Развитие научных основ методов повышения качества флотационных концентратов за счет селективной дезинтеграции минеральных комплексов и избирательного флотационного извлечения полезных компонентов, создание геотехнологий переработки отходов горного производства

Объектами исследований являются процессы рудоподготовки и флотации труднообогатимого природного и техногенного минерального сырья, выщелачивания благородных и цветных металлов из бедных руд и лежалых хвостов обогащения сульфидных руд растворами, содержащими активные окислители.Цель работы 2017 года – поиск методов энергетических воздействий и обоснование их оптимальных параметров для предварительного разупрочнения и последующего обеспечения селективной дезинтеграции минеральных комплексов традиционными методами; развитие теории элементарного акта флотации и раскрытие взаимосвязи между структурой химического соединения и его собирательными свойствами, развитие механизма действия флотационных реагентов (на примере катионных реагентов-собирателей); обоснование применения активированных растворов и разработка технологий и технических средств переработки бедных руд и лежалых хвостов обогащения сульфидных руд с целью извлечения благородных и цветных металлов.В результате исследований в области рудоподготовки и разупрочнения минерального сырья установлено, что достоинством воздействий потоком ускоренных электронов является то, что в случае их реализации нет необходимости радикально изменять технологические схемы и оборудование обогатительных фабрик. Их существо состоит в выявлении режимов, при которых происходят необходимые изменения прочностных свойств минерального сырья, и в разработке технологических схем для переработки упорного сырья с использованием надежных современных отечественных ускорителей. Выполнен комплекс экспериментальных исследований механических свойств керновых образцов гранита, обработанных ускоренными электронами. Показано, что в результате такой обработки изменяются деформационно-прочностные свойства гранита. Установлена оптимальная доза обработки гранита ускоренными электронами – 10 кГр, при которой уменьшаются: прочность при одноосном сжатии с 68,33 до 35,08 МПа и модуль деформации с 13,19 до 7,04 ГПа. Определено и изменение соотношения скоростей продольных и поперечных волн. В области флотации доказано, что производные формы катионных реагентов могут десорбироваться с минеральной поверхности и переходить на границу раздела «газ-жидкость» в момент прорыва прослойки жидкости, разделяющей минеральную частицу и пузырек газа. Десорбируемые формы реагента удаляют жидкость из прослойки и снимают кинетическое ограничение образованию флотационного контакта «минерал-пузырек». Последовательность изменения скорости растекания производных форм катионных реагентов и удаления жидкости из прослойки различными гомологами реагента совпадает с последовательностью изменения их собирательной активности. Таким образом, установлено, что собирательные свойства катионного реагента определяются его активностью по отношению к границе раздела «газ–жидкость» и структурой его углеводородного фрагмента. Критерием, характеризующим наличие собирательной активности физически сорбируемых форм катионного собирателя, может служить выполнение неравенства π > 0 (величина поверхностного давления десорбируемых форм флотационного реагента больше нуля). Установлены причины нарушения корреляционной связи «извлечение – поверхностное давление» для длинноцепочечных флотационных реагентов; в качестве критерия, характеризующего их собирательную способность, предложена мощность поверхностного потока растекающейся пленки десорбируемых форм π0Qm (произведение поверхностного давления на поверхностный поток растекающегося реагента). Установлена связь собирательной способности флотационного реагента со структурной формулой его молекулы, позволяющая предсказывать собирательные и селективные свойства катионного реагента, карбоновых кислот, конструировать новые перспективные реагенты – собиратели для труднообогатимых, упорных руд и техногенного сырья. В результате исследований установлена возможность извлечения золота из лежалых кеков цианирования Дарасунской ЗИФ повторным агитационным выщелачиванием с использованием активированных растворов. Наиболее высокий уровень извлечения золота из лежалых кеков цианирования может быть получен либо при продолжительной отмывке слабокислотным раствором и водой, либо при предварительном кислотном или слабокислотном доокислении материала и довыщелачивании меди, мышьяка и железа, вывода их и сульфатов со сливом первичного, не содержащего золота продуктивного раствора, извлечение золота в жидкую фазу при этом составит 68-73%. Определено, что при окислении сульфидов в процессе гипергенеза минералообразующие элементы руд освобождаются и перераспределяются между элементами структуры дисперсной капиллярно-пористой системы или выносятся за её пределы. Установлено, что относительное распределение минералообразующих элементов руд по классам крупности хвостов обогащения зависит от степени окисления сульфидов, так как продукты гипергенеза, а также заключенные в них или сорбированные на их поверхности рудные элементы, накапливаются в тонких классах в процессе отмучивания пробы.