Уральский государственный горный университет, Екатеринбург, Россия

Ю. П. Морозов, профессор кафедры обогащения полезных ископаемых, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: tails2002@inbox.ru

Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС», Москва, Россия

В. В. Морозов, профессор кафедры общей и неорганической химии, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: dchmggu@mail.ru

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия
А. И. Вальцева, старший преподаватель, канд. техн. наук, эл. почта: a.i.valtseva@urfu.ru

Казахский национальный исследовательский университет им. К. И. Сатпаева, Алматы, Республика Казахстан
Н. Т. Акказина, преподаватель кафедры металлургии и обогащения полезных ископаемых, магистр технических наук, эл. почта: n.akkazina@satbayev.university

В настоящее время существенно возрос спрос на редкоземельные элементы (РЗЭ) вследствие расширения объемов и областей их применения в разных сферах промышленности. Ежегодный рост потребления конкретных элементов редких земель составляет более 25 % в год. Для решения задачи повышения производства РЗЭ необходимо вовлекать в переработку труднообогатимое сырье, к которому относятся коры выветривания месторождения Кундыбай (Казахстан). Особенностью этого месторождения является увеличенная доля (54 %) оксидов иттрия, средних и тяжелых лантаноидов. В результате проведенных исследований был определен гранулометрический и фракционный состав руд, что позволило определить распределение РЗЭ по классам крупности исследуемой руды. Анализ полученных результатов показал, что 29,35 % РЗЭ содержатся в классах крупности более 0,02 мм, а 70,65 % РЗЭ — в тонких классах –0,02+0,01 мм, –0,01+0,005 мм и менее 0,005 мм. Крупные классы характеризуются наличием зерен минералов малого удельного веса со сниженной концентрацией РЗЭ, что предопределяет возможность удаления о бедненных фракций гравитационными методами. Для оценки возможности применения гравитационной технологии обогащения редкоземельной руды коры выветривания месторождения Кундыбай был выполнен фракционный анализ машинных классов дробленой руды крупности –2,50+0,315 мм и –0,315+0,10 мм. Результаты фракционного анализа показали, что РЗЭ концентрируются в минералах повышенной плотности (более 2850 кг/м³). На основании полученных результатов определена возможность извлечения РЗЭ как из ее шламовой, так и песковой фракции. Для исследованной руды месторождения Кундыбай предложено применение комбинированной схемы, включающей гравитационное обогащение зернистых классов и последующую гидро- и пирометаллургическую переработку обогащенного зернистого и шламового классов. На основании проведенных экспериментальных и укрупненных технологических исследований обосновано применение в процессе гравитационного обогащения чашевого центробежного сепаратора, позволяющего интенсифицировать извлечение концентрирующих редкоземельные элементы минералов из относительно мелких классов руды. Применение разработанной схемы с использованием комбинированной технологии гравитационного обогащения при сочетании винтовых и чашевых центробежных сепараторов обеспечивает повышение содержания ΣРЗЭ в гравитационном концентрате с 640 до 1054 г/т с извлечением ΣРЗЭ в концентрат и промпродукт более 70 %. Дополнительный экономический эффект достигается за счет вывода из схемы обогащения отвальных хвостов и сокращения на 30 % выхода продуктов, направляемых на гидрометаллургическую переработку.

1. Кондратьев В. Б. Обзор мирового рынка редкоземельных металлов // Горная промышленность. 2017. № 4. С. 48–54.
2. Сергеев И. Б., Пономаренко Т. В. Стимулы создания конкурентоспособной редкоземельной промышленности в России в условиях глобальной конкуренции // Записки Горного института. 2015. Т. 211. C. 104–116.
3. Dushyantha N., Batapola N., Ilankoon I. M. S. K., Rohitha S. et al. The story of rare earth elements (REEs): Occurrences, global distribution, genesis, geology, mineralogy and global production // Ore Geol. Rev. 2020. Vol. 122. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2020.103521
4. Balaram V. Rare earth elements – A review of applications, occurrence, exploration, analysis, recycling and environmental impact // Geoscience Frontiers. 2019. Vol. 10, Iss. 4. P. 1285–1303.
5. Drobniak A., Mortalez M. Rare earth elements – a brief overview // Indiana Journal of Earth Sciences. 2022. No. 4. DOI: 10.14434/ijes.v4i1.33628
6. Felipe E. C., Batista K. A., Ladeira A. C. Recovery of rare earth elements from acid mine drainage by ion exchange // Environ. Technol. 2021. Vol. 42. P. 2721–2732.
7. Royer-Lavallee A., Neculita C. M., Coudert L. Removal and potential recovery of rare earth elements from mine water // J. Ind. Eng. Chem. 2020. Vol. 89. P. 47–57.
8. Юшина Т. И., Петров И. М., Гришаев С. И., Черный С. А. Мировой рынок и технологии переработки редкоземельных металлов: современное состояние и перспективы // Горный журнал. 2015. № 2. С. 59–63.
9. Перегудов В. В., Баранов В. В., Шаутенов М. Р. О редких землях Казахстана // Материалы XI Международной конференции «Ресурсовоспроизводящие, малоотходные и природоохранные технологии освоения недр». — Усть-Каменогорск, 2012. Т. I. С. 209–211.
10. Тусупбаев Н. К., Танекеева М. Ш., Семушкина Л. В., Турысбеков Д. К., Ешпанова Г. Т. Перспективы извлечения редкоземельных металлов из руды коры выветривания месторождения Кундыбай // Цветная металлургия. 2015. № 2. С. 72–74.
11. Локшин Э. П., Калинников В. Т., Тареева О. А. Извлечение редкоземельных элементов из промпродуктов и техногенных отходов переработки Хибинского апатитового концентрата // Цветные металлы. 2012. № 6. С. 75–80.
12. Wang L., Wang P., Chen W. Q., Wang Q. Q., Lu H. S. Environmental impacts of scandium oxide production from rare earths tailings of Bayan Obo mine // J. Clean. Prod. 2020. Vol. 270. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.122464
13. Каменева Ю. С., Черноусенко Е. В., Вишнякова И. Н. Изучение обогатимости лопаритовых шламов методом флотации // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2017. № 5. С. 292–298.
14. Козин В. З. Исследование руд на обогатимость : учеб. пособие. Урал. гос. горн. ун-т. — Екатеринбург : Изд-во УГГУ, 2008. — 314 с.
15. Сенченко А. Е., Федотов К. В., Федотов П. К., Бурдонов А. Е. Технологическая оценка обогатимости руды гравита ционными методами // Известия ТулГУ. Науки о Земле. 2020. Вып. 4. С. 262–280.
16. Шаутенов М. Р., Перегудов В. В. Центробежный гидроконцентратор // IX Конгресс обогатителей стран СНГ. Сборник материалов. Т. I. — М. : МИСиС, 2013. С. 665–667.
17. Суримбаев Б. Н., Каналы Е. С., Болотова Л. С., Шалгымбаев С. Т. Оценка гравитационной обогатимости золотосодержащей руды – GRG // Горные науки и технологии. 2020. № 5. С. 92–103.
18. Омирсериков М. Ш., Степаненко Н. И., Дюсембаева К. Ш., Исаева Л. Д. Рудоносная кора выветривания редкоземельного месторождения Кундыбай (Северный Казахстан) // Горный журнал. 2017. № 2. С. 33–38.
19. Омирсериков М. Ш., Исаева Л. Д., Дюсембаева К. Ш., Кембаев М. К., Асубаева С. К. Редкие земли в коре выветривания месторождения Кундыбай (Северный Казахстан) // Вестник ВКГТУ. 2016. № 3. С. 36–44.
20. Быховский Л. З., Архипова Н. А. Рудная база стратегических редких металлов России: состояние, освоения и развития // Горный журнал. 2017. № 7. С. 4–10.