Поиск - новости науки и техники

Собирая крупицы. Ученые знают: пустых пород не бывает.

Недавно в Москве завершился Международный конгресс по обогащению полезных ископаемых IMPC 2018, организованный Российской академией наук, Институтом проблем комплексного освоения недр РАН и Национальным исследовательским технологическим университетом “МИСиС” при поддержке Правительства РФ. В его работе принимали участие около 1000 делегатов из 40 стран мира. На 80 научных сессиях форума прозвучали лекции ведущих ученых планеты, были представлены свыше 400 устных и постерных докладов. Научные сессии охватывали широкий спектр направлений, среди которых: технологическая минералогия, физические методы обогащения, химия минеральной поверхности и фундаментальные основы флотации (один из популярных способов переработки и обогащения руд цветных и благородных металлов), создание новых флотационных реагентов и технологий переработки твердых полезных ископаемых, моделирование технологических процессов, гидрометаллургия, экологические проблемы и утилизация минеральных отходов и прочие актуальные темы. Накануне открытия конгресса корреспондент “Поиска” побеседовала с председателем оргкомитета IMPC 2018, председателем Научного совета РАН по проблемам обогащения полезных ископаемых академиком Валентином 
ЧАНТУРИЯ. Начался разговор с вопроса о том, почему Россия стала страной-хозяйкой мероприятия.
– Этот конгресс проходит раз в два года, начиная с 1952-го. Его организуют крупнейшие минерально-сырьевые страны мира, – начал рассказ В.Чантурия. – Россия является авторитетной горнопромышленной державой, однако этот форум проводился у нас только однажды – 50 лет назад в Ленинграде. Сегодня Российская Федерация занимает третье место в мире (после США и Китая) по добыче полезных ископаемых и первое по количеству извлекаемых ценных компонентов. Мы имеем лидирующие позиции по фундаментальным исследованиям в этой области, поэтому выбор Москвы в качестве места проведения очередного форума не случаен, – подчеркнул академик.
– Девиз конгресса: “Инновационные технологии – ключ к успеху обогащения полезных ископаемых”. Объясните, пожалуйста, о каких инновациях идет речь?
– В последние 25 лет мы перешли к переработке минерального сырья совершенно другого вида. Если раньше мы имели дело с так называемыми “богатыми” рудами, легко обрабатываемыми классическими способами обогащения (отделения минералов от пустой породы), то теперь, когда крупные месторождения истощились, ситуация в корне изменилась. Все чаще мы имеем дело с “бедными”, или “упорными” рудами с тонкой вкрапленностью ценных минералов, осваивать которые прежде считалось нерентабельным. Для того чтобы эффективно извлекать из таких труднообогатимых руд ценные компоненты, необходимо помимо классических использовать гидрометаллургические, химические и другие современные методы обработки. К тому же выяснилось, что наиболее целесообразно проводить не разделение по отдельным компонентам, получая из руды, например, медный, свинцовый, цинковый концентрат, а действовать комплексно – выделять легко извлекаемую часть ценных компонентов, а затем так называемый “коллективный концентрат”, который затем перерабатывать химическими или гидрометаллургическими методами с наименьшими потерями. 
Еще оно обстоятельство, которое заставляет создавать новые технологии, – наличие в рудах цветных металлов оксидов редкоземельных элементов. Как правило, редкие земли в рудах находятся в тонкодисперсном состоянии, из-за чего их крайне трудно выделить. Ели раньше размер частиц вкрапленных минералов в рудах составлял около 100 микрон, то сегодня – примерно 10, а в некоторых рудах мы имеем дело с частицами наноразмеров. Чтобы отделить один минерал от другого, необходимо совершенствовать процессы дробления, измельчения для “раскрытия” ценных компонентов. Для этого мы используем последние достижения в области фундаментальных наук – физики высоких энергий, химии (энергетические методы) – которые позволяют в ходе предварительной обработки руды создать дополнительные дефекты на границах срастания минералов, облегчая их выделение. Это дает возможность вовлекать в переработку труднообогатимые руды с низким содержанием ценных минералов, обладающих к тому же близкими физико-химическими свойствами. Современные комбинированные методы позволяют довести эффективность обогащения до 95%, тогда как потери при использовании только классических методов извлечения (цинка, например) могут достигать 35%.
– Что нужно учитывать при создании новых подходов и методов переработки?
– Прежде всего, необходимо иметь прочные научные знания о механизмах протекания тех или иных химических, физических процессов, потому что эффективность обогащения определяется двумя основными факторами – раскрытием минеральных компонентов и контрастностью свойств разделяемых минералов по тому или иному физическому или физико-химическому признаку. Предположим, ценный минерал обладает магнитными свойствами, тогда для его извлечения нужно применять магнитную сепарацию. А если известно, что есть существенная разница в удельном весе разделяемых минералов, то используют гравитационные методы и т.д.
– Уделяется ли внимание вопросам экологии?
– Конечно, эти вопросы очень важны. Содержание всех ценных компонентов в полиметаллической руде – примерно 4-5%. Золота – примерно 1-5 граммов на тонну. Вы представьте, тонна и 1 грамм – какие затраты должны быть направлены на процесс разрушения! Поэтому совершенствуются процессы и технологии обогащения, используется высокоэффективное оборудование. При этом мы сталкиваемся с проблемой так называемых “вскрышных пород” и отходов обогащения, которые не только загрязняют окружающую среду, но и в ряде случаев выводят из оборота сельскохозяйственные земли. Сегодня разрабатываются различные способы переработки и утилизации техногенного сырья. Его можно использовать и в качестве закладки выработанного пространства рудника, и в качестве щебенки для строительных нужд или дорожных покрытий. Если раньше мы говорили “ценные компоненты” и “пустая порода”, то теперь последнего термина нет. Породная часть также может быть использована после дополнительной обработки. 
Ряд экологических проблем связан с тем, что большинство технологий обогащения подразумевает разделение минералов в водной среде. Необходимо помнить о дефиците воды, использовать при переработке минерального сырья замкнутый цикл, где идет частичное растворение минералов, поэтому воды становятся токсичными. Они могут содержать мышьяк, цинк и др. Поэтому сегодня разрабатываются технологии дополнительного извлечения элементов из техногенных “стоков”, после чего возможно использование очищенных вод, но уже, что называется, “в мирных целях”. 
– Действительно, эффективная и безопасная для окружающей среды добыча и переработка полезных ископаемых – это целая наука. Наверное, непросто подготовить грамотных специалистов?
– Современные кадры нужно готовить совсем не так, как раньше. Они должны получать новые знания в области цифровых технологий, математики, физики твердого тела, химии, физики высоких энергий и других фундаментальных дисциплин. Обогащение полезных ископаемых подразумевает и технологическую составляющую, и междисциплинарную науку, которая, как я уже говорил, базируется на фундаментальных знаниях в области минералогии, химии, физики, физической химии, математики и других наук. В настоящее время существуют и используются методы анализа, позволяющие нам оперировать с микро- и наночастицами, а горную породу изучать практически на атомном уровне. До недавнего времени около 30% потерь золота составляли наночастицы этого драгоценного металла, остающиеся в отходах, в так называемых “хвостах”, формирующих техногенные месторождения. В настоящее время нами разработаны технологии, позволяющие извлекать тонкие частицы золота из техногенных месторождений, где содержание золота порой выше, чем в исходных рудах! Но чтобы извлекать эти драгоценные вкрапления, нужны совершенно новые аппараты и по-новому обученные специалисты. 
Некоторые из них стали участниками проходящих в рамках конгресса Плаксинских чтений (названных по имени выдающегося ученого, основоположника современной гидрометаллургии благородных металлов и обогащения полезных ископаемых Игоря Плаксина), тема которых в этом году – “Новые классы флотационных реагентов и современные методы оценки их адсорбции на микро- и наночастицах минералов”. 
– Используют ли крупные российские компании отечественные технологии обогащения?
– Они используют все самое передовое. Российские ученые проводят передовые научные исследования, создают новейшие технологии. Однако с внедрением ситуация сложная. Сегодня примерно 70% эффективного обогатительного оборудования наши компании, перерабатывающие твердые полезные ископаемые, вынуждены приобретать за рубежом. Только недавно у нас заговорили об импортозамещении. И уже есть первые результаты – часть оборудования, представленного на выставке, проходящей одновременно с IMPC 2018, – российского производства! 
Беседовала Светлана БЕЛЯЕВА

Нет комментариев