Будущее технологической минералогии
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Записки Українського мінералогічного товариства |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Українське мінералогічне товариство
2011
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57351 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Будущее технологической минералогии / Б.И. Пирогов // Записки Українського мінералогічного товариства. — 2011. — Т. 8. — С. 153-157. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860107372306890752 |
|---|---|
| author | Пирогов, Б.И. |
| author_facet | Пирогов, Б.И. |
| citation_txt | Будущее технологической минералогии / Б.И. Пирогов // Записки Українського мінералогічного товариства. — 2011. — Т. 8. — С. 153-157. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Записки Українського мінералогічного товариства |
| first_indexed | 2025-12-07T17:31:49Z |
| format | Article |
| fulltext |
1��ISSN 2218-7472. Записки Українського мінералогічного товариства. 2011, том 8
Будущее технологической минералогии (ТМ) — в разви-
тии нанотехнологий различных видов тонкодисперсного
минерального сырья (МС). Преобразование качеств ми-
нералов такого сырья реализуется в ряду: минералогия →
технологическая минералогия → технология → матери-
аловедение. Определяя тенденции развития минералогии
на современном этапе, Н.П. Юшкин [15] подчеркивает
значение интервенции минералогического познания во
все области естествознания, в микромир, развитие таких
направлений, как микро- и наноминералогия. Минерало-
гия активно входит в понятия пограничья минерального
мира — структурно-конституционные и пространствен-
но-временные. Этому способствует мощный техничес-
кий прогресс в развитии прямых методов структурных
и морфологических исследований, особенно различных
видов микроскопии (электронной, туннельной, атомно-
силовой), позволяющих исследовать отдельные атомы
и их мельчайшие закономерные группировки. “Расши-
ряются и расплываются границы представлений о дис-
персных объектах. К ним сегодня относятся не только
фазово-индивидуализированные малые и сверхмалые
частицы с отчетливыми поверхностными ограничени-
ями, но и внутрифазные структурированные элементы
(многоядерные соединения, молекулярные и надмолеку-
лярные группировки, кластеры и т. п.), кратко живущие
структурные ансамбли, биологические структуры соот-
ветствующих размеров и даже продукты нано- и микро-
инженерии…
Современной тенденцией является распростране-
ние исследований на все более и более глубокие уровни
дисперсности, переход от традиционных объектов око-
ломикронной величины, т. е. микрообъектов, к ультра-
дисперсным объектам” [14]. Наиболее ярко состояние
проблемы подчеркнул М. Хочелла [5]: “Нанонаука это
сравнительно новая область исследования, которая в ос-
новном затрагивает проблемы обнаружения и изучения
свойств вещества размером 1—100 нм, так называемой
наношкалы. Механические, электрические, термодина-
мические и другие свойства сильно изменяются по мере
того как физические размеры вещества входят в нано-
шкалу, и исследователи в этой сфере только начинают
систематизировать и понимать изменения свойств в этой © Б.И. ПИРОГОВ, 2011
УДК 549.08+55
Б.И. ПИРОГОВ
Федеральное государственное унитарное предприятие
“Всероссийский научно-исследовательский институт им. Н.М. Федоровского”
119017, г. Москва, Старомонетный пер., 31
Е-mail: pirogov_boris@inbox.ru
бУдУщЕЕ ТЕхНОЛОГИЧЕСКОй МИНЕРАЛОГИИ
1�� ISSN 2218-7472. Записки Українського мінералогічного товариства. 2011, том 8
Б.И. Пирогов
расплывчатой области между классической (массивной) и квантовой областя-
ми”. Микромир стал основным источником открытий новых минералов, осо-
бенно сульфидов, простых веществ и т. п. На основании работ Н.П. Юшкина,
А.М. Асхабова, В.Л. Таусона, А.Х. Туресебекова, О.Б. Котовой, Р.и. Конеева,
В.и. Ревнивцева, В.А. Чантурии и многих других сегодня сформулированы ос-
новные положения наноминералогии. В единой геолого-техногенной системе
важен учет иерархической систематики дискретного состояния вещества [12] в
ряду: минерал →микроминерал → квазикристаллы → фуллерены → аморфное
вещество → коллоиды → наночастицы → кластеры. Это позволяет по-новому
подойти к минералого-технологической оценке комплексности, экологичности
полезных ископаемых (Пи) и отходов, разработке нестандартных их оценки,
технологии добычи и обогащения; обеспечить разработку экономико-экологи-
ческих технологий получения новых нетрадиционных видов сырья (цеолиты,
сапонит, полевые шпаты, дистен, гранаты и др.), постоянно расширяя области
их применения. Здесь просматриваются следующие новые подходы.
1. С вовлечением в обогащение тонкодисперсных видов МС изменяется
привычное представление о Пи. В технологических схемах все большую роль
начинает играть размерный фактор сосуществующих минералов. Нанораз-
мерные технологии предполагают изучение и внедрение механизмов извлече-
ния ценных компонент на молекулярном, атомарном, электронном уровнях,
когда появляется возможность управлять процессами на уровне формирова-
ния ПИ [2, 3, 6, 11].
2. исследования эволюции технологических свойств минералов (ТСМ) и
поведения техногенных фаз позволяют говорить о двух основных механизмах
изменений — полиморфном и изоморфном [1]. Наиболее четко оба механизма
превращений противопоставляются в техногенезе. Полиморфный механизм
превращений представляет собой симметрийные реакции минералов. При
этом энергия тратится на разупорядочение решетки и структура превращается
в низкосимметричную фазу, как это было показано нами в морфотропном ряду
оксидов для железных руд [8]: вюстит Fm3m — магнетит Fd3m — маггемит
P42212 — гематит R3с. С понижением симметрии возрастают примесная ем-
кость структуры и реакционная активность полиморфных фаз. На примерах
рядов сульфидов и оксидов [1] показано, что полиморфные модификации су-
щественно различаются физическими свойствами: плотностью, твердостью,
оптическими характеристиками. Это позволяет фиксировать при измельчении
руд на горнообогатительных комбинатах (ГОКах) превращения: магнетит — ге-
матит, сфалерит — вюртцит и др. Механизм нормального изоморфизма не свя-
зан с резким изменением в энергетике структур, предопределяя путь монотон-
ного изменения физических свойств минералов. Нередко в макрокристаллах
проявляется наноблочный изоморфизм [14]. Он образует новый мир структур
и морфологически упорядоченных объектов, находящихся в дальнем поряд-
ке структурообразующих частиц (механически захваченные в процессе роста
наноиндивиды; в виде структур распада твердых растворов; в межзеренных и
границах субиндивидов; в агрегатах и надмолекулярной упорядоченности; в
наноструктурах аморфных веществ и др.). Конституция и форма наноиндиви-
дов определяются только внутренними факторами и практически не зависят
от внешних воздействий. Это важно при решении проблем полного извлече-
ния полезных компонентов из руд, получения новых видов МС, при оценке
показателей обогащения руд различных генетических типов. Несомненно, вы-
бор режимов обогащения руд различных генетических типов предопределяют
оба явления. Практика работы ГОКов показывает, что на эффективность се-
1��ISSN 2218-7472. Записки Українського мінералогічного товариства. 2011, том 8
Будущее технологической минералогии
парации многих руд может оказывать отрицательное влияние любой минерал
(или группа минералов), даже в небольшом количестве, ухудшая показатели
обогащения [2, 8]. Например, появление слоистых силикатов (тальк, хлорит,
слюды) от десятых долей до первых процентов отрицательно сказывается на
флотационных свойствах рудных минералов из скарновых вольфрам-молибде-
новых руд. В железо-фосфорных рудах появление 0,5—1,5 % гипса подавляет
флотацию апатита и т. д.
3. Существенно возрастает осознание роли поверхностей или припо-
верхностной области “S” наноминерального вещества [4]. Высокая степень
поверхности (площади поверхности) обеспечивает весьма специфические
характеристики сепарируемым минералам, которые и обусловливают непред-
сказуемый потенциал нанотехнологиям, в том числе при обогащении. Это
связано с проявлением необычных физических, химических и механических
свойств наноминералов, изменяющих кинетические и динамические харак-
теристики. Нанообъектам свойственно другое время протекания процессов и
явлений: в силу особых физико-химических и геометрических характеристик
возрастает “быстродействие”. Прослеживается временная зависимость пара-
метров системы частиц, и случайность их образования предполагает дуализм
наносистем.
4. Разработаны новые технологии извлечения тонкого золота на основе на-
нотехнологий [3, 7]. В отличие от традиционного технологического подхода,
Б.А. Остащенко [7] показана возможность создания поверхностного заряда у
минералов, сопутствующих Au в концентрате, при термоэлектрической сепа-
рации. Выяснилось, что равновесие на поверхности минерала, обусловленное
адсорбцией ОН–, Н+, О–, СО–, С–, можно сдвинуть в ту или иную сторону самы-
ми различными способами, в том числе нагреванием, облучением и др. Масс-
спектроскопические и манометрические исследования выявили, что поверх-
ность минералов шлиха (концентрата) в обычных условиях покрыта ионами
ОН–. В результате нагревания они уходят с поверхности силикатов при 220 °С
и оксидов при 400 °С. Поскольку ОН-группы имеют отрицательный заряд, с их
удалением поверхность минеральной частицы становится заряженной поло-
жительно. При этом на поверхности образуется нескомпенсированный заряд
Qs. У золота и алмаза при указанной температуре величина заряда близка к
нулю. извлечение частиц минерала размером 1—5 мкм мелких и тонких клас-
сов концентрата в экспериментах составило 99—100 %. Разработана также
технологическая схема гравитационного обогащения Au класса —200+40 мкм.
использован при этом метод “изометризации” пластинчатого Au (с образова-
нием валиков по краям золотин и формированием тороидальных частиц), что
позволило повысить его извлекаемость на 25 %. Путем изменения магнитной
восприимчивости минерала при ультразвуковом облучении Б.А. Остащенко
удалось также повысить качество лейкоксенового концентрата с 50—52 % до
80,82 % TiO2 без изменения основных режимов и оборудования.
5. Разработанные методы получения наноминералов (плазменный; осаж-
дение из газовой фазы, включая диссоциативную фотосорбцию; синтез из ге-
левых растворов; электроосаждение; ударное и элктроимпульсное измельче-
ние; природное образование) сегодня становятся составной частью технологии
комплексной переработки природного и техногенного МС. Здесь особую роль
играет энергетика. Огромные возможности энергии поверхностных процессов
просматриваются в адсорбофизических методах сепарации, базирующихся на
исследованиях кристаллохимических и кристаллофизических процессов в ге-
терогенных системах под влиянием различных воздействий [4].
1�� ISSN 2218-7472. Записки Українського мінералогічного товариства. 2011, том 8
Б.И. Пирогов
6. Разнообразные методы вибромеханической активации руд перед обо-
гащением, обеспечивающие селективность раскрытия руд преимущественно
по границам срастаний минералов или отдельных кристаллических блоков (в
частности 20 мкм); гидрофобный метод выделения минералов (на стыке фло-
тации и полиградиентной магнитной сепарации), позволяющий эффективно
извлекать в магнитную фракцию магнитные и слабомагнитные минералы; ис-
пользование мощных электромагнитных импульсных воздействий при перера-
ботке упорных золотосодержщих сульфидных руд и продуктов обогащения [6,
11]. На примере индустриальных минералов Карелии (гранат, амфибол, став-
ролит, кианит и др.) сотрудниками института геологии Карельского научного
центра РАН (Петрозаводск) разработана [13] серия методов направленного из-
менения их технологических свойств (магнитных, люминесцентных, свойств
поверхности, ультразвуковых и др.), обеспечивших повышение эффективности
технологий обогащения, прежде всего нанотехнологий. С позиций ТМ оценено
влияние на процесс обогащения силикатов с удалением газово-жидких вклю-
чений при термообработке, СВЧ-излучением, воздействием мощных электро-
магнитных импульсов и радиационным излучением.
7. Технологами предложены самые разнообразные направленные измене-
ния физико-химических свойств минералов в процессах обогащения Пи. При
направленном изменении свойств минералов на макро-, микро- и наноуровнях
возможно воздействовать как на сам минерал, так и на среду. При различных
видах энергетического воздействия возможно направленно преобразовать
ТСМ, выбрать оптимальный способ модификации, изменив целенаправ-
ленно контрастность сепарируемых минералов и оптимизировав схему
обогащения.
В заключение необходимо подчеркнуть, что высокий научно-теоретичес-
кий потенциал учения Д.П. Григорьева об онтогении минералов дает геоло-
гам, минералогам и технологам новый подход в решении проблем выявления
и оценки ТСМ различных видов МС. Он позволяет проследить изменчивость
эволюции системы месторождение полезного ископаемого → обогатитель-
ная фабрика → хвостохранилище → отвалы, обеспечивая ее комплексную
оценку, управление и прогноз.
СПиСОК ЛиТеРАТУРы
1. Дементьева Г.И., Смирнов Ю.М. изоморфные и полиморфные превращения минера-
лов в техногенезе // Обогащение руд. — 1988. — № 3. — C. 34—37.
2. Изоитко В.М. Технологическая минералогия и оценка руд. — СПб.: Наука, 1997. —
582 с.
3. Конеев Р.И. Наноминералогия золота эпитермальных месторождений Чаткало-Кура-
минского региона (Узбекистан). — СПб.: DELTA, 2006. — 206 с.
4. Котова О.Б. Поверхностные процессы в тонкодисперсных минеральных системах. —
екатеринбург: УрО РАН, 2004. — 194 с.
5. Наноминералогия. Ультра- и микродисперсное состояние минерального вещества. —
СПб.: Наука, 2005. — 581 с.
6. Направленное изменение физико-химических свойств минералов в процессах обога-
щения полезных ископаемых // Плаксинские чтения. — М.: Альтекс, 2003. — 145 с.
7. Остащенко Б. А. Направленное изменение технологических свойств минералов: Ав-
тореф. дис. … д-ра. геол.-минерал. наук. — Сыктывкар: иГ Коми науч. центра УрО
РАН, 1998. — 43 с.
8. Пирогов Б.И., Поротов Г.С., Холошин И.В., Тарасенко В.Н. Технологическая минера-
логия железных руд. — Ленинград: Наука, 1988. — 304 с.
9. Ревнивцев В.И. Роль технологической минералогии в обогащении полезных ископае-
мых // Зап. Всесоюз. минерал. об-ва. — 1982. — Вып. 4. — С. 4—20.
1��ISSN 2218-7472. Записки Українського мінералогічного товариства. 2011, том 8
Будущее технологической минералогии
10. Ревнивцев В.И. Рудоподготовка как новое направление горных наук // Основные на-
правления развития техники и технологии обогащения полезных ископаемых. — Ле-
нинград, 1983. — С. 3—22.
11. Современные методы оценки технологических свойств труднообогатимого и нетра-
диционного минерального сырья благородных металлов и алмазов и прогрессивные
технологии их переработки // Плаксинские чтения. — М.: Альтекс, 2004. — 232 с.
12. Туресебеков А.Х. Конеев Р.И., Каширский С.А., Ахмедов А.М. Дискретное состояние
вещества в рудных и техногенных системах // Минералогическое общество и минера-
логическая наука на пороге XXI века. — СПб.: Мин. об-во при РАН, 1999. — С. 174—
175.
13. Щипцов В.В. Технологическая минералогия индустриальных минералов Карелии //
Минералогия, петрология и минерагения докембрийских комплексов Карелии. — Пет-
розаводск: Карел. НЦ РАН, 2007. — С. 119—123.
14. Юшкин Н.П. Наноминералогия: объекты, функции, перспективы // Минералогичес-
кое общество и минералогическая наука на пороге XXI века. — СПб.: Мин. об-во при
РАН, 1999. — С. 20.
15. Юшкин Н.П. Современная минералогия и новые тенденции ее развития // Новые идеи
и концепции в минералогии. — Сыктывкар, 2002. — С. 8—9.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-57351 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2218-7472 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:31:49Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Українське мінералогічне товариство |
| record_format | dspace |
| spelling | Пирогов, Б.И. 2014-03-07T19:23:59Z 2014-03-07T19:23:59Z 2011 Будущее технологической минералогии / Б.И. Пирогов // Записки Українського мінералогічного товариства. — 2011. — Т. 8. — С. 153-157. — Бібліогр.: 15 назв. — рос. 2218-7472 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57351 549.08+55 ru Українське мінералогічне товариство Записки Українського мінералогічного товариства Матеріали VIII з’їзду Українського мінералогічного товариства Будущее технологической минералогии Future of the technological mineralogy Article published earlier |
| spellingShingle | Будущее технологической минералогии Пирогов, Б.И. Матеріали VIII з’їзду Українського мінералогічного товариства |
| title | Будущее технологической минералогии |
| title_alt | Future of the technological mineralogy |
| title_full | Будущее технологической минералогии |
| title_fullStr | Будущее технологической минералогии |
| title_full_unstemmed | Будущее технологической минералогии |
| title_short | Будущее технологической минералогии |
| title_sort | будущее технологической минералогии |
| topic | Матеріали VIII з’їзду Українського мінералогічного товариства |
| topic_facet | Матеріали VIII з’їзду Українського мінералогічного товариства |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/57351 |
| work_keys_str_mv | AT pirogovbi buduŝeetehnologičeskoimineralogii AT pirogovbi futureofthetechnologicalmineralogy |