Обогащение руд редких металлов

В. Г. Самойлик, А. Н. Корчевский 
ОБОГАЩЕНИЕ РУД РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ
Учебное пособие 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024

Рекомендовано учёным советом ФГБОУ ВО «ДонНТУ» 
в качестве учебного издания для обучающихся  
образовательных учреждений высшего образования  
(протокол № 3 от 28.04.2023 г.) 
 
 
УДК 622.7:622.341 
ББК 33.426.341.2 
С17 
 
 
 
 
Рецензенты: 
доктор технических наук, профессор, заведующий отделом сдвижения земной поверхности 
и охраны подрабатываемых объектов РАНИМИ (г. Донецк) Н. Н. Грищенков; 
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой строительства  
зданий, подземных сооружений и геомеханики ГОУВПО «Донецкий  
национальный технический университет» (г. Донецк) С. В. Борщевский 
 
 
 
 
 
 
 
Самойлик, В. Г. 
С17  
Обогащение руд редких металлов : учебное пособие / В. Г. Самойлик, А. Н. Корчевский. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. - 
380 с. : ил., табл.  
ISBN 978-5-9729-1635-1 
 
Представлены сведения о месторождениях, условиях залегания, минеральном 
составе, технических характеристиках, требованиях к качеству руд редких металлов. 
Подробно рассмотрены методы обогащения, применяемые в процессе переработ- 
ки руд цветных металлов, возможные схемы их обогащения в зависимости от 
минерального состава исходного сырья и требований потребителей к качеству 
конечного продукта. 
Для обучающихся по специальности 21.05.04 «Горное дело» специализации 
«Обогащение полезных ископаемых» всех форм обучения.  
 
УДК 622.7:622.341 
ББК 33.426.341.2 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1635-1 
” Самойлик В. Г., Корчевский А. Н., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
2 
 

СОДЕРЖАНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................. 8 
 
РАЗДЕЛ ȱ 
 
РЕДКИЕ МЕТАЛЛЫ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 
.............. 12 
 
Глава 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ 
............ 12 
1.1. Общее понятие о группе редких металлов ........................................ 12 
1.2. Классификация редких металлов 
........................................................ 17 
1.3. Типы руд и месторождений редких металлов ................................... 18 
1.4. Общие принципы обогащения коренных руд  
и россыпей редких металлов .............................................................. 27 
1.4.1. Способы первичного обогащения руд  
и россыпей редких металлов ..................................................... 28 
1.4.2. Способы доводки черновых концентратов ............................. 30 
 
РАЗДЕЛ ȱȱ 
 
ОБОГАЩЕНИЕ РУД ЛЁГКИХ РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ 
..... 38 
 
Глава 2. ЛИТИЙ .......................................................................................... 39 
2.1. Основные свойства и области применения лития 
............................. 39 
2.2. Распространение в природе и типы месторождений ........................ 43 
2.3. Сырьевая база литиевых руд ............................................................... 50 
2.4. Практика обогащения литиевых руд .................................................. 52 
2.4.1. Гравитационное обогащение литиевых руд ............................ 53 
2.4.2. Термическое обогащение (декрипитация) 
............................... 54 
2.4.3. Магнитные методы обогащения литиевых руд ...................... 56 
2.4.4. Флотационное обогащение литиевых руд 
............................... 57 
2.5. Практика извлечения солей лития из природных  
высокоминерализованных вод ........................................................... 60 
Глава 3. РУБИДИЙ И ЦЕЗИЙ ................................................................... 65 
3.1. Основные свойства и области применения металлов ....................... 65 
3.2. Распространение в природе и типы месторождений ........................ 70 
3.3. Сырьевая база рубидия и цезия 
........................................................... 74 
3 
 

3.4. Практика извлечения цезия и рубидия из исходного сырья............. 76 
3.4.1. Обогащение поллуцитовых руд ............................................... 76 
3.4.2. Извлечение цезия из поллуцитовых концентратов 
................. 77 
3.4.3. Извлечение рубидия и цезия из лепидолитов ......................... 80 
3.4.4. Извлечение рубидия и цезия из карналлитов 
.......................... 81 
Глава 4. БЕРИЛЛИЙ ................................................................................... 83 
4.1. Основные свойства и области применения бериллия 
....................... 83 
4.2. Распространение в природе и типы месторождений ........................ 87 
4.3. Сырьевая база бериллия ...................................................................... 94 
4.4. Практика обогащения бериллиевых руд ............................................ 96 
4.4.1. Сортировка бериллиевых руд 
................................................... 97 
4.4.2. Избирательное измельчение бериллиевых руд 
....................... 98 
4.4.3. Флотационное обогащение бериллиевых руд 
....................... 100 
 
РАЗДЕЛ ȱȱȱ 
ОБОГАЩЕНИЕ РУД ТУГОПЛАВКИХ  
 
РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ .............................. 106 
 
Глава 5. ЦИРКОНИЙ И ГАФНИЙ .......................................................... 108 
5.1. Основные свойства и области применения циркония и гафния .... 108 
5.2. Распространение в природе и типы месторождений ...................... 112 
5.3. Сырьевая база циркония и гафния 
.................................................... 116 
5.4. Кондиции на руды и концентраты циркония и гафния .................. 120 
5.5. Практика извлечения циркония и гафния из циркониевых руд  
и россыпей 
.......................................................................................... 121 
5.5.1. Обогащение циркониевых руд……………………. 
............... 121 
5.5.2. Извлечение циркония из цирконовых концентратов ........... 123 
5.5.3. Извлечение гафния из цирконовых концентратов… 
............ 125 
Глава 6. ТИТАН……………………………………………... .................. 128 
6.1. Основные свойства и области применения титана…... .................. 128 
6.2. Распространение в природе и типы месторождений… .................. 131 
6.3. Сырьевая база титана ......................................................................... 136 
6.4. Кондиции на титансодержащие концентраты ................................. 140 
6.5. Практика обогащения титансодержащих руд и россыпей  ............ 143 
6.5.1. Обогащение титансодержащих россыпей ............................. 143 
6.5.2. Обогащение титансодержащих руд ....................................... 149 
4 
 

6.5.3. Способы переработки титансодержащих концентратов ...... 153 
Глава 7. НИОБИЙ И ТАНТАЛ ................................................................ 156 
7.1. Основные свойства и области применения ниобия и тантала ....... 156 
7.2. Распространение в природе и типы месторождений ...................... 160 
7.3. Сырьевая база ниобия и тантала ....................................................... 168 
7.4. Кондиции на ниобиевые и танталовые концентраты... 
................... 171 
7.5. Практика обогащения танталониобиевых руд 
................................. 173 
7.5.1. Обогащение карбонатитовых пирохлоровых руд 
................. 174 
7.5.2. Обогащение колумбит-танталитовых руд ............................. 179 
7.5.3. Обогащение лопаритовых руд 
................................................ 183 
Глава 8. ВОЛЬФРАМ 
................................................................................ 186 
8.1. Основные свойства и области применения вольфрама .................. 186 
8.2. Распространение в природе и типы месторождений ...................... 188 
8.3. Сырьевая база вольфрама .................................................................. 193 
8.4. Кондиции на вольфрамовые концентраты 
....................................... 197 
8.5. Практика обогащения вольфрамовых руд ....................................... 200 
8.5.1. Обогащение вольфрамитовых руд ......................................... 202 
8.5.2. Обогащение шеелитовых руд ................................................. 207 
Глава 9. ВАНАДИЙ .................................................................................. 217 
9.1. Основные свойства и области применения ванадия ....................... 207 
9.2. Распространение в природе и типы месторождений ...................... 221 
9.3 Сырьевая база ванадия 
........................................................................ 225 
9.4. Переработка ванадийсодержащих руд ............................................. 229 
9.4.1. Обогащение ванадийсодержащих  
титаномагнетитовых руд ......................................................... 229 
9.4.2. Получение ванадия из титаномагнетитового сырья ............. 232 
9.4.3. Переработка собственно ванадиевых руд  
и концентратов ......................................................................... 237 
9.5. Получение ванадия из нефтепродуктов ........................................... 239 
 
РАЗДЕЛ ȱV 
ИЗВЛЕЧЕНИЕ РАССЕЯННЫХ РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ 
  
ИЗ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ ....................... 242 
 
Глава 10. ГАЛЛИЙ, ИНДИЙ, ТАЛЛИЙ ................................................. 244 
10.1. Основные свойства и области применения металлов ................... 244 
5 
 

10.2. Распространение в природе и типы месторождений .................... 249 
10.3. Технологии извлечения галлия, индия и таллия 
из исходного сырья 
.......................................................................... 253 
10.3.1. Технологии получения галлия ............................................ 253 
10.3.2. Технологии получения индия ............................................. 258 
10.3.3. Технологии получения таллия 
............................................ 262 
Глава 11. ГЕРМАНИЙ .............................................................................. 264 
11.1. Основные свойства и области применения германия ................... 264 
11.2. Распространение в природе и типы месторождений.. .................. 267 
11.3. Сырьевая база германия .................................................................. 268 
11.4. Технологии извлечения германия из исходного сырья ................ 269 
Глава 12. СЕЛЕН И ТЕЛЛУР 
................................................................... 275 
12.1. Основные свойства и области применения селена и теллура ...... 275 
12.2. Распространение в природе и типы месторождений .................... 278 
12.3. Технологии извлечения селена и теллура из исходного сырья 
.... 281 
Глава 13. РЕНИЙ 
....................................................................................... 286 
13.1. Основные свойства и области применения рения.. 
....................... 286 
13.2. Распространение в природе и типы месторождений .................... 289 
13.3. Сырьевая база рения ........................................................................ 290 
13.4. Технологии извлечения рения из исходного сырья ...................... 291 
Раздел V 
ОБОГАЩЕНИЕ РУД И РОССЫПЕЙ  
РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ................... 297 
Глава 14. ИТТРИЙ, ЛАНТАН И ЛАНТАНОИДЫ ................................ 298 
14.1. Основные свойства и области применения 
.................................... 298 
14.2. Распространение в природе и типы месторождений .................... 302 
14.3. Сырьевая база редкоземельных металлов 
...................................... 307 
14.4. Обогащение россыпей редкоземельных металлов ........................ 311 
14.5. Обогащение коренных руд редкоземельных металлов 
................. 315 
14.6. Методы разделения редкоземельных металлов 
............................. 318 
Глава 15. СКАНДИЙ ................................................................................ 321 
15.1. Основные свойства и области применения скандия ..................... 321 
15.2. Распространение в природе и типы месторождений .................... 323 
15.3. Сырьевая база скандия 
..................................................................... 327 
6 

15.4. Технологии извлечения скандия из исходного сырья .................. 329 
15.4.1. Способы переработки скандийсодержащего сырья ........... 329 
15.4.2. Технологические схемы извлечения скандия  
из продуктов переработки руд цветных металлов .............. 331 
 
Раздел VI 
ОБОГАЩЕНИЕ РУД И РОССЫПЕЙ  
 
РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ 
.................... 337 
 
Глава 16. УРАН ......................................................................................... 342 
16.1. Основные свойства и области применения урана ......................... 342 
16.2. Распространение в природе и типы месторождений .................... 346 
16.3. Сырьевая база урана 
......................................................................... 351 
16.4. Технологические свойства урановых руд ...................................... 354 
16.5. Практика обогащения урановых руд 
.............................................. 356 
16.5.1. Методы переработки урановых руд ................................... 356 
16.5.2. Переработка урановых руд после горной добычи ............ 358 
16.5.3. Переработка урановых руд способом подземного  
выщелачивания (СПВ) ......................................................... 365 
Приложение 1. Химический и минеральный состав основных 
рудных минералов редких металлов ....................................................... 369 
Приложение 2. Важнейшие промышленные генетические типы  
месторождения редких и рассеянных элементов ................................... 371 
 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ..................................................................... 374 
 
7 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 
 
 
«Современная цивилизация переходит  
из железного века в новый - век лёгких  
и редких металлов» 
 
 Научно-техническая революция, которая во второй половине ХХ века 
стремительно ворвалась в жизнь всех развитых стран мира, связана  
прежде всего с широким применением редких металлов. Использование их 
вызвало к жизни целые новые области современной промышленности, 
науки и техники. Все сверхмагнитные, сверхлёгкие, сверхтвёрдые, сверхжаростойкие и высокопрочные конструкционные материалы в наши дни создаются на основе или с использованием редких элементов. Все ресурсо-  
и энергосберегающие технологии не осуществимы без редких элементов. 
Сейчас насчитываются многие тысячи областей эффективного использования редких металлов как в военной, так и в гражданских областях промышленности [1]. 
Промышленно-экономический уровень развития современных государств, по утверждению специалистов, определяется масштабами потребления не столько чугуна и стали, сколько редких металлов. Редкие элементы – это своего рода витамины промышленности. И подобно тому, как живой организм не может полноценно развиваться без микрограммовых количеств витаминов, так и передовая современная промышленность невозможна без редких элементов. 
Многие редкие металлы, долгое время почти не находившие применения, сейчас широко используются в мире. Они вызвали к жизни целые новые области современной промышленности, науки и техники - такие, как 
солнечная и ветровая энергетика, инфракрасная оптика, оптоэлектроника, 
лазеры, сверхскоростной транспорт на магнитной подушке, информационные и компьютерные технологии, твердотельные диски (SSD), постоянные 
неодимовые магниты, робототехника и многое другое.  
Примерами применения редких металлов (РМ) и редкоземельных 
металлов (РЗМ) в энергетике являются добавки в урановое топливо, ветровая энергетика, катализаторы крекинга нефти. В этих целях, в основном, 
применяется лантан, церий, неодим, диспрозий и эрбий. 
8 
 

Церий, неодим, лютеций, молибден применяются в процессах по переработке нефти: при гидроочистке и гидродесульфировании; рений - для 
производства турбин. 
Также, применение РЗМ находят в производстве катализаторов для 
крекинга нефти, химических процессов, в дизельных добавках, в каталитических фильтрах. Поэтому в катализаторах крекинга катионы натрия 
замещают в том числе и ионами редкоземельных элементов, в качестве 
которых используются лантан, гольмий, неодим, диспрозий. 
Диспрозий используется вместе с ванадием и другими элементами 
при производстве лазерных материалов и коммерческого освещения,  
а также в дозиметрах для измерения ионизирующего излучения. 
Немаловажными сферами потребления РЗМ в мире в целом также 
выступают: производство постоянных магнитов состава неодим-железобор или самарий-кобальт (Nd, Tb, Dy, Gd, Pr, Sm), широко применяемых 
в электронике, электромобилях, ветроэнергетических установках (35 ),  
и катализаторов для нефтепереработки и автокатализаторов (La, Ce). 
Некоторые элементы находят своё применение только в нефтегазовом секторе ТЭК (например, цирконий) или только в электроэнергетическом (например, тантал или рений), что обусловлено химическими или 
физическими свойствами элементов, подходящими для выполнения конкретных узкоспециализированных задач. 
Наиболее широкую по количеству областей применений востребованность в РМ и РЗМ секторов ТЭК занимает атомная и ядерная энергетика, остро нуждающаяся в материалах с малым радиусом сечения и высокой жаропрочностью. Под эти характеристики подходят молибден, вольфрам, цирконий, ниобий, бериллий и иные металлы. 
Интенсивное развитие таких новых технологий требует всё возрастающего количества редких и редкоземельных металлов. Суммарный по всем 
элементам показатель мирового производства РМ и РЗМ на 2020 г. достигает 930 000 т ежегодно, из них около 790 000 т - редкие металлы, и около 
140 000 т - редкоземельные. Лидером по объёмам добычи с целью последующего промышленного применения является молибден, производство 
которого ежегодно превышает 200 000 т в концентрате. Второе место по 
объёмам занимает производство вольфрама (около 115 000 т), а третью 
группу по объёмам промышленного производства формируют ниобий  
и литий: от 70 000 до 85 000 т ежегодно. Наконец, в четвёртую группу  
9 
 

попадают все остальные РМ и РЗМ: их производство и потребление не превышает 2000 т ежегодно [2].  
Российская промышленность РМ и РЗМ характеризуется неоднородным развитием, как в части распределения ресурсов и компетенций  
в технологических цепочках, так и в части отдельных металлов. В отрасли 
остаются нерешенными проблемы, препятствующие развитию добычи  
и производства РЗМ и РМ, а также росту их потребления. По экспертным 
оценкам, скандий, ниобий, тантал, германий, вольфрам, молибден отнесены в группу полезных ископаемых, запасы которых при любых сценариях 
развития экономики удовлетворят необходимые потребности до 2035 г.  
и в последующий период [3]. 
Цирконий, бериллий, литий, рений, редкие земли иттриевой группы 
включены в группу дефицитных полезных ископаемых, внутреннее потребление которых в значительной степени обеспечивается вынужденным 
импортом и (или) складированными запасами. Месторождения этих металлов характеризуются преимущественно низким качеством. Однако некоторые месторождения РЗМ сопоставимы по качеству с разрабатываемыми месторождениями за рубежом, что делает особенно актуальным 
разработку и применение специальных механизмов стимулирования их 
освоения. Для возобновления добычи лития и бериллия необходимо внедрение эффективных технологий обогащения и переработки минерального 
сырья. 
В связи с этим, ключевыми целями развития промышленности РМ  
и РЗМ являются полное обеспечение потребностей предприятий обороннопромышленного комплекса отечественными редкими и редкоземельными 
металлами, обеспечение внутреннего потребления редких и редкоземельных металлов при его дальнейшем росте и снижении доли импорта до минимального уровня (импортозамещение), а также выход на мировой рынок и повышение экспортного потенциала. 
Приоритетными направлениями развития промышленности редких  
и редкоземельных металлов являются [4]: 
 совершенствование системы налогообложения инвестиционных 
проектов для привлечения инвестиций в добычу и переработку 
редких и редкоземельных металлов; 
10