Научно-технический прогресс в обогащении полезных ископаемых

  Совершенно  особое место в истории всей горной науки, в том числе и обогащения полезных ископаемых занимает труд великого русского ученого М.В.Ломоносова "Первые основания металлургии, или рудных дел" (1763 г.).

  М.В.Ломоносов смотрел на обогащение руд не только с точки зрения повышения в них содержания металлов, но и с точки зрения улучшения качественных показателей дальнейшей металлургической переработки, например снижение потерь при плавке в результате удаления летучих компонентов.

  Пятая часть труда посвящена отделению  металлов и минералов из руд. В  ней последовательно изложены способы  дробления, рудоразборки, измельчения, мокрого обогащения, преимущественно шлюзового, а также отмучивания в чанах. Исходя из их описания, можно составить схему обогащения.

  Многие  ценные положения были изложены М.В.Ломоносовым  и в других его работах, относящихся  к горному делу, геологии и написанных им в период I741-I763 гг. Исключительное значение для истории обогащения полезных ископаемых имеет второе прибавление к "Первым основаниям металлургии" - трактат "О слоях земных". В высказанных здесь суждениях Ломоносов не отрывает одни явления природы от других, а рассматривает их как единое целое, связывая образование минералов и горных пород с геологическими процессами. Такой подход ученого полностью отвечает современным взглядам на эти вопросы.

  На  рубеже ХVIII-XIX вв. был опубликован трехтомный труд И.Ф.Германа "Сочинения о сибирских рудниках и заводах" (1797-1807 гг.). Он содержал описание и горнотехнические характеристики наиболее важных районов добычи и переработки золота, серебра, меди и других металлов, особенно в Сибири.

  Обогащение  сводилось к следующим операциям: дробление, измельчение, промывка на ручных и машинных вашгердах. В работе подробно рассказано о постройке и действии вашгердов, ведении промывки.

  На  протяжении нескольких десятилетий  отечественная горно-техническая литература не пополнилась сколько-нибудь значительными произведениями. Для объяснения причин такого явления, необходимо хотя бы вкратце охарактеризовать социально-экономическое положение, которое сложилось в первой половине XIX в. и оценить его влияние на горно-металлургическое производство.

  Начиная со второй четверти XIX в., в промышленности России стал все больше применяться вольно-наемный труд. Экономические потребности страны, строительство железных дорог, наконец, потребности в военных материалах вызывали настоятельную необходимость в качественном усовершенствовании добывающей и перерабатывающей промышленностях.

  Произошли перемены и в технической реконструкции  горно-обогатительных предприятий. Одним из основных достижений явилось внедрение в 30-е гг. XIX в. Ефимом Черепановым паровых машин, построенных впервые на Урале на Нижне-Тагильском,а затем на Кыштымском заводах. Россия была богата талантливыми изооретателями, которые часто оыли простыми самоучками. Однако применение новых изобретений, и вообще технический прогресс не находили должного развития в условиях крепостного хозяйства.

  Несмотря  на неблагоприятные условия, горнозаводская техника все же добилась известных  успехов. Русский металл высоко ценился  за границей. Превосходство качества русского железа послужило, например, даже поводом к подделке иностранными заводчиками русского клейма. При покупке русскому железу, хотя оно и стоило дороже, отдавалось предпочтение.

  Рост  потребления металлов требовал развития горно-перерабатывающей промышленности. Для освоения и усовершенствования горной техники необходимы были специальные кадры, а также соответствующие учебники и книги по горному делу.

  В этих условиях в 1841 г. был опубликован трехтомный Горный словарь" Григория Ивановича Спасского (1783-1864).

  Реформа 1861 г. способствовала развитию новых  общественно-экономических отношений во всех областях русской промышленности, включая и горную. Во второй половине XIX в. по сравнению с первой, значительно возросла добыча золотых, железных руд и каменного угля. Сдвиги в горной промышленности, наблюдающиеся в России в конце XIX в. стимулировали развитие всей горной науки, в том числе и обогащения полезных ископаемых. [1]

  Перед обогащением руду, как правило, приводят в такое состояние, при котором содержащиеся в ней минералы будут как можно полнее освобождены от сростков друг с другом. Это достигается при дроблении и измельчении руды и сортировкой измельченного материала по крупности грохочением или классификацией. В свою очередь полученный концентрат необходимо подготовить к металлургической переработке путем его обезвоживания.

  Таким образом, процесс обогащения слагается  из подготовки руды к обогащению, собственно обогащения и первичной подготовки концентрата к металлургической переработке.

  Дробление и измельчение, сортировку по крупности  и обезвоживание широко используют также непосредственно и в металлургическом производстве в качестве подготовительных и вспомогательных операций.

  Большинство операций обогатительной технологии проводят в водной среде. Механическая смесь твердых материалов с жидкостью, обладающая текучестью, называется пульпой. Содержание воды в пульпах может быть сколь угодно большим.

  Предварительное обогащение рудного сырья значительно  более дешевыми методами по сравнению с металлургическими обеспечивает следующее:

  1) повышает комплексность использования  исходного сырья за счет выделения  ценных компонентов в отдельные концентраты, пригодные для дальнейшей самостоятельной металлургической переработки;

  2) удешевляет стоимость последующих металлургических операций и снижает себестоимость получаемых металлов в первую очередь за счет сокращения объема перерабатываемых материалов;

  3) позволяет перерабатывать бедные  руды, непригодные для прямой  металлургической переработки.

  [2] 
 
 
 
 
 
 

  И.Н. Плаксин - выдающийся учёный в области  обогащения полезных ископаемых

  Игорь Николаевич Плаксин родился 8 октября 1900 г. в семье интеллигентов в  г. Уфе. В 1918 г. окончил Уфимское реальное училище и поступил в Омский политехнический  институт на химический факультет. С самого детства Игорь интересовался многими вещами, но больше всего книгами - страстную любовь к ним он сохранил на всю жизнь.

  В 1920 г. И.Н.Плаксин поступил на горнозаводское отделение Дальневосточного политехнического института (вскоре преобразованного в Дальневосточный государственный университет) в г. Владивостоке и в мае 1926 г. окончил его, получив звание горного инженера. Темы, выбранные Игорем Николаевичем для диплома, были связаны с обогащением полезных ископаемых и гидрометаллургией. Этой тематике он остался верен до конца своих дней.

  Уже в годы студенчества у И.Н.Плаксина появилась тяга к научным исследованиям. Без отрыва от учебы он работал  ответственным лаборантом-исследователем и аналитиком в химико-металлургической лаборатории. В 1923 г. И.Н.Плаксина избирают научным сотрудником по кафедре общей и неорганической химии. Кроме того, он ведет занятия по физической и технической химии. О возрастающем авторитете И.Н.Плаксина среди научной общественности университета свидетельствует и его избрание ученым секретарем Дальневосточного филиала русского физико-химического общества и Научно-технического общества при университете.

  В дальнейшем большую роль в формировании И.Н.Плаксина как ученого сыграл Институт химии АН СССР в Ленинграде, куда он был направлен для продолжения и завершения исследования по металлургии золота. В 1927 г. уже работал в лаборатории, возглавляемой директором института академиком Н.С.Курнаковым. Используя созданные Курнаковым методы физико-химического анализа, Плаксин впервые в гидрометаллургии детально изучил систему золото-ртуть, являющуюся теоретической основой амальгамации – одного из важных методов в те годы извлечения золота из руд. Результаты исследований он доложил на V Менделеевском съезде в 1928 г. В личном деле И.Н.Плаксина сохранился документ, подписанный академиком А.А.Скочинским, где дана весьма высокая оценка этих работ Плаксина.

  В 1928 г. И.Н.Плаксина пригласили работать в Московскую горную академию. Именно здесь завершилось формирование Плаксина как крупного ученого и  организатора. Он постепенно становится одним из ведущих ученых страны, умелым руководителем больших научных коллективов. В 1930 г. из состава Московской горной академии выделился ряд самостоятельных институтов, среди которых - Московский институт цветных металлов и золота. В этом институте была создана кафедра металлургии благородных металлов, которую возглавил 30-летний профессор И.Н.Плаксин.

  Даже  сейчас, в период быстрого роста  научной молодежи, профессор в 30 лет - большая редкость. В 30-е годы такой молодой профессор, да еще  руководитель кафедры - явление исключительное. Это подтверждает яркие способности И.Н.Плаксина как ученого и организатора науки. Поэтому неудивительно, что уже в 1932 г. Игорь Николаевич становится заместителем директора Московского института цветных металлов и золота по научной и учебной работе. В эти же годы он является научным руководителем НИС Золото и консультантом Гипрозолото. В 1937 г. И.Н.Плаксин защитил докторскую диссертацию по гидрометаллургии золота, которая затем вошла во все учебники и стала классической.

  Суммируя  вклад И.Н.Плаксина в гидрометаллургию, следует констатировать, что он разработал физико-химические основы амальгамации и выщелачивания, исследовал систему "золото-ртуть" детально изучил явление “утомляемости” цианистых растворов, кинетику растворения металлов и образование на их поверхности пассивирующих пленок, предложил методы интенсификации цианирования в автоклавах с применением кислорода и озона, новые растворители золота и др. За фундаментальный труд "Гидрометаллургия" (1951 г.) И.Н.Плаксин совместно с Д.М.Юхтановым были удостоены Государственной премии СССР. Книга впитала все наиболее существенное, что сделали в гидрометаллургии И.Н.Плаксин и представители его школы, особенно в области теоретических основ.

  Как известно, гидрометаллургия и обогащение полезных ископаемых - области во многом смежные. Компетентность И.Н.Плаксина в вопросах обогащения полезных ископаемых сослужила большую службу нашей промышленности еще в годы Великой Отечественной войны. По заданию Наркома цветной металлургии И.Н.Плаксин совместно с К.Л.Пожарицким делал научно-технические экспертизы для уральских и сибирских заводов цветной металлургии.

  Изучая  научное наследие И.Н.Плаксина, невольно обращаешь внимание на его стремление к обобщениям и на его прозорливость. Эти черты ярко проявились уже  в 30-е годы, когда были опубликованы такие известные работы И.Н.Плаксина как "Обработка золотых руд" (1932 г.), "Металлургия золота, серебра и платины", ч.1. Физико-химические основы" (1935 г.); Взаимодействие сплавов и самородного золота с ртутью и цианистыми растворами " (1937 г.) и, наконец, в 1937 г. - вторая часть учебника «Металлургия золота, серебра и платины». С выходом в свет этих работ отечественная металлургия получила самую передовую и совершенную теоретическую базу производства благородных металлов.

  В своих работах независимо от того, носили ли они преимущественно теоретический  или технологический характер, И.Н.Плаксин  всегда выступал как ученый и инженер. Его теоретические исследования отличались практической целенаправленностью, а технологические - выполнялись на высоком теоретическом уровне. Этим и объясняется, что все работы И.Н.Плаксина - теоретически обоснованы и практически актуальны.

  Неудивительно, что Плаксина всегда интересовала проблема интенсификации технологических процессов. К их числу относятся: электроамальгамация, активная амальгамация платины, цианирование под давлением воздуха, цианирование в атмосфере кислорода, цианирование с применением озона, осаждение золота из пульпы цинковой амальгамой. Игорь Николаевич впервые выдвинул вопрос о важности для гидрометаллургии и обогащения форм нахождения благородных металлов в рудах и продуктах их переработки; выполненные в этой области исследования имеют принципиальное значение.

  Совместно с сотрудниками им изучены формы  нахождения золота в кварцевых и сульфидных рудах, разработаны методы изучения тонкодисперсного золота, установлены формы потерь золота с хвостами амальгамации, цианирования и флотации. Обширные исследования были проведены по изучению форм нахождения некоторых цветных металлов в рудах Норильского месторождения. Найденные новые решения в области гидрометаллургии и обогащения полезных ископаемых выдвинули отечественную науку на передовые рубежи.