внешнего обогащаемого слоя 3 его создают (по линии АВ и CD). Затем из источника 5 подают щелочные выщелачивающие растворы. растворяющие соответствующие редкие металлы в слое 4, мигрирующие во внутренний (центральный) обогащаемый слой 2, где происходит их осаждение.

По завершении дифференцированного перераспределения редких металлов производят селективную отработку обогащаемых слоев 2 и 3 с направлением техногенных руд на дальнейшую переработку.

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

Первоначально на спланированной площадке формируют дренажный слой 1, мощностью 0,5 м, из дробленых пород. На нем формируют обогащаемые слои 2 и 3 из некондиционных руд редких металлов, являющихся геохимическим барьером, т. к. сформированы с преобладанием глинистых минералов. Причем внутренний обогащаемый слой 2 формируют в виде усеченного конуса из руд, содержащих преимущественно тяжелые лантаноиды, цирконий, гафний, ниобий и тантал, а его поверхность покрывают глинистым экраном мощностью 0,5 м, с закладкой в него на участке ВС обсадных труб (на рисунке не показаны). Внешний обогащаемый слой 3 формируют с наклонной поверхностью в сторону центра штабеля из руд, содержащих преимущественно легкие лантаноиды и бериллий. На поверхности слоя 3 располагают сеть перфорированного трубопровода (не показан). Мощность обогащаемых слоев 2 и 3 составляет 6-8 м. Затем на их поверхности формируют выщелачиваемый слой 4 из металлосодержащих пород (содержащих тяжелые и легкие лантаноиды, цирконий, гафний, ниобий, тантал и бериллий), мощностью 15-20 м.

После завершения формирования штабеля из источника 5 подают растворы, например, соляной кислоты, растворяющие из слоя 4 легкие лантаноиды и бериллий. Металлосодержащие растворы попадают в слой 3, где происходит концентрация металлов.

Затем через взрывание обсадных труб разрушают экран слоя 2 по поверхности ВС, подают цементирующие растворы в перфорированный трубопровод, создавая экран на поверхности слоя 3 по линиям АВ и СD. После этого из источника 5 подают щелочные растворы, выщелачивающие из слоя 4 тяжелые лантаноиды, цирконий, гафний, тантал и ниобий. Металлосодержащие растворы попадают в слой 2, где происходит концентрация редких металлов. Причем ниобий образует такие гипергенные минералы, как герасимовит, гидропирохлор, гидроокись ниобия и др.

В результате обеспечится 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.