Способ селективного внутриотвального обогащения металлосодержащих пород

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при складировании некондиционных руд и пород. Формируют антифильтрационный и дренажный слои и устанавливают водозаборное сооружение. На дренажный слой укладывают последовательно барьерные слои хвостов с относительно высоким содержанием металлов и на них выщелачиваемый слой породы. Количество слоев соответствует количеству мигрирующих металлов, при этом внизу формируют слой, содержащий металлы с наименьшим потенциалом ионизации, а затем укладывают слои в последовательности, соответствующей увеличению величины потенциала ионизации содержащихся в них металлов. Доставку хвостов осуществляют пульпопроводом. По хранении хвостов происходит последовательное, в зависимости от потенциала ионизации растворение металлов из выщелачиваемого слоя. Металлоносные растворы мигрируют в нижележащие слои, где в зависимости от потенциала ионизации металлы осаждаются в соответствующем барьерном слое. 1 ил.

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

Известен способ селективного складирования и хранения хвостов (пол. решение N 4787516, 1991), включающий послойную укладку хвостов с различным содержанием металлов и разными сорбентами.

Недостатком данного способа является ограниченность области его применения горной массой, содержащей редкоземельные металлы.

Наиболее близким к предлагаемому является способ [2] включающий формирование антифильтрационного и дренажного основания, укладку хвостов по минеральному составу и содержанию металлов.

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.

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 потенциалу их ионизации. На дренажном слое складируют хвосты, содержащие один металл с определенным потенциалом ионизации с относительно высоким его содержанием, затем хвосты с относительно высоким содержанием другого металла и другим потенциалом ионизации и так далее. Последними складируют хвосты с относительно низким содержанием данных металлов. Причем в нижнем обогащаемом слое складируют горную массу с более низким потенциалом ионизации, затем по мере увеличения количества слоев потенциал ионизации металлов возрастает. В обогащаемых слоях создают геохимические барьеры, отдельные для каждого мигрирующего металла.

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

Хотя используемая особенность осаждения элементов в зависимости от потенциала ионизации 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 потенциал ионизации определяется энергией, которая необходима для превращения атома элемента в ион или иона одной валентности в ион другой. Потенциал ионизации определяет последовательность вовлечения ионов из растворов в кристаллические соединения. Из двух одинаковых по валентности и близких по размерам ионов первым вступит в реакцию с образованием осадка ион, имеющий больший потенциал ионизации (Терехов В. Я. и др. Минералогия и геохимия редких и радиоактивных металлов. М. Энергоатомиздат, 1987, с. 16).

Так, потенциал ионизации U⁴⁺ равен 470, U⁶⁺ 720, Fe³⁺ 441, Zr⁴⁺ 452, W⁶⁺ 768, As⁵⁺ 782 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 осуществляют следующим образом.

В подготовленной 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 одним потенциалом ионизации, барьерного слоя 4 хвостов с относительно высоким содержанием металлов, обладающих большим потенциалом ионизации, чем у металлов слоя 3. Последним формируют выщелачиваемый слой 5 из хвостов с низким содержанием суммы этих металлов.

Доставку хвостов осуществляют посредством пульпопровода 7.

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

Потенциал ионизации различных элементов в Эв: Тh⁴⁺ 28,7; U⁴⁺ 30,0; Zr⁴⁺ 33,9; Ce⁴⁺ 36,7; Тi⁴⁺ 43,2; Sn⁴⁺ 46,4; Sc³⁺ 24,7; Y³⁺ 20,5; TR³⁺ 19,2-19,0; Ca²⁺ 11,8; Fe²⁺ 16,2; Mg²⁺ 15,0; Na⁺ 5,4.

Примером конкретного выполнения предложенного способа служит складирование хвостов ОФ, перерабатывающей фосфаты урана и редкоземельных элементов и их апатиты.

Первоначально производят планировку выемки размерами 600˙700˙30 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 апатитсодержащих хвостов, содержащих иттрий, мощностью 3-5 м. После чего формируют слой 4 на основе апатитсодержащих хвостов, содержащих уран, мощностью 3-5 м. Последним формируют слой 5 хвостов, содержащих иттрий и уран в низких концентрациях, мощностью 15-20 м. Доставку хвостов осуществляют через пульпопровод 7.

При хранении хвостов происходит последовательное выщелачивание урана и иттрия из слоя 6, миграция металлоносных растворов в нижележащие слои, где в соответствии с потенциалом ионизации в слое 4 сконцентрируется уран, а в слое 3 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 потенциала ионизации.

Предложенное изобретение может быть использовано при складировании хвостов ОФ.

Формула изобретения

СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО ВНУТРИОТВАЛЬНОГО ОБОГАЩЕНИЯ МЕТАЛЛОСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД, включающий создание антифильтрационного и дренажного основания, формирование выщелачиваемого и обогащаемого слоев породы и обработку пород выщелачиваемого слоя раствором для селективного растворения металлов и последующего их осаждения, отличающийся тем, что обогащаемые слои размещают под выщелачиваемым слоем снизу вверх в количестве, соответствующем количеству мигрирующих металлов, при этом внизу формируют слой, содержащий металлы с наименьшим потенциалом ионизации, а затем укладывают слои в последовательности соответствующей увеличению величины потенциала ионизации содержащихся в них металлов.

РИСУНКИ

Рисунок 1