За матеріалами Micromeritics Instrument Corporation
Переклад і підготовка: ЛЕМ Україна
Сьогодні в світі спостерігається стабільне зростання попиту на мідь, золото, рідкісноземельні елементи та деякі інші метали. Це змушує гірничодобувні підприємства інтенсифікувати роботи з низькосортними рудами, а також із ще більш складними матеріалами, дотримуючись при цьому суворих вимог щодо екологічної безпеки та енергоефективності. Як результат, все більше поширення набувають технологічні схеми на основі процесу вилуговування, орієнтовані на вилучення з низькосортних поліметалевих руд цільових хімічних елементів. Крім того, провідні компанії також переробляють відходи збагачення руди, розглядаючи їх як перспективні вторинні ресурси.
На тлі таких змін актуальним стає впровадження передових аналітичних методів для визначення характеристик матеріалів і кращого розуміння їхньої поведінки. Це сприяє розвитку так званих Data-Driven технологій видобутку, які використовують реально виміряні дані і тому мають конкурентні переваги по відношенню до традиційних підходів, що значною мірою спираються лише на припущення стосовно властивостей матеріалів.
Як саме обладнання Micromeritics допомагає вирішувати актуальні проблеми
В традиційній гірничодобувній промисловості аналіз матеріалів зазвичай зосереджується на елементному складі. Проте оптимізація технологій вилучення цільових хімічних елементів з низькосортних руд або з перероблених матеріалів потребує також знання інших їхніх фізичних властивостей, як-от площа поверхні, характеристики пористості та густина. Це необхідно для прогнозування показників вилуговування, ефективності реагентів і врешті-решт оцінки загальних результатів застосування конкретного технологічного процесу.
З іншого боку, відданість принципу економічного, соціального та корпоративного управління (ESG, Environmental, Social, and corporate Governance) й принципу досягнення нульового рівня викидів (Net-Zero) змушує гірничодобувні компанії зменшувати енергоспоживання й покращувати моніторинг потоку відходів. Вирішення цих задач також неможливе без точного визначення характеристик матеріалів.
Використання (на додаток до звичайних засобів елементного та мінералогічного аналізу) передового аналітичного обладнання компанії Micromeritics є найкращим шляхом для визначення вищезгаданих характеристик матеріалів.
Густина
Газовий пікнометр Micromeritics AccuPyc дозволяє визначати істину (абсолютну) густину матеріалів, яка є ключовим показником для прогнозування їхньої поведінки під час переробки руди.
На думку Уве Кеніга, менеджера сектору глобальної гірничодобувної промисловості компанії Malvern Panalytical: «При видобутку корисних копалин густина є важливою характеристикою з точки зору керування технологічними процесами, обробки матеріалів та якості продукції».
Крім того, показники густини часто використовуються для швидкої оцінки хімічної чистоти матеріалів перед проведенням ретельного елементного аналізу, наприклад, методом XRF (X-Ray Fluorescence analysis; РентгеноФлуоресцентний Аналіз або РФА). Неочікувані відхилення зразка по значенню густини допомагають операторам виявити потенційну невідповідність матеріалу по хімічному складу та ініціювати його поглиблений XRF-аналіз.
Площа поверхні
Високопродуктивний газосорбційний аналізатор Micromeritics TriStar, окрім всього іншого, дозволяє виконувати швидкий аналіз площі поверхні матеріалів за методом Брунауера-Еммета-Теллера (БЕТ; Brunauer-Emmett-Teller або BET). Це надає можливість вимірювати доступну для проходження хімічних реакцій площу поверхні, яка безпосередньо впливає на ефективність процесів вилуговування й флотації.
За словами Уве: «Коли якість руди знижується, а мінливість її властивостей зростає, аналіз площі поверхні є корисним, в першу чергу, для оптимізації процесів переробки руди, підбору реагентів і досягнення більш високих швидкостей вилучення при менших витратах енергії».
Характеристики пористості
Пориста структура матеріалу визначає його проникність для розчинів вилуговування, шляхи просування цих розчинів через об’єм матеріалу, а також коефіцієнт вилучення металу.
Ртутний порозиметр Micromeritics AutoPore дозволяє визначати такі важливі характеристики, як розподіл пор за розмірами й коефіцієнт загальної пористості (або просто загальну пористість).
«Метод порозиметрії на основі інтрузії ртуті використовується, головним чином, в науково-дослідних центрах та в нафтовій промисловості для визначення проникності й пористості матеріалів з метою оптимізації процесів вилуговування» – каже Уве.
Аналіз розмірів частинок
Розподіл частинок за розмірами безпосередньо впливає на процеси подрібнення, розмелювання, транспортування й сепарування матеріалів, та врешті-решт визначає коефіцієнт вилучення з них металу.
Рентгенівський седиментаційний аналізатор Micromeritics SediGraph дозволяє швидко та точно вимірювати розподіл частинок за розмірами, зокрема, для моніторингу ефективності процесів розмелювання.
Реологічний аналіз
«Реологічні випробування допомагають розробляти системи транспортування матеріалів в гірничодобувній промисловості. Вони гарантують, що порошки та суспензії поводяться належним чином, а також дозволяють виявляти зміни в поведінці матеріалів ще до того, як ці зміни вплинуть на процеси транспортування або обробки» – каже Джек Саад, провідний науковий фахівець з прикладних застосувань компанії Micromeritics.
Порошковий реометр Micromeritics FT4 допомагає оптимізувати транспортування й обробку матеріалів, забезпечуючи при цьому відповідність вимогам ESG в сфері поводження з матеріалами.
Приклад практичного використання
З точки зору вдосконалення гірничодобувних процесів обладнання Micromeritics приносить найбільшу користь у випадках, коли воно використовується спільно з XRF-аналізаторами, в першу чергу, виробництва перевірених компаній-партнерів – Malvern Panalytical та SciAps.
Одним з прикладів такої потужної комбінації є вилучення золота з руди шляхом його вилуговування ціанідом і подальшого адсорбування утвореного комплексу поверхнею активованого вугілля (метод ціанування золота). В цьому процесі прилад TriStar може бути використаний для аналізу за методом BET площі поверхні активованого вугілля, а певний настільний або портативний прилад XRF – для оцінки ступеня чистоти цього матеріалу.
BET-аналіз дає розуміння того, чи залишається структура пор вугілля відкритою й доступною для подальшої адсорбції. В свою чергу, XRF-аналіз надає можливість кількісно оцінити вміст золота, що вже було адсорбовано на вугіллі, а також визначити присутність на його поверхні неорганічних забруднювачів, які можуть блокувати пори. Сукупність отриманих даних дозволяє операторам оперативно знаходити причини погіршення процесу вилучення, а отже й швидко відновлювати його ефективність при мінімальних витратах.
Уве пояснює: «Поєднання BET- та XRF-аналізу – це потужний діагностичний підхід для напрямку золотовидобутку, в якому задіяне активоване вугілля. Ці методи дають взаємодоповнюючі дані, та купно дозволяють отримати набагато чіткіше уявлення про характеристики вугілля, присутність забруднень й коефіцієнт вилучення золота».
Висновки
Умови видобутку корисних копалин стають дедалі складнішими та вибагливішими, а його успішність тепер потребує поглибленого розуміння властивостей і поведінки матеріалів. Формування правильного уявлення стосовно цього питання дозволяє гірничодобувним компаніям підвищити ефективність вилучення цільових хімічних елементів з низькоякісної або вторинної сировини, скоротити кількість відходів і забезпечити роботу на належному рівні відповідальності.
Використання обладнання компанії Micromeritics, яке втілює передові методи визначення характеристик матеріалів, полегшує цю трансформацію, допомагаючи видобувній галузі перейти на якісно новий рівень переробки сировини, що спирається на добре прогнозовані Data-Driven процеси.
