способ внутриотвального перераспределения редких металлов

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.

Описание изобретения к патенту

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.