Низкоразмерные структуры благородных и редких металлов в углеродистых породах и методы их извлечения с использованием энергетических воздействий на основе больших данных

Объектами исследования являются:- углеродистое сырье (углеродистые пороы) (УС) (черносланцевое сырье, упорные сульфидные углеродсодержащие руды, имактиды и др.).Цель работы:Развитие физико-химических и технологических основ извлечения низкоразмерных структур благородных и редких металлов, в т.ч «невидимых» частиц благородных и редких металлов из УС, основанных на интенсификации процессов извлечения воздействиями различного генезиса, в т.ч. с формированием радикалов, использовании селективных реагентов направленного действия на основных стадиях концентрации и разделения фракций и выделения ценных компонентов.Решение поставленных в проекте задач осуществляется комплексным методом исследований, включающим в себя рассмотрение вопросов системного, комплексного, фундаментального и интеграционного подходов к разработке процессов извлечения потенциального ценных металлов из углеродистого сырья различного генезиса с использованием полученной базы данных по модельным материалам, с точки зрения научно-технических исследований. Исследования включают в себя методы системного анализа, математическое моделирование и экспериментальные исследования, проводимые на стендах и лабораторных установках Горного университета, а также на разработанных опытно-промышленных образцах технологического оборудования.Проведение углубленного изучения научно-технической и патентно-информационной литературы по исследуемым проблемам для анализа известных данных по содержаниям потенциально ценных металлов в УС. Несмотря на то, что УС являются объектом, который изучается достаточно давно, но до конца он так и не изучен. Поэтому, помимо стандартных методов определения их состава и свойств, таких как атомно-абсорбционные, ИК-спектроскопия и др., в проекте использованы ядерно-физические методы, которые определяют количественное содержание искомого элемента в образце независимо от его химических связей. Минералого-петрографическими методами с использованием оптической и электронной микроскопии определены и систематизированы формы нахождения благородных и редкоземельных элементов в УС, с теоретическим и экспериментальным обоснованием параметров воздействий на кристаллическую решетку минералов-носителей, обеспечивающих в ней целенаправленные микроструктурные преобразования. Для изучения структурного, фазового, элементного и пр. состава использованы методики, разработанные и модифицированные участниками коллектива на основании проведенных ранее исследований.При выполнении исследований были использованы экспериментальные исследования по основным видам обогащения (гравитационного, магнитного, флотационного) на основе направленного изменения технологических свойств минеральной массы в присутствии химических реагентов широкого спектра действия (в том числе и синтезированных) и направленных энергетических воздействиях. При проведении исследований использованы современные методы контроля состояния поверхности, микрозондовые методы анализа и количественный химический анализ, визуальные и оптические минералогические исследования, электронная микроскопия, ситовой, седиментационный, химический, рентгеноспектральный анализы, метод гравитационного фракционирования с оптическими и аналитическими исследованиями полученных фракций. Аналитический контроль содержанияценных компонентов осуществлялся методами атомной абсорбции, ренгенофлуоресцентными методами, методами спектроскопии с индукционно-связанной плазмой (спектрометр с индуктивно связанной плазмой ICP-MS ELA DRS 11 фирмы Perkin Elmer (США)).В результате проведенного комплекса научных исследований были получены основные научные и практические результаты:1) Систематизация методов обогащения при переработке «нетрадиционного УС и обоснование применения комбинированных методов и энергетических воздействий для эффективного разделения ценных компонентов.2) Теоретическое обоснование взаимосвязи и взаимовлияния минералого-геохимических, структурно-текстурных и физико-технических свойств минералов в процессах дезинтеграции и сепарации при переработке УС различного генезиса, что позволит разработать фундаментальные физико-химические основы процесса вскрытия и выделения золота из сырья с высоким содержанием углерода.3) Новые количественные данные о морфоструктурных особенностях УС: структура и текстура рудных минералов с использованием рентгеновских микро- и нанотомографов SkyScan 1173 и 1272 с применением нового микрофокусного источника рентгеновского излучения высокой мощности, что позволит разработать научные основы повышения эффективности методов гравитационного и флотационного обогащения УС для извлечения низкоразмерных структур благородных и редких металлов.4) Полуэмпирические молекулярно-статистические расчеты термодинамических характеристик адсорбции благородных и редких металлов.5) Новые методы термодинамического и кинетического анализа с целью получения исходных данных для последующего компьютерного моделирования процессов термодеструкции и сепарации.