Геологический институт им. Н. Л. Добрецова Сибирского отделения Российской академии наук (ГИН СО РАН), Улан-Удэ, Россия

С. С. Санжанова, научный сотрудник, канд. техн. наук, эл. почта: sanzhanova7@rambler.ru
А. М. Плюснин, заведующий лабораторией, докт. геол.-минерал. наук

Исследована возможность концентрирования цветных металлов (ЦМ) — Zn, Cu, Cd, Co, Ni — и редкоземельных металлов (РЗМ) из жидких отходов переработки вольфрамовых руд с применением известняка. Для работы отобраны два образца песка из разных точек хвостохранилища, отличающиеся содержанием ЦМ и РЗМ. Жидкие отходы получены фильтрацией дистиллированной воды через пески по разработанной схеме. Состав получаемых фильтратов зависит от состава исходного песка и объема фильтрационной воды. Максимальное содержание ЦМ и РЗМ достигало в первых порциях (3 л) фильтрата, мг/л: 1420 Zn; 320 Cu; 21 Cd; 9,5 Co; 7,4 Ce; 5,3 Ni; 2,9 La; 2,6 Y; 2,6 Nd; 0,75 Pr; 0,43 Sm; 0,43 Dy; 0,36 Gd; 0,26 Er; 0,25 Yb; 0,095 Eu; 0,09 Ho; 0,068 Tb; 0,039 Tm; 0,02 Lu. Установлено, что по мере промывания песков дистиллированной водой фильтрат становится менее концентрированным. По результатам измерения pH и определения содержания химических элементов сделан вывод, что в поровых водах песков находится ограниченное количество растворенных веществ, которые вымываются из них в процессе фильтрации дистиллированной воды. Устройство для концентрирования ЦМ и РЗМ из кислых фильтратов сконструировано в виде горизонтального желоба с отсеками, заполненными известняком. В желоб фильтрат попадал через текстильные и бумажные фильтры для отделения взвешенных частиц. Через определенные промежутки времени из отсеков отбирали пробы воды и известняка для химического анализа. Процесс концентрирования ЦМ и РЗМ известняком сопровождается нейтрализацией жидких отходов с pH 3,35 до 6,49 и с 4,85 до 6,32. Максимальная концентрация цинка, зафиксированная в отработанном известняке, достигает 80 г/т, меди — 75 г/т, кадмия — 11 г/т, иттрия — 12,3 г/т. Суммарная концентрация всех РЗМ в известняке достигает 32 г/т. Выявлено образование смитсонита, гипса,
флюорита на поверхности отработанного известняка.

Исследование выполнено в рамках государcтвенного задания ГИН СО РАН по проекту № АААА-А21-121011890033-1.

1. Chechel L. P., Zamana L. V., Abramova A. V. Formation of waters of tungsten-ore areas under the influence of natural and anthropogenic factors (Eastern Transbaikalia, Russia) // Applied Geochemistry. 2023. Vol. 154. 105687. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2023.105687
2. Смирнова О. К., Плюснин А. М. Джидинский рудный район (проблемы состояния окружающей среды). — Улан-Удэ : Изд-во БНЦ СО РАН, 2013. — 181 с.
3. Acero P., Ayora C., Carrera J. Coupled thermal, hydraulic and geochemical evolution of pyritic tailings in unsaturated column experiments // Geochimica et Cosmochimica Acta. 2007. Vol. 71, Iss. 22. P. 5325–5338. DOI: 10.1016/j.gca.2007.09.007
4. Namayandeh A., Borkiewicz O. J., Bompoti N. M., Chrysochoou M., Michel F. M. Oxyanion surface complexes control the kinetics and pathway of ferrihydrite transformation to goethite and hematite // Environmental Science & Technology. 2022. Vol. 56, Iss. 22. P. 15672–15684. DOI: 10.1021/acs.est.2c04971
5. Notini L., Schulz K., Kubeneck L., Grigg R. C., Rothwell A. et al. A new approach for investigating iron mineral transformations in soils and sediments using 57Fe-labeled minerals and 57Fe mössbauer spectroscopy // Environmental Science & Technology. 2023. Vol. 57, Iss. 27. P. 10008–10018. DOI: 10.1021/acs.est.3c00434
6. Hammarstrom J. M., Seal R. R., Meier A. L., Kornfeld J. M. Secondary sulfate minerals associated with acid drainage in the eastern US: recycling of metals and acidity in surficial enviro nments // Chemical Geology. 2005. Vol. 215, Iss. 1-4. P. 407–431. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2004.06.053
7. Ma X., Gomez M., Yuan Z., Bi R. et al. Incorporation of trace metals Cu, Zn, and Cd into gypsum: Implication on their mobility and fate in natural and anthropogenic environments // Chemical Geology. 2020. Vol. 541. 119574. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2020.119574
8. Zhihang Ye, Jianwei Zhou, Peng Liao, Finfrock Y. Z. Metal (Fe, Cu, and As) transformation and association within secondary minerals in neutralized acid mine drainage characterized using X-ray absorption spectroscopy // Applied Geochemistry. 2022. Vol. 139. 105242. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2022.105242
9. Dill H. G., Pöllmann H., Bosecker K., Hahn L., Mwiya S. Supergene mineralization in mining residues of the Matchless cupreous pyrite deposit (Namibia) — a clue to the origin of modern and fossil duricrusts in semiarid climates // Journal of Geochemical Exploration. 2002. Vol. 75, Iss. 1-3. P. 43–70. DOI: 10.1016/S0375-6742(01)00199-6
10. Azizi S., Beauclair N., Maaza M., Mokrani T. et al. Acid mine drainage treatment and metals recovery by means of selective precipitation using magnesium oxide (MgO): An experimental study // Groundwater for Sustainable Development. 2024. Vol. 25. 101151. DOI: 10.1016/j.gsd.2024.101151
11. Meng Wang, Xiaowei Huang, Zongyu Feng, Chao Xia et al. Behavior of sulfate in preparation of single light rare earth carbonate by Mg(HCO₃)₂ precipitation method // Journal of Rare Earths. 2021. Vol. 39, Iss. 7. P. 850–857. DOI: 10.1016/j.jre.2021.03.015
12. Луцкий Д. Е. Извлечение и разделение лантаноидов гидрометаллургическими методами при комплексной переработке низкоконцентрированного сырья : автореф. дис. … канд. техн. наук. — СПб., 2011. — 19 с.
13. Rekha Panda, Manis Kumar Jha, Jhumki Hait, Girendra Kumar. Extraction of lanthanum and neodymium from leach liquor containing rare earth metals (REMs) // Hydrometallurgy. 2016. Vol. 165, part 1. P. 106–110. DOI: 10.1016/j.hydromet.2015.10.019
14. Wencai Zhang, Aaron Noble, Bin Ji, Qi Li. Effects of contaminant metal ions on precipitation recovery of rare earth elements using oxalic acid // Journal of Rare Earths. 2022. Vol. 40, Iss. 3. P. 482–490. DOI: 10.1016/j.jre.2020.11.008
15. Dan Zou, Hailian Li, Yuefeng Deng, Ji Chen, Yan Bai. Recovery of lanthanum and cerium from rare earth polishing powder wastes utilizing acid baking-water leaching-precipitation process // Separation and Purification Technology. 2021. Vol. 261. DOI: 10.1016/j.seppur.2020.118244
16. Chen J., Qiu J., Chen X. The precipitation process for a rare earth leach solution with calcium oxide in the presence of ascorbate and calcination to oxide of high purity // Hydrometallurgy. 2023. Vol. 221. 106111. DOI: 10.1016/j.hydromet.2023.106111
17. Khawassek Y. M., Eliwa A. A., Gawad E. A., Abdo S. M. Recovery of rare earth elements from El-Sela effluent solutions // Journal of Radiation Research and Applied Sciences. 2015. Vol. 8, Iss. 4. P. 583–589. DOI: 10.1016/j.jrras.2015.07.002
18. Пат. 2504593(13)C1 РФ. МПК С22В 59/00, С22В 3/08, С01F 17/00, С01F 11/46. Способ переработки фосфогипса / Фокин К. С., Нестерова Е. О. ; заявл. 25.10.2012 ; опубл. 20.01.2014, Бюл. № 2.
19. Hu K., Liu Y., Zhouab X., Hussaine S. et al. Highly selective recovery of rare earth elements from mine wastewater by modifying kaolin with phosphoric acid // Separation and Purification Technology. 2023. Vol. 309. 123117. DOI: 10.1016/j.seppur. 2023.123117
20. Mosai Alseno K., Tutu Hlanganani. Simultaneous sorption of rare earth elements (including scandium and yttrium) from aqueous solutions using zeolite clinoptilolite: A column and speciation study // Minerals Engineering. 2021. Vol. 161. 106740. DOI: 10.1016/j.mineng.2020.106740
21. Санжанова С. С. Очистка рудничных дренажных вод Джидинского вольфрамомолибденового месторождения природными сорбентами // Горный журнал. 2023. № 4. P. 65–69.
22. Пат. 2633051 РФ. МПК E02B 7/00, B65G 5/00. Хвостохранилище для хранения отходов горнодобывающих предприятий / Плюснин А. М., Перязева Е. Г., Дабаева В. В., Жамбалова Д. И. ; заявл. 04.04.2016 ; опубл. 11.10.2017, Бюл. № 28.