Способ локализации мигрирующих металлов в отвалах

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при складировании урансодержащих некондиционных руд и пород. На подготовленном основании последовательно укладывают антифильтрационный и дренажный слои. Затем формируют барьерный (обогащаемый) слой. На его поверхности укладывают перфорированный трубопровод. После чего формируют выщелачиваемый слой. В период хранения горных пород происходит выщелачивание урана под действием атмосферных осадков или подаваемых искусственно технологических растворов из выщелачиваемого слоя и миграция его в составе отвальных вод в обогащаемом слое. При смешивании урансодержащих отвальных вод с веществами (растворами), подаваемыми в скважины (трубопровод) происходит техногенное минералообразование, захватывающее мигрирующий уран. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при складировании ураносодержащих некондиционных руд и пород Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является известный способ, включающий формирование антифильтрационного и дренажного основания, пульпопровода и водосбросных сооружений, раздельную (селективную) укладку хвостов по минеральному составу и содержанию металлов, и подачу в граничной зоне между слоями на пути миграционного потока веществ, переводящие растворенные металлы в состояние удобное для осаждения.

Недостатком данного способа является низкая эффективность осаждения.

Цель изобретения заключается в повышении эффективности предотвращения распространения урана за счет его концентрации. Это достигается тем, что при осуществлении предложенного способа, включающего формирование дренажного, барьерного (обогащаемого) и выщелачиваемого слоев из ураносодержащих пород, определение в сформированном массиве мигрирующего потока ураносодержащих вод, создание на пути его обсадных скважин, в которые подают вещества, обеспечивающие образования акцессорных минералов урана, захватывающих при этом мигрирующий уран. При хранении пород происходит выщелачивание урана из верхнего слоя, его миграция вниз к барьерному слою, где при встрече с растворами (веществами), подаваемыми в обсадные скважины, происходит техногенное минералообразование акцессорных минералов урана, которые захватывают мигрирующий уран в составе минеральных вод.

В соответствии с современными представлениями (Терехов В.Ф. и др. Минералогия и геохимия редких и радиоактивных металлов. М. Энергоатомиздат, 1987) уран в горных породах находится в следующих формах: образует собственные урановые минералы; изоморфно входит в кристаллические решетки акцессорных (менее в породообразующие) минералов; находится в адсорбционном состоянии на поверхности кристаллов; в растворенном виде присутствует в составе газово-жидких включений и в межзерновой жидкости.

В предлагаемом решении используются известные (но ранее не применявшиеся в технике и технологиях) явления концентрации урана акцессорными минералами. Так, концентрация урана в минералах составляет (там же, с. 48), n 10^-4, Ксенотим до 35000 Циркон/циртолит/ до 30000 Монацит до 5000 Ортит до 4000 и т.д.

На чертеже представлен вариант схемы локализации урана в отвале (складе некондиционных ураносодержащих руд), формируемого по предложенному способу. Отвал включает: 1 антифильтрационный слой; 2 дренажный слой; 3 барьерный (обогащаемый) слой; 4 обсадные скважины; 5 выщелачиваемый слой; 6 - ураносодержащий поток.

Способ осуществляется следующим образом. На подготовленном основании последовательно укладывают антифильтрационный 1, дренажный 2 слои. Затем формируют барьерный (обогащаемый) слой 3. Данный слой целесообразно формировать из некондиционных урановых руд, содержащих редкоземельные элементы. На его поверхности укладывают перфорированный трубопровод 4. (Отметим, что возможен вариант с формированием обсадных перфорированных скважин 4 после завершения отвалообразования). После чего формируют выщелачиваемый слой 5. В период хранения горных пород происходит выщелачивание урана (под действием атмосферных осадков или подаваемых искусственно технологических растворов) из слоя 5 и миграция его в составе отвальных вод 6 в слой 3. При смешивании ураносодержащих отдельных вод с веществами (растворами), подаваемыми в скважины (трубопровод) 3, происходит техногенное минералообразование, захватывающее мигрирующий уран. Причем вещества, подаваемые в скважины 44, подбирают так, чтобы минеральные новообразования являлись акцессорными минералами урана (с наибольшей концентрацией урана).

Примером конкретного выполнения предложенного способа служит складирование некондиционных ураносодержащих пород и руд пегматитового месторождения (содержащих как урановые минералы, так и редкоземельные). Первоначально производят планировку участка основания отвала. Затем укладывают антифильтрационный слой 1 из полиэтиленовой пленки и дренажный слой 2 из щебня, мощностью 1 м. После чего формируют барьерный слой 3 из некондиционных урано- и иттрийсодержащих руд, на основе таких минералов, как ураннинит и ксенотим, и слой 5 из ураносодержащих пород. На границе слоев 3 и 5 создают (посредством станков вращательного бурения) скважины 4, обсажденные полиэтиленовыми перфорированными трубами. В период хранения горной массы происходит выщелачивание урана из слоя 5 и миграция ураносодержащих отвальных вод вниз в слой 3. При встрече с подаваемыми в скважины 4 ионами Y и Po₄ (образующими минерал ксенотим) происходит захват мигрирующего урана в значительном количестве. В результате понизится загрязнение окружающей среды (подземных вод) радиоактивными элементами, с одновременным переводом ранее некондиционных (по урану и иттрию) руд в разряд кондиционных. В качестве основы раствора, подаваемого в скважины 4, могут быть использованы воды, сбрасываемые с гидрометаллургического передела минерального сырья, и содержащие как ионы иттрия, так и Po₄, что значительно снизит затраты.

Положительный эффект предложенного технического решения заключается в повышении эффективности предотвращения распространения урана путем его концентрации в минералах-акцессорах. Изобретение может быть использовано при складировании некондиционных ураносодержащих руд.

Формула изобретения

1. Способ локализации мигрирующих металлов в отвалах, включающий селективную отсыпку слоями отвального массива из металлосодержащих пород, подачу в граничной зоне между слоями на пути миграционного потока растворов металлов веществ, переводящих растворенные металлы в состояние, удобное для их концентрации осаждением из растворов, выщелачивание металлов из верхних слоев и осаждение их из растворов в нижних слоях, отличающийся тем, что при локализации мигрирующего урана на пути миграционного потока ураносодержащих растворов в граничной зоне слоев сооружают обсаженные перфорированными трубами скважины и подают в них в качестве веществ для перевода растворенного урана в состояние, удобное для концентрации осаждением, растворы веществ, образующих с растворенными соединениями урана акцессорные соединения урана.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в скважину подают вещества, образующие монацит.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в скважины подают вещества, образующие ксенотим.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в скважины подают вещества, образующие циркон или циртолит.

РИСУНКИ

Рисунок 1