Иногда месторождения руд остаются неосвоенными из-за низких показателей обогатимости. Когда традиционные методы не работают, надо искать новые. Может ли данная технология открыть перспективы для редких земель?

Изыскания инновационных способов переработки минерального сырья, как природного, так и техногенного, в настоящее время приобретают особую актуальность в связи с назревшей необходимостью технического обновления в России базового сырьевого сектора экономики, который во всем мире, и особенно в нашей стране, представляет собой главный источник обеспечения материальных потребностей населения. С этих позиций среди физико-химических факторов самоорганизации и необратимой дифференциации вещества особое внимание привлекает фазовая несмесимость (immiscibility) в подвижных средах, утвержденная терминологически в отечественной петрологии, экспериментальной минералогии и термохимической технологии применительно к расплавам как ликвация.
В лабораториях экспериментальной минералогии и петрографии геологических институтов Академии наук СССР (ИГЕМ, ГИ КолФАН и др.) экспериментально была доказана рудоконцентрирующая роль ликвации как механизма дифференциации продуктивных магм^[1,2]. Согласно этим приоритетным отечественным исследованиям, ликвационный распад (расслаивание) расплава при соответствующих параметрах концентрации и температуры осуществляется практически мгновенно, во всем объеме и является необратимым. В момент распада расплав представлен сверхтекучими несмешивающимися жидкостями, которые находятся в режиме самопроизвольного турбулентного движения за счет стремления системы к минимуму свободной поверхностной энергии. Капельные фазы в матрице образуют рои, шлировидные, эмульсодные, сидеронитоподобные, линзовидно- и ритмично-полосчатые, спирально-вихревые и зонально-концентрические структуры и текстуры. На стадии стабилизации продуктов ликвации движение сосуществующих жидкостей (макрокапель и слоев) замедляется, поскольку определяется вязкостью среды, стремлением системы к выравниванию химических потенциалов и объемов.
В дальнейшем нами^[3,4]были обоснованы возможности и перспективы надликвидусной ликвации флюсованных продуктивных расплавов в окислительных условиях как нового технологического направления, обеспечивающего высокую эффективность разделения и селективного извлечения цветных, редких и благородных металлов (W, Ta, Nb, TR, Sr, Bi, Ag и др.), а также фосфора и лимитируемых, в том числе высокотоксичных, элементов-примесей (U, Th и др.).
В 1983–1985 годах это новое направление в пирохимической технологии переработки комплексных редкометалльных руд и концентратов было оформлено четырьмя авторскими свидетельствами СССР на изобретения, включая способ обогащения коровых руд карбонатитов и их шламов, селективного извлечения Ta, Nb, редких щелочных металлов, доизвлечения W и концентрирования Bi и Ag. В 2011 году оформлен патент на полезную модель системы термохимической переработки редкометального сырья с использованием механизма ликвационной плавки ⁵.



В настоящее время это инновационное направление приобретает особое значение в связи с увеличением количества разведанных месторождений труднообогатимого и бедного сырья, прежде всего представленного рудами кор выветривания, включая высококомплексное и богатое редкоземельно-редкометалльное сырье супергигантского месторождения Томтор⁶.
В результате плавки фосфатно-ниобиевой коры выветривания двух месторождений при t=1000-1100^oC с добавками 12–25% солевых компонентов в течение 30–60 мин были получены два контрастных по составу слоя расплава. В верхнем щелочно-железисто-силикатном слое концентрировались Nb, Ta, Zr, а в нижнем — щелочно-фосфатно-карбонатном концентрировались P2O5, Tr, Sr, преобладающая часть F и радионуклидов. При этом извлечение ниобия составило 85–87%, а фосфора — 78–81%. Дополнительной полувосстановительной плавкой каждого слоя (плавленого концентрата) могут быть получены образцы чугуна, легированного ниобием, с содержаниями фосфора ниже допустимого уровня в легированных ниобием сталях. Очевидно, что переплавом чугуна алюмотермическим способом (вместо авторского углетермического) с последующим конвертированием ниобиевого термопродукта могут быть получены обесфосфоренные товарные феррониобиевые лигатуры. Восстановительной плавкой фосфатного слоя достигается выделение его в газовую фазу с получением желтого фосфора, а из шлака — фторида кальция. Извлечение разделенных на две группы редких металлов может осуществляться известными кислотными и экстракционными методами, включая выделение радиоактивных элементов. Специфика эксплуатации месторождения Араша уже позволила Бразилии монополизировать мировое производство ниобия и феррониобия как легирующих добавок в стальные строительные конструкции и трубы для нефтегазопроводов. При высокой эффективности использования системы переработки труднообогатимого сырья с использованием механизма ликвации продуктивных расплавов при прямом или конверсионном одностадийном извлечении и разделении полезных и лимитируемых компонентов из природного и техногенного сырья, эта модель может быть техническим решением в создании производств редких металлов и редких земель.