Со стабильным ростом спроса на углеводородные энергоносители возникает необходимость вовлечения в переработку месторождений нефти на более глубоких горизонтах и повышения рентабельности их разработки. Сокращение затрат на поисковые работы возможно при выявлении и обосновании физико-химических маркеров комплекса процессов нафтогенеза. Одним из ключевых маркеров является содержание переходных металлов, которые являются как критерием возраста нефти, так и маркерами потенциальных попутных процессов при миграции и образовании углеводородов в земной толще. Исследован элементный состав проб образцов нефти и пород-коллекторов месторождения Тимано-Печорской провинции. На основании результатов термодинамического моделирования предложены вероятные процессы трансформации минералов контактных пород. По результатам молекулярного моделирования предложена вероятная структура молекул-носителей ванадия и никеля в тяжелой фракции нефтей. Экспериментально установлены соотношения содержаний переходных металлов и серы, а также сделаны предположения о возможных механизмах формирования глубинных резервуаров углеводородов. Анализ полученных соотношений содержаний переходных металлов в породах-коллекторах и пробах нефти позволил предположить возможные процессы контакта мантийных флюидов с вмещающей породой и последующим накоплением углеводородов на сорбционно активных породах. По совокупным результатам экспериментальных и теоретических исследований установлено, что полимеры тяжелой фракции более селективно захватывают ванадий, что указывает на преобладание в нефтеносных породах содержания ванадия по отношению к содержанию никеля. При этом нефть выступает в качестве транспорта переходных металлов, вымывая их из материнских пород.
В работе сформирован адаптивный подход по автоматической инициализации кривой сгущения с использованием технологии машинного зрения, позволяющий с высокой точностью определять параметры материала, необходимые для проектирования сгустительных и осветлительных аппаратов. Разработано программное обеспечение, которое сделало возможным поиск координаты критической точки сгущения в автоматическом режиме. Проведенные исследования на двух пробах материалов (хвостах апатитсодержащих руд и золотосодержащего концентрата) позволили статистически доказать воспроизводимость получаемых результатов с использованием параметрических критериев Фишера и Бартлета. Установлено, что кривые осаждении с высокой точностью аппроксимируются моделью Вейбула, что в совокупности с кусочно-линейной аппроксимацией дает возможность формализовать методику определения координат критической точки. Найдены эмпирические коэффициенты модели Вейбула для двух проб, а также определены конечные разжижения и скорости осаждения исследуемых материалов.
В работе изучено современное состояние проблем, связанных с накоплением, переработкой и утилизацией отходов сжигания углей. Проведен анализ практики обогащения техногенного материала гравитационными, магнитными методами и флотационными методами обогащения. Представлен качественный и количественный микроскопический анализ материала. Объектом исследования были золошлаковые отходы (ЗШМ) ТЭЦ и зола от сжигания углей. Основная часть металлов локализуется в углях и золе углей в тонкодисперс-ной (1-10 мкм) минеральной форме. Обнаружены разнообразные самородные металлы и интерметаллические соединения, сульфиды, карбонаты, сульфаты, вольфраматы, силикаты, фосфаты редких земель, ниобаты. Каждый из металлов образует несколько минеральных фаз, например, вольфрам отмечается в форме вольфрамита, штольцита, ферберита, шеелита и в виде примесей. Разнообразен не только состав соединений, но также и морфология зерен: хорошо образованные и скелетные кристаллы, сростки и ажурные скопления кристаллов, двойники, обломки кристаллов; друзы, глобулы и микросферулы; пористые формы, хлопьевидные и пластинчатые пакеты, комковатые скопления и др. На основе проведенного химического силикатного анализа содержания основных компонентов ЗШМ рассчитаны петрохимические характеристики материала. Предварительные анализы показали в ЗШМ присутствие 5-11 % железосодержащих компонентов. Был исследован метод магнитного обогащения техногенных отходов с помощью высокоградиентной магнитной сепарации. Результаты выполненных исследований показали, что тонкий класс ЗШМ наиболее эффективно разделяется в сепараторах с высокоградиентной магнитной системой. На основании проведенных исследований обоснована технологическая схема комплексной переработки техногенного углеродсодержащего материала, включающая флотацию, гравитационное разделение, магнитно-гетерофлокуляционное обогащение и высокоградиентную магнитную сепарацию. Рассчитанный показатель комплексности доказал эффективность комплексной переработки.
Общеизвестно, что эффективной добавкой, позволяющей увеличить глубину и скорость извлечения глинозема из боксита по способу Байера, является известь. Поскольку при термохимическом кондиционировании бокситов одной из операций является обжиг, рационально ввести известняк непосредственно на обжиг боксита, ликвидируя специальную операцию обжига известняка и гашения обожженного материала. С целью проверки этого были проведены исследования по обжигу боксита в присутствии оксида кальция, последующему обескремниванию обожженного боксита и автоклавному выщелачиванию бокситового концентрата.
В статье представлены результаты технико-минералогических исследований обогатимости низкокачественных бокситов Северо-Онежского месторождения. В ходе работы были проведены эксперименты по определению измельчаемости сырья (в том числе бесшаровое измельчение) и по оценке обогатимости бокситов методом магнитной сепарации и флотации. Данные руды являются весьма сложным объектом для обогащения, так как характеризуются исключительно тонкой вкрапленностью алюминийсодержащих минералов, а также близостью их свойств. В ходе дальнейших работ планируется проведение опытов с использованием химического обогащения (как только химическое обогащение, так и в сочетании с физическими методами обогащения).
Исследована возможность применения сгущения и фильтрации для разделения неоднородных дисперсных систем, образующихся в процессе химического кондиционирования бокситов. Показано, что с увеличением соотношения между жидкой и твердой фазами бокситовой пульпы показатели процесса сгущения улучшаются. Аналогичное влияние оказывает повышение температуры процесса и применение флокулянта. Полученные результата сравниваются с показателями сгущения красного шлама. Для пульпы бокситового концентрата подобрана фильтровальная ткань, обеспечивающая наиболее рациональный режим фильтрации с накоплением осадка.
Статистический анализ позволил выявить добавки, существенно влияющие на процесс образования корунда. Так, фтористые соединения натрия, кальция, алюминия, оксиды железа и хрома способствуют образованию α-Al2O3. Противоположное влияние оказывают оксид натрия, соединения лития и диоксид титана.
В России и ряде зарубежных стран предложены различные способы химического обогащения бокситов, которые, как правило, не затрагивают вопроса регенерации кремнещелочного раствора или сводят его к выделению диоксида кремния в виде силиката кальция. Но технологические схемы химического обогащения предусматривают возврат щелочного раствора после регенерации на обескремнивание следующих партий боксита. Известно, что химическое обогащение сопровождается вторичным процессом – образованием гидроалюмосиликата натрия, скорость образования которого зависит от концентрации в щелочном растворе как оксида алюминия, так и диоксида кремния. В работе приводятся данные двухстадийного осаждения диоксида кремния из щелочного раствора. На первой стадии в виде гидроалюмосиликата натрия и на второй – в виде силиката кальция.
В статье приведены исследования кинетических и энергетических характеристик процесса самоизмельчения, которые выполнены на алмазосодержащих рудах месторождения трубки «Комсомольская». Процесс самоизмельчения исследовался с позиции выхода товарного класса крупности –30 + 0,2 мм.
Представлены материалы расчета растворимости гидроксида алюминия в системе Na2O – K2O – Al2O3 – H2O (по данным о растворимости в частных разрезах этой системы) для широкого диапазона составов алюминатных растворов по содержанию щелочных компонентов. Показано, что растворимость гидроксида алюминия в интервале концентраций щелочных компонентов от 1,29 до 1,94 моль/л является линейной функцией мольной доли одного из них. Приведены результаты экспериментальных исследований по декомпозиции алюминатных растворов, устанавливающие существенное увеличение степени их разложения в процентах от теоретически возможной величины с ростом мольной доли K2O в смеси щелочных компонентов.
В статье приведены исследования закономерности распределения и обособления бокситового вещества методами механического диспергирования, которые выполнены на низкокачественных Тиманских и Северо-Онежских бокситовых рудах. Процесс механического диспергирования рассматривался на примере процесса самоизмельчения.
Представлены материалы кинетического анализа массопереноса, осложненного установлением адсорбционных равновесий, при декомпозиции алюминатных растворов глиноземного производства. Показано, что присутствие сильно адсорбирующейся примеси является одним из определяющих факторов интенсивности химического осаждения гидроксида алюминия. Приведены результаты экспериментальных исследований по декомпозиции алюминатных растворов при участии адсорбционно активных компонентов.
Представлены результаты выщелачивания термоактивированных кремнийсодержащих минералов щелочесодержащими растворами. Показано, что при обескремнивании боксита наблюдается постепенное затормаживание растворения диоксида кремния и оксида алюминия за счет образования экранирующего слоя. Увеличение температур выщелачивания, обжига и кремневого модуля исходного боксита приводит к возрастанию коэффициента торможения.
Представлены результаты выщелачивания шамозитизированных бокситов щелочесодержащими растворами. Показано, что поведение шамозитов при взаимодействии со щелочными растворами зависит от соотношения ортогональной и моноклинной модификаций и степени окисленности. Однако предварительный обжиг в слабоокислительной среде эти различия сглаживает за счет практически полного разложения шамозитов с образованием аморфных оксидов алюминия и кремния.
Разработан способ автоматического управления работой мельницы самоизмельчения, позволяющий повысить производительность по выходу товарного класса – 30 + 0,2 мм, а также снизить расход электроэнергии на тонну перерабатываемого сырья.
Изложены экспериментальные результаты термического осаждения кристаллогидратов сульфата магния из растворов, содержащих сульфаты щелочных металлов. Установлены показатели процесса как функции кинетически значимых факторов. Показана возможность описания кристаллизации сульфата магния уравнением кинетики топохимических процессов и определены его характеристики.
Представлены результаты выщелачивания кремнесодержащих минералов щелочесодержащими растворами. Показано, что разложение каолинита происходит в толще твердой фазы, покрытой коркой ГАСНа, не нарушая основной ее структуры и без избытка растворителя. Растворяющаяся поверхность остается постоянной, что является одним из условий применимости уравнения Дроздова – Ротиняна.
Разработан алгоритм и система оптимального управления циклом двухстадиального мокрого измельчения для Ждановской обогатительной фабрики ГМК «Печенганикель». Проведено компьютерное моделирование, позволяющее определить оптимальные установки к системам оптимизации, реализующих разработанный алгоритм. Разработана функциональная схема автоматизации, позволяющая внедрить разработанный алгоритм и систему оптимального управления.
Циклы измельчения проектируются для снижения крупности материала до величины, позволяющей при последующей сепарации частиц по тому или иному физическому свойству получить наилучшие технологические показатели. Их деятельность определяет эффективность, с которой передается энергия разрушения, общую эффективность всего передела рудоподготовки. Процесс измельчения наиболее энергоемкий и поэтому наиболее дорогой для типичной обогатительной фабрики. В настоящее время для моделирования процессов обогащения, в том числе и рудоподготовки, используются такие прогнозирующие пакеты как JKSimMet, UniCrugr и др.
Моделирование процессов рудоподготовки позволяет из множества рассмотренных вариантов выбрать те, которые позволяют минимизировать затраты и риски. Применение прогнозирующих компьютерных пакетов универсального назначения, подобных JKSimMet, позволяет существенно облегчить и ускорить процессы расчетов, связанных с анализом схем рудоподготовки, экономить не только время, но и деньги, обеспечивая возможность рассмотрения множества вариантов с последующим выбором наиболее оптимального. В отдельных случаях компьютерное моделирование является единственно возможным случаем получения результата.
