blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2022-7-511-518blackmet-2345Research ArticleЭКОЛОГИЯ И РАЦИОНАЛЬНОЕ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕECOLOGY AND RATIONAL USE OF NATURAL RESOURCESИсследование процессов выщелачивания металлов из хвостов обогащения рудMetal leaching from ore dressing tailingshttps://orcid.org/0000-0002-1181-8452ГоликВ. И.GolikV. I.

Владимир Иванович Голик, д.т.н., профессор кафедры «Горное дело», Северо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет); профессор кафед­ры «Металлургия», Московский политехнический университет

Россия, 363021, Республика Северная Осетия – Алания, Владикавказ, ул. Николаева, 44

Россия, 107023, Москва, ул. Большая Семеновская, 38

Vladimir I. Golik, Dr. Sci. (Eng.), Prof. of the Chair of Mining Engineering, North Caucasian Institute of Mining and Metallurgy (State Technological University); Prof. of the Chair of Metallurgy, Moscow Polytechnic University

44 Nikolaeva Str., Vladikavkaz, Republic of North Ossetia – Alania 362021, Russian Federation

38 Bol’shaya Semenovskaya Str., Moscow 107023, Russian Federation

v.i.golik@mail.ruГабараевО. З.GabaraevO. Z.

Олег Знаурович Габараев, д.т.н., профессор, заведующий кафед­рой «Горное дело»

Россия, 363021, Республика Северная Осетия – Алания, Владикавказ, ул. Николаева, 44

Oleg Z. Gabaraev, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Head of the Chair of Mining Engineering

44 Nikolaeva Str., Vladikavkaz, Republic of North Ossetia – Alania 362021, Russian Federation

kafedra-trm@skgmi-gtu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8171-0749РазореновЮ. И.RazorenovYu. I.

Юрий Иванович Разоренов, д.т.н., профессор, ректор

Россия, 346428, Рос­товс­кая обл., Новочеркасск, ул. Просвещения, 132

Yurii I. Razorenov, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Rector

132 Prosveshcheniya Str., Novocherkassk, Rostov Region 346428, Russian Federation

yiri1963@mail.ruМасленниковС. А.MaslennikovS. A.

Станислав Александрович Масленников, к.т.н., доцент, заведую­щий кафедрой «Строительство и техносферная безопасность»

Россия, 346500, Ростовская обл., Шахты, ул. Шевченко, 147

Stanislav A. Maslennikov, Cand. Sci. (Eng.), Assist. Prof., Head of the Chair of Construction and Technosphere Safety

147 Shevchenko Str., Shakhty, Rostov Region 346500, Russian Federation

maslennikovsa@mail.ruСеверо-Кавказский государственный технологический университет; Московский политехнический университетРоссияNorth Caucasian Institute of Mining and Metallurgy (State Technological University); Moscow Polytechnic UniversityRussian FederationСеверо-Кавказский государственный технологический университетРоссияNorth Caucasian Institute of Mining and Metallurgy (State Technological University)Russian FederationЮжно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. ПлатоваРоссияPlatov South-Russian State Polytechnic UniversityRussian FederationИнститут сферы обслуживания и предпринимательства (филиал) Донского государственного технического университетаРоссияInstitute of Service and Entrepreneurship (Branch) of the Don State Technical UniversityRussian Federation202227072022657511518Copyright © Голик В.И., Габараев О.З., Разоренов Ю.И., Масленников С.А., 20222022Голик В.И., Габараев О.З., Разоренов Ю.И., Масленников С.А.Golik V.I., Gabaraev O.Z., Razorenov Y.I., Maslennikov S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/2345

Обозначена проблема истощения доступных минерально-сырьевых ресурсов и охарактеризованы причины ее актуализации из-за неполного извлечения металлов из добытых руд. Авторы отмечают, что стратегией горной отрасли может быть использование нетрадиционных технологий добычи металлов в рамках комбинирования традиционных и инновационных технологий выщелачивания. Обосновано, что утилизация хвостов обогащения, формирование алгоритма процессов и инженерный прогноз перспектив новой технологии являются реальным направлением развития горного производства. Статья описывает методику экспериментального обоснования возможности безотходной утилизации хвостов обогащения железистых кварцитов Курской магнитной аномалии. Приведены матрицы планирования и результаты сравнения технологий традиционного выщелачивания хвостов обогащения в агитаторах и выщелачивания в скоростной мельнице-дезинтеграторе с регрессионным анализом экспериментальных данных и графической интерпретацией. Дана справка о процессах механоактивации, как реальной возможности улучшения показателей процессов переработки металлосодержащего сырья, в том числе при вовлечении в производство хвостов обогащения. Полученные результаты экспериментов могут быть востребованы в гидрометаллургических процессах, включая выщелачивание металлов из хвостов обогащения, повышая их извлечение. Приведены сведения о содержании металлов во вторичных хвостах после выщелачивания в дезинтеграторе с механохимической активацией процессов. Авторы обозначили направления совершенствования процессов подготовки металлосодержащего сырья к выщелачиванию в дезинтеграторах-активаторах. Показано, что экономическая эффективность безотходной утилизации хвостов обогащения слагается стоимостью извлеченных металлов, сырья для смежных отраслей и снижения ущерба окружающей среде от хранения токсичных хвостов первичной переработки.

The problem of depletion of available mineral resources is identified and the reasons for its actualization are characterized due to incomplete extraction of metals from mined ores. It is noted that the strategy of the mining industry may be the use of unconventional technologies of metal extraction within the framework of combining traditional technologies with innovative leaching ones. It is proved that utilization of enrichment tailings, formation of the processes algorithm and engineering forecast of the prospects of the new technology are the real directions of mining production development. The paper considers a method of experimental substantiation of the possibility of waste-free utilization of ferruginous quartzite dressing tailings from the Kursk Magnetic Anomaly. The planning matrices and the results of comparing the technologies of traditional leaching of dressing tailings in conditioners and leaching in a high-speed disintegrator mill are presented with regression analysis of experimental data and graphical interpretation. A reference is given on the processes of mechanical activation, as a real opportunity to improve the indicators of  the processing metal-containing raw materials, including involving dressing tailings in production. The experimental results obtained can be used in hydrometallurgical processes, including leaching of metals from dressing tailings, increasing the extraction of metals with a higher content. The  paper considers the data on the metals content in secondary tailings after leaching in a disintegrator with mechanochemical processes activation. The directions of improvement of preparation of metal-containing raw materials for leaching in conditioners – disintegrators are indicated. The economic efficiency of waste-free disposal of dressing tailings is composed of the cost of extracted metals, raw materials for related industries and reducing environmental damage from the storage of toxic tailings of primary processing.

горное производствохвосты обогащенияметодикаэкспериментжелезистые кварцитыminingdressing tailingsmethodologyexperimentferruginous quartzitesReferencesГолик В.И., Ляшенко В.И. Новые технологии и технические средства для утилизации хвостов обогащения руд // КАЗАНТИП-ЭКО-2016. Инновационные пути решения актуальных проблем базовых отраслей, экологии, энерго- и ресурсосбережения: Сборник трудов XXIV Международной научно-практической конференции, 6 – 10 июня 2016 г., Харьков. Харьков: УкрНТЦ «Энергосталь», 2016. С. 284–297.Golik V.I., Lyashenko V.I. New technologies and technical means for utilization of ore dressing tailings. In: KAZANTIP-ECO-2016. Innovative Ways to solve Urgent Problems of Basic Industries, Ecology, Energy and Resource Saving: Transactions of the XXIV Int. Sci.-Pract. Conf., June 6-10, 2016, Kharkiv. Kharkiv: UkrNTTs Ener­gostal', 2016, рр. 284–297. (In Russ.).Sinclair L., Thompson J. In situ leaching of copper: Challenges and future pro spects // Hydrometallurgy. 2015. Т. 157. Р. 306–324. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2015.08.022Sinclair L., Thompson J. In situ leaching of copper: Challenges and future prospects. Hydrometallurgy. 2015, vol. 157, рр. 306–324. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2015.08.022Валиев Н.Г., Пропп В.Д., Вандышев А.М. Кафедре горного дела УГГУ – 100 лет // Известия вузов. Горный журнал. 2020. № 8. С. 130–143.Valiev N.G., Propp V.D., Vandyshev A.M. The 100th Anniversary of the UGSU Chair of Mining. Izvestiya vuzov. Gornyi zhurnal. 2020, no. 8, рр. 130–143. (In Russ.).Голик В.И., Дмитрак Ю.В., Разоренов Ю.И., Масленников С.А., Ляшенко В.И. Механохимическая технология извлечения железа из хвостов обогащения // Известия вузов. Черная металлургия. 2021. Т. 64. № 4. С. 282–291. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-4-282-291Golik V.I., Dmitrak Yu.V., Razorenov Yu.I., Maslennikov S.A., Lyashenko V.I. Mechanochemical technology of iron extraction from enrichment tailings. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2021, vol.  64, no. 4, рр. 282-291. (In Russ.). https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-4-282-291Doifode S.K., Matani A.G. Effective industrial waste utilization technologies towards cleaner environment // International Journal of Chemical and Physical Sciences. 2015. Vol. 4. Р. 536–540.Doifode S.K., Matani A.G. Effective industrial waste utilization technologies towards cleaner environment. International Journal of Chemical and Physical Sciences. 2015, vol. 4, рр. 536–540.Клюев Р.В., Босиков И.И., Майер А.В., Гаврина О.А. Комплексный анализ применения эффективных технологий для повышения устойчивого развития природно-технической системы // Устойчивое развитие горных территорий. 2020. № 2. С. 283–290.Klyuev R.V., Bosikov I.I., Maier A. V., Gavrina O.A. Comprehensive analysis of the use of effective technologies to improve the sustainable development of natural- technical system. Ustoichivoe razvitie gornykh territorii. 2020, no. 2, рр. 283–290. (In Russ.).De Oliveira D.M., Sobral L.G.S., Olson G.J., Olson S.B. Acid leaching of a copper ore by sulphur-oxidizing microorganisms // Hydrometallurgy. 2014. Vol. 147–148. Р. 223–227. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2014.05.019De Oliveira D.M., Sobral L.G.S., Olson G.J., Olson S.B. Acid leaching of a copper ore by sulphur-oxidizing microorganisms. Hydro­metallurgy. 2014, vol. 147–148, рр. 223–227. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2014.05.019Голик В.И. К проблеме охраны окружающей среды российского Донбасса // Безопасность труда в промышленности. 2022. № 2. С. 32–38.Golik V.I. To the problem of environmental protection of the Russian Donbass. Bezopasnost’ truda v promyshlennosti. 2022, no. 2, рр. 32–38. (In Russ.).Половов Б.Д., Валиев Н.Г., Кокарев К.В. Особенности имитационного анализа уровней геомеханических рисков горнотехнических объектов // Горный журнал. 2016. № 12. С. 8–13.Polovov B.D., Valiev N.G., Kokarev K.V. Features of simulation analysis of geomechanical risk levels in mines. Gornyi zhurnal. 2016, no. 12, рр. 8–10. https://doi.org/10.17580/gzh.2016.12.02Hu Z., Wang P., Li J. Ecological restoration of abandoned mine land in China // Journal of Resources and Ecology. 2012. Vol. 3. No. 4. Р. 289–296. https://doi.org/10.5814/j.issn.1674-764x.2012.04.001Hu Z., Wang P., Li J. Ecological restoration of abandoned mine land in China. Journal of Resources and Ecology. 2012, vol. 3, no. 4, рр.  289–296. https://doi.org/10.5814/j.issn.1674-764x.2012.04.001Karimi N.S., Atashpanjeh A., Mollaei F.M.R. Design considerations of heap leaching at Sarcheshmeh copper open pit mine // 17th Int. Mining Congress and Exhibition of Turkey – IMCET 2001. 2001. Р. 513–516.Karimi N.S., Atashpanjeh A., Mollaei F.M.R. Design considerations of heap leaching at Sarcheshmeh copper open pit mine. In: 17th Int. Mining Congress and Exhibition of Turkey — IMCET 2001. 2001, рр. 513–516.Еремеева Ж.В., Шарипзянова Г.X. Состав диффузионных слоев и влияние типа активатора на структуру получаемых при диффузионном хромосилицировании порошковых материалов // Технология металлов. 2007. № 7. С. 35–37.Eremeeva Zh.V., Sharipzyanova G.Kh. Composition of diffusion layers and the effect of activator type on structure of powder materials obtained during diffusion chromosilication. Tekhnologiya metallov. 2007, no. 7, рр. 35–37. (In Russ.).Randolf E., Miller Sh., Miller G. Minimizing acid consumption in mixed oxide/supergene and sulfide heap leach // Proceedings of the 3rd Int. Conf. on Heap Leach Solution. Lima. 2015. Р. 36–44.Randolf E., Miller Sh., Miller G. Minimizing acid consumption in mixed oxide/supergene and sulfide heap leach. In: Proceedings of the 3rd Int. Conf. on Heap Leach Solution. Lima. 2015, рр. 36–44.Haverkamp R.G., Kruger D., Rajashekar R. The digestion of New Zealand ilmenite by hydrochloric acid // Hydrometallurgy. 2016. Vol. 163. Р. 198–203. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2016.04.015Haverkamp R.G., Kruger D., Rajashekar R. The digestion of New Zealand ilmenite by hydrochloric acid. Hydrometallurgy. 2016, vol.  163, рр. 198–203. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2016.04.015Петров Ю.С., Хадзарагова Е.А., Соколов А.А., Шарипзянова Г.Х., Таскин А.В. Основные принципы получения, передачи и хранения информации о параметрах техногенного цикла горно-металлургического предприятия // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2020. № 11–1. С. 178–188. http://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-111-0-178-188Petrov Yu.S., Khadzaragova E.A., Sokolov A.A., Sharipzyano­va  G.Kh., Taskin A.V. Acquisition, transmission and storage of information on production-induced cycle in mining and metallurgy: Outlines. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2020, no.  11–1, рр. 178–188. (In Russ.). http://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-111-0-178-188Vrancken C., Longhurst P.J., Wagland S.T. Critical review of real-time methods for solid waste characterisation: Informing material recovery and fuel production // Waste Management. 2017. Vol. 61. Р. 40–57. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.01.019Vrancken C., Longhurst P.J., Wagland S.T. Critical review of real-time methods for solid waste characterisation: Informing material recovery and fuel production. Waste Management. 2017, vol. 61, рр.  40–57. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.01.019Голик В.И., Разоренов Ю.И., Пузин В.С., Стась Г.В. Дифференцированная оценка устойчивости обнажений горных пород при подэтажно-камерной системе разработки с закладкой // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2021. № 5. С. 85–93.Golik V.I., Razorenov Yu.I., Puzin V.S., Stas’ G.V. Differentiated assessment of the stability of rock outcrops in a sub-store-chamber processing system with an attel. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 2021, no. 5, рр. 85–93. (In Russ.).Wang H., He Y., Duan C., Zhao Y., Tao Y., Ye C. Development of mineral processing engineering education in China University of Mining and Technology // Advances in Intelligent and Soft Computing. 2012. Vol. 141 AISC. Р. 77–83. https://doi.org/10.1007/978-3-642-27948-5_11Wang H., He Y., Duan C., Zhao Y., Tao Y., Ye C. Development of mineral processing engineering education in China University of Mining and Technology. Advances in Intelligent and Soft Computing. 2012, vol. 141 AISC, pp. 77–83. https://doi.org/10.1007/978-3-642-27948-5_11

The authors declare that there are no conflicts of interest present.