CC BY
1ПРИМЕНЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО БАРЬЕРНОГО РАЗРЯДА В ПРОЦЕССАХ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ РУДНЫХ МИНЕРАЛОВ
Бунин И.Ж., Рязанцева М.В.
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем
комплексного освоения недр им. академика. Н.В. Мельникова РАН, Москва, Россия
Технологии импульсной энергетики (Pulsed Power Technologies) включают междисциплинарные исследования в области энергетики, материаловедения, плазменной медицины, обогащения полезных ископаемых, экологии, сельского хозяйства, пищевой, оборонной и других отраслей промышленности. Применение ионизирующих излучений (ускоренные электроны, нейтроны, гамма-лучи и др.) перспективно в качестве вспомогательной операции для направленного изменения механических, электрофизических, физико-химических и технологических свойств минералов цветных, благородных и редких металлов, кальцийсодержащих минералов, породообразующих минералов кимберлитов и алмазов. Однородные (диффузные) разряды при атмосферном давлении являются эффективными источниками низкотемпературной плазмы (НТП) для плазменной модификации поверхностей твердых тел, особенно в случае обработки мелкодисперсных частиц порошковых материалов (измельченных минералов, горных пород и руд). Метод плазмохимической обработки геоматериалов в условиях диэлектрического барьерного разряда (ДБР) в воздухе при атмосферном давлении имеет большие перспективы практического использования в процессах селективного разделения полупроводниковых рудных и породообразующих минералов вследствие создания оптимальных условий для повышения контрастности механических и физико-химических свойств минералов и разупрочнения сложных минеральных комплексов в процессах измельчения, флотации и гидрометаллургии.
По данным (РЭМ - РСМА) основными механизмами изменения морфологии и структурного состояния поверхности сульфидных минералов цветных металлов (халькопирита, сфалерита и галенита) при воздействии эффективных факторов НТП - ДБР (импульсного электрического поля высокой напряженности ~4х106 В/м, ионного ветра и химически активных соединений O3, O2(a1 Ag), H2O2 и OH) являются
(i) деструкция микрокристаллической структуры поверхностных слоев минералов в процессе электрического разрушения и удаления тонких пленок (возможно, оксидов и гидроксидов металлов; плазменная очистка поверхности минералов от пленок);
(ii) образование микроканалов электрического пробоя и микротрещин по межкристаллитным границам, а также (iii) образование дефектов правильной формы на поверхности сульфидов вследствие удаления микрокристаллических фрагментов.
В результате применения НТП - ДБР в воздухе для обработки минералов достигнуты следующие технологические эффекты: повышение эффективности разупрочнения минеральных комплексов и уменьшение микротвердости минералов на 27-47%, структурно-химическое модифицирование поверхности минералов и, как следствие, — увеличение извлечения в пенный продукт флотации пирита на 27%, перовскита 10-15%, кварца 7-9%, а также циркония в продуктивный раствор кислотного выщелачивания на 4.0%. Снижение флотационной активности арсенопирита на 10-12% и выхода мышьяка в пенный продукт флотации на 10-11%.
