научная статья по теме НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ КОМПЛЕКСНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ Геология

Текст научной статьи на тему «НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ КОМПЛЕКСНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ»

ГЕОЛОГИЯ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, 2007, том 49, № 3, с. 235-242

УДК 622.7

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ КОМПЛЕКСНОГО

ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦЕННЫХ КОМПОНЕНТОВ ИЗ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ: СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ

© 2007 г. В. А. Чантурия

Институт проблем комплексного освоения недр РАН 111020, Москва, Е-20, Крюковский тупик, 4 Поступила в редакцию 13.09.2006 г.

В статье обоснованы основные направления фундаментальных исследований в области комплексной переработки минерального сырья и приведен сопоставительный анализ создания новых технологических процессов в России и за рубежом. Представлены нетрадиционные процессы интергранулярного разрушения минеральных комплексов и высокоэффективные, экологически безопасные технологии переработки труднообогатимых руд.

ВВЕДЕНИЕ

Характерными признаками современного состояния горно-металлургического и топливно-энергетического комплексов России является, с одной стороны, повышение требований к качеству концентратов, а с другой - вовлечение в переработку труднообогатимых руд и угля сложного вещественного состава, характеризующихся низким содержанием ценных компонентов, тонкой вкрапленностью минеральных комплексов (вплоть до эмульсионной) и близкими технологическими свойствами минералов.

За последние 20 лет содержание цветных металлов в рудах снизилось в 1.3-1.5 раза, железа и золота - в 1.25 раза, доля труднообогатимых руд и угля возросла с 15 до 40%.

После распада СССР Россия потеряла промышленные месторождения марганца, хрома, каолина и некоторых других видов сырья. В связи со вступлением России в мировой рынок резко повысились требования к качеству концентратов как по технологическим, так и экологическим нормативам.

Предварительные расчеты показывают, что большинство рудных месторождений России, учтенных государственным балансом, по многим видам полезных ископаемых могут перейти в категорию забалансовых, так как, учитывая мировые цены на конечную продукцию, их разработка с применением традиционных технологий нерентабельна. Переоценка месторождений с учетом указанного фактора показала, что в категорию забалансовых руд перейдет: 34% - свинцовых, 49% - оловянных, 34% - магнетитовых, от 15 до

Адрес для переписки: В.А. Чантурия. E-mail: vchan@mail.ru

30% - титановых, медных, вольфрамовых, апатитовых руд и угля.

Таким образом, выявился ряд серьезных противоречий между состоянием минерально-сырьевой базы, т.е. необходимостью вовлечения в переработку труднообогатимого сырья и экологически обостренной ситуацией в горнопромышленных регионах и состоянием техники, технологии и организации первичной переработки минерального сырья на горно-обогатительных предприятиях.

В этих условиях повышение полноты и комплексности обогащения полезных ископаемых, создание высокоэффективных, экологически безопасных технологий приобретает первостепенное значение. Оно должно основываться на интенсификации действующих и создании новых способов извлечения компонентов из труднообогатимых руд и техногенных образований.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАПРАВЛЕНИЯ

Обогащение полезных ископаемых является составной частью горных наук, геологии (минералогии) и включает комплекс наук об извлечении ценных компонентов из минерального сырья: технологическая минералогия, дезинтеграция и подготовка минерального сырья к обогащению, физические и химические процессы разделения, концентрации и переработки минералов. Данные науки прежде всего направлены на разработку теоретических основ процессов разделения и создание обогатительных аппаратов, на раскрытие взаимосвязи закономерностей распределения компонентов в минеральном сырье и условий разделения по продуктам обогащения с целью повы-

шения селективности и скорости разделения, его эффективности и экономичности, экологической безопасности.

Эффективность процессов обогащения полезных ископаемых во многом предопределяет экономику всего горно-металлургического производства. Наибольшие потери ценных компонентов от добычи руды до получения металла связаны с процессами обогащения полезных ископаемых и составляют от 10 до 30%. Поэтому научное направление, связанное с получением новых знаний о физических и физико-химических свойствах минералов, новых методах повышения контрастности свойств разделяемых компонентов, дезинтеграции и вскрытия "упорных" руд, является приоритетным. Решение этих задач позволит разработать новые методы и аппаратуру, обеспечивающие вовлечение в переработку руд сложного вещественного состава, максимальное и комплексное извлечение всех ценных компонентов. Прорыв в данном направлении возможен только на основе использования последних достижений в области таких фундаментальных наук как физика твердого тела, физика высоких энергий, физическая и органическая химия, электрохимия.

Приоритетные направления исследований

1. Создание физических и физико-химических методов и программно-аппаратного комплекса для проведения экспрессной минералого-техно-логической оценки природных и техногенных месторождений.

2. Научное обоснование и создание нетрадиционных процессов интергранулярного разрушения минеральных комплексов, повышения контрастности свойств минералов и вскрытия упорных руд.

3. Создание новых экологически безопасных технологических процессов комплексной переработки труднообогатимых руд на основе комбинирования эффективных методов обогащения с пи-ро- и гидрометаллургическими процессами.

4. Разработка теории и технологии переработки техногенного минерального сырья, новых методов кондиционирования водной и газовой фаз.

В ближайшем будущем, по мере получения новых данных о минералообразовании (рудообразо-вании), появится новое научное направление, связанное с получением минералов с заданными свойствами (легированных теми или иными компонентами) на последней стадии первичной переработки руд.

За последнее десятилетие российская наука достигла значительных успехов в области фундаментальных исследований и создания новых процессов извлечения полезных компонентов из минерального сырья. Как показывают международные кон-

грессы по обогащению полезных ископаемых, уровень полученных новых знаний и научно-технических российских разработок не уступает мировому. В то же время в нашей стране в сравнении с развитыми зарубежными государствами до сих пор наблюдается сильное отставание в развитии машиностроительной базы для производства обогатительного оборудования, его качества, металлоемкости, энергоемкости, износостойкости.

В последние годы повышение эффективности процессов извлечения минеральных компонентов из руд достигается за счет использования комбинированных процессов, новых безреагентных методов повышения контрастности свойств разделяемых минералов, биопроцессов, энергетических методов управления механическими и физико-химическими свойствами минералов, кучного и подземного выщелачивания.

АКТУАЛЬНЫЕ НАУЧНЫЕ ПРОБЛЕМЫ

Создание программно-аппаратного комплекса для проведения экспрессной минералого-технологической оценки природных и техногенных месторождений на основе имидж-анализа

В связи с вовлечением в переработку труднообогатимых руд сложного состава, обострением экологической обстановки и необходимостью переработки техногенных образований особенно важной становится прогнозная экспрессная оценка технологических свойств и обогатимости минерального сырья природного и техногенного происхождения. Достоверность оценки в значительной степени зависит от полноты изучения вещественного состава минерального сырья и точности определения технологически значимых факторов. Изучение минерального состава, вкрапленности частиц, их фазового состава осуществляется с помощью современных физических, физико-химических и химических методов исследования. Изучение природных структурных характеристик руд, минеральных агрегатов и раскрытых фаз во всех циклах переработки позволяют получать достоверную и полную информацию о технологических свойствах руд, оптимизировать процесс ру-доподготовки и разделения минеральных компонентов и дать прогноз обогащения минерального сырья.

Технологическая оценка с помощью имидж-анализа позволяет не только дать научно обоснованный прогноз обогатимости сырья и технико-экономических показателей его переработки, но и осуществлять экспертизу готовых проектных решений, сертификацию продукции и технологических проектов.

Объективную количественную оценку структурно-фазовых характеристик минерального сы-

рья для раннего прогноза по обогатимости можно осуществить только при наличии большого статистического материала (сотни, тысячи зерен минералов), и в то же время ее необходимо проводить в сжатые сроки. Этим требованиям отвечает количественный автоматический анализ изображения оптико-геометрическими методами. Наиболее перспективной аппаратурой для такого анализа являются анализаторы изображений -системы, способные осуществить экспрессные ввод и обработку сложных изображений.

В России в результате развития соответствующей элементной базы появилась возможность создания аппаратно-программных комплексов анализа изображений, сравнимых с лучшими образцами зарубежных анализаторов или даже превосходящих их.

Первые зарубежные публикации по использованию метода имидж-анализа для изучения раскрытия минералов, текстурно-структурных и мор-фометрических характеристик появились в начале 80-х годов. В качестве анализаторов изображения использовались системы "Magiscan" (Великобритания) и "IBAS" (Германия). Они представляют собой мультипроцессорные системы с последовательной и/или параллельной структурой. Системы снабжены трансляторами языков высокого уровня и имеют развитые системные библиотеки, а также пакет прикладных программ. Однако система ввода информации в указанных анализаторах не позволяет получать удовлетворительную точность метрических измерений (разрешение размера сцены 0.5%, тогда как в отечественных -0.2%).

Наиболее интересные научные результаты по использованию имидж-анализа для оценки вкрапленности сульфидов в полиметаллических рудах и наличия минеральных комплексов в продуктах обогащения с целью оптимизации процесса измельчения и прогноза потерь ме

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком