Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание научно-технических методов минералого-геохимического анализа техногенного сырья цветных и благородных металлов с использованием комбинированных сухих технологий переработки

Номер контракта: 14.604.21.0128

Руководитель: Козлов Андрей Петрович

Должность: Главный научный сотрудник

Организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный геологический музей им.В.И.Вернадского Российской академии наук
Организация докладчика: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный геологический музей им.В.И.Вернадского Российской академии наук

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
техногенно-минеральные образования, техногенные отходы, минерально-геохимический анализ, сухое разделения рудных смесей, центробежно-динамическая классификация, каскадно-гравитационный комплекс, флотация, пневматическая сепарация, электростатическая сепарация, сухая магнитная сепарация, магнитная система, напряженность магнитного поля, магнитная фракция, немагнитная фракция, технологическая схема, лабораторный магнитный сепаратор, полупромышленный магнитный сепаратор

Цель проекта:
Объект исследования: Техногенно-минеральные образования (ТМО) цветных и благородных металлов горнопромышленных предприятий (горно-обогатительных и металлургических комбинатов, ТЭЦ и др.), которые представляет собой проблемную ситуацию в экологическом и социальном плане, так как располагаются в пределах населенных пунктов. Актуальность выполнения исследований определяется необходимостью переработки и полной утилизации техногенных образований (ТО) горнопромышленных предприятий и минимизации экологического ущерба в горнодобывающих регионах страны. Основная задача ПНИЭР: Обеспечение всесторонней характеристики свойств ТМО цветных и благородных металлов научно-техническими методами минералого-геохимического анализа с использованием комбинированных сухих технологий переработки. Цель ПНИЭР: Разработка научно-технологических основ новых методов рудоподготовки, дезинтеграции и обогащения комплексных руд и техногенного сырья цветных и благородных металлов на основе селективного раскрытия минеральных агрегатов, повышения контрастности свойств минералов и пустой породы, применение комбинированных методов в сочетании с гидрометаллургией, а также методов позволяющих минимизировать количество воды. Научная новизна исследовательской работы заключается в выявлении закономерностей распределения ценных компонентов в различных фракциях техногенных образований при сухом разделении рудных смесей и возможности анализа их взаимосвязей для конкретных типов техногенных месторождений цветных и благородных металлов. Возможность создания инновационных технологических схем переработки техногенных отходов и ликвидация накопленного экологического ущерба в горнопромышленных районах России на основе новых комбинированных методов минералого-геохимического анализа фракций сухого разделения рудных смесей.

Основные планируемые результаты проекта:
В ходе выполнения ПНИ будут получены следующие научно-технические результаты:
- промежуточные и заключительный отчеты о ПНИ, содержащие:
а) анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к разрабатываемой теме;
б) обоснование выбора направления исследований;
в) результаты теоретических и экспериментальных исследований;
г) обобщение и выводы по результатам ПНИ;
- отчет о патентных исследованиях, оформленный в соответствии с ГОСТ 15.011-96;
- математическая модель, предназначенная для прогнозирования технико-экономических показателей разрабатываемых методов извлечения полезных компонентов (цветные и/или благородные металлы) из техногенного сырья ГОКов, металлургических комбинатов, ТЭЦ и др. для обоснования оптимального сочетания технических решений при переработке техногенных отходов;
- результаты расчетов и математического моделирования технико-экономических показателей разрабатываемых методов для обеспечения извлечения полезных компонентов, позволяющие выбрать экономически обоснованные методы переработки техногенного сырья цветных и/или благородных металлов;
- научно-технологические основы методов переработки техногенного сырья цветных и благородных металлов на основе комбинированных методов минералого-геохимического анализа фракций сухого разделения рудных смесей, а также получение эффективных наномодифицированных строительных материалов различного функционального назначения из техногенных отходов;
- экспериментальный образец лабораторного стенда (ЭОЛС) для извлечения полезных компонентов из техногенного сырья ГОКов, металлургических комбинатов, ТЭЦ и др., состоящий из отдельных специализированных модулей лабораторного оборудования, которые являются объектом экспериментальной реализации (ОЭР);
- лабораторный технологический регламент переработки техногенного сырья цветных и благородных металлов конкретных горнопромышленных производств;
- эскизная конструкторская документация (ЭКД) на ОЭР научно-технологических основ новых методов, обеспечивающий апробацию их применения;
- программа и методики экспериментальных исследований (ПМЭИ) техногенного сырья цветных и благородных металлов с использованием ОЭР на основе минералого-геохимического анализа;
- технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации ОЭР с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики;
- результаты технико-экономической оценки рыночного потенциала полученных результатов;
- рекомендации по использованию результатов ПНИ в реальном секторе экономики, а также в дальнейших исследованиях и разработках;
- проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Создание опытно-промышленных модулей лабораторного оборудования, ориентированного на повышение эффективности извлечения полезных компонентов методами сухой переработки рудных смесей и оптимизация энергоемкости процесса обогащения различных типов техногенного сырья цветных и благородных металлов».

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Разрабатываемая математическая модель предназначена для прогнозирования технико-экономических показателей разрабатываемых методов извлечения полезных компонентов на основе отдельных специализированных модулей лабораторного оборудования (ОЭР) и должна позволить определить оптимальные технические решения и параметры, при которых рентабельность переработки техногенных отходов промышленного предприятия будет положительной (Р>0). Показатели должны обеспечивать оценку рентабельности производства в зависимости от применения в операциях: различных вариантов технологического оборудования; различных режимов функционирования технологического оборудования; различной конструкции технологического оборудования или его составных частей.
Экспериментальный образец лабораторного стенда (ЭОЛС) должен содержать ОЭР, используемый в различных модификациях и сочетаниях, в зависимости от типов техногенного сырья цветных и благородных металлов, предназначенных для переработки на конкретных горнопромышленных предприятиях (горно-обогатительных и металлургических комбинатах, ТЭЦ и пр.):
- аппарат для формирования проводящих зерен, коагулирование проводящих минералов, новый принцип генерации электрического поля (аналогов нет);
- пневмосепаратор, гравитационное разделение минеральных смесей, самоочищающийся материал для воздухопроницаемой пластины (использование нового наноматериала);
- магнитный сепаратор, магнитная сепарация, возможность работы в изодинамическом и полиградиентном поле (аналогов нет);
- диэлектрический сепаратор, разделение трудносепарируемых комплексов, использование резонансной частоты электрического поля (аналогов нет);
- центробежный сепаратор, гравитационная сепарация, специальная схема генерации (усовершенствованный вариант «Келси»);
- плазменная установка для повышения магнитной восприимчивости Fe-содержащий минералов (аналогов нет);
- электретный сепаратор, сепарация в зависимости от электрической проводимости, использование постоянного электрического поля умеренной напряженности (в практике не применялся).

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
В настоящее время на предприятиях горнодобывающей, металлургической, химической, энергетической, строительной и других отраслей промышленности РФ ежегодно образуется около 7 млрд. тонн отходов. Используется же лишь 2 млрд. тонн, или 28% от общего объема. Только в отвалах и шламохранилищах страны накоплено около 80 млрд. тонн твердых отходов. Под полигоны ежегодно отчуждается около 10 тыс. га пригодных для сельского хозяйства земель. Под складирование горнопромышленных отходов, в целом по России, занято свыше 500 тыс. га земель, а негативное воздействие отходов на окружающую среду проявляется на территории, превышающей эту площадь в 10–15 раз. Мировая практика показывает, что основная масса всех образующихся техногенных отходов может быть переработана (утилизирована) на предприятиях, где эти отходы образуются.
Сухие методы переработки рудных смесей с максимально подробным изучением минералого-геохимических фракций на современных аналитических приборах позволят разработать прогрессивные и рациональные методы переработки и утилизации техногенных отходов и рекомендовать их действующим горно-перерабатывающим предприятиям России и стран СНГ.
Результаты исследований также могут быть использованы при реализации региональных и федеральных программ по ликвидации накопленного экологического ущерба в горнопромышленных районах нашей страны.
Техногенное сырье – конкурентоспособный, перспективный минеральный ресурс, использование которого по инновационным технологиям обеспечивает не только значительный технико-экономический эффект, он и достигаемые попутно экологический и социально-экономические эффекты как естественное следствие нового уровня требований современного горного производства.

Текущие результаты проекта:
Проведен аналитический обзор информационных источников, выполнены исследования возможных вариантов решения задач ПНИ и пути реализации. Сделан анализ методов моделирования и обозначены цели моделирования. Исследованы основные научно-технические задачи, для решений которых в ходе выполнения работ предполагается ряд исследований, направленных на выявление закономерностей распределения компонентов в различных фракциях техногенных образований при сухом разделении рудных смесей и анализ взаимосвязей выявленных закономерностей для конкретных типов месторождений (медно-колчеданные, полиметаллические, вольфрам-молибденовые, золоторудные и др.). Проведены патентные исследования
Создана математическая модель, предназначенная для прогнозирования технико-экономических показателей с учетом применения нестандартных методов рудоподготовки, в том числе новых методов энергетического воздействия на рудные смеси, а также комбинированных сухих методов переработки техногенного сырья цветных и благородных металлов с использованием оригинальной аппаратуры. В результате проведения моделирования определены совокупности математических объектов и соотношений между ними, адекватно отображающих свойства и поведение изучаемых методов минералого-геохимического анализа техногенного сырья цветных и благородных металлов. Проведен анализ и интерпретация результатов моделирования с целью выбора экономически рациональных методов переработки техногенного сырья цветных и благородных металлов и обоснование сочетания оптимальных технических решений.
Созданы эскизы конструкторской документации отдельных специализированных модулей лабораторного оборудования (ОЭР) для экспериментального образца лабораторного стенда (ЭОЛС), проведены предварительные испытания модельных установок, разработан план экспериментальных исследований.
Разработаны программа и методики экспериментальных исследований техногенного сырья цветных и благородных металлов с использованием ОЭР на основе минералого-геохимического анализа.