Влияние мощных электромагнитных импульсных воздействий на технологические свойства цеолитсодержащих пород Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

© В.А. Чантурия, И.Ж. Бунин, Т. А. Иванова, АН. Хатькова,

2004

УДК 622.765+621.385.6+533.1

В.А. Чантурия, И.Ж. Бунин, Т.А. Иванова, А.Н. Хатькова

ВЛИЯНИЕ МОЩНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЦЕОЛИТСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД

Семинар № 21

сследования, проведенные в ИПКОН РАН [1-7], показали перспективность использования мощных электромагнитных импульсных воздействий в процессах переработки руд, приводящих к изменению их технологических свойств и интенсифицирующих вскрытие ценных минералов после разупрочнения минеральных комплексов.

Основной эффект воздействия мощными электромагнитными импульсами (МЭМИ) обуславливается, с одной стороны, особенностями поведения гетерогенной системы, а с другой -способом генерирования импульсов и их параметров (амплитудой, длительностью, частотой и др.).

Впервые оценено влияние мощных электромагнитных импульсных воздействий на изменение технологических свойств цеолитсодержащих пород и эффективность процесса магнитной сепарации.

Для обработки цеолитсодержащих пород использовался генератор импульсов наносе-

50

0,0 0,1 0,12 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Относительное давление, (Р/Ро)

кундной (п-10"9 с) длительности. После воздействия серией наносекундных импульсов с частотой следования 125 Гц (~6-10-4 имп.), при напряжении 44 кВ было достигнуто пробойное состояние поверхности пород, характеризующееся образованием мелких дефектов, каналов пробоя, расположенных как вблизи естественных микротрещин и границ сростков цеолито-вых и породообразующих минералов, так и в областях, свободных от изначально существующих дефектов.

Электроимпульсное воздействие вызывало изменение текстурно-геометрических параметров пород (табл. 1, рис. 1), а именно, увеличение удельной поверхности (рассчитанной в рамках моделей БЭТ, Ваггей-1оупег- Не1еп<!е (ВХН), суммарного, кумулятивного объемов пор, эквивалентного радиуса пор,

Рис. 1. Изотермы адсорбции (а) и десорбции (б) азота на исходном (1) и обработанном МЭМИ (2) Шиеыр-туйском клиноптилолите

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Относительное давление, (Р/Ро)

* Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ № НШ-472.2003.5 и программы Отделения наук о Земле РАН “Наночастицы в геосферах Земли: условия нахождения, технологические и экономические следствия”, госконтракт№ 10002-251/0НЗ-04/182-184/140703-1057.

им 1000 16С0 1400 1300 1000 800 600 *00

Рис. 2. Влияние мощных электромагнитных импульсных воздействий на изменение количественного соотношения минеральных фаз в продуктах обогащения цеолитсодержащих пород Шивыртуйского месторождения: ИК-спектры: 1 - исходные; 2 - концентрат после магнитной сепарации без обработки МЭМИ; 3 -концентрат магнитной сепарации после обработки МЭМИ

уменьшение поверхности и объема микропор, а также увеличение значений удельной магнитной восприимчивости (табл. 2).

При воздействии МЭМИ интенсифицирован процесс магнитной сепарации, получен Цеолитовый концентрат, содержащий 87 % клинптилолита (против 78 % по базовому способу), при этом снижено количество породообразующих минералов (кварца, кальцита), о чем свидетельствует уменьшение интенсивности соответствующих характеристических полос поглощения на ИК-спектрах (кварца (780,800 см-1), кальцита (880 см-1) (рис. 2).

Исследовано влияние МЭМИ на кинетику растворения железа цеолитсодержащих пород (на примере андезито-базальтов Та-лан-Гозагорского месторождения) в 0,1н растворе Н2В04 (табл. 3) и сорбцию клиноп-тилолитом железа (II) из раствора соответствующей соли (Т:Ж = 1:100) (табл. 4). Процесс растворения изучали в условиях интенсивного перемешивания суспензии при отношении Т:Ж = 1:10, чем достигнут переход процесса растворения железа из внешней во внутридиффузионную область, в которой скорость растворения в большей степени зависит от дефектности поверхности частиц и имеет место повышение концентрации железа в растворе в процессе интенсивного 15-ти

Таблица 2

Влияние МЭМИ на магнитную восприимчивость цеолитсодержащих пород

Количество импульсов Месторождение / %*10-8, мЗ/кг

Шивыртуйское Холинское Бадинское Талан- Гозагорское

Без воздействия 3,5 б,б 1,Q 7Q,8

б-lQ4 5,8 б,7 1,3 75,2

Таблица 3

Влияние МЭМИ на растворение железа из цеолитсодержащих пород Талан-Гозагорскогоместорождения

Условия

Время перемешивания, мии

2,5 5 7,5 1O 15 2O 30

без воздействия С, мг/л pH 4,8 14 22 29 32,5 34 34,5

1,44 1,93

после воздействия МЭМИ С, мг/л pH 1Q,3 18 23 2б 27 27,5 28

1,51 2,27

Таблица 4

Влияние МЭМИ на сорбцию железа цеолитсодержащей породой Шивыртуйского месторождения

Условия Время перемешивания, мин

0 З 5 б 7 10 15

без С, мг/л б,б 5 4,7 3,2 2,8 1,45 Q,9

воздействия pH 4,4 5,93

после воздействия С, мг/л б,б 3,8 2,7 2,3 1,7 1,Q3 1,Q

МЭМИ рн 4,4 5,94

минутного перемешивания (табл. 3). В результате обработки МЭМИ повысились показатели адсорбции железа цеолитсодержащими породами (табл. 4), что связано с изменением вышерассмотренных текстурногеометрических характеристик.

Полученные результаты свидетельствуют об эффективности данного вида высокоэнергетического (нетеплового [5]) воздействия и о целесообразности его использования при создании современных технологий переработки труднообогатимых цеолитсодержащих пород [8].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Chanturiya V.A., Gulyaev Yu.V., Bunin I.J., Lunin V.D., Sedelnikova G.V. Non-traditional Higly Effective Breaking-up Technology for Resistant Gold-Containing Ores and Benefication Products // Proceedings: XXII International Mineral Processing Congress, Chief Editors: L.Lorenzen and D.J.Bradshaw, Cape Town, South Africa, 29 September - 3 October 2003. Cape Town: Document Trasformation Technologies, 2003, V.1, PP.232-241.

2. Чантурия B.A., Гуляев Ю.В., Лунин В.Д., Бу-

нин И.Ж. и др. Вскрытие упорных золотосодержащих руд при воздействии мощных электромагнитных им-

пульсов // Докл. РАН, 1999, Т.366, № 5, С. 680-683.

3. Чантурия В.А., Гуляев Ю.В., Бунин ИЖ. и др. Синергетическое влияние мощных электромагнитных импульсов и поровой влаги на вскрытие золотосодержащего сырья // Докл. РАН, 2001, Т.379, № 3, С.372-376.

4. Чантурия В.А., Бунин И.Ж., Лунин В.Д., Гуляев Ю.В. и др. Использование мощных электромагнитных импульсов в процессах дезинтеграции и вскрытия упорного золотосодержащего сырья // ФТПРПИ, 2001, № 4, С.95-106.

5. Бунин ИЖ., Бунина Н.С., Вдовин В.А., Воронов П.С., Гуляев Ю.В., Корженевский А.В., Лунин В.Д., Чантурия В.А., Черепенин В.А. Экспериментальное исследование нетеплового воздействия мощных электромагнитных импульсов на упорное золотосодержащее

З1З

сырье // Изв. АН. Серия. “Физическая”, 2001, Т.65. № 12, С.1788-1792.

6. Чантурия В.А., Лунин В.Д., Бунин И.Ж., Гуляев Ю.В. и др. Способ переработки материалов, содержащих благородные металлы // Патент РФ, 1999, № 2139142.

7. Бунин И.Ж., Вдовин В.А., Гуляев Ю.В., Кор-женевский А.В., Лунин В.Д., Чантурия В.А., Черепенин

В.А. Способ переработки материалов, содержащих благородные металлы. Патент РФ, 2001,

№99106735/03(007778) от 22.12.2000.

8. Мязин В.П., Хатькова А.Н., Никонов Е.А. Ма-

тематическое и имитационное моделирование технологических процессов обогащения цеолитсодержащих пород // Обогащение руд, 2003, № 5, С.24-27.

— Коротко об авторах ------------------------------------------------------------------------------

Чантурия Валентин Алексеевич — директор ИПКОН РАН, академик РАН.

Бунин Игорь Жанович — ведущий научный сотрудник ИПКОН РАН, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник.

Иванова Татьяна Анатольевна — старший научный сотрудник ИПКОН РАН, кандидат технических наук. Хатькова Алиса Николаевна — кандидат технических наук, доцент ЧитГУ, г.Чита.

------------------------------------- © В.Е. Филиппов, Н.Г. Еремеева,

И.Ф. Лебедев, 2004

УДК 622. 7:751

В.Е. Филиппов, Н.Г. Еремеева, И.Ф. Лебедев

ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ЧАСТИЦ В ЖИДКОСТИ ПО НАКЛОННОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Семинар № 21

играционную способность минеральных частиц в гидро-динами-ческой среде оценивают, обычно, по их гидравлической крупности (ГК), то есть по скорости их погружения в жидкости. При этом до сих пор представляет определенные трудности оценки зависимости перемещения частиц по наклонной поверхности в зависимости от их ГК. Вместе с тем движение минеральных частиц в гравитационных обогатительных установках происходит далеко не всегда только по вертикали. Также, следует отметить, что до сих пор попытки определения скорости потока в момент страгивания частицы по горизонтальной поверхности не увенчались успехом. К примеру, при замере частиц золота с ГК от 40

см/с до 56 см/с нами обнаружено, что они страгивается с места в интервале скорости потока от 20 до 80 см/с. Какой-либо отчетливо проявленной закономерности обнаружено не было.

В результате изучения зависимости ГК частиц было обнаружено, что при одинаковой плотности скорость погружения зависит от толщины. При этом диаметр зерен не играет какой-либо существенной роли [1]. Отсюда вытекает, что, если уплощенные частицы будут погружаться по направлению своей длинной осью, то скорость погружения их существенно возрастет. Это предположение было подтверждено замерами, которые были выполнены следующим образом. Частицы погружались в трубки малого диаметра наполненные водой, с