Мировая переработка калийно-магниевых солей превышает 80 млн т в год. Существующие методы обогащения сильвинитовых руд, особенно с повышенным содержанием нерастворимого в воде остатка, основаны на тонком измельчении всей перерабатываемой руды, обесшламливании, флотации и обезвоживании.
Воздействие калийной промышленности на окружающую среду велико и охватывает многие природные компоненты. Основной спецификой калийного производства является накопление значительного количества отходов в шламохранилищах и солеотвалах. Отходы представлены легкорастворимыми компонентами (хлоридами калия, натрия и магния) и содержат большое количество микроэлементов (стронций, марганец, никель, кобальт, хром, цинк и др.), а также реагентов, используемых для обогащения полезных ископаемых. Стоки и фильтраты из солеотвалов и шламохранилищ являются основными источниками загрязнения окружающей среды, они загрязняют поверхностные и подземные воды, на загрязненных почвах происходит замена растительных сообществ на более устойчивые к повышенному содержанию солей и микроэлементов, что приводит к трансформации зональных ландшафтов. Охрана окружающей среды, защита ее от отрицательного влияния растущей горно-химической промышленности вызывают необходимость проведения исследования по созданию безводной технологии переработки калийных руд, в частности по разработке сухих методов их обогащения.
Известны исследования по созданию сухих способов переработки калийных руд в части сухого дробления до конечной крупности, использования сухой магнитной сепарации, электростатической сепарации. Однако практически все предложенные технологии сухой переработки калийных руд требуют их предварительной термической обработки.
Установлено, что термическая обработка сильвинитовых руд позволяет существенно изменить структурно-реологические свойства их суспензий, а также оказывает положительное воздействие на процесс их дальнейшей флотации.
В то же время до настоящего времени отсутствуют сведения о практическом использовании процессов обогащения калийных руд с предварительной термообработкой, что, по-видимому, обусловлено большими затратами на термическую обработку всей массы руды в традиционных тепловых агрегатах.
В рамках проекта изучено влияние термохимического модифицирования на структуру минералов, составляющих сильвинитовые руды с применением методов высокотемпературной рентгендифракционной съемки, лазерной оценки шероховатости минеральной поверхности и рентгеновской микротомографии. Установлено, что термообработка сильвинитовой руды в диапазоне 100–500°С незначительно влияет на структуру солевых минералов галита и сильвина, но существенно изменяет структуру минералов, входящих в нерастворимую фракцию, что оказывает влияние на технологические свойства сильвинитовых руд.
С целью сокращения энергетических затрат на термообработку предложено использовать СВЧ-нагрев, обеспечивающий избирательный нагрев минералов, входящих в нерастворимую фракцию. Показано, что при СВЧ-нагреве изменение технологических свойств сильвинитовой руды аналогично наблюдаемому при конвекционном нагреве. Установлены оптимальные параметры СВЧ-нагрева калийных руд для обеспечения термохимического модифицирования.
Разработана оригинальная методика оценки энергозатрат на дезинтеграцию руд в молотковых дробилках. Исследование процесса дезинтеграции сильвинита в молотковой дробилке, позволило установить зависимости, описывающие влияние основных параметров работы дробилки, а также температуры разрушаемого материала на физические характеристики получаемых продуктов дробления, учитывающие, в том числе, затраты электроэнергии на их разрушение. Полученные результаты исследований могут быть использованы при разработке математической модели разрушения материалов в молотковой дробилке.
Установлено, что термообработка сильвинтовой руды приводит к снижению пористости рудных кусков, содержащих нерастворимую минеральную фазу, которая в процессе термообработки подвергается аморфизации. Высказано предположение, что увеличение энергозатрат на дезинтеграцию калийных руд при термообработке связано, в основном, с изменением физико-механических свойств рудной массы, влияющих на ее поведение в рабочем объеме молотковой дробилки.
Установлены оптимальные значения параметров и режимов флотации калийных руд, подверженных термохимическому модифицированию. Термическая СВЧ-обработка руды оказывает положительное влияние на результаты флотационных опытов. Потери хлористого калия с хвостами флотации при обработке пробы руды СВЧ уменьшаются, при расходе депрессора шламов 200 г/т руды содержание хлористого калия уменьшается с 2,27 % до 1,41-1,65 %. Качество чернового концентрата при обработке СВЧ имеет более высокое значение, извлечение хлористого калия в черновой концентрат увеличивается от 95,09 % (без обработки) до 96,77 % (при обработке СВЧ) при расходе депрессора шламов 200 г/т руды. Предварительная обработка пробы руды СВЧ до дробления в молотковой дробилке показала более резкое увеличение качества чернового концентрата при увеличении расхода депрессора в отличии от проведения СВЧ после дробления руды.
Представлен доклад по выполненным исследованиям на XXIX Международном конгрессе по обогащению полезных ископаемых (Москва) на тему: Hydro- and thermochemical modification of ores containing argillaceous varieties.
В течение 2018 г. опубликовано 3 статьи в журналах, индексируемых в базах данных «Скопус» (Scopus) (см. п. 1.7 отчета о выполнении проекта). Зарегистрировано 1 исключительное право на результаты интеллектуальной деятельности (см. п. 1.8 отчета о выполнении проекта).
