Выбор параметров дезинтегратора для экологически корректного выщелачивания металлов

Горнодобывающие отрасли технологически развитых стран решают проблему использования уже извлеченного из недр сырья путем выщелачивания металлов в быстроходных мельницах – дезинтеграторах. Целью исследования является доказательство целесообразности совмещения механической активации процессов выщелачивания с активацией химическими реагентами. Широкому освоению механохимической технологии может способствовать разработка математической модели и программное обеспечение процессов переработки в активаторах оптимизированной конструкции, детализация методики определения эколого-экономического эффекта и другие факторы. Методы исследования феномена изменения состояния вещества в дезинтеграторе включают в себя эксперименты и критический анализ процессов новой технологии, показатели которой сравниваются с комплексом показателей традиционной технологи агитационного выщелачивания. Получены количественные показатели феномена изменения состояния вещества при обработке со скоростью вращения рабочего органа (более 250 м/с). Предложена конструкция дезинтегратора, предусматривающая совмещение механохимических процессов выщелачивания с температурным воздействием. Получена база для многофакторной оценки альтернативных технологий, например, активации бетона при проходке шахтного ствола. Предложена экономико-математическая модель определения прибыли от переработки хвостов обогащения и металлургии. Активация процессов выщелачивания в скоростных мельницах (дезинтеграторах) позволяет извлечь теряемые ранее металлы и повысить активность утилизируемых веществ.

Брюханова Н. Н., Гладких В. А., Кононенко Р. В., Герасиди В. В., Мартюшев Н. В. Выбор параметров дезинтегратора для экологически корректного выщелачивания металлов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 12. – С. 39–49. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_12_0_39.

Брюханова Наталья Николаевна — канд. геол.-минерал. наук, старший научный сотрудник, Институт геохимии им. А.П. Виноградова Сибирского отделения РАН, e-mail: nnb@igc.irk.ru, ORCID ID: 0000-0001-9044-9765,
Гладких Виталий Александрович — канд. техн. наук, директор НИиИЦ НИУ Московский государственный строительный университет, e-mail: gladkich_87@mail.ru, ORCID ID: 0000-0001-9191-5537,
Кононенко Роман Владимирович — канд. техн. наук, доцент, Иркутский национальный исследовательский технический университет, e-mail: istu_politeh@mail.ru, ORCID ID: 0009-0001-5900-065X,
Герасиди Виктор Васильевич — канд. техн. наук, доцент, Государственный морской университет имени адмирала Ф.Ф. Ушакова, e-mail: gerasidivv@yandex.ru, ORCID ID: 0009-0008-1673-3192,
Мартюшев Никита Владимирович — канд. техн. наук, доцент, Западно-Каспийский Университет, Баку, Азербайджан, e-mail: martjushev@tpu.ru, ORCID ID: 0000-0003-0620-9561.

Брюханова Н.Н., e-mail: nnb@igc.irk.ru.

1. Копылов А. С., Джиоева А. К., Кондратьев Ю. И. Комплексный подход к освоению сырьевой базы горнодобывающего региона с применением ресурсовоспроизводящих технологий // Устойчивое развитие горных территорий. 2022. — Т. 14. — № 2. — С. 228—239. DOI: 10.21177/1998-4502-2022-14-2-228-239.

2. Golik V. I., Klyuev R. V., Martyushev N. V., Zykin D. A., Karlina A. I. Technology for nonwaste recovery of tailings of the Mizur mining and processing plant // Metallurgist. 2023, vol. 66, no. 11-12, pp. 1476—1480. DOI: 10.1007/s11015-023-01462-y.

3. Радченко Д. Н., Лавенков В. С., Гавриленко В. В., Емельяненко Е. А. Совместная утилизация отходов обогащения при комплексном освоении месторождений многокомпонентных руд // Горный журнал. — 2016. — № 12. — С. 87—93. DOI: 10.17580/gzh.2016.12.18.

4. Kongar-Syuryun C., Klyuev R., Golik V., Oganesyan A., Solovykh D., Khayrutdinov M., Adigamov D. Principles of sustainable development of georesources as a way to reduce urban vulnerability // Urban Science. 2024, vol. 8, no. 2, article 44. DOI: 10.3390/urbansci8020044.

5. Руденко А. А., Трошкина И. Д., Данилейко В. В., Барабанов О. С., Вацура Ф. Я. Перспективы селективно-опережающего извлечения рения из продуктивных растворов подземного выщелачивания урановых руд месторождения Добровольное // Горные науки и технологии. — 2021. — Т. 6. — № 3. — С. 158—169. DOI: 10.17073/2500-0632-2021-3-158-169.

6. Bazhirova K., Zhantasov K., Bazhirov T., Kolesnikov A., Toltebaeva Z., Bazhirov N. Acid-free processing of phosphorite ore fines into composite fertilizers using the mechanochemical activation method // Journal of Composites Science. 2024, vol. 8, no. 5, article 165. DOI: 10.3390/jcs8050165.

7. Zhang Ya., Liu B., Gu X., Nehdi M. L., Zhang L. V. Mechanochemical activation of iron ore tailing-based ternary supplementary cementitious materials // Construction and Building Materials. 2022, vol. 346, article 128420. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.128420.

8. Golik V. I., Klyuev R. V., Martyushev N. V., Kondratiev V. V., Tynchenko V. S., Gladkikh V. A., Iushkova L. V., Brigida V. Reuse and mechanochemical processing of ore dressing tailings used for extracting Pb and Zn // Materials. 2023, vol. 16, article 7004. DOI: 10.3390/ma16217004.

9. Li G., Zhou Q., Zhu Z., Luo J., Rao M., Peng Z., Jiang T. Selective leaching of nickel and cobalt from limonitic laterite using phosphoric acid: An alternative for value-added processing of laterite // Journal of Cleaner Production. 2018, vol. 189, pp. 620—626. DOI: 10.1016/j.jclepro.2018.04.083.

10. Miranda R. B., Carvalho E. A. S., de Azevedo A. R. G., Monteiro S. N., Vieira C. M. F. Production and characterization of artificial stone for the making of permeable pavement / Characterization of Minerals, Metals, and Materials 2024. TMS 2024. The Minerals, Metals & Materials Series. Springer, Cham. 2024, pp. 641—651. DOI: 10.1007/978-3-031-50304-7_62.

11. Sinitsin D. A., Elrefaei A. E. M. M., Glazachev A. O., Kuznetsov D. V., Parfenova A. A., Volokitina I. E., Kayumova E. I., Nedoseko I. V. Study of the characteristics of pavement elements made of rein-forced soil with the use of secondary resources // Construction Materials and Products. 2023, vol. 6, no. 6, article 2. DOI: 10.58224/2618-7183-2023-6-6-2.

12. Игнатьева М. Н., Юрак В. В., Душин А. В., Стровский В. Е. Техногенные минеральные образования: проблемы перехода к циркулярной экономике // Горные науки и технологии. — 2021. — Т. 6. — № 2. — С. 73—89. DOI: 10.17073/2500-0632-2021-2-73-89.

13. Sinclair L., Thompson J. In situ leaching of copper: Challenges and future prospects // Hydrometallurgy. 2015, vol. 157, pp. 306—324. DOI: 10.1016/j.hydromet.2015.08.022.

14. Sokolov A. A., Fomenko V. A., Aksenova M. A., Martyushev N. V., Malozyemov B. V., Kerimzhanova M. F. Development of a methodology for radon pollution studies based on algorithms taking into account the influence of constant mountain-valley winds // Applied Chemical Engineering. 2024, vol. 7, no. 2, ACE-1865. DOI: 10.59429/ace.v7i2.1865.

15. Falagán C., Grail B. M., Johnson D. B. New approaches for extracting and recovering metals from mine tailings // Minerals Engineering. 2017, vol. 106, pp. 71—78. DOI: 10.1016/j.mineng.2016.10.008.

16. Coelho P., Camacho D. The experimental characterization of iron ore tailings from a geotechnical perspective // Applied Sciences. 2024, vol. 14, no. 12, article 5033. DOI: 10.3390/app14125033.

17. Шабанов М. В., Маричев М. С., Манджиева С. С., Соколов А. А. Формирование хемоземов в условиях длительного воздействия аэропромышленных выбросов горно-металлургического комбината // Устойчивое развитие горных территорий. — 2023. — Т. 15. — № 3. — С. 727—740. DOI: 10.21177/1998-4502-2023-15-3-727-740.

18. Zineb M., Abdelhak B., Bilal B., Fadila A. Characterization and pollution assessment of potentially toxic metals (PTMs) in the sulfide tailings from Boudoukha Abandoned Mine (Zn—Pb—Cu), NE Algeria // International Journal of Environmental Research. 2024, vol. 18, article 70. DOI: 10.1007/ s41742-024-00620-7.

19. Куликова Е. Ю., Баловцев С. В., Скопинцева О. В. Комплексная оценка геоэкологических рисков при ведении открытых и подземных горных работ // Устойчивое развитие горных территорий. — 2024. — Т. 16. — № 1. — С. 205—216. DOI: 10.21177/1998-4502-2024-16-1-205-216.

20. Argimbaev K. R., Ligotsky D. N., Mironova K. V., Loginov E. V. Investigations on material composition of iron-containing tails of enrichment of combined mining and processing in Kursk magnetic anomaly of Russia // International Journal of Engineering. 2020, vol. 33, no. 7, pp. 1431— 1439. DOI: 10.5829/IJE.2020.33.07A.31.

21. Качаев А. Е., Чемеричко Г. И., Севостьянов В. С. Экспериментальные исследования по повышению абразивной износостойкости пальцев дезинтегратора // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. — 2024. — № 1. — С. 112—121. DOI: 10.34031/2071-7318-2023-9-1-112-121.