Заведующий лабораторией перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов УрФУ Денис Александрович Рогожников.
Фото: Анастасия Жукова / «Научная Россия»
Высокоэффективные экологичные методы получения цветных и благородных металлов из сложного (упорного) полиметаллического сырья разрабатывают в научной лаборатории перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов Уральского федерального университета. Технология позволяет продуктивно перерабатывать как природные минералы, так и отходы металлургического производства. Кроме того, исследователи создают способы утилизации токсичных компонентов полиметаллического сырья, например, мышьяка. Проекты представили участникам пресс-тура «Путешествие в науку. Екатеринбург», прошедшего по объектам нацпроекта «Наука и университеты» и научно-популярного маршрута, созданного в рамках инициативы «Научно-популярный туризм» Десятилетия науки и технологий.
«Наша лаборатория создана в 2021 г. в рамках национального проекта “Наука и университеты” и Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня “Передовые производственные технологии и материалы”. Деятельность лаборатории направлена на исследование и разработку новых высокоэффективных экологичных процессов и технологий для вовлечения в металлургическую переработку различного сложного, нетрадиционного, упорного рудного и техногенного сырья цветных, благородных и редких металлов», — сказал заведующий лабораторией, доцент, доктор технических наук Денис Александрович Рогожников.
Исследования лаборатории реализуются по различным грантам, включая гранты Российского научного фонда, и получают финансовую поддержку в рамках программы «Приоритет-2030». 95% сотрудников лаборатории — молодые ученые в возрасте до 39 лет.
Достижения уральских исследователей помогают решить сразу две проблемы. Во-первых, появляется возможность извлекать различные ценные металлы из сложного минерального сырья. Ранее подобные материалы практически не перерабатывались из-за трудностей, связанных с их структурой, однако сейчас их становится необходимым задействовать в промышленности из-за истощения качественных, легкообрабатываемых природных ресурсов. Во-вторых, изыскания ученых позволяют эффективно использовать большое количество производственных и техногенных отходов (таких как металлургические шлаки), накопленных в результате многолетней работы предприятий и содержащих ценные металлы.
«Мы ставим своей задачей разработку процессов и технологий, которые будут выгодны и экономически, и экологически», — подчеркнул Д.А. Рогожников.
Перед извлечением ценных металлов сырье измельчается в мелкодисперсный порошок, после чего подвергается комплексной обработке различными реагентами (например, серной или азотной кислотой) при определенных температуре и давлении. При этом из-за сложности сырья для повышения эффективности процесса ученые используют различные интенсифицирующие добавки, такие как поверхностно-активные вещества. В числе ПАВ, применяемых исследователями УрФУ, — отходы целлюлозно-бумажного производства. Интересное решение — доокисление минерального сырья с помощью газов, образующихся на первом этапе его же обработки при взаимодействии с азотной кислотой.
Отдельное важное направление деятельности лаборатории — безопасное захоронение токсичных компонентов минерального и техногенного сырья, высвобождающихся при его переработке. Основное внимание ученые уделяют мышьяку. Этот токсичный металл содержится в перспективных минералах, содержащих ценные компоненты, — например, в арсениде пирита, из которого можно извлекать золото, и в теннантите — минерале, распространенном на Урале, из которого в УрФУ пробуют получать медь.
Установка для переработки полиметаллического сырья.
Фото: Анастасия Жукова / «Научная Россия»
«Мышьяк — очень высокотоксичный, а в определенных концентрациях — смертельно опасный элемент, поэтому у нас ему посвящено отдельное направление исследований, — пояснил Д.А. Рогожников. — В гидрометаллургических процессах мышьяк, как правило, переходит в раствор вместе с цветными металлами, и мы разрабатываем специальные методы его осаждения в виде труднорастворимых соединений. Обычно это арсенаты железа, такие как природный минерал скородит. Таким образом, мы получаем его искусственно, но по своим свойствам он аналогичен природному. В результате мышьяк возвращается в окружающую среду в безопасном виде».
Результаты, полученные учеными, активно применяются на практике. Например, разработанная в УрФУ технология повышения продуктивности разложения алюминатного раствора была внедрена на заводе «РУСАЛ Краснотурьинск», продолжение исследований в этой же области запланировано на заводе «РУСАЛ Каменск-Уральский».
«В этом году у нас проводились работы для предприятия “Башкирская медь” по вовлечению в переработку отходов обогатительной фабрики с целью доизвлечения цветных металлов <…>, — рассказал Денис Александрович Рогожников. — Ранее мы сотрудничали с Казахстаном: проводили большую работу по вовлечению в переработку бедных забалансовых руд Жезказганского месторождения — одного из старейших в республике».
Уникальный проект лаборатории, уже проходящий испытания на международном уровне, — извлечение золота из сульфидных золотосодержащих руд двойной упорности. Именно упорные руды в настоящее время содержат значительную долю коренного золота, однако извлечь из них драгоценный металл до текущего момента было непросто, неэкологично и нередко экономически невыгодно в силу особенностей структуры и состава такого сырья. Так, в упорных золотосодержащих рудах содержится органический природный углерод, при обработке сырья поглощающий из раствора комплексы золота и таким образом мешающий полноценно извлекать из руды ценный металл. А в число продуктов переработки таких руд входят токсичные соединения — включая уже знакомый нам мышьяк.
Старший научный сотрудник лаборатории перспективных технологий комплексной переработки минерального и техногенного сырья цветных и черных металлов УрФУ, доцент, кандидат технических наук Олег Анатольевич Дизер.
Фото: Анастасия Жукова / «Научная Россия»
Перспективное решение проблемы уральские ученые испытывают в настоящее время совместно с зарубежными партнерами.
«Мы реализуем проект с зарубежным предприятием — Навоийским горно-металлургическим комбинатом в Республике Узбекистан. В настоящее время он находится на четвертом месте по производству золота в мире. <…> Существует такая глобальная проблема, как необходимость переработки золотосодержащих руд двойной упорности — это очень сложные руды, степень извлечения золота из которых при использовании традиционных методов не превышает 70%. Мы заключили договор с этим комбинатом, ведется исследовательская работа, в результате которой нам уже удалось достичь показателей извлечения золота более 90%. При этом мы не только с высокой эффективностью извлекаем драгоценный металл, но и утилизируем токсичные составляющие в виде безопасных соединений», — поделился Д.А. Рогожников.
«[Для испытаний по переработке золотосодержащих руд используется] установка, состоящая из термостата и двух реакторов. <…> В результате проводимых здесь экспериментов мы разрушаем минерал, тем самым высвобождая золото, концентрируем его в нерастворенном остатке, и дальше драгоценный металл уже можно перерабатывать по традиционной технологии», — добавил старший научный сотрудник лаборатории, доцент, кандидат технических наук Олег Анатольевич Дизер.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Фото на превью и на странице: Анастасия Жукова / «Научная Россия»
