СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО СКЛАДИРОВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД Российский патент 1995 года по МПК E21C41/26 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при разработке, главным образом открытой, редкоземельных месторождений.

Известен способ раздельного складирования попутных полезных ископаемых у поверхности отвалов, включающий отсыпку горной массы, не содержащей полезные компоненты, оставление в ней выемок, отсыпку слоя водоупорных пород, укладку в выемки попутных полезных ископаемых различных видов и сортов и отсыпку слоя потенциально плодородных пород.

Известен способ совместно-раздельного складирования вскрышных горных пород, включающий отсыпку ряда параллельных пионерных насыпей с образованием между ними емкостей и складирование в емкостях разнокачественных пород с экранированием приконтактных зон породами с высокими антифильтрационными показателями.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемым результатам является известный способ совместно-раздельного складирования горных пород ярусами, включающий отсыпку в основании отвала слоя дренирующих пород, формирование ряда параллельных пионерных насыпей с образованием между ними емкостей и экранированием их боковых поверхностей породами с высокими антифильтрационными показателями, заполнение емкостей первого яруса карбонатсодержащими породами, а емкостей второго яруса - некондиционными карбонатсодержащими рудами и водой, насыщенной диоксидом углерода.

Основной недостаток известного способа - ограниченность области его применения складированием карбонатсодержащих пород и возможностей управления миграцией полезных компонентов, что снижает эффективность складирования.

Цель изобретения - повышение эффективности складирования горных пород, содержащих редкоземельные элементы, за счет управления миграцией и селективной концентрации различных элементов в отдельных частях отвала. Положительный эффект изобретения состоит в селективном внутриотвальном обогащении содержащих редкоземельные элементы горных пород, что обеспечивает повышение извлечения полезных компонентов при переработке.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа селективного складирования горных пород, включающего создание террас на горном склоне, покрытие их антифильтрационным слоем, укладку содержащих редкоземельные элементы (РЗЭ) горных пород, экранирование боковых поверхностей отвала антифильтрационным слоем и обработку поверхности отвала водой с растворенными в ней активными агентами, на верхней террасе в присклонной части укладывают горные породы с относительно низким содержанием редкоземельных элементов, затем на горизонтальной части террасы укладывают некондиционные руды, содержащие редкоземельные элементы, а на нижней террасе укладывают некондиционные иттрийсодержащие руды. Предварительно на каждой из террас в массиве отвала укладывают перфорированные трубопроводы и подают через них активные агенты. В нижней части экрана боковых поверхностей террас отвала формируют перепускные щели. В перфорированный трубопровод на верхней террасе подают, например, газообразный хлористый водород, а в трубопровод на нижней террасе - аммиачный раствор. На горизонтальной части верхней террасы укладывают некондиционные руды, включающие преимущественно легкие элементы.

Содержащие РЗЭ соединения горных пород, размещенных в присклонной части верхней террасы, растворяются и, попадая в виде хлоридов РЗЭ в массив некондиционных редкоземельных руд, при его насыщении газообразным хлористым водородом образуют кристаллы гольмия, диспрозия и других легких РЗЭ. В растворе остается почти чистый хлорид иттрия, поступающий на нижнюю террасу, где при смешивании с водным раствором аммиака в массиве отвала, сложенного из некондиционных иттрийсодержащих руд, происходит осаждение гидроокиси иттрия. Таким образом, происходит селективная концентрация различных РЗЭ: в части некондиционных редкоземельных руд (в основном представленных легкими элементами) концентрируются кристаллы легких РЗЭ, а в части отвала, представленной некондиционными иттрийсодержащими рудами, осаждается гидроокись иттрия.

На чертеже представлена схема формируемого при осуществлении предложенного способа складирования отвала.

Отвал, расположенный на верхней 1 и нижней 2 террасах, включает антифильтрационный слой 3, части 4 из горных пород с незначительным содержанием РЗЭ, 5 - из некондиционных руд, включающих в основном легкие РЭЗ, 6 - из некондиционных иттрийсодержащих руд, перфорированные трубопроводы 7 и 8, проложенные в массиве отвала; боковые поверхности отвала покрыты экранирующим антифильтрационным слоем 9 с перепускными щелями 10 и 11. Для обработки отвала водой с активными агентами служит источник 12.

Примером конкретного выполнения предложенного способа может служить складирование содержащих РЗЭ пород и некондиционных руд редкоземельного месторождения нагорного типа.

Первоначально производят планировку террас 1 и 2 для размещения отвала и их покрытие слоем 3 горных пород с антифильтрационными свойствами мощностью 0,5-1 м. Затем формируют на верхней террасе 1 массив отвала частью из пород 4 с незначительным содержанием РЗЭ, частью из некондиционных руд 5, содержащих легкие РЗЭ, а на нижней террасе 2 - часть отвала 6 из некондиционных иттрийсодержащих руд. Высота части отвала 4 составляет, например, 50-60 м, части 5-20-25 м, части 6 - 30-40 м. На верхней террасе 1 в массиве отвала устанавливают перфорированный трубопровод 7, а на нижней 2 - перфорированный трубопровод 8. Отсыпку пород производят при формировании частей отвала 4 и 6 автосамосвалами сбрасыванием под откос, а части 6 - автосамосвалами и бульдозерами. Боковые поверхности отвала экранируют слоем 9, представленным, например, глинистыми породами, обработанными поверхностно-активными веществами, мощностью, например, 0,5 м. В антифильтрационном слое 9 создают перепускные щели 10 и 11 из горных пород с фильтрационными свойствами, например из щебня.

Поверхность отвала обрабатывают водой, содержащей, например, активный хлор, из источника 12. РЗЭ, содержащиеся в части отвала 4, растворяются и в результате миграции под действием гравитационных сил в виде хлоридов попадают в часть отвала 5, где при взаимодействии с газообразным хлористым водородом, подаваемым в перфорированный трубопровод 7, образуются кристаллы гольмия, диспрозия и других легких РЗЭ (осаждаемые в данной части отвала). Растворы, в которых остается почти чистый хлорид иттрия, через перепускную щель 10 попадают в часть отвала 6, смешиваются с водным раствором аммиака, подаваемым через перфорированный трубопровод 8, в результате чего происходят образование и осаждение гидроокиси иттрия. Очищенные растворы удаляются через перепускную щель 11.

В результате применения способа обеспечиваются селективное осаждение РЗЭ и повышенная их концентрация (по элементам) в определенных частях отвала, что обусловливает целесообразность последующей его раздельной отработки и извлечения полезных компонентов - легких РЗЭ и гидроокиси иттрия.

Использование: при разработке редкоземельных месторождений. Сущность изобретения: горных пород (ГП) в основании отвала укладывают слой 3 с антифильтрационными свойствами. Затем последовательно укладывают на верхней террасе 1 в присклонной части ГП 4 с низким содержанием редкоземельных элементов (РЗЭ) и на горизонтальной части некондиционные руды 5, содержащие преимущественно легкие РЗЭ. На нижней террасе 2 укладывают некондиционные иттрийсодержащие руды 6. В массиве отвала устанавливают перфорированные трубы (ПТ) 7 и 8. Боковые поверхности отвала экранируют антифильтрационным слоем 9, в котором создают перепускные щели 10 и 11. Поверхность отвала обрабатывают водой из источника 12. При этом РЗЭ, содержащиеся в ГП части отвала, растворяются и мигрируют в часть 5 отвала, где при взаимодействии с газообразным хлористым водородом, подаваемым в ПТ 7, образуются кристаллы легких РЗЭ, в растворе остается хлорид иттрия, который через щель 10 попадает в часть 6 отвала и смешивается с водным раствором аммиака, подаваемым через ПТ 8. В результате происходит осаждение гидроокиси иттрия. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. СПОСОБ СЕЛЕКТИВНОГО СКЛАДИРОВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД, включающий создание террас на горном склоне, покрытие их антифильтрационным слоем, укладку содержащих редкоземельные элементы пород, экранирование боковых поверхностей отвала антифильтрационным слоем и обработку поверхности отвала водой с растворенными в ней активными агентами, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса складирования горных пород, содержащих редкоземельные элементы, за счет управления миграцией и селективной концентрацией различных элементов в отдельных частях отвала, на верхней террасе в присклонной части укладывают горные породы с относительно низким содержанием редкоземельных элементов, затем на горизонтальной части террасы укладывают некондиционные руды, содержащие редкоземельные элементы, а на нижней террасе укладывают некондиционные иттрийсодержащие руды, при этом предварительно на каждой из террас в массиве отвала укладывают перфорированные трубопроводы и подают через них активные агенты, причем в нижней части экрана боковых поверхностей террас отвала формируют перепускные щели. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в перфорированный трубопровод на верхней террасе подают газообразный хлористый водород, а на нижней террасе - аммиачный раствор. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что на горизонтальные части верхней террасы укладывают некондиционные руды, включающие легкие элементы.