2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University VNPZCT pmi-15863 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/15863 Геотехнология и инженерная геология Geotechnical Engineering and Engineering Geology Increasing the quality of zeolite-bearing rocks from Eastern Transbaikalia by applying directed energy Повышение качества цеолитсодержащих пород Восточного Забайкалья на основе применения направленных энергетических воздействий Razmakhnin Konstantin K. Размахнин К. К. Razmakhnin Konstantin K. constantin-const@mail.ru 0000-0003-2944-7642 Забайкальский государственный университет (Чита, Россия) Transbaikal State University, Chita (Chita, Russia) Khatkova Alisa N. Хатькова А. Н. Khatkova Alisa N. constantin-const@mail.ru 0000-0001-6527-0026 Забайкальский государственный университет (Россия) Transbaikal State University (Russia) Shumilova Lidiya V. Шумилова Л. В. Shumilova Lidiya V. constantin-const@mail.ru 0000-0001-6527-0026 Забайкальский государственный университет (Чита, Россия) Transbaikal State University (Chita, Russia) 30 10 2023 2024 265 129 139 20 05 2022 20 06 2023 29 02 2024 © Konstantin K. Razmakhnin, Alisa N. Khatkova, Lidiya V. Shumilova 2023 К. К. Размахнин, А. Н. Хатькова, Л. В. Шумилова Konstantin K. Razmakhnin, Alisa N. Khatkova, Lidiya V. Shumilova CC BY 4.0 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/15863

Приведены результаты исследований по изучению возможности применения направленного воздействия ускоренными электронами на цеолитсодержащие породы Восточного Забайкалья для повышения эффективности отделения цеолитов от породообразующих минералов методом электромагнитной сепарации. Анализируется эффективность вскрытия цеолитовых минералов с применением воздействия потоком ускоренных электронов. Отражены результаты сухой электромагнитной сепарации цеолитсодержащих пород, установлены зависимости извлечения железосодержащих минералов из цеолитсодержащих пород электромагнитной сепарацией от напряженности магнитного поля при различных классах крупности. Определены основные методы обогащения и рудоподготовки цеолитсодержащих пород. Представлена технологическая схема переработки цеолитсодержащих пород, основанная на применении обработки ускоренными электронами на стадии рудоподготовки, обеспечивающая существенное повышение качества цеолитовой продукции.

This paper presents the use of accelerated electrons to treat zeolite-bearing rocks from Eastern Transbaikalia to increase the efficiency of separating zeolites from rock-forming minerals via electromagnetic separation. The effectiveness of the liberation of zeolite minerals using accelerated electrons was analyzed. The results of dry electromagnetic separation of zeolite-bearing rocks are presented. The dependence of the extraction of iron-bearing minerals from zeolite-bearing rocks by electromagnetic separation on the magnetic field intensity for different particle sizes has been established. The main methods of zeolite-bearing rock enrichment and ore preparation were determined. A technological scheme for processing zeolite-bearing rocks, based on the use of accelerated electron treatment at the ore preparation stage, is presented, significantly improving the zeolite production quality.

 Ключевые слова цеолитсодержащие породы обогащение ускоренные электроны адсорбционная способность повышение качества горнопромышленные отходы Keywords zeolite-bearing rocks enrichment accelerated electrons adsorption capacity quality improvement mining waste цеолитсодержащие породы; обогащение; ускоренные электроны; адсорбционная способность; повышение каче-ства; горнопромышленные отходы This work was performed with the support of the Russian Science Foundation project 22-17-00040 “Scientific substantiation and development of environmentally friendly waste-free technologies for pro-cessing natural and technogenic mineral raw materials” (2022-2023). Gorlova O.E., Shadrunova I.V., Zhilina V.A. Development of deep and comprehensive processing processes of technogenic mineral raw materials in a view of sustainable development strategy // IMPC 2018 – 29th International Mineral Processing Congress, 17-21 September 2018, Moscow, Russian Federation. Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum, 2019. P. 3279-3287. Gorlova O.E., Shadrunova I.V., Zhilina V.A. Development of deep and comprehensive processing processes of technogenic mineral raw materials in a view of sustainable development strategy. IMPC 2018 – 29th International Mineral Processing Congress, 17-21 September 2018, Moscow, Russian Federation. Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum, 2019, p. 3279-3287. Солодухина М.А., Юргенсон Г.А. Мышьяк в ландшафтах Шерловогорского рудного района (Восточное Забайкалье). Чита: Забайкальский государственный университет, 2018. 176 с. Solodukhina M.A., Yurgenson G.A. Arsenic in the landscapes of the Sherlovogorsk Ore District (Eastern Transbaikalia). Chita: Zabaikalskii gosudarstvennyi universitet, 2018, p. 176 (in Russian). Kudеlkо J. Еffеctivеnеss оf minеrаl wаstе mаnаgеmеnt // Intеrnаtiоnаl Jоurnаl оf Mining, Rеclаmаtiоn аnd Еnvirоnmеnt. 2018. Vol. 32. № 6. P. 440-448. DOI: 10.1080/17480930.2018.1438036 Kudеlkо J. Еffеctivеnеss оf minеrаl wаstе mаnаgеmеnt. Intеrnаtiоnаl Jоurnаl оf Mining, Rеclаmаtiоn аnd Еnvirоnmеnt. 2018. Vol. 32. N 6, p. 440-448. DOI: 10.1080/17480930.2018.1438036 Захарьян С.В., Гедгагов Э.И., Юн А.Б. Повышение экологической безопасности на предприятиях цветной металлургии за счет использования сорбционных процессов // Экология и промышленность России. 2018. Т. 22. № 1. С. 26-32. DOI: 10.18412/1816-0395-2018-1-26-32 Zaharyan S.V., Gedgagov E.I., Yun A.B. Increase in an Ecological Safety at the Entities of Non-Ferrous Metallurgy Due to Use of Sorption Processes. Ecology and Industry of Russia. 2018. Vol. 22. N 1, p. 26-32 (in Russian). DOI: 10.18412/1816-0395-2018-1-26-32 Shadrunova I.V., Gorlova O.E., Zhilina V.A. The new paradigm of an environmentally-driven resourcesaving technologies for processing of mining // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 687. Iss. 6. № 066048. DOI: 10.1088/1757-899X/687/6/066048 Shadrunova I.V., Gorlova O.E., Zhilina V.A. The new paradigm of an environmentally-driven resourcesaving technologies for processing of mining. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 687. Iss. 6. N 066048. DOI: 10.1088/1757-899X/687/6/066048 Кауппила П., Ряйсянен М.Л., Мюллюоя С. Наилучшие экологические практики в горнодобывающей промышленности. Хельсинки: Центр окружающей среды Финляндии, 2013. 241 с. Kauppila P., Ryaisyanen M.L., Myullyuoya S. Best environmental practices in the mining industry. Khelsinki: Tsentr okruzhayushchei sredy Finlyandii, 2013, p. 241 (in Russian). Abdrakhmanova R.N., Orehkova N.N., Gorlova O.E. Adaptation of the SAVMIN process for mine water treatment // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 687. Iss. 6. № 066077. DOI: 10.1088/1757-899X/687/6/066077 Abdrakhmanova R.N., Orehkova N.N., Gorlova O.E. Adaptation of the SAVMIN process for mine water treatment. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 687. Iss. 6. N 066077. DOI: 10.1088/1757-899X/687/6/066077 Закондырин А.Е. Наилучшие доступные технологии в горнодобывающем секторе: актуальные проблемы и пути их решения // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020. № 6-1. С. 55-64. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-61-0-55-64 Zakondyrin A.E. Best Available Techniques in mining industry: topical issues and solution methods. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2020. N 6-1, p. 55-64 (in Russian). DOI: 10.25018/0236-1493-2020-61-0-55-64 Скобелев Д.О. Информационно-методическая поддержка эколого-технологической модернизации экономики Россий-ской Федерации // Управление. 2019. Т. 7. № 4. С. 5-15. DOI: 10.26425/2309-3633-2019-4-5-15 Skobelev D.O. Information and methodological support to the implementation of Best Available Techniques in the Russian Federation. Upravlenie. 2019. Vol. 7. N 4, p. 5-15 (in Russian). DOI: 10.26425/2309-3633-2019-4-5-15 Савон Д.Ю. Совершенствование системы платного природопользования // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2014. № 6. С. 314-320. Savon D.Yu. Improvement of system of paid environmental management. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2014. N 6, p. 314-320 (in Russian). Alam R., Ahmed Z., Howladar M.F. Evaluation of heavy metal contamination in water, soil and plant around the open landfill site Mogla Bazar in Sylhet, Bangladesh // Groundwater for Sustainable Development. 2020. Vol. 10. № 100311. DOI: 10.1016/j.gsd.2019.100311 Alam R., Ahmed Z., Howladar M.F. Evaluation of heavy metal contamination in water, soil and plant around the open landfill site Mogla Bazar in Sylhet, Bangladesh. Groundwater for Sustainable Development. 2020. Vol. 10. N 100311. DOI: 10.1016/j.gsd.2019.100311 Шушков Д.А., Шуктомова И.И. Сорбция радиоактивных элементов цеолитсодержащими породами // Известия Ко-ми научного центра УрО РАН. 2013. Вып. 1 (13). С. 69-73. Shushkov D.A., Shuktomova I.I. Sorption of radioactive elements by zeolite-bearing rocks. Proceedings of the Komi Science Centre of the Ural Division of the Russian Academy of Sciences. 2013. Iss. 1 (13), p. 69-73 (in Russian). Sivashankari L., Rajkishore S.K., Lakshmanan A., Subramanian K.S. Optimization of dry milling process for synthesizing nano zeolites // International Journal of Chemical Studies. 2019. Vol. 7. № 4. Р. 328-333. Sivashankari L., Rajkishore S.K., Lakshmanan A., Subramanian K.S. Optimization of dry milling process for synthesizing nano zeolites. International Journal of Chemical Studies. 2019. Vol. 7. N 4, p. 328-333. Тяглов С.Г., Воскресова Г.Н. Особенности определения технологии в качестве НДТ: российский и зарубежный опыт // Journal of Economic Regulation (Вопросы регулирования экономики). 2019. Т. 10. № 2. С. 96-112. DOI: 10.17835/2078-5429.2019.10.2.096-112 Tyaglov S.G., Voskresova G.N. Features of determination of technology as NDT: Russian and foreign experience. Journal of Economic Regulation. 2019. Vol. 10. N 2, p. 96-112 (in Russian). DOI: 10.17835/2078-5429.2019.10.2.096-112 Котова О.Б., Шушков Д.А. Процесс получения цеолитов из золы уноса // Обогащение руд. 2015. № 5. С. 60-63. DOI: 10.17580/or.2015.05.10 Kotova O.B., Shushkov D.A. A process of zeolites production from fly ash. Obogashchenie rud. 2015. N 5, p. 60-63 (in Russian). DOI: 10.17580/or.2015.05.10 Manchuk J.G., Birks J.S., McClain C.N. et al. Estimating Stable Measured Values and Detecting Anomalies in Groundwater Geochemistry Time Series Data Across the Athabasca Oil Sands Area, Canada // Natural Resources Research. 2021. Vol. 30. № 2. P. 1755-1779. DOI: 10.1007/s11053-020-09801-5 Manchuk J.G., Birks J.S., McClain C.N. et al. Estimating Stable Measured Values and Detecting Anomalies in Groundwater Geochemistry Time Series Data Across the Athabasca Oil Sands Area, Canada. Natural Resources Research. 2021. Vol. 30. N 2, p. 1755-1779. DOI: 10.1007/s11053-020-09801-5 Cecinati F., Matthews T., Natarajan S. et al. Mining Social Media to Identify Heat Waves // International Journal of Envi-ronmental Research and Public Health. 2019. Vol. 16. Iss. 5. № 762. DOI: 10.3390/ijerph16050762 Cecinati F., Matthews T., Natarajan S. et al. Mining Social Media to Identify Heat Waves. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2019. Vol. 16. Iss. 5. N 762. DOI: 10.3390/ijerph16050762 Li H., Watson J., Zhang Y. et al. Environment-enhancing process for algal wastewater treatment, heavy metal control and hy-drothermal biofuel production: A critical review // Bioresource Technology. 2020. Vol. 298. № 122421. DOI: 10.1016/j.biortech.2019.122421 Li H., Watson J., Zhang Y. et al. Environment-enhancing process for algal wastewater treatment, heavy metal control and hydrothermal biofuel production: A critical review. Bioresource Technology. 2020. Vol. 298. N 122421. DOI: 10.1016/j.biortech.2019.122421 Uçkun Ş., Sarıkaya M., Top S., Timür İ. Removal of Heavy Metals from Wastewater Solution Using a Mechanically Activat-ed Novel Zeolitic Material // Journal of Mining Science. 2020. Vol. 56. № 6. P. 1010-1023. DOI: 10.1134/S1062739120060137 Uçkun Ş., Sarıkaya M., Top S., Timür İ. Removal of Heavy Metals from Wastewater Solution Using a Mechanically Activated Novel Zeolitic Material. Journal of Mining Science. 2020. Vol. 56. N 6, p. 1010-1023. DOI: 10.1134/S1062739120060137 Хатькова А.Н., Ростовцев В.И., Размахнин К.К., Емельянов В.Н. Влияние воздействия ускоренными электронами на цеолитсодержащие породы Восточного Забайкалья // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2013. № 6. С. 167-174. Khatkova A.N., Rostovtsev V.I., Razmakhnin K.K., Emelyanov V.N. Effect of Accelerated Electrons on Zeolite-Containing Rocks of the East Transbaikalia. Journal of Mining Science. 2013. Vol. 49. N 6, p. 1004-1010. DOI: 10.1134/S1062739149060221 Размахнин К.К. Обоснование и разработка технологий обогащения и модификации цеолитсодержащих пород Восточного Забайкалья // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2021. № 3. С. 148-157. DOI: 10.15372/FTPRPI20210314 Razmakhnin K.K. Development and justification of treatment and modification technology for East Transbaikalia zeolite rocks. Journal of Mining Science. 2021. Vol. 57. N 3, p. 493-501. DOI: 10.15372/FTPRPI20210314 Ping Wang, Zehang Sun, Yuanan Hu, Hefa Cheng. Leaching of heavy metals from abandoned mine tailings brought by precipitation and the associated environmental impact // Science of the Total Environment. 2019. Vol. 695. № 133893. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.133893 Ping Wang, Zehang Sun, Yuanan Hu, Hefa Cheng. Leaching of heavy metals from abandoned mine tailings brought by precipitation and the associated environmental impact. Science of the Total Environment. 2019. Vol. 695. N 133893. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2019.133893 Xueyan Zou, Yanbao Zhao, Zhijun Zhang. Preparation of hydroxyapatite nanostructures with different morphologies and ad-sorption behavior on seven heavy metals ions // Journal of Contaminant Hydrology. 2019. Vol. 226. № 103538. DOI: 10.1016/j.jconhyd.2019.103538 Xueyan Zou, Yanbao Zhao, Zhijun Zhang. Preparation of hydroxyapatite nanostructures with different morphologies and adsorption behavior on seven heavy metals ions. Journal of Contaminant Hydrology. 2019. Vol. 226. N 103538. DOI: 10.1016/j.jconhyd.2019.103538 Mei Hong, Lingyun Yu, Yanding Wang et al. Heavy metal adsorption with zeolites: The role of hierarchical pore architecture // Chemical Engineering Journal. 2019. Vol. 359. Р. 363-372. DOI: 10.1016/j.cej.2018.11.087 Mei Hong, Lingyun Yu, Yanding Wang et al. Heavy metal adsorption with zeolites: The role of hierarchical pore architecture. Chemical Engineering Journal. 2019. Vol. 359, p. 363-372. DOI: 10.1016/j.cej.2018.11.087 Yiping Su, Jing Wang , Shun Li et al. Self-templated microwave-assisted hydrothermal synthesis of two-dimensional holey hydroxyapatite nanosheets for efficient heavy metal removal // Environmental Science and Pollution Research. 2019. Vol. 26. Iss. 29. P. 30076-30086. DOI: 10.1007/s11356-019-06160-4 Yiping Su, Jing Wang , Shun Li et al. Self-templated microwave-assisted hydrothermal synthesis of two-dimensional holey hydroxyapatite nanosheets for efficient heavy metal removal. Environmental Science and Pollution Research. 2019. Vol. 26. Iss. 29, p. 30076-30086. DOI: 10.1007/s11356-019-06160-4 Ростовцев В.И. Теоретические основы и практика использования электрохимических и радиационных (ускоренных электронов) воздействий в процессах рудоподготовки и обогащения минерального сырья // Вестник Читинского государствен-ного университета. 2010. № 8 (65). С. 91-99. Rostovtsev V.I. Theoretical fundamentals and practice of electrochemical and radiation effects application in ore preparation and mineral processing. Vestnik Chitinskogo gosudarstvennogo universiteta. 2010. N 8 (65), p. 91-99 (in Russian). Юсупов Т.С., Бакшеева И.И., Ростовцев В.И. Исследование влияния различных видов механических воздействий на селективность разрушения минеральных ассоциаций // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2015. № 6. С. 182-188. Yusupov T.S., Baksheeva I.I., Rostovtsev V.I. Analysis of Different-Type Mechanical Effects on Selectivity of Mineral Dissociation. Journal of Mining Science. 2015. Vol. 51. N 6, p. 1248-1253. DOI: 10.1134/S1062739115060552 Milyutin V.V., Nekrasova N.A., Razmakhnin K.K., Khatkova A.N. Natural Zeolites of Eastern Transbaikalia in Technologies for Mining Enterprises Wastewater Treatment // Journal of Environmental Research, Engineering and Management. 2020. Vol. 76. № 3. Р. 62-70. DOI: 10.5755/j01.erem.76.3.24220 Milyutin V.V., Nekrasova N.A., Razmakhnin K.K., Khatkova A.N. Natural Zeolites of Eastern Transbaikalia in Technologies for Mining Enterprises Wastewater Treatment. Journal of Environmental Research, Engineering and Management. 2020. Vol. 76. N 3, p. 62-70. DOI: 10.5755/j01.erem.76.3.24220 Литвиненко В.Г., Размахнин К.К. Природные цеолиты в технологиях обеспечения экологической безопасности гор-нопромышленных предприятий // Фундаментальные и прикладные вопросы горных наук. 2021. Т. 8. № 2. С. 158-162. DOI: 10.15372/FPVGN2021080224 Litvinenko V.G., Razmakhnin K.K. Natural zeolites in technologies to ensure environmental safety of mining industries. Fundamentalnye i prikladnye voprosy gornykh nauk. 2021. Vol. 8. N 2, p. 158-162 (in Russian). DOI: 10.15372/FPVGN2021080224 Chanturia V.A., Shadrunova I.V., Zhilina V.A. Recovery of mining waste in the complex development of mineral resources. Moscow: Publishing house Sputnik+, 2019. 120 p. Chanturia V.A., Shadrunova I.V., Zhilina V.A. Recovery of mining waste in the complex development of mineral resources. Moscow: Publishing house Sputnik+, 2019, p. 120. Чантурия В.А., Шадрунова И.В., Жилина В.А. и др. Экологически ориентированная переработка горнопромышлен-ных отходов. М.: ООО «Изд-во «Спутник+», 2018. 200 c. Chanturia V.A., Shadrunova I.V., Zhilina V.A. et al. Environmentally focused processing of mining waste. Мoscow: ООО “Izd-vo “Sputnik+”, 2018, p. 200 (in Russian). Итцель-Эрнандес Г., Эрнандес М.А., Портильо Р. и др. Иерархическая структура нанопористости мексиканских природных цеолитов типа клиноптилолит // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2018. Т. 329. № 10. С. 107-117. DOI: 10.18799/24131830/2018/10/2110 Itzel-Hernández G., Hernández M.A., Portillo R. et al. Hierarchical structure of nanoporosity of Mexican natural zeolites of clinoptilolite type. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering. 2018. Vol. 329. N 10, p. 107-117 (in Russian). DOI: 10.18799/24131830/2018/10/2110 Ying Wang, Yange Yu, Haiyan Li, Chanchan Shen. Comparison study of phosphorus adsorption on different waste solids: Fly ash, red mud and ferric-alum water treatment residues // Journal of Environmental Sciences. 2016. Vol. 50. P. 79-86. DOI: 10.1016/j.jes.2016.04.025 Ying Wang, Yange Yu, Haiyan Li, Chanchan Shen. Comparison study of phosphorus adsorption on different waste solids: Fly ash, red mud and ferric-alum water treatment residues. Journal of Environmental Sciences. 2016. Vol. 50, p. 79-86. DOI: 10.1016/j.jes.2016.04.025 Котова О.Б., Шабалин И.Л., Котова Е.Л. Фазовые трансформации в технологиях синтеза и сорбционные свойства цеолитов из угольной золы уноса // Записки Горного института. 2016. Т. 220. С. 526-531. DOI: 10.18454/PMI.2016.4.526 Kotova O.B., Shabalin I.L., Kotova E.L. Phase transformations in synthesis technologies and sorption properties of zeolites from coal fly ash. Journal of Mining Institute. 2016. Vol. 220, p. 526-531. DOI: 10.18454/PMI.2016.4.526 Сугоняко Д.В., Зенитова Л.А. Диоксид кремния как армирующий наполнитель полимерных материалов // Вестник технологического университета. 2015. Т. 18. № 5. С. 94-100. Sugonyako D.V., Zenitova L.A. Silicon dioxide as a reinforcing filler of polymeric materials. Herald of Technological University. 2015. Vol. 18. N 5, p. 94-100 (in Russian). Богданов А.В., Федотов К.В., Качор О.Л. Разработка научных и практических основ рекуперативной технологии экобетонирования мышьяксодержащих отходов горно-перерабатывающей промышленности. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2014. 182 с. Bogdanov A.V., Fedotov K.V., Kachor O.L. Development of scientific and practical foundations for the recuperative technology of ecoconcreting of arsenic-containing waste from the mining and processing industry. Irkutsk: Izd-vo IrGTU, 2014, p. 182 (in Russian). Aleksandrova T.N., Afanasova A.V., Nikolaeva N.V. On the Use of Microwave Treatment of Gold-Containing Concentrates for Its Efficient Processing // New Materials: Preparation, Properties and Applications in the Aspect of Nanotechnology. 2020. P. 179-188. Aleksandrova T.N., Afanasova A.V., Nikolaeva N.V. On the Use of Microwave Treatment of Gold-Containing Concentrates for Its Efficient Processing. New Materials: Preparation, Properties and Applications in the Aspect of Nanotechnology. 2020, p. 179-188.