Ученые Дальнего Востока изучили влияние ультразвука на оксидную пленку сульфидных минералов
В Научно-исследовательском геотехнологическом центре Дальневосточного отделения РАН продемонстрировали, как ультразвуковая активация изменяет морфологию поверхности рудных частиц.
Сульфидные руды являются важным источником кобальта, меди и никеля. Их переработка осуществляется бактериально-химическим выщелачиванием: бактерии окисляют сульфиды, переводя металлы в раствор. Однако поверхность сульфидных минералов покрывается оксидными пленками, которые препятствуют доступу бактерий к минералу и замедляют процесс. Технология удаления этих пленок с помощью ультразвукового воздействия признана более экологичной и относительно рентабельной, и она постоянно совершенствуется.
В ходе экспериментов ученые изучили процесс образования механических дефектов и определили оптимальные параметры ультразвуковой обработки — ее интенсивность и продолжительность.
Поверхность полированных срезов (аншлифов) сульфидной кобальт-медно-никелевой руды, содержащей халькопирит, пирротин и виоларит, окисляли азотной кислотой в течение разного времени — от 15 минут и более. Затем образцы обрабатывали ультразвуком с различной интенсивностью. Морфологию поверхности до и после обработки сравнивали с помощью оптической и электронной микроскопии.
Ученые продемонстрировали: интенсивность ультразвука имеет пороговое значение. При объемной интенсивности менее 0,74 Вт/см³ и времени обработки менее 30 минут оксидные пленки не удалялись — они сохранялись на халькопирите и пирротине.
Время окисления оказалось критически важным фактором: при 15 минутах окисления азотной кислотой пленка становилась тоньше, тогда как более длительное окисление приводило к глубокому проникновению кислоты в виоларит, что привело к увеличению времени на его очистку.
Слишком высокая интенсивность ультразвукового воздействия негативно сказывалась на образцах: виоларит выкрашивался с поверхности, и минерал осыпался в дистиллят, то есть происходила потеря ценного компонента.
Разные минералы проявляли различную стойкость: пирротин оказался более подвержен разрушению, чем халькопирит. Это связано с особенностями кристаллической решетки минералов.
Для каждого образца ученые подобрали оптимальный режим ультразвуковой обработки, при которой поверхность становилась шероховатой — идеальной для более эффективного окисления сульфидов.
Результаты исследований могут быть использованы при разработке рентабельных и экологически безопасных технологий переработки сульфидных руд.
Источник: Пресс -служба Минобрнауки России