Лабораторія №4
Завідувач лабораторії Анатолій Опанасович Лавріненко Доктор технічних наук
Область наукової діяльностіОсновний напрямок наукової діяльності лабораторії — обґрунтування та розробка нових високоефективних методів поділу та апаратів, що забезпечують селективне вилучення цінних компонентів із важкозбагаченої природної та техногенної мінеральної сировини, на основі вивчення технологічних властивостей мінеральних компонентів процесів в умовах різних фізичних, фізико-хімічних та хімічних впливів.
Дослідження лабораторії включають:
— теоретичне та експериментальне обґрунтування вибору енергоекономічних методів селективної дезінтеграції мінеральних комплексів, що важко розділяються, у тому числі, із застосуванням методу об'ємного стиснення;
- розвиток теорії флотації, вивчення механізму дії збирачів та властивостей взаємодіючих фаз, дослідження закономірностей та моделювання утворення міжфазних наноасоціатів та макроагрегатів в умовах енергетичних впливів: електрохімічних, ультразвукових та низькочастотних – з метою розробки високоефективних методів селективної флокуляції, флотації тонкодисперсних компонентів комплексних руд та нетрадиційної мінеральної сировини;
- наукове обґрунтування та розробку принципів, методів та технологій вилучення нанорозмірних та тонкодисперсних частинок благородних металів, рідкісних та розсіяних елементів, отримання високоякісних продуктів технологічного призначення з вугілля, золошлакових відходів та димових викидів від спалювання вугілля;
- розвиток інформаційних технологій та застосування комп'ютерних хімічних програм для прогнозу властивостей та вибору флотаційних реагентівна основі квантовомеханічних аспектів хімічних зв'язків та міжмолекулярних взаємодій реагентів та мінерало;
У лабораторії проводиться вивчення та аналіз історії розвитку гірничої науки та техніки в Україні, а також становлення та розвитку вітчизняних гірничих наукових шкіл.
Основні наукові результати.
Із застосуванням розробленої методики підготовки золотовмісних проб з вуглецевою матрицею для визначення вмісту золота інструментальним способом отримано достовірну інформацію про промисловий вміст золота у бурому вугіллі та обґрунтовано доцільність його вилучення. З термодинамічних розрахунків виявлено механізм поведінки золота у процесі спалювання вугілля при різному його змісті. Теоретично та експериментально обґрунтовано принципову технологічну схему вилучення золота із зол винесення в процесі спалювання вугілля із застосуванням твердофазної конденсації.
Вплив температури спалювання бурого вугілля на вихід золота в газову фазу.
Встановлено квантовомеханічні уявлення флотації мінералів сурми з руд. Механізм взаємодії води, активаторів мінералів та збирачів визначено квантовохімічним методом з урахуванням рівня енергії молекулярних орбіталей, ступеня перенесення заряду електронів із молекул донора на молекулу акцептора з утворенням комплексів металів із різною конформацією. Створено моделі молекул для низки перспективних флотореагентів.
Монодентатна структура діізобутилдітіофосфінату платини
На основі ван-дер-Ваальсової та дипольної взаємодій сполуки розроблено прогноз використання ефективної бінарної композиції флотореагентів, який сприяє підбору сполук із заздалегідь відомими технологічними властивостями спрямованої дії.Рекомендовані флотаційні реагенти на основі меркаптохіноліну та (тіоксинато)ацетату натрію, які сприяють підвищенню вилучення благородних металів.
Використання як додатковий збирач при флотації руд шляхетних металів (тіоксинато) ацетату натрію дозволяє підвищити вилучення золота на 9,4% і срібла на 6,1%.
(Тіоксинато) ацетат натрію
Досліджено комплекс фізико-хімічних процесів, відповідальних за формування та еволюцію гідрофобного шару на поверхні сульфідних мінералів. Встановлено нові фізико-хімічні закономірності утворення міжфазних асоціатів у флотаційних системах. Проведено аналіз парної енергії взаємодії мінеральних частинок твердої фази суспензії та бульбашки повітря з урахуванням енергії гідрофобної взаємодії, яка залежить від крайового кута змочування частинок дисперсної фази дисперсійним середовищем. Виконана оцінка сили та далекодії гідрофобних взаємодій. Сильні далекодійні взаємодії між гідрофобними поверхнями використані для флокуляції сульфідів гідрофобними полімерами та підвищення селективності флотації. Визначено умови селективної флокуляції сульфідів із шламів лежачих хвостів. Флотомашини ФПП успішно випробувані при флотації сильвінітових, мідно-нікелевих, поліметалічних, апатитових та інших руд. Внаслідок роботи пневмопульсаційної флотомашини ФПП-14м на ВАТ «Уралкалій» підвищується вилучення KCl на 1,5% від вихідної руди при отриманні кондиційного концентрату і знижуються енерговитрати на 30% рахунок скорочення числа перечистних операцій.
Розроблено методику оцінки селективності розтину руди при дезінтеграції. Запропоновано чисельний критерій оцінки селективності подрібнення для порівняння та вибору методівдезінтеграції, який перевірено під час роботи різних подрібнювальних апаратів на різних типах руд. Розроблено комбіновану технологію комплексної переробки хвостів збагачення мідно-цинкових руд з отриманням методом флотації якісного піритного концентрату та цинкового промпродукту. Розроблено реагентний режим флотації сульфідів і платиноїдів з відвальних хвостів збагачення Cu-Ni руд Талнахської збагачувальної фабрики із застосуванням композиції реагентів, яка дозволяє витягти 94% сульфідної сірки, 60% паладію і 45% продукти 1 /т Pd і 0,7 г/т Pt, що дозволяє використовувати хвости для приготування закладної суміші у вироблений простір надр.
Розроблено основні теоретичні положення флотації у середовищі, що вертикально вагається, зі знакозмінною швидкістю спливання бульбашок, що дозволили створити оригінальні високопродуктивні колонні пневмопульсаційні апарати (ФПП) і промисловий процес пульсаційної флотації, який забезпечує при збагаченні мінеральної сировини одночасно підвищення вилучення і якості концентрату. Флотомашини ФПП успішно випробувані при флотації сильвінітових, мідно-нікелевих, поліметалічних, апатитових та інших руд. Внаслідок роботи пневмопульсаційної флотомашини ФПП-14м на ВАТ «Уралкалій» підвищується вилучення KCl на 1,5% від вихідної руди при отриманні кондиційного концентрату і знижуються енерговитрати на 30% рахунок скорочення числа перечистних операцій. Розроблено методику оцінки селективності розтину руди при дезінтеграції. Запропоновано чисельний критерій оцінки селективності подрібнення для порівняння та вибору методів дезінтеграції, який перевірено під час роботи різних подрібнювальних апаратів на різних типах руд.
Загальний виглядпульсаційної пневматичної флотаційної машини (ФПП) 1 - пульсатор; 2 - корпус; 3 - аератор; 4 - пінний жолоб; 5 - вихід харчування; 6 - заспокійники; 7 - диспергатори; 8 - відбійник.
Розроблено комбіновану технологію комплексної переробки хвостів збагачення мідноцинкових руд з отриманням методом флотації якісного піритного концентрату та цинкового промпродукту.
Розроблено реагентний режим флотації сульфідів і платиноїдів з хвостів збагачення Cu-Ni руд Талнахської збагачувальної фабрики із застосуванням групи реагентів, що дозволяє витягти 94% сульфідної сірки, 60% паладію і 45% платини в сульфідний продукт, що містить/0 7 г/т Pt,.
Спільно з МІСіС розроблено технологію вилучення сурми з бідних сурм'яно-миш'яково-золото, що містять руд з виділенням кондиційного сурм'яного концентрату (патент Україна № 2432407). Розроблено рекомендації для купного вилуговування сурми (патенти України на винахід: № 2425159, № 2429304, № 2412264).