Медистый валлериит. Фото: Анастасия Тамаровская / ФИЦ КНЦ СО РАН
Красноярские ученые нашли способ эффективно извлекать ценные металлы из валлериита — редкого и «капризного» минерала, который богат медью, никелем и платиноидами. Специалисты Красноярского научного центра Сибирского отделения РАН и Сибирского федерального университета разработали технологию, которая увеличивает извлечение металлов из валлериита до 80%. Исследование опубликовано в научном журнале Minerals Engineering.
Крупнейшие в мире промышленные месторождения валлериита находятся в России: в Западной Сибири (Норильский район и Кингашский узел). Из-за уникальной структуры этого минерала, похожего на слоеный пирог, где чередуются сульфидные и гидроксидные слои, его с трудом удается обогащать традиционными методами. Поэтому ранее валлериит попросту терялся в отходах обогатительных фабрик, делая переработку таких руд экономически нерентабельной.
С помощью рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и циклической вольтамперометрии ученые смогли оценить состояние поверхности минерала на глубине несколько нанометров и подтвердить электрохимическую активность меди в кислой среде. Ученые выяснили, что кислая среда частично растворяет гидроксидные слои минерала и снимает его гидрофильную оболочку, что открывает для реагентов прямой доступ к богатым медью сульфидам.
Применение кислой среды позволило извлечь до 59% меди без предварительной обработки, а дополнительная обработка сернистым натрием подняла этот показатель до 80%, в то время как в обычной щелочной среде извлечение не превышало 10–15%.
Над исследованием работала команда красноярских ученых. В число ведущих авторов вошли сотрудники Института химии и химической технологии Сибирского отделения РАН: кандидаты химических наук Максим Николаевич Лихацкий (заведующий лабораторией гидрометаллургических процессов) и Роман Владимирович Борисов (старший научный сотрудник). Новая технология открывает путь к безотходной и рентабельной переработке стратегического сырья. Сейчас научный коллектив трудится над оптимизацией температурных режимов, что позволит легко встроить технологию в производственные цепочки обогатительных фабрик.
Подробнее об исследовании корреспонденту «Научной России» рассказал Роман Владимирович Борисов.
Роман Владимирович Борисов. Фото: Анастасия Тамаровская / ФИЦ КНЦ СО РАН
«Текущая работа — это фундаментальный мостик между так называемой химией поверхности и промышленностью. Сульфидизация в автоклаве при 110 °C пока энергозатратна для фабрик, но, к счастью, первый шаг к практике автоклавов не требует: простое подкисление пульпы до pH4 поднимает извлечение меди с 10 до почти 60 %! Следующий шаг — оптимизация на текущих рудах: подбор интенсивности перемешивания, времени флотации, корректировка реагентного режима. Это критично, поскольку слишком агрессивное перемешивание может разрушить активированную поверхность. Далее предстоят масштабирование и встраивание технологии в производственные цепочки. <…> Валлериит в природе редок: единичные находки известны на Кипре, в Австралии, Китае. Но крупнейшие в мире месторождения с промышленными количествами этого минерала — в России. Это медно-никелевые руды Западной Сибири: Норильский район и Кингашское месторождение, где валлериит служит ключевым носителем меди, никеля и платиноидов. <…> Труднее всего нам было изучить механизм активации на природных образцах. Валлериит плотно срастается с серпентином и халькопиритом, создавая аналитический “шум”. А активированная кислотой поверхность крайне нестабильна: при переносе в сверхвысокий вакуум рентгеновского спектрометра она мгновенно окислялась и реконструировалась. Прямой анализ in operando пока нам не доступен. Пришлось собирать механизм как пазл, опираясь на косвенные данные циклической вольтамперометрии и дзета-потенциала».
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Все фотографии в материале: Анастасия Тамаровская / ФИЦ КНЦ СО РАН
