Исследование технологических основ переработки различного минерального сырья, содержащего слоистые силикаты, направленным модифицированием структуры при минимизации использования воды

Проект направлен на решение проблемы экологически безопасной и маловодной переработки полезных ископаемых, содержащих набухающие слоистые силикаты, которые существенно затрудняют процессы добычи, переработки и складирования отходов, обуславливая повышенную потребность в водопотреблении и оказывая отрицательное воздействие на окружающую среду из-за сложностей с обезвоживанием и накапливанием обводненных отходов. Многие месторождения полезных ископаемых связаны с наличием в них в качестве пустой породы слоистых силикатов – глин, аргиллитов, глинистых сланцев – высоко гидрофильных минеральных разностей, обладающих способностью к набуханию в воде. Эта способность к самодиспергированию вызывает большие трудности как при добыче, так и при переработке таких руд. Поскольку обогащение большинства полезных ископаемых связанно с использованием мокрых процессов, то при контакте с водой набухающие слоистые силикаты диспергируются и образуют между собой связи, способствующие созданию так называемых структурированных суспензий, имеющих повышенную вязкость. Структурированные суспензии затрудняют осуществление сепарационных операций - классификации, гравитационной и магнитной сепарации, флотации и операций сгущения и фильтрации. Для устранения влияния набухающих силикатов на процессы переработки приходится переходить на разбавленные суспензии с содержанием твердой фазы 10-20 %, в то время, как обычное содержание твердого в обогатительных суспензиях составляет 35-50 %. Это вызывает повышение в 3-4 раза расхода воды при переработке руд, содержащих набухающие слоистые силикаты. Указанные особенности такого сырья сдерживают вовлечение в переработку значительного количества месторождений полезных ископаемых, содержащих большие запасы золота, никеля, кобальта и др. Наиболее многотоннажными перерабатываемыми полезными ископаемыми, содержащими набухающие силикаты, являются угли и калийные соли. Предлагаемый проект базируется на результатах проекта «Создание научных основ экологически безопасной термохимической переработки неметаллических полезных ископаемых осадочного происхождения» (грант РНФ № 15-17-30015) и направлен на разработку технологических основ маловодной комбинированной переработки глиносодержащих каменных углей и калийных руд, обеспечивающих минимальное использование технологической воды и получение в процессе переработки продуктов в форме, позволяющей эффективно их использовать как в качестве товарных, так и в качестве вторичных сырьевых материалов. Разработанные технологические подходы можно будет распростронить и на другие виды полезных ископаемых – золотые, никель-кобольтовые и др. руды, ассоциированные с набухающими слоистыми силикатами. Актуальность проблемы базируется на том, что, учитывая большие объемы переработки указанных полезных ископаемых (более 300 млн. в год углей и более 60 млн. т в год калийных руд), их роль в экономике РФ и Союзного государства, необходимость снижения экологической нагрузки на окружающую среду и потребления воды, востребованным является создание научных основ маловодной экологически безопасной переработки таких полезных ископаемых как, каменный уголь и калийные руды, и изучение технологических основ переработки других типов руд, содержащих набухающие силикаты. Научная новизна предлагаемого проекта заключается в том, что для достижения поставленной цели будет использован новый подход к созданию технологических решений по переработке указанных полезных ископаемых, базирующийся на термохимической обработке добытого минерального сырья, оптимальные значения которой были выявлены в ранее завершенном проекте, обеспечивающих существенное сокращение или исключение использования технологической воды. Разработанные технологические основы будут использованы для формулирования рекомендаций по выполнению прикладных исследований и разработок новых технологий и оборудования как для переработки изученных типов руд, так и для других типов руд, содержащих набухающие слоистые силикаты, например, для золотых и никель-кобальтовых руд. Реализация полученных научно-технических результатов позволит существенно снизить экологический ущерб, наносимый предприятиями, перерабатывающими высокозольные угли и калийные соли, а также вовлечь в переработку крупные месторождения золотых, никель-кобальтовых и других ценных руд, которые настоящее время не эксплуатируются из-за отсутствия эффективных экологически безопасных технологий.