Поиск - новости науки и техники

По крупицам. Ученые извлекают наночастицы золота из бедных руд.

Было же время, когда золото только что не черпали из земли – так много его там находили! Старатели, в основном, намывали благородный металл из песка или предпочитали искать самородки – наша страна была чрезвычайно богата ценнейшими залежами, но это в прошлом… Уже два-три десятилетия как крупные месторождения истощились, ценные руды выработались – типичная картина для всего мира. Когда-то мы получали 70% рассыпного и 30% рудного золота (его добывают в рудниках и шахтах, нередко с больших глубин, подчас в виде мизерных вкраплений), но теперь это соотношение поменялось местами, да и показатели значительно сократились. Раньше содержание золота в рудах составляло 5-7 грамм на тонну, сегодня очередь дошла до бедных руд, а в них всего 1,5 – максимум 3 грамма на тонну. В былые годы золотодобытчики стороной обходили бедные, или, как их еще называют, упорные, руды, поскольку осваивать их считалось экономически невыгодным, но пополнять золотой запас страны надо – и в поисках новых, более совершенных технологий разработки малорентабельных руд предприятия обращаются к ученым. О создании высокоэффективных реагентов, позволяющих извлекать даже наночастицы благородного металла, рассказывает доктор технических наук Тамара Матвеева, заведующая лабораторией Института проблем комплексного освоения недр РАН.
– Поисками новых методов флотации и реагентов я увлеклась еще во время учебы на кафедре обогащения полезных ископаемых Института стали и сплавов, – рассказывает Тамара Николаевна. – И чем глубже вникаю в интереснейшую тематику, тем больше убеждаюсь в необыкновенных возможностях и перспективах этих технологий. Напомню, флотация – основной промышленный способ переработки и обогащения руд цветных и благородных металлов. Это сложный физико-химический процесс получения концентрата из руды. Сначала ее измельчают, заливают водой и пропускают воздух – фактически образуя газированную пульпу (смесь твердых частиц и жидкости). С ее помощью происходит разделение компонентов на нужные и ненужные, а минерал или закрепляется на пузырьке, или тонет. Вся хитрость, весь смысл технологии в том, чтобы ценные компоненты прикрепились к пузырьку. Ответственность за эту операцию ложится на реагенты – органические и неорганические химические вещества. Реагенты, а их насчитывается несколько сотен, многолики, они обладают самыми разными чрезвычайно ценными свойствами и способны выполнять различные функции. Одни, например, помогают минералу закрепиться на пузырьке (так что минерал к нему прилипает), другие, наоборот, не мешают пустой породе благополучно утонуть.
Технология флотации и применения всевозможных реагентов известна более 100 лет. Накопленный богатейший опыт используют и развивают мощные научные школы. Поддерживаемая грантом Президента РФ российская школа академика Валентина Алексеевича Чантурия занимает ведущее место в мире. В нее входит и наша лаборатория. Больше 10 лет мы создаем новые реагенты для поиска золота в бедных породах. Обобщив многочисленные знания в области аналитической, координационной, физической химии, пошли дальше и нашли реагенты-собиратели, способные эффективно извлекать золотосодержащие минералы из минеральной пульпы. Мы модифицировали их, чтобы, помимо молекул с известными функциональными группами атомов серы, азота и фосфора, к ним добавились дополнительные соединения, комбинация которых при флотации обладает синергетическим эффектом. Действуя избирательно, наши реагенты буквально вылавливают из газированной пульпы мельчайшие крупицы золота и минералов, с которыми золото ассоциировано. Они накрепко прилипают к пузырькам воздуха, оставаясь в таком состоянии достаточно долго. Так образуется богатый по содержанию золота концентрат – как того и требует промышленная технология добычи благородного металла.
Созданные нами методики запатентованы в России, они детально воспроизводят процесс закрепления реагентов на поверхности минерала, содержащего микро- и наночастицы золота. Его крупицы настолько малы, что наблюдать за их “высаживанием” можно только под микроскопами: лазерным, электронным и атомно-силовым.
– За рубежом есть подобные реагенты?
– Да, две крупные зарубежные компании – американская и швейцарская – разрабатывают новые флотационные реагенты. Их эффективность отчасти устраивает наших золотодобытчиков, но они весьма дороги. Наши реагенты, практически не уступая иностранным по качеству, в два-четыре раза дешевле. Их преимущество в измененной структуре молекулы, позволяющей, как я уже говорила, очень прочно закреплять частички золота на поверхности минерала так долго, что их можно успеть извлечь. Созданные нами реагенты избирательно реагируют лишь на золото, причем даже микро- и наноразмера, образуя с ним труднорастворимые в воде комплексные соединения.
Наша лаборатория победила в конкурсе Федеральной целевой программы “Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы”. И недавно мы провели технико-экономическую оценку применения разработанных нами высокоэффективных реагентов. Выяснилось, что в зависимости от объемов переработки прибыль от извлечения даже крупиц золота увеличивается в разы и исчисляется миллионами рублей. Наш промышленный партнер – ведущая организация по проектированию обогатительных предприятий в России и за рубежом, Научно-исследовательский и проектный институт технологии и обогащения минерального сырья (ООО НИиПИ “ТОМС”) – заинтересован в реагентах, полученных лабораторией, и оказывает нам всестороннюю поддержку. В частности, с его помощью мы рассчитываем продвигать наши разработки. Надеемся, что спрос на них будет, поскольку золотодобытчики их ждут. Ведь при всем своем желании из-за отсутствия эффективных технологий они не в состоянии даже подступиться к разработке бедных руд.
– А предприятия смогут освоить ваши реагенты?
– Да, процесс их получения несложен, его можно освоить непосредственно в реагентном отделении, а оно есть на каждом предприятии. Замена традиционных реагентов модифицированными не приведет к изменению технологической схемы или использованию дополнительного оборудования. Переход на наши методы не потребует особых вложений – полученная прибыль многократно их превзойдет.
Недавно я была на одном из крупнейших золотодобывающих предприятий страны – ЗАО “Полюс” (север Красноярского края). Оно перерабатывает упорные руды и очень заинтересовано в наших технологиях. Правда, для их освоения необходимо провести промышленные испытания модифицированных реагентов. Но предварительно надо получить положительные данные лабораторных испытаний, затем – полупромышленных и только после этого перейти к полномасштабным промышленным. Мы успешно ведем лабораторные испытания и публикуем в научных журналах их результаты: по качеству добытых концентратов золота наши реагенты в 1,5 раза превосходят традиционные. Прибыль за счет увеличения извлечения золота составляет приблизительно 2 миллиарда рублей в год. Следующие испытания, требующие основательной подготовки, надеемся провести в 2016 году…
Добавим в заключение: через несколько дней после этого интервью Т.Матвеева улетела в Торонто на заседание организационного комитета крупнейшего Международного конгресса по обогащению полезных ископаемых (International Mineral Processing Congress – IMPC). Россия выиграла конкурс за право провести его в Москве в 2018 году благодаря своим работам в области переработки минерального сырья, в том числе и по созданию избирательно действующих новых реагентов. Подготовка к конгрессу IMPC-2018 уже началась, о чем Тамара Николаевна и доложит комитету.

Юрий Дризе
Иллюстрации предоставлены Т.Матвеевой

Нет комментариев