Экспериментальное обоснование материала и режимов эксплуатации электродных блоков для электрохимического кондиционирования минерализованных хлоридсодержащих водных систем высокой жесткости

Выполнено экспериментальное обоснование эксплуатационных параметров электродных блоков аппаратурно-технического комплекса, предназначенного для электрохимического кондиционирования минерализованных оборотных вод алмазоизвлекающих фабрик с целью восстановления гидрофобных свойств алмазных кристаллов в физико-химических процессах их извлечения из кимберлитовых руд. Изучены эксплуатационные свойства поверхности электродных блоков с различным покрытием в условиях электрохимического кондиционирования минерализованных хлоридсодержащих вод с высокой жесткостью при изменении параметров их обработки. Результатами комплекса экспериментальных исследований в заданных условиях установлено интенсивное образование структурированных кальций-магниевых осадков на катодной поверхности электродов, обуславливающих повышение напряжения в электродном блоке более чем в два раза через 5 ч его эксплуатации. Установлено, что наиболее устойчивой к зарастанию осадками является поверхность электродов с напылением смеси иридия с рутением, что позволило рекомендовать их для последующих промышленных испытаний. Обоснована и экспериментально установлена возможность очистки электродной поверхности применением способа переполюсовки, заключающегося в периодическом изменении полярности на электродном блоке. Экспериментально обоснован интервал (цикл) изменения полярности на электродах в период эксплуатации опытного блока (5 ч), позволяющий предупреждать зарастание электродной поверхности кальций-магниевыми осадками.

Чантурия В. А., Двойченкова Г. П., Тимофеев А. С. Экспериментальное обоснование материала и режимов эксплуатации электродных блоков для электрохимического кондиционирования минерализованных хлоридсодержащих водных систем высокой жесткости // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 6. – С. 5–20. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_6_0_5.

Чантурия Валентин Алексеевич¹ — д-р техн. наук, профессор, академик РАН, советник РАН, главный научный сотрудник, e-mail: vchan@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-4410-8182,
Двойченкова Галина Петровна¹ — д-р техн. наук, доцент, главный научный сотрудник; профессор, Политехнический институт (филиал) Северо-Восточного федерального университета имени М.К. Аммосова в г. Мирном, e-mail: dvoigp@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-0940-3880,
Тимофеев Александр Сергеевич¹ — канд. техн. наук, старший научный сотрудник, e-mail: Timofeev_ac@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-3382-6007,
¹ Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова РАН.

Двойченкова Г.П., e-mail: dvoigp@mail.ru.

1. Leontiev R. G., Arkhipova Y. A. Development of the mining complex of the Russian Far East // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, vol. 723, no. 5, article 052014. DOI: 10.1088/1755-1315/723/5/052014.

2. Коваленко Е. Г. Совершенствование схемы и режима внутреннего водооборота пенной сепарации алмазосодержащих кимберлитов // Вестник Забайкальского государственного университета. — 2024. — Т. 30. — № 2. — С. 62—71. DOI: 10.21209/2227-9245-2024-30-2-62-71.

3. Чантурия В. А., Бондарь С. С., Годун К. В., Горячев Б. Е. Современное состояние алмазодобывающей отрасли России и основных алмазодобывающих стран мира (Часть 2) // Горный журнал. — 2015. — № 2. — С. 67—75. DOI: 10.17580/gzh.2015.03.11

4. Чантурия В. А., Двойченкова Г. П., Чантурия Е. Л., Тимофеев А. С. Интенсификация процессов сепарации труднообогатимого алмазосодержащего сырья коренных, россыпных и техногенных месторождений // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2022. — № 5. — С. 95—108.

5. Махрачев А. Ф., Ларионов Н. П., Савицкий В. Б. Новые направления в технологии обогащения алмазосодержащего сырья на предприятиях АК «АЛРОСА» // Горный журнал. — 2005. — № 7. — С. 65—68.

6. Чантурия В. А., Трофимова Э. А., Двойченкова Г. П., Богачев В. И., Миненко В. Г., Диков Ю. П. Теория и практика применения электрохимического метода водоподготовки с целью интенсификации процессов обогащения алмазосодержащих кимберлитов // Горный журнал. — 2005. — № 4. — C. 51—55.

7. Dube A., Malode S. J., Alshehri M. A., Shetti N. P. Electrochemical water treatment: Review of different approaches // Journal of Environmental Management. 2025, vol. 373, article 123911. DOI: 10.1016/j.jenvman.2024.123911.

8. Rzazade U., Deryabin S., Temkin I., Kondratev E., Ivannikov A. On the issue of the creation and functioning of energy efficiency management systems for technological processes of mining enterprises // Energies. 2023, vol. 16, no. 13, article 4878. DOI: 10.3390/en16134878.

9. Казимиров Е. К., Казимиров О. Е. Опыт промышленного использования электрохимического способа водоподготовки для систем оборотного водопользования // Химическая техника. — 2018. — № 1. — С. 20—23.

10. Мосин О. В. Электрохимическая обработка воды // Сантехника. Отопление. Кондиционирование. — 2013. — № 1. — С. 34—37.

11. Hyunseok Yoon, Hee Jo Song, Ji Seong Hyoung, Sang Won Jung, Andi Haryanto, Chan Woo Lee, Dong-Wan Kim Facet-engineered ruthenium oxide on titanium oxide oxygen evolution electrocatalysts for proton-exchange membrane water electrolysis // Applied Catalysis B: Environment and Energy. 2024, vol. 358, article 124382. DOI: 10.1016/j.apcatb.2024.124382.

12. Савицкий Л. В., Бабушкина А. Л. Создание локального водооборота при обогащении алмазосодержащих руд тяжелосредным обогащением // Золотодобыча. — 2020. — № 3 (256). — С. 19—22.

13. Маслов Н. В. Экологические экстерналии при разработке алмазоносных месторождений // Вестник Воронежского института экономики и социального управления. — 2024. — № 2. — С. 102—109.

14. Пестряк И. В., Морозов В. В., Эрдэнэтуяа О., Жаргалсайхан Э. Экспериментальное обоснование требований к составу оборотных вод, применяемых в процессах измельчения и флотации медно-молибденовых руд // Обогащение руд. — 2024. — № 1. — С. 26—32.

15. Zhen Li, Xinyuan Li, Duowen Yang, Shanshan Li, Kedi Yu, Wei Yan, Hao Xu Revolutionizing strongly acidic electrolyzed water production: A breakthrough in membrane-free pump-suction electrochemical system // Separation and Purification Technology. 2025, vol. 361, part 2, article 131449. DOI: 10.1016/j.seppur.2025.131449.

16. Xu-wei Han, Li Wang, Jin Wang Electrochemical testing of electrodes to unravel the influence of BF-MEC structure on deep purification of reclaimed water // Journal of Water Process Engineering. 2025, vol. 71, article 107320. DOI: 10.1016/j.jwpe.2025.107320.

17. Yaoze Wang, Guangfei Qu, Yun Zhang, Linjin Li, Jun Wang, Ping Lu, Yuanchuan Ren, Minhua Cheng, Yingying Cai, Junyan Li Efficient and stable chlorine evolution reaction in a neutral environment using a low-ruthenium-doped CuMnRu/CC electrode // International Journal of Hydrogen Energy. 2025, vol. 112, pp. 369—377. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2025.02.417.

18. Присяжнюк В. А. Физико-химические основы предотвращения кристаллизации солей на теплообменных поверхностях // Сантехника. Отопление. Кондиционирование. — 2003. — № 10. — С. 26—30.

19. Sijia Lu, Xiaoliang Li, Xing Zheng, Huiyan Zhao, Zhijuan Tian, Gang Tang, Ruoyu Lei, Pengyu Zhuang, Tuo Wei, Shizhang Wu Electrochemical effects on carbon steel in circulating cooling water systems: Scaling, corrosion and chemicals synergies // Journal of Water Process Engineering. 2024, vol. 63, article 105337. DOI: 10.1016/j.jwpe.2024.105337.

20. Двойченкова Г. П. Развитие теории и совершенствование процессов глубокой переработки кимберлитовых руд сложного вещественного состава на основе электрохимического модифицирования поверхностных свойств алмазов: Автореф. дисс. докт. техн. наук: 25.00.13. — М., 2018. — 42 с.

21. Yang Qiu, Haihong Song, Zhaohua Wang, Songlei Han Enhancing electrode lifespan in an ammonia removal system: Investigating the potential of polarization reversal and examining long-term scaling mechanisms // Journal of Water Process Engineering. 2023, vol. 56, article 104419. DOI: 10.1016/j.jwpe.2023.104419.

22. Bongyeon Jung, Shengcun Ma, Chia Miang Khor, Noman Khalid Khanzada, Arezou Anvari, Xinyi Wang, Sungju Im, Jishan Wu, Unnati Rao, Alicia Kyoungjin An, Hoek E. M. V., Jassby D. Impact of polarity reversal on inorganic scaling on carbon nanotube-based electrically-conducting nanofiltration membranes // Chemical Engineering Journal. 2023, vol. 452, part 2, article 139216. DOI: 10.1016/j.cej.2022.139216.