WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Научное обоснование и разработка интенсифицирующих методов энергетических воздействий на твердую и жидкую фазу труднообогатимого минерального сырья

Автореферат докторской диссертации

 

На правах рукописи

Ростовцев Виктор Иванович

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ИНТЕНСИФИЦИРУЮЩИХ МЕТОДОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ТВЕРДУЮ

 И ЖИДКУЮ ФАЗЫ ТРУДНООБОГАТИМОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ

 

25.00.13 – Обогащение полезных ископаемых

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Чита – 2012

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте горного дела Сибирского отделения РАН (УРАН ИГД СО РАН)

Научный консультант

доктор технических наук Кондратьев Сергей Александрович

 

Официальные оппоненты: 

Бунин Игорь Жанович, доктор технических наук, 

УРАН Институт проблем комплексного освоения недр РАН,

ведущий научный сотрудник 

Юсупов Талгат Сунгатуллович, доктор технических наук, профессор,

УРАН Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН,

ведущий научный сотрудник 

Фатьянов Альберт Васильевич – доктор технических наук, профессор,

Забайкальский государственный университет, профессор

Ведущая организация Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет

Защита состоится  25 мая 2012 г.  в 14 ч. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.299.01 при Забайкальском государственном университете по адресу: г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, зал заседаний ученого совета

Факс: (3022) 41-64-44,       E-mail: mail@zabgu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Забайкальского государственного университета

Автореферат разослан  ___  апреля  2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета 

канд. геол.-минерал. наук, доцент                                           Котова Н.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Растущие потребности в ископаемом сырье, ухудшение качества добываемых руд, энергосберегающие и экологические проблемы требуют новых подходов к технологиям переработки минерального сырья. На обогащение полезных ископаемых расходуется свыше 10% производимой в мире электроэнергии. Анализ энергозатрат по стадиям дробления и измельчения показывает, что они сравнительно низкие на стадиях среднего (0,3–0,5  кВт?ч/т) и мелкого (0,8–1,2 кВт?ч/т) дробления и высокие в процессах тонкого (18–20 кВт?ч/т) и сверхтонкого (80 кВт?ч/т и выше) измельчения.

Отличительная черта вещественного состава труднообогатимых руд многих новых и эксплуатируемых месторождений – тонкозернистая структура и сложная текстура, а иногда и субмикроскопические формы взаимосвязи слагающих их минералов. Так, например, основной причиной трудной обогатимости руд Жайремского месторождения является весьма тонкая вкрапленность рудных минералов. Доля свинца, представленного зернами галенита размером менее 20 мкм, достигает 15–20 %, иногда доходит до 50–60 %, причем большая часть таких зерен имеет размер 3-7  мкм, т.е. находится за пределами возможностей флотационного процесса. В значительном количестве встречаются сферические выделения с чередующимися слоями минералов, например, центральная часть сферы представлена галенитом, следующий слой сфалеритом, следующий за ним галенитом и т.д. Толщина каждого монослоя измеряется единицами микрометра. Разделить такие сростки на мономинеральные зерна невозможно даже при сверхтонком помоле. Кроме того, руда характеризуется наличием углисто-глинистого вещества.

В руде Рубцовского полиметаллического месторождения, содержащей Fe – 16,78 %; Cu – 5,84 %; Pb – 7,44 %; Zn – 14,00 %, доля смешанных сульфидов составляет 90-95 %. В указанном виде труднообогатимого минерального сырья представлены следующие типы текстур: массивная, пятнистая, вкрапленная, коломорфная и другие. Руда имеет сложную тонковкрапленную структуру. Окисленные формы сочетаются с наличием глинистых и сажистых шламов. Все это затрудняет процесс обогащения, включающий тонкое измельчение (до крупности 85 % класса –74 мкм), удаление шлама и флотацию с применением высокотоксичных цианидов.

Извлечение ценных компонентов при обогащении таких руд не превышает 50 %. При этом 35–40 % потерь связано со сростками и 30–35 % – с тонкими частицами размером менее 40 мкм.

Труднообогатимыми являются и другие виды минерального сырья: железистые кварциты, медно-никелевые руды, оловянные продукты и др. Железистые кварциты характеризуются развитием преимущественно магнетитовых, железно-слюдково-магнетитовых и магнетитожелезно-слюдковых разновидностей. Основными рудными минералами являются магнетит и железная слюдка (гематит), средний размер магнетита 0,034–0,041 мм, железной слюдки 0,011–0,020 мм, причем наименьший размер рудных зерен соответствует труднообогатимым кварцитам, наибольший – легкообогатимым. Основной породообразующий минерал железистых кварцитов – кварц. В различных минералогических разновидностях наблюдается сложный характер границ зерен магнетита в срастаниях с другими минералами. Преобладание в кварцитах мелких и тонких зерен основного рудного минерала – магнетита – обусловливает необходимость тонкого измельчения кварцитов (до крупности 90–95 % класса –0,044 мм) для обеспечения высокой степени раскрытия сростков и получения качественных железных концентратов.

Характерной особенностью сульфидных медно-никелевых руд являются тонкая  вкрапленность  сульфидов, наличие большого количества вторичных минералов и низкая контрастность флотационных свойств пирротина и петландита, что определяет сложность получения концентратов и объясняет потери ценных компонентов с отвальными  шлаками с одновременным повышенным содержанием диоксида серы в отходящих газах. Касаясь оловянных руд, следует отметить тесную ассоциацию трудноразделяемых касситерита и арсенопирита, приводящую к сложным технологическим схемам их переработки, включающим необходимые экологические решения по утилизации мышьяксодержащих хвостов обогащения.

Попытки улучшения технологических показателей обогащения труднообогатимых руд традиционными методами не позволили в полной мере достичь желаемых результатов. В связи с этим проблема разработки новых процессов рудоподготовки и обогащения труднообогатимого минерального сырья на основе интенсифицирующих радиационных и электрохимических методов воздействий на твердую и жидкую фазу является весьма актуальной.

В последние годы в нашей стране и за рубежом проводятся широкие исследования по разработке нетрадиционных методов рудоподготовки и обогащения минерального сырья и нарастает интерес к энергетическим воздействиям в виде различных физических полей и их влиянию на свойства горных пород и минералов. Это направление И.Н. Плаксин считал одним из важнейших при обогащении минерального сырья. Результаты исследований, выполненных им и его последователями (Стуруа Р.И., Шафеев Р.Ш., Чантурия В.А., Леонов С.Б., Фатьянов А.В., Юсупов Т.С., Старчик Л.П., Бочкарев Г.Р., Бунин И.Ж. и др.), убедительно показали, что энергетические воздействия оказывают существенное влияние на процессы переработки труднообогатимого минерального сырья, а их реализация позволяет существенно повысить полноту и комплексность его использования.

Рассмотрены и предложены различными авторами электрохимическая, электроимпульсная, СВЧ-, магнитно-импульсная обработки,  воздействия потоком ускоренных электронов, мощными наносекундными электромагнитными импульсами (МЭМИ). Анализ ранее выполненных исследований показал, что наиболее перспективными являются обработка потоком ускоренных электронов (ОПУЭ) руд и продуктов обогащения, мощные наносекундные электромагнитные импульсы (МЭМИ), электрохимическая обработка (ЭХО) водных систем, и комбинирование этих и других видов энергетических воздействий с существующими процессами. Методы энергетической модификации твердых и жидких продуктов обогащения открывают новые перспективы совершенствования технологических процессов рудоподготовки и обогащения полезных ископаемых, в том числе труднообогатимого минерального сырья.

Достоинством ОПУЭ и ЭХО являются их высокая эффективность и использование серийно изготавливаемых комплектующих отечественного производства нового уровня и широкого диапазона, а также отсутствие необходимости значительного изменения технологической схемы и оборудования существующих обогатительных фабрик (ОФ) при реализации технологий с использованием энергетических воздействий.

Целесообразность продолжения исследований по направленному изменению свойств минерального сырья и водных систем в целях интенсификации процессов обогащения минерального сырья предопределили актуальность и необходимость:

– проведения комплекса соответствующих теоретических и экспериментальных исследований по изменению свойств твердых и жидких продуктов обогащения с использованием ОПУЭ и ЭХО;

– разработки методов энергетической модификации свойств обрабатываемой потоком ускоренных электронов (ОПУЭ) рудной массы и свойств водных систем, в т.ч. гетерогенных (флотационных пульп), при их электрохимической обработке (ЭХО);

– апробации разработанных технологий и процессов с их экономико-экологической оценкой.

Исследования проведены в соответствии с планами ИГД СО РАН по общеакадемической проблеме РАН 3.2.2.1 «Разработка и исследование теории и методов обогащения полезных ископаемых», по выполнению заданий Государственной научно-технической программы «Ресурсосберегающие и экологически чистые комплексные процессы горно-металлургического производства (ЭКОГОРМЕТКОМПЛЕКС БУДУЩЕГО)», научно-технической программы «Разработка высокоэффективных, экологически безопасных технологий комплексной переработки угля и труднообогатимых руд», а также интеграционных проектов СО РАН.

Объекты исследований ­ труднообогатимое минеральное сырье, водные и жидкие минеральные системы при обогащении, суспензии на основе природных минералов и руд различного состава, флотационные пульпы, минералы (кварц, галенит, сфалерит, пирит и др.) и труднообогатимое минеральное сырье (полиметаллические, свинцово-цинковые, медно-никелевые руды, железистые кварциты, оловянные продукты и др.).

Предметом исследования являлись способы энергетической модификации свойств твердых и жидких продуктов обогащения минерального сырья.

Цель диссертационной работы – научное обоснование и разработка методов направленного изменения свойств твердой фазы под действием обработки потоком ускоренных электронов и свойств жидкой фазы при электрохимической обработке в процессах обогащения труднообогатимого минерального сырья.

Научная идея. Использование направленных интенсифицирующих энергетических воздействий на минеральное сырье для повышения технологических показателей его обогащения.

Задачи исследования

1. Научное обоснование и разработка основ целенаправленного изменения свойств твердой и жидкой фаз труднообогатимого минерального сырья энергетическими воздействиями.

2. Изучение механизма влияния энергетических воздействий: обработки потоком ускоренных электронов – на свойства отдельных минералов и труднообогатимых руд; электрохимической обработки – на свойства водных систем.

3. Развитие на основе полученных закономерностей активирующих радиационных и электрохимических воздействий на твердую и жидкую фазу труднообогатимого минерального сырья.

4. Апробация разработанных на основе энергетических воздействий (действия потока ускоренных электронов и электрохимической обработки) способов, технических и технологических решений с экономико-экологической оценкой их применения.

Методы исследований. При выполнении работы использовались: термодинамический анализ, физико-химическое моделирование гетерогенных систем, методы и закономерности механики твердого тела и физики его разрушения, экспериментальные физические и химические методы, в том числе ИК-спектроскопия, рентгенография, ЯМР- и EXAFS-спектроскопия, а также комплекс технологических исследований по обогащению минерального сырья с использованием ОПУЭ и ЭХО. При обработке результатов экспериментов использованы методы математической статистики и компьютерная техника.

Защищаемые научные положения

1. Направленное изменение свойств твердой фазы труднообогатимого минерального сырья обработкой потоком ускоренных электронов активирует физико-химические процессы на поверхности и в объеме минералов и руд, интенсифицирует дефектообразование и трещинообразование по границам срастания зерен и обусловливает разупрочнение и селективную дезинтеграцию минерального сырья, сокращение время его измельчения с повышением в 1,5-2,0 раза коэффициента раскрытия полезных компонентов.

2. Низкотемпературная (до 400?C) радиационно-термическая модификация немагнитных железосодержащих сульфидов и руд в магнитные продукты обеспечивает многократное увеличение удельного магнитного момента мелких фракций пирита, арсенопирита, халькопирита и других минералов.

3. Направленное изменение свойств жидкой фазы электрохимической обработкой позволяет без применения химических реагентов регулировать pH и окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) водных систем и пульп труднообогатимого минерального сырья, обеспечивает повышение показателей обогащения и очистки технических и природных вод, в том числе безреагентного умягчения воды.

4. Электрохимический синтез высокоактивных оксигидратов металлов позволяет управлять процессом флотации, депрессируя цинковые минералы при флотации полиметаллических руд; увеличить скорость осаждения твердой фазы; уменьшить потери ценных компонентов со сливами сгустителей.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендацийопределяется и подтверждается:

– использованием современной приборной базы и апробированных стандартных методик;

– совпадением теоретических закономерностей с данными экспериментальных исследований, проведенных на различных типах руд, а также результатами опытно-промышленных и промышленных испытаний.

Личный вклад автора состоит: в обосновании возможности и необходимости использования энергетических воздействий (электрохимических и радиационных – ускоренные электроны)  в  процессах  рудоподготовки и обогащения твердых полезных ископаемых; в адаптации методик физико-химического моделирования процессов, протекающих в гетерогенных системах, применительно к подготовке минерального сырья к обогащению; в установлении закономерностей влияния энергетических воздействий на свойства твердой и жидкой фаз труднообогатимого минерального сырья при его первичной переработке; в разработке на их основе новых способов, технических и технологических решений с экономико-экологической оценкой их применения для интенсификации процессов обогащения и очистки сточных и природных вод, и в проведении исследований по их реализации в народном хозяйстве. Следует отметить, что автор в течение ряда лет являлся  ответственным исполнителем от ИГД СО РАН по выполнению заданий Государственной научно-технической программы «Ресурсосберегающие и экологически чистые комплексные процессы горно-металлургического производства (ЭКОГОРМЕТКОМПЛЕКС БУДУЩЕГО)», научно-технической программы «Разработка высокоэффективных, экологически безопасных технологий комплексной переработки угля и труднообогатимых руд», а также интеграционных проектов СО РАН «Физико-химические основы интенсификации процессов рудоподготовки, обогащения и переработки минерального сырья с использованием энергетических воздействий (ускоренные электроны)», «Исследование механизма структурно-фазовых превращений и управляемого изменения свойств минералов труднообогатимых руд и совершенствование химических технологий при высоко

Научная новизна

1. Обоснована целесообразность и эффективность использования энергетических воздействий (электрохимических и радиационных – ускоренные электроны) для направленного изменения механических, физико-химических и других свойств твердой и жидкой фаз труднообогатимого минерального сырья с целью интенсификации технологических процессов его рудоподготовки и обогащения.

2. Впервые обнаружены явления существенной активации физико-химических процессов на поверхности и в объеме минералов и руд под действием потока ускоренных электронов, приводящие к разупрочнению и селективному разрушению минерального сырья, повышению флотационной активности ряда минералов, усилению магнитных свойств железосодержащих  сульфидов.

3. Обоснованы и раскрыты закономерности разупрочнения минералов и руд под действием потока ускоренных электронов на основе предложенных гипотез:

электростатической – объясняющей появление в минералах кулоновских сил и, как следствие, механических напряжений;

термической – характеризующей возникновение при тепловом действии механических напряжений в минеральных компонентах и теплового пробоя;

химическойсвязанной с новыми химическими или физико-химическими процессами в минеральном веществе.

4. Разработан механизм и установлена динамика разупрочнения минерального сырья при обработке ускоренными электронами. На примере гранита, кварца и магнетита определены наиболее выгодные режимы их разупрочнения, которые отвечают малым дозам.

5. На основе выявленных закономерностей энергетической модификации минералов и руд разработаны способы интенсификации процессов рудоподготовки и обогащения труднообогатимого минерального сырья, учитывающие его структурные особенности.

6. Впервые установлена зависимость изменения коэффициента интенсивности напряжения К от параметров облучаемого материала: и показано, что его прочность уменьшается при воздействии электронов с большей энергией U.

7. Впервые (на примере пирита) обнаружен эффект низкотемпературного перехода немагнитных железосодержащих сульфидов в магнитные продукты при радиационно-термическом воздействии ускоренных электронов.

8. Выявлен эффективный депрессор цинковых минералов при флотации полиметаллических и свинцово-цинковых руд, которым является электрохимически полученный оксигидрат цинка в виде e-Zn(OH)2.

Практическая ценность результатов

1. Экспериментально установлена высокая эффективность электрохимической обработки и действия потока ускоренных электронов в процессах рудоподготовки и обогащения различного труднообогатимого минерального сырья.

2. На основе электрохимической обработки водных систем разработаны технологии и аппараты для депрессии цинковых минералов, осаждения твердой фазы и безреагентного умягчения воды:

– для реализации безреагентного метода умягчения воды разработаны совместно с институтом Гипроуглемаш и СКБ ГОМ технологии и конструкции основного аппарата – диафрагменного электролизера, позволяющие получать католит и анолит с жесткостью 0,6 – 1,0 и 1,1 – 1,5 мг?экв/л при жесткости исходной воды 14,5 – 16,7 мг?экв/л;

– разработана электрохимическая технология получения оксигидрата цинка и аппаратурное ее оформление, позволяющие на 2–4 % снизить потери цинка в Cu-Pb концентрат с одновременным улучшением его качества при флотации полиметаллических руд и получить прирост извлечения цинка в цинковый концентрат 4,7 %  при флотации Pb-Zn руд.

3. Разработаны с использованием обработки минерального сырья потоком ускоренных электронов интенсифицирующие технологии и технологические режимы для:

– труднообогатимой Pb-Zn руды, позволяющие получать кондиционные коллективные концентраты с одновременным снижением потерь свинца и цинка с хвостами в 2–3 раза по сравнению с прямой селективной флотацией;

– полиметаллических руд, позволяющие увеличить извлечение металлов в среднем  на 10–15 %;

– руды сложного состава, позволяющие повысить долю свободных зерен основных сульфидных минералов в среднем на 10–15%, прирост извлечения металлов при флотации составил до 10,93 %, а потери металлов снизить в 1,5–2,4 раза;

– железных руд, обеспечивающие повышение производительности процесса измельчения в 2,0–2,2 раза и рост технологических показателей магнитной сепарации на 2,5–4 %;

– Cu-Ni руды, позволяющие повысить в цикле коллективной флотации: извлечение никеля с 64,1 до 83,3 % и меди – с 84,9 до 92,7 % при одновременном снижении в 1,5 раза потерь этих металлов с хвостами;

– сульфидно-мышьяковистых продуктов обогащения, позволяющая извлекать в магнитную фракцию более 70 % железа и около 90 % мышьяка.

4. Разработаны и апробированы в производственных условиях эффективные технологии и технологические режимы для рудоподготовки, обогащения труднообогатимого минерального сырья и очистки вод: флотационного разделения коллективного сульфидного цинксодержащего концентрата (патент РФ № 2349389); электрохимического умягчения воды с разделением ее на анолит и католит (АС СССР № 1268195); облучения полезных ископаемых импульсным пучком ускоренных электронов (АС СССР № 1382492); восстановления концентрата при одновременном облучении пучком ускоренных электронов (АС СССР № 1700071); радиационно-термической обработки (АС СССР № 1700057) и др. с использованием современных промышленных ускорителей и другого отечественного оборудования.

Реализация результатов работы. Результаты использованы: Институтом проблем комплексного освоения недр РАН при реализации Государственной  научно-технической  программы  «Ресурсосберегающие и экологически чистые комплексные процессы горно-металлургического производства (ЭКОГОРМЕТКОМПЛЕКС БУДУЩЕГО)» и программы «Разработка высокоэффективных, экологически безопасных технологий комплексной переработки угля и труднообогатимых руд»; Институтом горного дела СО РАН при выполнении работ: «Проведение исследований по обогащению смешанных свинцово-цинковых руд Жайремского месторождения с использованием ускоренных электронов, электрохимических и других процессов»; «Изучение влияния электрохимической обработки пульпы в условиях Березовской и Белоусовской обогатительных фабрик»; «Изучение возможных областей практического использования методов радиационного стимулирования процессов низкотемпературной термообработки оловосодержащего сырья металлургического передела Новосибирского оловянного комбината» и др.; Институтом ядерной физики СО РАН при создании пилотной установки производительностью до 40 кг/час по обработке минерального сырья ускоренными электронами (работа выполнялась совместно с ИГД СО РАН в рамках Государственной научно-технической  программы  ЭКОГОРМЕТКОМПЛЕКС БУДУЩЕГО); ОАО «Машзавод Труд» при разработке технологий и аппаратов для электрохимической обработки пульп и водных систем, включая аппараты для получения оксигидратов металлов (железа и цинка) и безреагентного умягчения воды; Новосибирским Государственным Университетом при подготовке студентов по специальности «Геомеханика».

Технико-экономическая оценка об эффективности применения энергетических воздействий в процессах рудоподготовки и обогащения полезных ископаемых показывает: что использование электрохимически полученного оксигидрата цинка позволит получить чистый дисконтированный доход (ЧДД) 3,02 млн руб.; реализация ускоренных электронов при обогащении  труднообогатимых  Pb-Zn руд позволит получить чистый дисконтированный доход (ЧДД) 53,3 млн руб.; внедрение радиационной технологии рудоподготовки в полном объеме на предприятиях Кривого Рога обеспечит за 10 лет эксплуатации: экономию электроэнергии на уровне 7 млрд кВт?часов, дополнительный выпуск железного концентрата – около 15,2 млн тонн, экономический эффект –  887,1 млн руб., в том числе чистый дисконтированный доход (ЧДД) 65,5 млн руб.; использование радиационно-термической технологии при переработке мышьяковистого оловянного сырья позволит решить экологическую проблему (утилизация мышьяка), и получить за 10 лет эксплуатации дополнительную продукцию на сумму 418,9 млн руб., в том числе чистый дисконтированный доход (ЧДД) 97,8 млн руб.

Апробация научных результатов. Основные результаты работы на разных этапах докладывались и обсуждались на Международных, Всесоюзных и Региональных совещаниях и конференциях (в т.ч. на XX Международном конгрессе по обогащению полезных ископаемых), научно–технических, технических советах ГОКов и других предприятий в течение 1981–2011 годов.

Некоторые из них: Всесоюзное Совещание «Физико-химические основы бессточной технологии переработки полезных ископаемых» (Алма-Ата, 1981); Всесоюзный семинар «Энергетические воздействия в процессах  переработки минерального сырья» (Новосибирск, 1986); Международное совещание Плаксинские чтения (Иркутск, 1987; 1993; 1999;  Новосибирск, 1997; 2009; Петрозаводск, 2003; Санкт-Петербург, 2005; Красноярск, 2006; Апатиты, 2007;  Владивосток, 2008; Казань, 2010; Верхняя Пышма, 2011); 5-ый Международный Симпозиум «Теоретические и технологические аспекты разрушения и механической активации полезных ископаемых – ТАТАРАМАН-88» (ЧССР, Высокие Татры, 1988); Всесоюзная конференция «Горнодобывающие комплексы Сибири и их минерально-сырьевая база» (Новосибирск, 1990); Межреспубликанский семинар «Дефекты в минералах и их роль в направленном изменении технологических свойств» (Новосибирск, 1992); Международная Конференция «Теоретические и технологические проблемы переработки минерального сырья» (Словакия,  Кошице, 1994); XX Международный Конгресс по обогащению полезных ископаемых (Германия, Аахен, 1997); Международная конференция «Наукоемкие технологии добычи и переработки полезных ископаемых», (Новосибирск, 2001); VII и VIII Конгресс обогатителей стран СНГ (Москва, 2009, 2011); VIII и IX Всероссийские научно-практические конференции «КУЛАГИНСКИЕ ЧТЕНИЯ» (Чита, 2008, 2009); конференция с участием иностранных ученых «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды» (Новосибирск, 2010).

Работа докладывалась на научных семинарах в Институте горного дела СО РАН, Забайкальском, Иркутском, Кузбасском государственных университетах, а также на научно-технических совещаниях комбинатов и предприятий, например: СКБ ГОМ (в настоящее время в составе ОАО «Машзавод Труд», г. Новосибирск), Михайловского ГОКа, Норильского ГМК, Новосибирского оловянного комбината, Иртышского полиметаллического комбината, обогатительных фабрик и научно-исследовательских лабораторий вышеуказанных и других предприятий.

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 60 работ, получено 5 авторских свидетельств СССР, патент РФ и 2 зарубежных патента.

Автор выражает признательность всем сотрудникам лаборатории обогащения полезных ископаемых и технологической экологии ИГД СО РАН за помощь и сотрудничество в работе. Автор особенно признателен и благодарен д-ру техн. наук, проф. Г.Р. Бочкареву и д-ру техн. наук С.А. Кондратьеву за постоянную поддержку и консультации на протяжении всей работы;  д-ру техн. наук, проф. В.П. Мязину и д-ру геол.-минерал. наук, проф. Ю.В. Павленко за консультации и методическую помощь при оформлении материалов диссертации.

Выполнение работ по испытаниям и реализации новых аппаратов и технологий  было  бы  невозможно без постоянной помощи и творческого участия коллективов и руководства целого ряда предприятий, например: ОАО «Машзавод Труд», Михайловского ГОКа, Норильского ГМК, Новосибирского оловянного комбината, Иртышского полиметаллического комбината, обогатительных фабрик и научно-исследовательских лабораторий вышеуказанных и других предприятий, которым автор выражает благодарность и сердечную признательность.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложена на 358 страницах машинописного текста, содержит 59 таблиц, 68 рисунков, список литературы из 291 наименования и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первое защищаемое научное положение – Направленное изменение свойств твердой фазы труднообогатимого минерального сырья обработкой потоком ускоренных электронов активирует физико-химические процессы на поверхности и в объеме минералов и руд, интенсифицирует дефектообразование и трещинообразование по границам срастания зерен и обусловливает разупрочнение и селективную дезинтеграцию минерального сырья, сокращение время его измельчения с повышением в 1,5–2,0 раза коэффициента раскрытия полезных компонентов (главы 2 и 3).

Рассмотрены возможные механизмы разупрочнения минерального  сырья под действием ускоренных электронов. Для объяснения явления разупрочнения предложено три гипотезы: 1) возникновение за счет накопленных при облучении электронов кулоновской силы отталкивания и связанных с ней механических напряжений; 2) тепловой пробой; 3) химическая или физико-химическая природа радиационного воздействия.

Детальное рассмотрение механизма воздействия ускоренных электронов на прочностные свойства бездефектного кварца в рамках 2-х первых версий показало:

– разрушение минерала под действием ускоренных электронов при учете действия только кулоновских сил маловероятно (рис. 1);

– одного нагревания ускоренными электронами для уменьшения прочности и разрушения кварца недостаточно (рис. 2).

Статистика раскрытия сростков в значительной степени определяется соотношением между прочностью рудной фазы – sр, нерудной – sп и границы их срастания – sс. Возможны следующие комбинации прочностных характеристик раскрываемых сростков:

sс  <  (sп, sр);                                             (1)

sп  <  sс  <  sр;                                           (2)

sп  <  sр  <  sс;                                           (3)

sр  <  sп  <  sс;                                          (4)

sр  <  sс  <  sп;                                          (5)

sс  »  sр  »  sп.                                          (6)

В случаях (3) и (4) при измельчении будет образовываться максимальное количество сростков, в случаях (2) и (3) будет происходить опережающее раскрытие нерудной фазы, в (4) и (5) – рудной. Благоприятен для раскрытия случай (1). Следовательно, управление прочностными свойствами минералов по (1) позволит интенсифицировать процессы рудоподготовки и обогащения.

Рис. 1. Напряжения, возникающие в кварце при его электронной обработке ( радиальные напряжения; прочность материала; – радиус шара)

Рис. 2. Влияние  температуры при нагреве минералов ускоренными электронами на их прочность: при поддержании на границе стержня заданных потока тепла (а) и распределения по температуре (б)

В работе изучено влияние радиационных воздействий на прочностные и технологические свойства основных минералов магнетитовых кварцитов (кварц, магнетит) и гранита с учетом времени их обработки ускоренными электронами. Тепловое воздействие электронов на вещество пластины моделировали наличием внутренних источников тепла, распределенных по закону Бугера-Ламберта, температуру в любой точке определяли из решения нестационарного одномерного уравнения теплопроводности, а температурные напряжения рассчитывали с учетом известных свойств геоматериалов. На рис. 3 даны графики рассчитанных значений температуры и температурных напряжений в пластине магнетита. Видно, что картина распределения напряжений по толщине является достаточно сложной:  растягивающие напряжения чередуются со сжимающими, причем в некоторых областях напряжение со временем меняет знак. Предел прочности на растяжение у гранита, кварца и магнетита много меньше, чем на сжатие. Поэтому первыми достигают предела растягивающие напряжения, образующие у хрупких материалов трещину, которая разрушает или существенно снижает их прочность.

Рис. 3. Графики распределения температуры (а) и напряжений (б) в пластине магнетита толщиной 2,75 мм через время (секунд): 1 – 0,168;

2 – 0,336; 3 – 0,504 от начала нагрева потоком электронов

Дальнейший нагрев будет вызывать не рост, а перераспределение напряжений по толщине пластины. В связи с этим, представляется логичным облучать материал до того времени, пока растягивающие напряжения не достигнут предела прочности. Установлено, что при нагреве ускоренными электронами для каждого из исследуемых материалов существует своя толщина пластины, при которой предел растягивающего напряжения достигается одновременно в двух точках – на границе и в глубине. Для гранита эта толщина равна 4,2 мм, время облучения 1,42 с, для кварца – 6,9 мм и 2,96 с, для магнетита – 3,2 мм и 0,55 с. Одновременное достижение предела напряжения в двух точках может способствовать образованию и развитию между ними трещины, поэтому соответствующую толщину можно считать в определенном смысле оптимальной.

Анализ выполненных расчетов показал, что более выгодные условия для разупрочнения минерального сырья создаются при облучении их высокоэнергетическими электронами за сравнительно короткое время, малыми дозами.

Установлено, что уменьшение прочности руд может быть обусловлено физико-химическим воздействием обработки потоком ускоренных электронов. Результаты моделирования с помощью программного комплекса АСТРА показали изменение физико-химических свойств гетерогенной системы галенит–вода–кислород (табл. 1).

При этом установлено и изменение скорости звука А, что может быть объяснено перестройкой структуры минералов и их разупрочнением. Так как скорость распространения звуковой волны определяет и скорость распространения трещин, то наблюдаемое разупрочнение минерального сырья, например, кварца при воздействии на него потока ускоренных электронов может быть объяснено перестройкой структуры этого минерала. Этот вывод подтвержден экспериментально установленной его метамиктизацией под действием радиационного излучения.

Таблица 1

 Результаты физико-химического моделирования на ПЭВМ

гетерогенной системы галенит–вода–кислород

NN

пп

ПАРАМЕТРЫ

ЗНАЧЕНИЯ

Обозна-чения

Название

Единицы измерения

при t = 25°С

при t = 50°C

ВХОДНЫЕ

1

p

Давление

МПа

0.1

0.1

2

T

Температура

K

298

323

3

СОДЕРЖАНИЕ:

 

PbS

Галенит

%

10.0

10.0

 

H2O

Вода

%

80.0

80.0

 

O2

Кислород

%

10.0

10.0

ВЫХОДНЫЕ

I. СОДЕРЖАНИЕ КОМПОНЕНТОВ (моль/кг)

1

PbO2

Оксид свинца (IV)

0.42

0.42

2

H2SO4

Серная кислота

0.42

0.42

3

H2O

Вода

44.00

44.00

4

O2

Кислород

2.08

2.08

II. ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОЧЕГО ТЕЛА (СИ)

1

p

Давление

МПа

0.1

0.1

2

T

Температура

K

298

323

3

V

Удельный объем

м3/кг

1.15

1.25

4

S

Энтропия

кДж/кг?K

8.98

9.11

5

I

Энтальпия

кДж/кг

– 11058

– 11018

6

U

Внутренняя

энергия

кДж/кг

– 11173

– 11143

7

M

Общее число

молей

моль/кг

46.92

46.92

8

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

23

A

Скорость звука

м/c

398.84

405.63

Видим, что физико-химическое моделирование гетерогенных систем минерал (руда) – вода с использованием ПЭВМ позволяет прогнозировать поведение минералов при подготовке руд к обогащению и создает предпосылки для направленного изменения их свойств при энергетических воздействиях.

Проведенные теоретические исследования воздействия электронного пучка на минеральное сырье с учетом его дефектной структуры позволили сделать вывод о существенном – на 2–3 порядка – уменьшении прочности трещиноватого материала. Хотя возникающие напряжения не достаточны для разрушения минералов с помощью ускоренных электронов, но достигаемое уменьшение их прочности объясняет возможность сокращения в 1,5–2,0 раза времени измельчения минерального сырья после его предварительной радиационной обработки.

Получена формула коэффициента интенсивности напряжения (К) через параметры обрабатываемого минерального cырья:

                                       (7)

где ?0 – электрическая постоянная, ?0 = 8,85•10-12 Кл2/(Н•м2);

?  – относительная диэлектрическая проницаемость среды;

U – ускоряющее напряжение пучка электронов, В;

D* – электрическая прочность среды, В/м.

Анализ формулы (7) показывает, что коэффициент К увеличивается с ростом ускоряющего напряжения пучка электронов U и, следовательно, прочность материала может быть уменьшена воздействием на него электронов с большей энергией. Этот вывод имеет значение в связи с развитием ускорительной техники и созданием ускорителей электронов с энергией 4 и более МэВ.

Первичные процессы, происходящие под воздействием электронного пучка на твердые материалы, во многом зависят от параметров пучка и условий обработки. Определяющими параметрами являются плотность тока и энергия электронов пучка. При этом механизм воздействия ускоренных электронов сводится к следующему.

При малых плотностях тока и, соответственно, малой поглощенной в веществе энергии (до 1 Дж/г) основным эффектом обработки ускоренными электронами является радиационное дефектообразование без заметного изменения физических свойств вещества.

При увеличении величины поглощенной энергии до 10 Дж/г возможно накопление заряда, которое может привести к электрическим пробоям.  Процесс заряжания протекает различно в случае проводящих (пирит, галенит и др.) и слабо проводящих минералов (кварц, сфалерит и др.). Для хороших проводников (из-за устанавливающегося равновесия между притоком и стоком заряда) накопления заряда не происходит. В диэлектриках – кварц, сфалерит и другие минералы – накапливается заряд, а его избыток сбрасывается по каналам пробоя. Как показано в главе 4 разряд носит пульсирующий характер, при этом может возникать система микротрещин, разрастающаяся после  каждого импульса разряда и приводящая к разупрочнению материала.

Важной особенностью обработки ускоренными электронами неоднородных материалов, и, в частности руд, является образование каналов пробоя, а, следовательно, и системы трещин по границам срастания зерен минералов, что приводит к последующей селективной дезинтеграции и повышению производительности мельниц.

В случае использования ускоренных электронов с большими значениями поглощенной энергии (> 100 Дж/г) возможен нагрев вещества и протекание физико-химических процессов, которые существенно отличаются от чисто термических.

Первое научное положение обосновано.

Второе защищаемое научное положение – Низкотемпературная (до 400?C) радиационно-термическая модификация немагнитных железосодержащих сульфидов и руд в магнитные продукты обеспечивает многократное увеличение удельного магнитного момента мелких фракций пирита, арсенопирита, халькопирита и других минералов (главы 2 и 3).

В работе уделено внимание изменению магнитных свойств железосодержащих минералов. Впервые на примере пирита обнаружен низкотемпературный эффект перехода немагнитных сульфидов в магнитные продукты при радиационно-термическом воздействии ускоренных электронов.

На рис. 4 приведены рентгенограммы пирита, подвергнутого термическому воздействию как в нагревательной печи, так и под действием ускоренных электронов. Анализ приведенных данных показывает появление на рентгенограмме рефлексов гематита Fe2O3, самые интенсивные из которых с d = 2,70; 1,69 и 2,51A.

Эти данные согласуются и с результатами физико-химического моделирования процессов, происходящих в системе железо–сера–кислород. В таблице 2 приведены результаты расчетов возможных реакций для этой системы, а на рис. 5 показана диаграмма возможных соединений в этой системе. Анализ приведенных в таблице 2 данных показывает, что скорость реакций (1), (3) и (4) с увеличением температуры возрастает. При радиационно-термической обработке пирита фазовый переход происходит значительно быстрее даже при более низких температурах, вероятно, вследствие дополнительного сопутствующего электронам действия образующегося озона (О3), для которого характерны более сильные окислительные свойства, чем для кислорода.

Исследования поведения в аналогичных условиях галенита и сфалерита – основных компонентов полиметаллических и других упорных руд, показали отсутствие существенных изменений в их структуре.

Анализ диаграммы (рис. 5) показывает, что для интенсификации фазового перехода пирит–гематит–магнетит необходимо уменьшать концентрацию кислорода. При этом возможно образование даже металлического железа.

Усиление магнитных свойств слабомагнитных железных минералов связано с переходом немагнитного железа в магнитный оксид Fe3O4 и металлическое железо. Об этом свидетельствует фазовый анализ, проведенный ядерным гамма-резонансным методом на анализаторе ЯГРС- 4М, совмещенным с устройством накопления и обработки информации УНО-4096-90 (рис. 6, линия I).

Рис. 4. Рентгенограммы пирита: исходного (а), обработанного в печи при температуре 300 °С (б) и обработанного ускоренными электронами в радиационно-термическом режиме при той же температуре (в)

Таблица 2  

Результаты физико-химического моделирования системы

Fe-S-O при различных температурах и 1 атм. общего давления

ВОЗМОЖНЫЕ  РЕАКЦИИ

ТЕМПЕРАТУРА, °C

25

300

500

DZр, Ккал                 

lgK

DZр, Ккал                 

lgK

DZр, Ккал                 

lgK

3Fe  +  2O2   =  Fe3O4      (1)

– 242.7

177.9

– 256.3

187.9

– 270.5

198.3

2Fe3O4  + 1/2O2  = 3Fe2O3  (2)

– 46.9

34.4

– 45.2

33.1

– 44.1

32.3

Fe  +  S2   =  FeS2    (3)

– 38.9

28.5

– 41.6

30.5

– 44.6

32.7

Fe3O4 +3S2 = 3FeS2 +2O2   (4)

126.0

– 92.4

124.5

– 91.3

122.9

– 90.1

Fe2O3+2S2 = 2FeS2 +3/2O2 (5)

99.6

– 73.1

98.1

– 71.9

96.7

– 70.9

Рис. 5. Результаты физико–химического моделирования системы 

Fe–S–O при температуре 500 °C и 1 атм. общего давления

Рис. 6. Гамма-резонансные спектры поглощения:

a) исходной железосодержащей руды;

b) руды, подвергшейся облучению на ускорителе

Показано, что терморегуляция является важным фактором при усилении магнитных свойств минералов радиационно-термическим методом; при достижении максимальной температуры 400?C под действием ОПУЭ удельный магнитный момент минералов увеличивается: в 56 раз для пирита с размерами частиц 75–180 мкм, в 43 раза для пирита крупностью 53–75 мкм, в 291 раз для арсенопирита крупностью 53–75 мкм, в 921 раз для арсенопирита с величиной зерен менее 53 мкм, в 9.7 раза для халькопирита с размерами частиц 75–180 мкм.

Доказательством обоснованности второго научного положения служит и экспериментально установленная возможность обработки потоком ускоренных электронов (ОПУЭ) сульфидно-мышьяковистых материалов с целью интенсификации процесса их последующей магнитной сепарации. При этом в магнитную фракцию извлекается более 70% железа и около 90% мышьяка.

Третье защищаемое положение – Направленное изменение свойств жидкой фазы электрохимической обработкой позволяет без применения химических реагентов регулировать pH и окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) водных систем и пульп труднообогатимого минерального сырья, обеспечивает повышение показателей обогащения и очистки технических и природных вод, в том числе безреагентного умягчения воды (глава 4).

Основными процессами на нерастворимых (инертных) электродах при пропускании постоянного электрического тока через водные системы являются: на катоде – выделение водорода, на аноде – выделение кислорода. Механизмы этих процессов различаются в зависимости от состава систем, подвергаемых электрохимической обработке.

При электрохимической обработке кислых растворов на катоде разряжаются ионы водорода:

2H+ + 2e   H2^;                                      (8)

на аноде – молекулы воды:

2 H2O – 4e  4H+ + O2^.                                 (9)

В щелочных растворах, содержащих ничтожную концентрацию ионов водорода, на катоде происходит разряд молекул воды:

2H2O + 2e 2 OH- + H2^;                              (10)

на аноде – гидроксильных ионов:

4 OH- – 4e  2 H2O + O2^.                             (11)

Анализ уравнений (8…11) показывает, что при электрохимической обработке должно происходить подщелачивание воды (или пульпы) у катода вследствие расходования ионов водорода H+ или образования гидроксид-ионов OH-, и подкисление воды у анода вследствие образования ионов водорода Н+ или расходования гидроксид-ионов ОН-.

Рассмотрим подробнее, что происходит на катоде. Катод, как известно, характеризуется наличием избыточных электронов. Ассимиляция осуществляется каким-либо веществом. В практике наибольшее значение имеет, несомненно, реакция с поглощением электронов кислородом воздуха. В этом случае эффективность работы катода будет зависеть от двух факторов: скорости протекания реакции ионизации кислорода на данной поверхности катода:

O2 + 2H2O + 4e 4OH-                                      (12)

и скорости транспорта кислорода из воздуха через электролит к поверхности катода. Анализ уравнения (12) показывает, что максимальное изменение рН будет соответствовать максимальной скорости протекания процесса кислородной ионизации, т.е. чем больше скорость реакции (12), тем больше будет изменение рН.

Использование разделительной проницаемой для ионов перегородки (диафрагмы) при электрохимической обработке (ЭХО) позволяет направленно изменять не только рН, но и окислительно-восстановительные свойства гомогенных водных систем. При этом за счет пространственного разделения электродных процессов возможно получение кислого анолита и щелочного католита. При такой электрохимической обработке водных систем, содержащих ионы кальция и магния, установлена возможность снижения их содержания в анолите и католите и разработаны основы безреагентного электрохимического способа умягчения воды.

Показано, что диафрагменная электрохимическая обработка (ЭХО) с нерастворимыми электродами гетерогенных водных систем – пульп сульфидных минералов – изменяет рН по экспоненциальному закону, а электродный потенциал минералов – по линейному. Установленные флотационные зависимости сульфидов сопоставлены с термодинамическими данными и показано, что ЭХО не только направленно изменяет рН и окислительно-восстановительный потенциал пульпы, но и регулирует поверхностные свойства минералов (рис. 7 и 8).

Установлено, что используя бездиафрагменную электрохимическую обработку гетерогенных систем с растворимыми железными электродами, можно за счет получения высокоактивного оксигидрата железа существенно (в десятки раз) увеличить скорость осаждения твердой фазы. Этого же эффекта можно достичь и за счет имеющихся в жидкой фазе ионов железа при использовании диафрагменной электрохимической обработки (ЭХО) с нерастворимыми электродами.

В работе с учетом установленных закономерностей уделяется внимание безреагентному электрохимическому умягчению воды. Приведены конструкции аппаратов для этой цели, результаты лабораторных и промышленных исследований. Установлено, что диафрагменная ЭХО обеспечивает при затратах электроэнергии 4 квт?ч/м3 получение из воды с общей жесткостью около 15 мг?экв/л анолита и католита с жесткостью порядка 1 мг?экв/л. Даны рекомендации по использованию этой технологии при обогащении полезных ископаемых и очистке шахтных вод.

Рис. 7. Изменение рН пульпы и электродного потенциала сульфидных минералов при электрохимической обработке от количества электричества: 1 – рН пульпы; 2 – электродный потенциал

Рис. 8. Влияние pH на окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) пульпы и флотируемость минералов: 1 – извлечение минералов при электрохимическом изменении pH; 2 – извлечение минералов при химическом изменении pH; 3 – ОВП пульпы при электрохимическом изменении pH; 4 – ОВП при химическом изменении pH

Таким образом, обосновано третье научное положение.

Четвертое защищаемое научное положение – Электрохимический синтез высокоактивных оксигидратов металлов позволяет управлять процессом флотации, депрессируя цинковые минералы при флотации полиметаллических руд; увеличить скорость осаждения твердой фазы; уменьшить потери ценных компонентов со сливами сгустителей (главы 4 и 5).

Показано, что бездиафрагменная ЭХО с использованием цинковых электродов позволяет получать оксигидраты цинка, существенно отличающиеся по строению от химически полученных (рис. 9 и 10). Установлено, что электрохимически полученные осадки оксигидратов (спектры Б, В, Г рис. 10) представляют собой e-Zn(OH)2.

С учетом особенностей флотационного поведения получаемых осадков разработана и проверена на разных типах руд технология депрессии цинковых минералов.

Рис. 9. Рентгенограммы оксигидратов цинка, полученных

химическим (А) и электрохимическим (Б) способом

Учитывая возможность направленного изменения свойств гомогенных и гетерогенных водных систем электрохимической обработкой (ЭХО) с нерастворимыми и растворимыми анодами, разработано ряд методов интенсификации процессов рудоподготовки и обогащения минерального сырья.

С учетом установленных особенностей флотационного поведения получаемых осадков оксигидратов цинка разработана и проверена на разных типах руд технология депрессии цинковых минералов.

В таблице 3 приведены результаты промышленных испытаний использования оксигидратов цинка на примере труднообогатимой полиметаллической руды. Установлено, что разработанная технология в условиях Белоусовской ОФ позволяет заметно снизить потери цинка в медно-свинцовом концентрате и улучшить качество последнего. При использовании этого метода можно частично или полностью отказаться от применения раствора сульфата цинка.

Рис. 10. ИК-спектры оксигидратов цинка, полученных химическим (А)

и электрохимическим (Б, В, Г) способами

при плотностях тока 0.3; 0.7 и 1 А/дм2

Таблица 3

Показатели медно-свинцовой  флотации

в период испытаний по второй схеме (средние данные)

 

ПРОДУКТЫ

Выход

%

СОДЕРЖАНИЕ, %

ИЗВЛЕЧЕНИЕ, %

Сu

Pb

Zn

Cu

Pb

Zn

СУЩЕСТВУЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Cu-Pb конц.

12.63

17.77

21.18

10.05

80.30

78.88

9.40

Хвосты

87.37

0.63

0.82

14.01

19.70

21.12

90.60

ИТОГО

100.00

2.79

3.39

13.51

100.00

100.00

100.00

ТЕХНОЛОГИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Cu-Pb конц.

13.05

16.97

24.10

9.93

87.92

82.26

8.15

Хвосты

86.95

0.35

0.78

16.80

12.08

17.74

91.85

ИТОГО

100.00

2.52

3.82

15.90

100.00

100.00

100.00

Рассмотрено влияние электрохимической обработки и на процесс флотации свинцово-цинковых руд. Установлено, что при полной замене цинкового купороса электрохимически полученным оксигидратом цинка технологические показатели процесса флотации выше, чем в «базовом» опыте. При этом извлечение свинца в свинцовый концентрат практически не изменяется, а извлечение цинка в цинковый концентрат увеличивается на 4,7%. Качество черновых концентратов значительно улучшается.

Установлено, что используя бездиафрагменную электрохимическую обработку гетерогенных систем с растворимыми железными электродами, можно за счет получения высокоактивного оксигидрата железа существенно (в десятки раз) увеличить скорость осаждения твердой фазы. Этого же эффекта можно достичь и за счет имеющихся в жидкой фазе ионов железа при использовании диафрагменной электрохимической обработки (ЭХО) с нерастворимыми электродами.

Используя разницу в поведении различных минералов в труднообогатимых и сложных по вещественному составу рудах в результате их обработки ускоренными электронами можно управлять технологическим процессом их обогащения, добиваясь при этом  высоких показателей разделения. В работе приведены результаты исследований по использованию ускоренных электронов в процессах обогащения различного труднообогатимого минерального сырья сложного состава (свинцово-цинкового, полиметаллического, медно-никелевого, железистых кварцитов, оловянного мышьяксодержащего) и разработке методов интенсификации процессов его рудоподготовки и обогащения.

Ниже приведены примеры совершенствования технологии обогащения различных руд с использованием энергетических воздействий.

Показано, что учет минерально-структурных особенностей вещественного состава труднообогатимой свинцово-цинковой руды Жайремского месторождения и специфики воздействия ускоренных электронов на данное минеральное сырье позволяет обосновать для него гравитационно-флотационную технологию обогащения с использованием ОПУЭ в цикле обогащения песков (операция разупрочнение на рис. 11) и в цикле обогащения шламов (операция подготовка к флотации на рис. 11). На рис. 11 приведена технологическая схема обогащения, а в таблице 4 – баланс продуктов обогащения.

Анализ приведенных данных показывает, что использование обработки потоком ускоренных электронов (ОПУЭ) в разработанной схеме позволяет получить кондиционные коллективные концентраты с одновременным снижением потерь свинца и цинка с хвостами в 2–3 раза по сравнению с технологией прямой селективной флотации.

На рис. 12 приведены результаты сравнительных флотационных исследований упорной труднообогатимой медно-никелевой руды Норильского ГМК. Анализ показывает, что использование ускоренных электронов  позволяет существенно повысить технологические показатели цикла коллективной флотации: извлечение никеля в операции повышается с 64,1 до 83,3 %,  а извлечение меди – с 84,9 до 92,7 % при одновременном снижении в 1,5 раза потерь этих металлов с хвостами.

На рис. 13 представлены технологические результаты, которые позволяют сделать вывод о «селективно позитивном» характере озонового воздействия на данную руду. Можно предположить, что озоновый фактор в сочетании с энергией ускоренных электронов благоприятно дополняют приоритетное воздействие последних в процессах рудоподготовки. Одной из возможных причин такого изменения флотационных  свойств руды является изменение физико-химических, в том числе поверхностных свойств ее компонентов под действием ускоренных электронов.

Рис. 11. Технологическая схема обогащения труднообогатимой

Pb-Zn руды Жайремского месторождения с использованием обработки продуктов обогащения потоком ускоренных электронов (ОУЭ)

Таблица 4

Баланс продуктов обогащения, полученных с использованием

ускоренных электронов из руды Жайремского месторождения

 

Продукт

обога-

щения

Выход,

%

СОДЕРЖАНИЕ, %

ИЗВЛЕЧЕНИЕ, %

Pb

Zn

Fe

S

SiO2

Pb

Zn

Fe

S

SiO2

Колл.1

16.11

4.36

21.78

13.71

25.5

22.35

51.47

57.61

33.02

44.07

6.73

Колл.2

39.49

1.21

5.41

8.46

10.7

47.80

35.01

35.07

49.94

45.33

35.26

Хвосты 1

14.51

0.20

1.30

1.80

2.07

76.60

2.13

3.10

3.90

3.22

20.76

Хвосты 2

29.89

0.52

0.86

2.94

2.30

66.70

11.39

4.22

13.14

7.38

37.25

ИТОГО

100.0

1.36

6.09

6.69

9.32

53.53

100.0

100.0

100.0

100.0

100.0

Рис. 12. Влияние обработки руды  НГМК  ускоренными  электронами (D) на извлечение никеля (Ni) и меди (Cu) в коллективный флотоконцентрат

Рис. 13. Влияние дозы облучения (D) на показатели обогащения руды НГМК: 1 – извлечение никеля (Ni) во флотационный концентрат без обработки; 2 – то же при действии озона (O3); 3 – то же в зависимости от дозы (D); 4 – выход класса –0,071 мм при измельчении руды

Показано, что радиационная подготовка руды к обогащению интенсифицирует процесс флотации упорной полиметаллической труднообогатимой руды Рудного Алтая. Исследования выполнялись совместно с китайскими учеными. В технологии обогащения минерального сырья основной целью измельчения руды является интенсификация процесса извлечения минералов из сростков. Для изучения степени раскрытия основных минералов были выбраны три образца измельченной руды (без обработки и с предварительной обработкой ускоренными электронами при дозах 6 и 8 кГр). Результаты исследований  представлены в таблицах 5 и 6.

Результаты экспериментов доказывают, что обработка руды ускоренными электронами, проведенная до измельчения, значительно повышает степень раскрытия минералов в руде. Из табл. 5 и 6 видно, что обработка руды пучком электронов при дозе 8 кГр повышает долю свободных зерен минералов в измельченном материале: галенита – с 44,0 до 60,6 %; халькопирита – с 62,1 до 70,5 %; сфалерита – с 51,8 до 65,4 %. Это, в свою очередь, интенсифицирует дальнейший процесс флотации и обеспечивает прирост извлечения в концентрат: свинца на 10,93 %; меди на 6,13 %; цинка на 2,3 %.

Таблица 5

Уровень раскрытия основных минералов в пробах измельченной руды

в зависимости от дозы при обработке ускоренными электронами

 

Доза

Доля свободных минералов, %

Галенит

Сфалерит

Халькопирит

Без обработки

44.0

51.8

62.1

6 кГр

60.1

63.0

72.9

8 кГр

60.6

65.4

70.5

Таблица 6

Влияние дозы при обработке руды потоком ускоренных электронов на извлечение ценных компонентов во флотационный концентрат при обогащении

Доза,

кГр

S

Cu

Pb

Zn

Fe

Извле-чение,

%

При-рост,

%

Извле-чение,

%

При-рост,

%

Извле-чение,

%

При-рост,

%

Извле-чение,

%

При-рост,

%

Извле-чение,

%

При-рост,

%

0

79.59

81.79

81.39

94.78

74.86

6.0

85.84

6.25

85.04

3.25

91.51

10.12

95.48

0.7

81.07

6.21

8.0

87.61

8.02

87.92

6.13

92.32

10.93

97.08

2.3

83.23

8.37

Приведенные примеры и результаты других исследований позволили разработать основы общей концепции рудоподготовки и обогащения сложного минерального сырья, сущность которой заключается в учете его структурно-текстурных особенностей и специфики энергетических воздействий на основные компоненты при разработке эффективных, комплексных технологий его первичной переработки.

Результаты проведенных исследований послужили основой для разработки  новых способов подготовки, обогащения минерального сырья и очистки вод:

– способ флотационного разделения коллективного сульфидного цинксодержащего концентрата (Патент РФ № 2349389), отличающийся тем, что электрохимическую обработку пульпы (или воды) проводят с использованием цинковых электродов при плотности тока 0,3?0,7 А/дм2 и времени обработки до расхода цинка в количестве 20?30 г/т в пересчете на сульфат цинка с образованием ?-модификации оксигидрата цинка;

– способ приготовления рабочей жидкости для шахтных механизированных крепей (АС № 1268195), отличающийся тем, что с целью экономии питьевой воды используют не питьевую, например, шахтную воду, производят предварительную электрохимическую обработку воды с регулируемым разделением ее на анолит и католит, фильтрацию католита и слияние с анолитом для получения  pH = 4–9  и  приготовления эмульсии.  При  затратах электроэнергии 4 кВт?ч/м3 из воды с исходной жесткостью 11,45 мг?экв/л получена очищенная   вода   с   общей   жесткостью   2,1   мг?экв/л.   В   очищенной   воде снизилось: содержание хлорид- и сульфат-ионов – в 2 раза; взвешенных веществ с 524 до 43 мг/л; 

– способ подготовки полезных ископаемых к обогащению (АС № 1382492), обеспечивающий повышение степени извлечения ценных компонентов при обогащении полезных ископаемых, заключающийся в облучении полезных ископаемых импульсным пучком ускоренных электронов при дозе 0,6?2,0 Дж/г и при мощности дозы 0,04?0,07 Дж/г?с. При этом облучение осуществляется предварительно или одновременно с воздействием на минеральное сырье механической нагрузки. Время последующего измельчения минерального сырья сокращается в 2–3 раза, а извлечение полезных компонентов возрастает до 20–30 %;

– способ получения железного порошка из железорудного концентрата (АС № 1699719), включающий восстановление концентрата при одновременном облучении потоком электронов и отличающийся тем, что, с целью повышения скорости восстановления, производительности процесса при сохранении безопасных условий труда, восстановление осуществляется при определенных давлении и температуре, а поток электронов используется с энергией 0,4?10,0 МэВ при мощности дозы 0,2?3,0 Мрад/с;

– способ восстановления металла из рудного концентрата (АС № 1700071), включающий нагрев и выдержку рудного концентрата в восстановительной среде с одновременным облучением ионизирующим излучением, и отличающийся тем, что с целью интенсификации процесса восстановления рудный концентрат облучается пучком ускоренных электронов с энергией 0,4?5,0 МэВ, которым нагревают рудный концентрат и поддерживают заданную температуру. Способ может быть использован для ускорения в 2–3 раза процесса восстановления олова, железа, вольфрама, никеля и других металлов из соответствующих концентратов;

– способ магнетизирующего обжига слабомагнитного железорудного материала (АС № 1700057), включающий дробление материала, нагрев, восстановление при заданной температуре в условиях ионизирующего облучения, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет увеличения скорости восстановления и улучшения условий труда, облучение и нагрев до 350–1000 °C производят пучком электронов с энергией 0,4?8,5 МэВ, причем повышение температуры нагрева на каждые 100°C от 350°C производится усилением на 0,1?0,4 Мрад/с мощности дозы облучения от минимальной.

Таблица 7

Технико-экономические показатели использования

энергетических воздействий в процессах обогащения упорного минерального сырья сложного состава (в млн. руб.)

Показатели

Процессы и объекты

Электрохим.

обработка (ЭХО)

Иртышский

комбинат

Ускоренные

электроны

(ОПУЭ)

Жайремский

ГОК

Ускоренные

электроны

(ОПУЭ)

Железные

руды

Ускоренные

электроны

(ОПУЭ)

Новосибирский

оловокомбинат

Экономический эффект

12,1

357,3

887,1

418,9

Чистый денеж-ный поток

8,8

219,4

330,0

256,0

Чистый дис-контирован-ный доход (ЧДД)

3,02

53,3

65,5

97,8

Индекс доход-ности (ИД)

23,89

1,83

1,20

2,53

Внутренняя норма доход-ности (ВНД) %

194

48

18,2

69

Дисконтирован-ный срок оку-паемости

3,1 мес.

5,8 мес.

7,4 года

2,8 года

С учетом показанных в главах 2–4 технических и технологических перспектив использования энергетических воздействий на твердую и жидкую фазу труднообогатимого минерального сырья сложного вещественного состава в главе 5 оценены их экономическая и экологическая эффективность.

Выполненными расчетами обоснована целесообразность применения энергетических воздействий (радиационных – обработка потоком ускоренных электронов и электрохимических) в процессах обогащения полезных ископаемых. В таблице 7 приведены основные показатели коммерческой эффективности использования энергетических воздействий в процессах подготовки и обогащения различного минерального сырья.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации на основе выполненных автором исследований методов энергетической модификации труднообогатимого минерального сырья изложены научно обоснованные технические и технологические решения по разработке интенсифицирующих радиационных и электрохимических методов воздействий на твердую и жидкую фазу труднообогатимого минерального сырья, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие страны.

Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:

1. Доказана эффективность использования энергетических воздействий для направленного изменения механических, физико-химических и других свойств его компонентов для интенсификации технологических процессов. Анализ выполненных раннее работ показал, что систематические исследования по воздействию ускоренных электронов на минеральное сырье отсутствуют, или являются неполными. Это в какой-то мере относится и к электрохимическим методам, особенно в части касающейся получения оксигидратов металлов.

2. Установлено влияние электрохимической обработки на физико-химические свойства жидкой фазы гетерогенных систем, включая регулирование их pH и ОВП, позволяющее изменять поверхностные свойства минералов, получать оксигидраты железа и цинка, увеличивающие в десятки раз скорость осаждения твердой фазы и депрессирующие цинковые минералы при флотации как полиметаллических, так и Pb-Zn руд.

3. Впервые обнаружены явления существенной активации физико-химических процессов на поверхности и в объеме минералов и руд под действием ускоренных электронов, приводящие к разупрочнению минерального сырья, изменению его флотационных свойств, а при наличии железосодержащих сульфидов – к усилению магнитных свойств.

4. Предложены гипотезы для установления механизмов разупрочнения минерального сырья. Исследована динамика влияния ускоренных электронов на примере гранита, кварца и магнетита.

Предложена формула для расчетов коэффициента интенсивности напряжения с учетом параметров облучаемого материала и показано, что его прочность уменьшается при воздействии электронов с большей энергией.

5. Впервые обнаружен низкотемпературный  эффект перехода немагнитных сульфидов в магнитные продукты при радиационно-термическом воздействии ускоренных электронов. Показано, что терморегуляция является важным фактором при усилении магнитных свойств минералов радиационно-термическим методом; при достижении максимальной температуры 400 ?C под действием обработки пучком ускоренных электронов удельный магнитный момент минералов изменяется в десятки и сотни раз в зависимости от крупности минеральных частиц (увеличивается: в 56 раз для пирита с размерами частиц 75–180 мкм, в 43 раза для пирита крупностью 53–75 мкм, в 291 раз для арсенопирита крупностью 53–75 мкм, в 921 раз для арсенопирита с величиной зерен менее 53 мкм, в 9,7 раза для халькопирита с размерами частиц 75–180 мкм).

6. Установлено, что максимальные изменения технологических свойств различных руд на стадии измельчения отмечаются при малых (2–4 кГр) дозах, обеспечивая увеличение удельной производительности процесса измельчения до 2,2 раза с одновременным приростом извлечения металлов в концентрат до 27 %.

7. Разработаны и проведены опытно-промышленные испытания интенсифицирующих патентно-защищенных технологий по использованием потока ускоренных электронов для различных типов руд: для труднообогатимой Pb-Zn руды – технология, позволяющая получать кондиционные коллективные концентраты с одновременным снижением потерь свинца и цинка с хвостами в 2–3 раза по сравнению с прямой селективной флотацией; для 2х типов полиметаллических руд Казахстана – технология обогащения с дополнительным извлечением металлов в среднем 10–15 %; совместно с китайскими учеными – технология для руды сложного состава, позволяющая повысить долю свободных зерен основных сульфидных минералов в среднем на 10–15 %, прирост извлечения металлов при флотации составил до 10,93 %, а их потери снижены в 1,5–2,4 раза; для переработки железных руд – технология рудоподготовки, обеспечивающая повышение производительности процесса  измельчения в 2,0–2,2 раза и рост технологических показателей магнитной сепарации на 2,5–4 %; для Cu-Ni руды использование ускоренных электронов позволяет повысить в цикле коллективной флотации: извлечение никеля с 64,1 до 83,3 % и меди – с 84,9 до 92,7 % при одновременном снижении в 1,5 раза потерь этих металлов с хвостами; для сульфидно-мышьяковистых материалов –технология, позволяющая интенсифицировать магнитную сепарацию с извлечением в магнитную фракцию более 70 % железа и около 90 % мышьяка.

8. Предложены и разработаны методы и способы электрохимической модификации водных систем, позволяющие как депрессировать цинковые минералы и эффективно осаждать твердую фазу, так и умягчать технологические и природные воды: для реализации безреагентного метода умягчения воды разработаны совместно с институтом Гипроуглемаш и СКБ ГОМ технологии и конструкции основного аппарата – диафрагменного электролизера, позволяющие получать католит и анолит с жесткостью 0,6–1,0 и 1,1–1,5  мг?экв/л при жесткости исходной воды 14,5–16,7 мг?экв/л; электрохимическая технология получения оксигидрата цинка, позволяющая на 2–4 % снизить потери цинка в Cu-Pb концентрат с одновременным улучшением его качества; при флотации Pb-Zn руд прирост извлечения цинка в цинковый концентрат 4,7 %.

9. Технико-экономическая оценка применения энергетических воздействий (электрохимических и радиационных – поток ускоренных электронов) в процессах рудоподготовки и обогащения полезных ископаемых показывает их высокую эффективность: использование электрохимически полученного оксигидрата цинка позволит получить 12,1 млн руб., в том числе чистый дисконтированный доход (ЧДД) 3,02 млн руб.; реализация ускоренных электронов при обогащении  труднообогатимых  Pb-Zn руд позволит получить 357,3 млн руб., в том числе чистый дисконтированный доход (ЧДД) 53,3 млн руб.; внедрение радиационной технологии рудоподготовки в полном объеме на предприятиях Кривого Рога обеспечит за 10 лет эксплуатации: экономию электроэнергии на уровне 7 млрд кВт?часов, дополнительный выпуск железного концентрата – около 15,2 млн тонн, экономический эффект –  887,1 млн руб., в том числе чистый дисконтированный доход (ЧДД) 65,5 млн руб.; использование радиационно-термической технологии при переработке мышьяковистого оловянного сырья позволит решить экологическую проблему (утилизация мышьяка), и получить за 10 лет эксплуатации дополнительную продукцию на сумму 418,9 млн руб., в том числе чистый дисконтированный доход (ЧДД) 97,8 млн руб.

10. Результаты исследований реализованы на уровне изобретений в различных приложениях практического использования: в технологии флотационного разделения коллективного  сульфидного цинксодержащего концентрата (Патент РФ № 2349389); в способе приготовления рабочей жидкости для шахтных механизированных крепей (АС № 1268195); в способе подготовки полезных ископаемых к обогащению(АС № 1382492); в способе получения железного порошка из железорудного концентрата(АС № 1699719), включающего восстановление концентрата при одновременном облучении потоком электронов; в способе восстановления металла из рудного концентрата (АС № 1700071), включающего нагрев и поддержание заданной температуры пучком ускоренных электронов, что позволяет в 2–3 раза ускорить процесс восстановления олова, железа и других металлов из концентратов; в способе магнетизирующего обжига слабомагнитного железорудного материала(АС № 1700057).

Полученные результаты исследований с использованием энергетических воздействий реализованы в виде рекомендаций при выполнении Государственной научно-технической программы «Ресурсосберегающие и экологически чистые комплексные процессы горно-металлургического производства (ЭКОГОРМЕТКОМПЛЕКС БУДУЩЕГО)»; программы «Разработка высокоэффективных, экологически безопасных технологий комплексной переработки угля и труднообогатимых руд»; ОАО «Машзавод Труд» при разработке новых технологий и аппаратов для электрохимической обработки пульп и водных систем, включая аппараты для получения оксигидратов металлов (железа и цинка) и безреагентного умягчения воды.

Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе по направлению «Горное дело» в Новосибирском и Забайкальском государственных университетах.

Основные положения диссертации опубликованы

в следующих работах:

Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях

1. Ростовцев В.И. Теоретические основы и практика использования электрохимических и радиационных (ускоренные электроны) воздействий в процессах рудоподготовки и обогащения минерального сырья / В.И. Ростовцев // Вестник Читинского государственного университета. – 2010. – №  8(65). – С.  91–99.

2. Кондратьев С.А., Котова О.Б., Ростовцев В.И. Межзерновые границы в процессах подготовки и обогащения труднообогатимого и техногенного сырья: квантово-механические представления / С.А. Кондратьев, О.Б. Котова, В.И. Ростовцев // Известия Коми Научного Центра Уральского отделения РАН. – 2010. – №  4. ­– С. 47–52.

3. Бочкарев Г.Р. Интенсификация процессов рудоподготовки и сорбционного извлечения металлов из техногенного сырья / Г.Р. Бочкарев, Г.И. Пушкарева, В.И. Ростовцев // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (ФТПРПИ). – 2007. – № 3. – С. 129–139.

4. Хуайфа В. Повышение магнитных свойств железосодержащих минералов при радиационно-термической обработке / В. Хуайфа, Г.Р. Бочкарев, В.И. Ростовцев, Ю.П. Вейгельт, С.С. Лу // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (ФТПРПИ). – 2004. – № 4. – С. 89–97.

5. Ростовцев В.И. Определение оптимальной крупности измельчения минерального сырья и выбор параметров его обогащения / В.И. Ростовцев // Цветные металлы. – 2003. – № 6. – С. 29–31.

6. Изотов А.С. Влияние радиационных воздействий на раскрытие минеральных сростков труднообогатимых руд / А.С. Изотов, В.И. Ростовцев // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (ФТПРПИ). – 2003. – № 2. – С. 81–90.

7. Хуайфа В. Интенсификация обогащения полиметаллических сульфидных руд высокоэнергетическими электронами / В. Хуайфа, Г.Р. Бочкарев, В.И. Ростовцев, Ю.П. Вейгельт, Лу Шоуци // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (ФТПРПИ). – 2002. – № 5. – С. 96–103.

8. Бочкарев Г.Р. Радиационные термонапряжения в минералах и их роль в процессах обогащения магнетитовых кварцитов / Г.Р. Бочкарев, Ю.П. Вейгельт, А.С. Изотов, В.И. Ростовцев // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (ФТПРПИ). – 2001. – № 6. – С. 104–111.

9. Вейгельт Ю.П. Интенсификация процессов обогащения медно-никелевых Норильских руд с использованием энергетических воздействий / Ю.П. Вейгельт, В.И. Ростовцев // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (ФТПРПИ). – 2000. – № 6. – С. 85–89.

10. Бочкарев Г.Р. Фазовые превращения сульфидных комплексов при радиационно-термической обработке / Г.Р. Бочкарев, Ю.П. Вейгельт, В.И. Ростовцев // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (ФТПРПИ). – 2000. – № 1. – С. 94–101.

11. Бочкарев Г.Р. Совершенствование технологии обогащения руд сложного вещественного состава / Г.Р. Бочкарев, Ю.П. Вейгельт, В.И. Ростовцев // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (ФТПРПИ). – 1999. – № 5. – С. 97–102.

12. Ростовцев В.И. Физико-химическое моделирование процессов в гетерогенных системах при подготовке и обогащении минерального сырья / В.И. Ростовцев,  Ю.П. Вейгельт // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (ФТПРПИ). – 1998. – № 1. – С. 110–116.

13. Михайлов А.М. О механизме разупрочнения и разрушения минерального сырья электронным пучком / А.М. Михайлов, В.И. Ростовцев // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (ФТПРПИ). – 1998. – № 2. – С. 98–103.

14. Бочкарев Г.Р. О причинах уменьшения прочности минералов при их электронной обработке / Г.Р. Бочкарев, Ю.П. Вейгельт, А.М. Михайлов, В.И. Ростовцев, Г.П. Ярахмедова // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (ФТПРПИ). – 1996. – № 3.– С. 69–73.

15. Бочкарев Г.Р. Роль теплового фактора при обработке минерального сырья высокоэнергетическими электронами и возможность его использования для интенсификации процессов обогащения / Г.Р. Бочкарев, Ю.П. Вейгельт, А.М. Михайлов, В.И. Ростовцев, Г.П. Ярахмедова // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (ФТПРПИ). – 1996. – № 5. – С. 90–96.

16. Бочкарев Г.Р. О некоторых теоретических аспектах интенсификации процессов рудоподготовки / Г.Р. Бочкарев, В.И. Ростовцев, Ю.П. Вейгельт, Ю.Т. Мазуров // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (ФТПРПИ). – 1994. – № 2. – С. 128–134.

17. Бочкарев Г.Р. Влияние ускоренных электронов на структурные и технологические свойства руд и минералов / Г.Р. Бочкарев, В.И. Ростовцев, Ю.П. Вейгельт, Ю.Т. Мазуров, А.П. Воронин, В.А. Поляков // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (ФТПРПИ). – 1992. – № 6. – С. 87–94.

18. Потапов С.А. Влияние пучка ускоренных электронов на технологические свойства железистых кварцитов Михайловского месторождения / С.А. Потапов, В.А. Чантурия, В.А. Поляков, В.И. Ростовцев // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (ФТПРПИ). – 1989. – № 3. – С. 111–115.

19. Потапов Г.П. Интенсификация процесса флотации свинцово-цинковых руд с использованием электрохимически полученного оксигидрата цинка / Г.П. Потапов, Ю.П. Вейгельт, В.В. Онуфриев, Ю.В. Белоусов, В.И. Ростовцев, А.А. Даниленко // Цветные металлы. – 1989. – № 9. – С. 110–113.

20. Бочкарев Г.Р. Интенсификация процесса флотации полиметаллической руды / Г.Р. Бочкарев, В.И. Ростовцев, Г.П. Потапов, Ю.В. Белоусов, А.А. Даниленко, З.М. Буренко // Цветная металлургия. – 1988. – № 1. – С. 6–8.

21. Бочкарев Г.Р. Электрохимическая обработка сливов сгустителя оловянного концентрата / Г.Р. Бочкарев, В.И. Ростовцев, В.М. Соколов, В.А. Постников, Г.П. Потапов, В.Д. Городецкий // Цветная металлургия. – 1984. – №4. – С. 37–39.

22. Бочкарев Г.Р. Использование электрохимических воздействий для интенсификации процессов флотации и очистки вод / Г.Р. Бочкарев, В.И. Ростовцев // Электронная обработка материалов. – 1983. – № 3. – С. 63–64.

23. Бочкарев Г.Р. Интенсификация технологии обогащения и переработки полезных ископаемых с использованием электро- и механохимических процессов / Г.Р. Бочкарев, В.Г. Кулебакин, В.И. Ростовцев // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых (ФТПРПИ). – 1982. – № 2. – С. 90–97.

24. Бочкарев Г.Р. Опытно-промышленные испытания установки для умягчения воды электрохимическим способом / Г.Р. Бочкарев, И.В. Попов, В.И. Ростовцев, Н.С. Топтыгина, В.С. Лукин, Ю.Б. Савин, Н.К. Рябова // Водоснабжение и санитарная техника. – 1982. – № 4. – С. 7–8.

25. Попов И.В. Электрохимическая очистка сливов сгустителей медных концентратов / И.В. Попов, В.И. Ростовцев, Б.П. Срывцева, Т.И. Грабельникова // Цветная металлургия. – 1981. – № 18. – С. 28–29.

Охранные документы

26. Патент РФ № 2349389. Способ флотационного разделения коллективного сульфидного цинксодержащего концентрата (варианты) / Кондратьев С.А., Ростовцев В.И. – БИМП. – М., 2009. – № 8 (III ч).

27. Патент Швеции № 463877. Forfarande fur reduktion av metall ur metall-halting material / G.R. Bochkarev, A.P. Voronin, A.P. Dugelny, V.E. Dyakov, V.I. Rostovtsev, S.V. Rusakov, J.P. Veigelt, M.E. Veis, V.A. Polyakov, V.L. Auslender, V.V. Boldyrev, N.Z. Lyakhov, O.S. Gribkov, B.Y. Adigamov, E.P. Goryagin, I.I. Miroshnichenko, J.V. Taletsky, S.V. Shalatsky, J.I. Solovetsky, J.B. Voitkovsky, V.P. Kurbatov, S.M. Kreinin, E.I. Shemyakin, SVERIGE, 1991.

28. А.с. СССР № 1699719. Способ получения железного  порошка из железорудного концентрата. / Б.Я. Адигамов, Г.Р. Бочкарев, М.Э. Вейс, Ю.П. Вейгельт, Ю.Б. Войтковский, В.П. Курбатов, А.П. Воронин, Е.П. Горягин, И.И. Мирошниченко, В.И. Ростовцев, С.В. Русаков, В.А. Поляков, Ю.В. Телецкий, С.В. Шалацкий, О.С. Грибков. – Бюлл. «Открытия. Изобретения». – М., 1991. – № 47.

29. А.с. СССР № 1700071. Способ восстановления металла из рудного концентрата. / Г.Р. Бочкарев, А.П. Воронин, А.П. Дугельный, В.Е. Дьяков, В.И. Ростовцев, С.В. Русаков. – Бюлл. «Открытия. Изобретения». – М., 1991. – № 47.

30. А.с. СССР № 1700057. Способ магнетизирующего обжига слабомагнитного железорудного материала. / Б.Я. Адигамов, В.Л. Ауслендер, В.В. Болдырев, Г.Р. Бочкарев, М.Э. Вейс, Ю.П. Вейгельт, Ю.Б. Войтковский, А.П. Воронин, Е.П. Горягин, О.С. Грибков, С.И. Крайнин, В.П. Курбатов, Н.З. Ляхов, И.И. Мирошниченко, В.И. Ростовцев, С.В. Русаков, Ю.И. Соловецкий, Ю.В. Телецкий, С.В. Шалацкий, Е.И. Шемякин. – Бюлл. «Открытия. Изобретения». – М., 1991. – № 47.

31. Патент ФРГ № 3791011. Verfahren zur Metallgewinnung aus metallhaltigen Stoffen / G.R. Bockarev, A.P. Voronin, A.P. Dugelnyj, V.E. Djakov, V.I. Rostovcen, S.V. Rusakov, B.J. Adigamov, J.P. Veigelt, M.E. Veis, J.B. Voitkovskyj, E.P. Gorjagin, O.S. Gribkov, V.P. Kurbatov, I.I. Mirosnicenko, V.A. Poljakov, J.V. Taleckyj, S.V. Salackyj, V.L. Auslender, V.V. Boldyrev, S.M. Kreinin, N.Z. Ljachov, J.I. Soloveckyj, E.I. Semjakin. Munchen, 1990.

32. А.с. СССР № 1382492. Способ подготовки полезных ископаемых к обогащению / В.В. Болдырев, Г.Р. Бочкарев, Ю.П. Вейгельт, А.П. Воронин, О.С. Грибков, В.А. Поляков, В.И. Ростовцев, А.Ф. Вайсман, Н.Б. Миненко. – Бюлл. «Открытия. Изобретения». – М., 1988. – № 11.

33. А.с. СССР № 1268195. Способ приготовления рабочей жидкости для шахтных механизированных крепей / Э.И. Федотов, А.Н. Меркулов, Г.Р. Бочкарев, В.И. Ростовцев, Л.В. Коляскина. – М., 1986. – № 41.

Прочие публикации

34. Ростовцев В.И. Разработка высокоэффективных технологий радиационных и радиационно-термических воздействий в процессе рудоподготовки и обогащения упорного минерального сырья // Новые технологии обогащения и комплексной переработки труднообогатимого природного и техногенного минерального сырья. Материалы Международного совещания «Плаксинские чтения–2011». – Верхняя Пышма. – М.: УРАН ИПКОН РАН, 2011.

35. Ростовцев В.И. Теория и практика использования энергетических воздействий в процессах горно-обогатительного производства / Труды конференции с участием иностранных ученых «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды». Том I. – Новосибирск: ИГД СО РАН, 2010. – 6 с.

36. Котова О.Б.  Современные  направления  по  переработке  труднообогатимого минерального сырья // О.Б. Котова, Е.Г. Ожогина, С.А. Кондратьев, В.И. Ростовцев / Труды конференции с участием иностранных ученых «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды». Том I. – Новосибирск: ИГД СО РАН, 2010. – 7 с.

37. Ростовцев В.И. Теоретические и практические основы использования энергетических воздействий в процессах горнообогатительного производства / Прогрессивные технологии и оборудование для обогащения рудных и нерудных материалов. Материалы 7-ой Международной научно-практической конференции. – Новосибирск, 2010. – 12 с.

38. Бочкарев Г.Р. О роли энергетических воздействий при рудоподготовке и обогащении минерального сырья на современном этапе / Г.Р. Бочкарев, В.И. Ростовцев / Инновационные процессы в технологиях комплексной, экологически безопасной переработки минерального и нетрадиционного сырья (Плаксинские чтения): Материалы между-народного совещания. – Новосибирск: ИГД СО РАН, 2009. – С. 55–57.

39. Ростовцев В.И. Электрохимические воздействия и их роль при обогащении труднообогатимого минерального сырья сложного состава. – Электронные материалы VII Конгресса обогатителей стран СНГ. Секция I: Гидрометаллургические процессы. – Москва. – 2009.

40. Бочкарев Г.Р. Энергетические воздействия и их роль при интенсификации процессов рудоподготовки и обогащения труднообогатимого минерального сырья сложного состава / Г.Р. Бочкарев, В.И. Ростовцев / Труды конференции с участием иностранных ученых «Фундаментальные проблемы формирования техногенной геосреды». Том I. Геотехнологии. – Новосибирск: ИГД СО РАН, 2007.

41. Бочкарев Г.Р. Радиационная технология рудоподготовки и перспективы ее использования при обогащении железных руд / Г.Р. Бочкарев, В.И. Ростовцев / Труды Международной конференции «Проблемы и перспективы развития горных наук». – Новосибирск: ИГД СО РАН, 2006.

42. Бочкарев Г.Р. Радиационные и радиационно-термические про-цессы и перспективы их применения при переработке «медистых» Cu-Ni руд Норильского ГМК / Г.Р. Бочкарев, В.И. Ростовцев / Доклады Международной конференции «Основные направления развития обогащения сульфидных руд в 21 веке», Норильск, 2000.

43. Bochkarev G.R. Prospects of electron accelerators used for realizing effective low-cost technologies of mineral processing / G.R. Bochkarev, V.A. Chanturija, V.E. Vigdergaus, V.D. Lunin, Yu.P. Viigelt, V.I. Rostovtsev, A.P. Voronin, V.L. Auslender, V.A. Polyakow // Proceedings of the XX International Mineral Processing Congress: 1997, Aachen, Germany / Clausthal-Zellerfeld, GDMB, 1997, v. 1, pp. 231–243.

44. Ростовцев В.И. Влияние энергии ускоренных электронов на измельчаемость и селективное раскрытие руд и минералов. / В.И. Ростовцев, Ю.П. Вейгельт, А.П. Воронин, В.А. Поляков, О.С. Грибков, Г.Р. Бочкарев / Труды 5-го Симпозиума Татараман-88 (ЧССР, Высокие Татры).  – Т. III.  – С. 183–187.

45. Бочкарев Г.Р. Перспективы использования энергии ускоренных электронов в процессах первичной переработки руд / Г.Р. Бочкарев, В.И. Ростовцев, Ю.П. Вейгельт, Ю.Т. Мазуров, А.П. Воронин, С.В. Русаков, И.Г. Бочкарев, В.А. Поляков / В кн. «Новые процессы в комбинированных схемах обогащения полезных ископаемых». – М.: Наука, 1989. – С. 175–183.

46. Ростовцев В.И. Интенсификация магнитной сепарации железо-содержащих руд с использованием радиационно-термической обработки / В.И. Ростовцев, Ю.П. Вейгельт, Ю.Т. Мазуров, А.П. Воронин, С.В. Русаков, И.Г. Бочкарев, В.А. Поляков / Сб. «Teoreticke a prakticke problemy magnetickeho rozdruzovania nerastnych surovin», CSVTS, Kosice. – 1989. – С. 162–167.

47. Ростовцев В.И. О перспективных процессах и технологиях при обогащении полезных ископаемых  и техногенного сырья / В.И. Ростовцев, Ю.М. Филиппов, И.А. Носов / Межвузовский сборник «Обогащение руд». – Иркутск: ИрГТУ, 1995.– С. 109–118.

48. Бочкарев Г.Р., Ростовцев В.И., Вейгельт Ю.П.Электрохимические технологии при интенсификации процессов обогащения полезных ископаемых / Сб. науч. тр. «Энергетические воздействия в процессах переработки минерального сырья». – Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1987. – С. 7–16.

49. Бочкарев Г.Р., Васильев О.А., Денисенко Е.В., Нестерова Л.И., Ростовцев В.И., Ткачук А.В., Федотов Э.И. Подготовка воды для приготовления шахтной эмульсии / Сб. «Совершенствование средств механизации и автоматизации на угольных шахтах», Экспресс-информация. – М.: ЦНИЭИуголь, 1984. – Вып. 3. – С. 5–10.


Лицензия  ЛР № 020525 от 02.06.97

Подписано в печать                                 Формат 60х84  1/16

Усл.печ.л. 2,0              Тираж 100 экз.                       Заказ N

Забайкальский государственный университет

ул. Александро-Заводская, 30,  г. Чита, 672039

РИК ЗабГУ

 



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.