Целью планируемых исследований является создание новых гидрометаллургических процессов вскрытия упорного залотосодержащих и медных сульфидных пропродуктов, обеспечивающих высокий уровень энергоэффективности и ресурсосбережения за счет ведения процессов в мягких условиях с применением интенсифицирующих реагентов. Актуальность предлагаемого проекта заключается в необходимости поиска новых способов переработки упорного сырья, т.к. вследствие истощения запасов руд богатых полезных ископаемых и, как следствие, необходимости вовлечения в переработку низкосортных полиметаллических материалов рудного и техногенного происхождения, зачастую содержащих токсичные компоненты (мышьяк, сурьма и др.), действующие производственные технологии не отвечают современным требованиям экономической эффективности, ресурсо- и энергосбережения и экологического контроля.
В рамках выполнения проекта планируется разработка термодинамических моделей выщелачивания сульфидных минералов цветных и благородных металлов в разбавленных растворах серной и азотной кислот при атмосферном давлении, что позволит прогнозировать поведение этих минералов при переработке реальных сульфидных концентратов.
Будут научно обоснованы новые способы интенсификации процессов растворения упорных сульфидных материалов в мягких окислительных условиях посредством введения дополнительных реагентов Fe(III), Cu(II), что позволит достигать эффективности и скорости выщелачивания, сопоставимых с таковыми для традиционных процессов автоклавного выщелачивания, проводимых при высоких концентрациях серной кислоты и давлении.
Планируется получение новых данных о влиянии на кинетику и особенности механизмов растворения изучаемых моносульфидов (пирит, халькопирит, теннантит) в различных сочетаниях при их электрохимическом контакте с учетом их полупроводниковых свойств, зависящих от генезиса минералов. Впервые будут выведены кинетические модели, отражающие влияние одних сульфидных минералов и способа их образования на другие с определением частных порядков по минералам, окислителям, реагентам.
Впервые будут созданы уникальные модели на основе нейронных сетей, позволяющие отследить скрытое влияние характеристик минералов и параметров процессов на эффективность извлечения ценных компонентов в раствор при электрохимическом контакте различных сульфидов путем использования методов глубокого и стохастического обучения сетей. Это позволит установить минералы, присутствие которых в разных системах интенсифицирует и ускоряет процесс растворения более ценных минералов в наибольшей степени.
На основе выполненного комплекса экспериментальных и теоретических исследований будут разработаны новые научно-обоснованные процессы вскрытия сульфидных материалов в условиях низкотемпературного выщелачивания, позволяющие в зависимости от составов, строения, природы образования и пр. вовлекаемого в переработку рудного или техногенного сырья подбирать условия, обеспечивающие высокие показатели технико-экономической эффективности и экологичности производства при внедрении полученных теоретических и экспериментальных результатов в реальном секторе экономики (на металлургических предприятиях).
Ожидаемые результаты:
1. Новые термодинамические модели выщелачивания минералов халькопирита, теннантита, пирита в условиях низкотемпературного автоклавного выщелачивания (в разбавленных растворах серной кислоты), что позволит выявить равновесные условия существования компонентов рассматриваемых гетерогенных систем, а также спрогнозировать поведение этих минералов при переработке реальных сульфидных концентратов.
2. Новые способы интенсификации процессов растворения упорных сульфидных материалов в условиях низкотемпературного автоклавного выщелачивания (использование разбавленных растворов серной кислоты) посредством введения дополнительных реагентов (Fe (III), Cu (II), что позволит достигать эффективности и скорости выщелачивания, сопоставимых с таковыми для традиционных процессов автоклавного выщелачивания, проводимых в жестких условиях (при высоких концентрациях серной кислоты и давлении).
3. Общие кинетические уравнения и кинетические модели для каждого исследуемого сульфидного минерала, отражающие влияние параметров (концентрация реагентов, катализаторов, температура, дисперсность частиц и т.д.) на скорость их растворения; лимитирующие факторы и особенности механизмов изучаемых процессов на разных стадиях выщелачивания.
4. Новые данные о влиянии на кинетику и особенности механизмов растворения изучаемых минералов в различных сочетаниях при их электрохимическом контакте. Это должно позволить определять минералы, присутствие которых в конкретной системе интенсифицирует и ускоряет процесс растворения других минералов, таким образом подбирать условия эффективного вскрытия наиболее ценных компонентов перерабатываемого сырья для извлечения цветных и благородных металлов. На основе этого впервые будут выведены кинетические модели, отражающие влияние одних сульфидных минералов на другие с определением частных порядков по минералам, окислителям, реагентам; установить возможные кинетические ограничения и предложить способы их устранения (образование пассивирующих пленок и пр.).
5. Новые регрессионные модели выщелачивания реальных промышленных концентратов рудного и техногенного происхождения в мягких окислительных условиях, описывающие влияние основных параметров (концентрации реагентов, катализаторов, окислителей, температуры, дисперсности частиц и т.д.) на показатели растворения целевых минералов. Выведенные модели на реальных материалах позволят получить массив данных для обучения нейросети.
6. Новые данные о кинетике выщелачивания предварительно дезинтегрированных образцов индивидуальных минералов и реального сульфидного сырья. Общие кинетические уравнения и кинетические модели для исследуемых материалов, лимитирующие факторы при их растворении в изучаемых условиях.
7. Уникальные математические модели, разработанные на основе обучаемых нейронных сетей, позволяющие прогнозировать взаимное влияние сульфидов в зависимости от заданных параметров и условий, определять те из них, присутствие которых в конкретной системе интенсифицирует и ускоряет процесс растворения других минералов в наибольшей степени; подбирать оптимальные соотношения различных реальных производственных сульфидных материалов рудного и техногенного происхождения, параметров и условий ведения процессов, концентраций реагентов и катализаторов, крупности сырья и т.д. для растворения целевых минералов в мягких условиях.
8. Публикации результатов научных исследований в трудах (тезисах докладов) международных и (или) всероссийских конференций, научных статьях в зарубежных журналах, индексируемых в базах данных Scopus/Web of Science (всего
– не менее 4, из них Q1-Q2 не менее 1), и в научных периодических изданиях из перечня ВАК РФ, учитываемых РИНЦ (не менее 4), с обязательной ссылкой на проведение научно-исследовательской работы, поддержанной РНФ.