способ селективного внутриотвального обогащения металлосодержащих пород

Формула изобретения

Способ селективного внутриотвального обогащения металлосодержащих пород, включающий создание антифильтрационного и дренажного основания, оборудование пульпровода и водозаборных сооружений, формирование обогащаемых и выщелачиваемых слоев хвостов, отличающийся тем, что осуществляют селективное растворение и осаждение металлов путем размещения обогащаемых слоев под выщелачиваемым слоем сверху вниз количеством, соответствующим числу мигрирующих металлов в последовательности, соответствующей возрастанию величины электроотрицательности содержащихся в них металлов.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при складировании некондиционных руд и пород.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является известный способ (а.с. N 1774012), включающий формирование антифильтрационного и дренажного основания, пульпопровода и водосбросных сооружений, раздельную укладку хвостов по минеральному составу и содержанию металлов согласно их атомным номерам, соответствующих величине их растворения и осаждения.

Недостатком данного способа является низкая его эффективность, ограниченная областью складирования радиоактивных пород.

Цель изобретения заключается в повышении эффективности селективного внутриотвального обогащения металлосодержащих пород путем селективного растворения и осаждения металлов.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении предложенного способа, включающего формирование антифильтрационного, дренажного, выщелачиваемого и обогащаемого слоев, создание пульпопровода и водосбросных сооружений, хвосты складируют раздельно по минеральному составу, содержанию металлов и электроотрицательности их ионов. На дренажном слое складируют хвосты, содержащие один металл с определенной электроотрицательностью ионов с относительно высоким его содержанием, затем хвосты с относительно высоким содержанием другого металла и другой электроотрицательностью ионов и так далее. Последними складируют хвосты с относительно низким содержанием данных металлов. Причем в нижнем обогащаемом слое складируют горную массу с более высшим значением электроотрицательности ионов, затем по мере увеличения количества слоев электроотрицательности ионов металлов уменьшается. В обогащаемых слоях создаются геохимические барьеры, отдельно для каждого мигрирующего металла.

При хранении хвостов происходит выщелачивание имеющихся металлов из верхнего выщелачиваемого слоя. Причем растворяются они тоже в соответствии с электроотрицательностью ионов. В результате будет осуществляться их миграция вниз в составе отвальных вод, где при прохождении первого обогащаемого (барьерного) слоя будет осаждаться металл, обладающий меньшим значением электроотрицательности ионов, в следующем слое сконцентрируется металл с большим значением электроотрицательности ионов и т.д. в результате чего происходит селективное обогащение хвостов металлами до промышленных концентраций.

Следует отметить, что хотя используемая особенность осаждения элементов в зависимости от электроотрицательности ионов широко известна из геохимии в природных геологических процессах рудообразования и миграции вещества в зоне гипергенеза, но в технике и технологиях не использовалась.

В общем случае электроотрицательность способность атома элемента притягивать электроны. Существует несколько способов расчета значений электроотрицательности. Все они показывают, что значения электроотрицательности элементов в Периодической системе уменьшаются справа налево и сверху вниз. Иначе говоря, элементы правой части таблицы обладают сильным свойством притяжения электронов, а левой слабым. Крупные атомы нижней части таблицы имеют большое количество электронных орбит и поэтому слабо притягивают электроны. Небольшие по размерам атомы в верхней части таблицы имеют малое число электронных орбит и более сильно притягивают электроны.

Таким образом, электроотрицательность иона определяет последовательность концентрации ионов из растворов. Из двух возможных ионов в соединение предпочтительнее войдет ион с меньшим значение электроотрицательности, так как в этом случае создается кристаллическая структура с более сильно проявляемой ионной связью. Соответственно изменяется и способность ионов к комплексообразованию. Электроотрицательность также влияет на направленность изоморфизма: отмечается преимущественное вхождение в кристаллическую структуру ионов с меньшей электроотрицательностью вместо ионов с большей электроотрицательностью (см. Терехов В. Я. и др. Минералогия и геохимия редких и радиоактивным металлов. М. Энергоатомиздат, 1987, с. 16-17).

Так, значение электроотрицательности ионов для Fe (2+) составляет 185, для Y (3+) 160, а для TR 146 176 ккал/г атом.

На чертеже представлен вариант хвостохранилища, формируемого по предложенному способу. Хвостохранилище включает антифильтрационный 1, дренажный 2, обогащаемые 3 и 4, выщелачиваемый 5 слои, водозаборное сооружение 6 и пульпопровод 7.

Способ осуществляется следующим образом.

В подготовлееной выемке укладывают антифильтрационный 1, дренажный 2 слои и формируют водозаборное сооружение 6. Затем последовательно производят укладку барьерного слоя 3 хвостов относительно высоким содержанием металлов, обладающих одной электроотрицательностью ионов, барьерного слоя 4 хвостов с относительно высоким содержанием металлов, обладающих меньшей электроотрицательностью ионов, чем у металлов слоя 3. Последним формируют выщелачиваемый слой 5 из хвостов с низким содержанием этих металлов.

Доставку хвостов осуществляют посредством пульпопровода 7.

При хранении хвостов происходит последовательное, в зависимости от электроотрицательности ионов, растворение металлов из слоя 5, миграция металлоносных растворов в нижележащие слои, где также в зависимости от электроотрицательности ионов металлов будет происходить их дифференцированное оcаждение.

Примером конкретного выполнения предложенного способа служит складирование хвостов ОФ перерабатывающей руды редкоземельных элементов.

Первоначально производят планировку выемки размерами 600х700х30 м. Затем укладывают антифильтрационный слой 1 из полиэтиленовой пленки и дренажный слой 2 из щебня, мощностью 1 м.

Затем последовательно формируют барьерный слой 3 на основе содержащих хвостов, содержащих железо, мощностью 3-5 м. После чего формируют слой 4 на основе TR содержащих хвостов, содержащих иттрий мощностью 3-5 м. Последним формируют слой 5 хвостов, содержащих иттрий и железо в низких концентрациях, мощностью 15-20 м. Доставку хвостов осуществляют через пульпопровод 7.

При хранении хвостов происходит последовательное выщелачивание железа и иттрия из слоя 6, миграция металлоносных растворов в нижележащие слои, где в соответствии с величиной электроотрицательности ионов в слое 3 сконцентрируется железо, а в слое 4 иттрий. Очищенные от металлов растворы удаляются через водозаборное сооружение 6.

Положительный эффект предложенного технического решения заключается в повышении эффективности складирования и хранения хвостов путем селективного растворения и осаждения металлов в соответствии с их величиной электроотрицательности ионов.

Предложенное изобретение может быть использовано при складировании хвостов ОФ.