Научно-исследовательский геотехнологический центр Дальневосточного отделения Российской академии наук (НИГТЦ ДВО РАН), Петропавловск-Камчатский, Россия

В. А. Иодис, канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, iodisva@mail.ru
И. А. Койдан, научный сотрудник, koydan91@mail.ru

В процессе бактериально-химического выщелачивания оксидные пленки, загрязнения на поверхности частиц сульфидов замедляют процессы их окисления, поэтому удаление пленок обеспечит рост кинетики процесса. Оптимальным вариантом снятия пассивирующих пленок можно рассматривать ультразвуковое воздействие на ру дную пульпу. Данная работа выполнена с целью исследования изменений в морфологии окисленной поверхности сульфидной кобальт-медно-никелевой руды после ультразвуковой обработки. Исследования изменений в морфологии окисленной поверхности аншлифа сульфидной руды после ультразвуковой обработки подтвердили, что ультразвуковое воздействие удаляет оксидные пленки, значительно изменяет морфологию поверхности, вызывая ее повреждение, образование различных механических дефектов. Эксперимент показал, что ультразвуковая обработка объемной интенсивностью менее 0,74 Вт/см3, продолжительностью менее 30 мин. поверхности аншлифа, окисленного азотной кислотой в течение 30 мин., не сможет удалить оксидные пленки с поверхности халькопирита и пирротина. После ультразвукового воздействия с интенсивностью 0,41 Вт/ см³ на поверхность окисленного (15 мин.) аншлифа наблюдались пассивирующие пленки. Окисление азотной кислотой продолжительностью более 15 мин. приводит к сильному окислению виоларита, с большой глубиной окисленного слоя, что требует для ее очистки больше времени и интенсивности ультразвукового воздействия. При этом рост продолжительности и объемной интенсивности воздействия будет вызывать выкрашивание виоларита с поверхности аншлифа и его осаждение в дистилляте. Эксперимент также показал, что при объемной интенсивности от 0,74 Вт/см³ и выше пирротин подвержен большим изменениям в морфологии, чем халькопирит, что можно объяснить различной структурой кристаллов данных минералов. Результаты исследований показывают, что ультразвуковая активация рудных пульп существенно увеличивает количество дефектов в поверхностных слоях кристаллической решетки, соответственно ее контактную площадь и форму, что может интенсифицировать бактериально-химические процессы, следовательно, позволит разработать рентабельные, экологически безопасные технологии для переработки сульфидных руд.

1. Трухин Ю. П., Иодис В. А., Хайнасова Т. С. СВЧ и УЗИ активация кинетики бактериально-химических процессов выщелачивания кобальт-медно-никелевых руд месторождения Шануч // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2021. № 11 (специальный выпуск 19). С. 113–123.
2. Голых Р. Н., Хмелёв В. Н., Шалунов А. В. и др. Выявление оптимальных условий ультразвуковой кавитационной обработки высоковязких и неньютоновских жидких сред // Ползуновский вестник. 2017. № 4. С. 123–128.
3. Iodis V. A., Koydan I. A. Investigation of oxide films removal process from the ore pulp particle surface during its ultrasonic treatment // Non-Ferrous Metals. 2024. № 1. pp. 8–12.
4. Bao S., Chen B., Zhang Y. et al. A comprehensive review on the ultrasound-enhanced leaching recovery of valuable metals: Applications, mechanisms and prospects // Ultrasonics Sonochemistry. 2023. Vol. 98. 106525.
5. Подкаменный Ю. А., Кадырбекова Э. А. Теория и практика применения ультразвуковых воздействий в процессах обогащения рудного и нерудного сырья // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П. Н. Чирвинского. 2021. № 24. С. 172–179.
6. Блайда И. А., Васильева Т. В. Влияние ультразвука на процессы биовыщелачивания металлов и десульфуризации углей // Микробиология и биотехнология. 2017. № 4. С. 6–20.
7. Копылова А. Е., Прохоров К. В. Применение ультразвуковых воздействий при переработке золотосодержащих хвостов методом комбинированной пневмоэлектрофлотации // Проблемы недропользования. 2023. №2. С. 14–22.
8. Wang T., Le T., Ravindra A. V. et al. Enhanced regeneration of spent FCC catalyst by using oxalic acid-sulfuric acid mixture under ultrasonic irradiation // Journal of Materials Research and Technology. 2021. Vol. 15. pp. 7085–7099.
9. Аверина Ю. М., Моисеева Н. А., Нырков Н. П., Шувалов Д. А., Курбатов А. Ю. Свойства и эффекты кавитации // Успехи в химии и химической технологии. 2018. Т. XXXII. № 14. С. 37–39.
10. Чантурия В. А., Миненко В. Г., Самусев А. Л., Чантурия Е. Л., Копорулина Е. В. Механизм влияния комбинированных энергетических воздействий на интенсификацию выщелачивания циркония и редкоземельных элементов из эвдиалитового концентрата // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2017. № 5. С. 105–112.
11. Lu J., Wang N., Yuan Z. et al. The effects of ultrasonic wave on heterogeneous coagulation and flotation separation of pentlanditeserpentine // Minerals Engineering. 2022. Vol. 188. 107828.
12. Аллоберганова А. М., Юнусов О. К., Ачилова С. С., Рузибаев А. Т. Интенсификация процесса обезжиривания отработанного никелевого катализатора гидрогенизации жиров // Universum: Технические науки. 2023. №12. С. 48–52.
13. Гроо Е. А., Алгебраистова Н. К., Жижаев А. М. и др. Исследование влияния ультразвуковой обработки для интенсификации процессов извлечения золота из труднообогатимого сырья // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2012. № 2. С. 89–96.
14. Cao D., Xu X., Jiang S. Ultrasound-electrochemistry enhanced flotation and desulphurization for fine coal // Separation and Purification Technology. 2021. Vol. 258. 117968.
15. Pan W., Yang L., Jin H., Yi R., Liao Z. Experimental study on microbial desulphurization of sulfide ores and self-heating simulation of ore heaps under ultrasonic and microwave // Process Safety and Environmental Protection. 2022. Vol. 164. pp. 435–448.
16. Lim M. S. W., Yang T. C. K., Yap Y. H. et al. Intensification and optimisation of nickel recovery from spent hydrogenation catalysts via ultrasound-augmented hydrometallurgy // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2021. Vol. 9. 105771.
17. Хмелёв В. Н., Барсуков Р. В., Барсуков А. Р. и др. Ультразвуковой технологический аппарат с пятью рабочими инструментами различного диаметра для проведения научных исследований // Южно-Сибирский научный вестник. 2022. № 4. С. 106–109.
18. Иодис В. А. Лабораторный реактор для ультразвукового воздействия на пульпу кобальт-медно-никелевой руды // Горный журнал. 2023. №12. С. 81–87.
19. Агранат Б. А., Дубровин М. Н., Хавский Н. Н., Эскин Г. И. Основы физики и техники ультразвука. – М.: Высшая Школа, 1987. – 352 с.
20. Толочко Н. К., Челединов А. Н., Ланин В. Л. Закономерности распределения активности кавитации в ультразвуковой ванне // Доклады Белорусского государственного университета информатики и радиоэлектроники. 2018. № 3. С. 88–93.
21. Митюгов В. В. О механизме поглощения звука в воде // Теплофизика и аэродинамика. 2000. Т. 7, №1. С. 141–143.
22. Бетехтин А. Г. Курс минералогии. – Екатеринбург: КДУ, 2007. – 720 с.
23. Gui Q., Wang S., Zhang L. The mechanism of ultrasound oxidation effect on the pyrite for refractory gold ore pretreatment // Arabian Journal of Chemistry. 2021.Vol. 14, Iss. 4. 103045.
24. Jiwei X., Tong L. Qihong L. et al. Effect of oxalic acid/ultrasonic pretreatment on the flotation of oxidized pyrite // Conservation and Utilization of Mineral Resource. 2024. Vol. 44, Iss. 5. pp. 84–92.