Принцип создания инновационной технологии переработки золотосодержащего минерального сырья

© Н.А. Леоненко, 2014

УДК 622.7 Н.А. Леоненко

ПРИНЦИП СОЗДАНИЯ ИННОВАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩЕГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ*

Выявлены и систематизированы принципы создания инновационной технологии, что позволит в дальнейшем определить критерии эффективности новой технологии в горном деле. На примере исследований по воздействию лазерного излучения на дисперсное минеральное сырье, показана возможность извлечения субмикронного золота из техногенных россыпей.

Ключевые слова: инновация, принцип, лазерная обработка, дефрагментация, агломерация, минеральное сырье, техногенное продукты.

Фундаментальная наука является основой для научно-технического прогресса в целом. Такие исследования стоят на самой начальной ступени инновационного процесса. Инновации (нововведения) представляют собой количественные и качественные изменения технической базы производства и механизма управления предприятием. Инновации - не только технический, но и экономический, и социальный термин. Новые знания не равнозначны инновации, они предшествуют ей, и только будучи примененными на практике они превращаются в инновации [1]. Инновации можно классифицировать следующим образом:

• научно-технологические инновации, направленные на создание и освоение в производстве новой продукции, технологии, модернизацию оборудования, реконструкцию зданий, реализацию мероприятий по охране окружающей среды;

• производственные инновации, ориентированные на расширение производственных мощностей, диверсификацию производственной деятельности;

• экономические инновации, связанные с изменением методов планирования производственной деятельности;

• торговые инновации, направленные на целевые изменения сбытовой деятельности;

• социальные инновации, связанные с улучшением условий труда, социального обеспечения коллектива;

• инновации в области управления, направленные на улучшение организационной структуры, методов принятия решений.

Исходными положениями в развитии научно-технической разработки могут выступать следующие выявленные принципы создания инновационной технологии, отраженные в таблице.

В настоящее время определенную проблему представляет трудно-обога-тимое и техногенное минеральное сырье, в том числе и золотосодержащее [2]. В Дальневосточном федеральном округе более чем за вековой период добычи золота накоплен большой объем техногенных образований россыпных месторождений. Известно, что существуют отличия в поведении тонкого и относительно крупного зо-

* Статья подготовлена по государственному контракту № 6.552.11.7027 на выполнение научно-исследовательских работ от 29 апреля 2011 г. с Министерством образования и науки России.

Таблица

Принципы создания инновационной технологии

№ п/п Наименование принципа Характеристика принципа

1 Приоритет инноваций над традиционными технологиями Приоритет инновационной деятельности над традиционным производством предусматривает признание за наукой ведущей роли в системе продуктивных сил. Новые знания, полученные в процессе проведения НИР, генерируют идеи, технические решения в виде патентов на изобретения, обеспечивающие конкурентоспособность технологий.

2 Обеспечение научного и научно-технического творчества, правовой охраны интеллектуальной собственности В контексте инновационной деятельности предусматривается постановка определенной прикладной проблемы, решение которой может дать коммерческие результаты. Государство не должно интересовать, какие научные методы используют ученые, однако полученные результаты должны быть защищены законодательством.

3 Экономичность инновационных технологий Принцип экономичности инновационных технологий означает, что выделенные на нововведения ресурсы оправданы лишь тогда, когда они приводят к коммерческому успеху.

4 Концентрация ресурсов на приоритетных направлениях развития науки и техники Важнейшей функцией государственного регулирования в условиях рынка становится определение приоритетных направлений инновационной деятельности и ресурсное обеспечение соответствующих научных разработок

5 Междисциплинар-ность инновационной технологии Инновационные технологии можно переориентировать на решение других возникающих проблем инновационного направления

6 Интеграция образования, науки и частного партнерства Обеспечение принципа позволит установить связи между системой образования и научно-производственными системами, что ускорить темпы развития инновационных технологий

7 Содействие развитию международного сотрудничества Содействие развитию международного сотрудничества обеспечит для инновационной сферы международный трансферт технологий (в том числе информационных), приведет к увеличению иностранных инвестиций

Рис. 1. Электронные микрофотографии исходных образцов

Рис. 2. Электронные микрофотографии агломератов с высоким содержанием золота в исходных минеральных средах

эффективных методов, позволяющих достичь прироста при извлечении золота и других тяжелых металлов, является обработка минерального сырья лазерным излучением [5-10].

Разработка новых наукоемких технологий, по мнению автора, в большей степени зависит от комплекса научных исследований, в том числе и экспериментальных. Представленная экспериментальная работа проведена с золотосодержащими минеральными объектами, представленными на рис. 1. В качестве исходных образцов выступали образцы Гайфонского месторождения (Хабаровский край) с размерами фракции 1,0+0,071 мм и 0,071+0,04 мм, основу которых составляли алюмосиликаты. Золото присутствовало в тонкодисперсной и ультрадисперсной формах (шлихи, коллоидно-ионное золото) и содержало большое количество примесей, рис. 2.

Магнетит из тяжелого концентрата, содержащий примеси тяжелых металлов РЬ, Аи, Ш также служил объектом исследования. Элементный анализ магнетита не выявил содержания золота на внешней поверхности минералов. Исследование всех образцов выполнялось до и после обработки лазерным излучением методами растровой электронной микроскопии.

лота в технологических процессах его извлечения. Практически не извлекается традиционными методами обогащения золото, имеющее размеры частиц менее 20 мкм и пластинчатую или игольчатую форму. Это обуславливает актуальность поиска новых способов извлечения ценных компонентов из минерального сырья. Предпринимаются попытки использовать нетрадиционные энергетические воздействия на сырье, такие как электрохимическое окисление, СВЧ-нагрев, облучение ускоренными электронами и мощными электромагнитными импульсами. Изучено влияние мощных наносекундных электромагнитных импульсов (МЭМИ) на состояние поверхности и флотационные свойства ар-сенопирита и карбонатсо держащего золотоносного пирита [3, 4]. Одним из

Рис. 3. Сфероподобные агломераты золота на поверхности образца после об работки лазерным излучением

Рис. 4. Конгломерат свинца на поверхности магнетита после обработки лазерным излучением, спектр 2

Рис. 5. Изображение манометрических форм золота (яркая окраска в виде точек) на поверхности магнетитовых спеков

Лазерная обработка образцов проведена в динамическом режиме на ит-тербиевой оптоволоконной лазерной установке ЛС-06 как описано в ряде работ [6-11].

После лазерной обработки золото идентифицировалось на поверхности алюмосиликатных объектов в виде сфероподобных образований больших размеров и большей чистоты, чем в исходном минеральном сырье. Элементный анализ агломератов золота приведен на рис. 3.

В случае магнетита на поверхности спека выявлены отдельные химические элементы, причем свинец идентифицируется более ярким цветом на рис. 4.

Золото отсутствовало на внешней поверхности оплавленного объекта также как и до обработки. Для исследования внутренней структуры магне-титовых спеков образец разрушался. Во внутреннем объеме магнетитового спека обнаружено присутствует мно-

Рис. 6. Идентификация золота на поверхности агломерированных спеков, спектр 3

жества сферических скоплений размером менее 2 мкм.

На этих сферических скоплениях, образованных, в основном, магнетитом и оплавленным кремнием, выявлено золото нанометрического размера от 200 до 500 нм, на рис. 5, 6 - и других примесей, сопутствующих магнетиту.

Таким образом, в результате проведенных исследований при лазерной обработке золотосодержащих минеральных сред получены технические решения концентрирования и извлечения субмикронного и ультрадисперсного золота [12, 13].

1. http://www. 14000.ru/books/industrial/ ch5.html

2. Мамаев Ю.А., Литвинцев В.С., По-номарчук Г.П. Техногенные россыпи благородных металлов Дальневосточного региона России и их рациональное освоение. - М.: Издательство «Горная книга», 2010. - 309 с.

3. Чантурия В.А., Бунин И.Ж. Нетрадиционные высокоэнергетические методы дезинтеграции и вскрытия тонкодисперсионных минеральных комплексов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2007. - № 3.

4. Чантурия В.А., Козлов А.П., Матвеева Т.Н., Лавриненко А.А. Инновационные технологии и процессы извлечения ценных компонентов их нетрадиционного, трудно-обогатимого и техногенного минерального сырья // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. - 2012. -№ 5. - С. 144-157.

5. Kuz'menko A.P., Leonenko N.A., Kharchenko V.I., Kuz'menko N.A., Silyutin I.V., Khrapov I.V. Thermocapillary mechanism of laser stimulated agglomeration of ultradisperse and colloidal-ionic gold. ISSN 1063_7850, Technical Physics Letters. - 2009. - vol. 35. -№ 9. - pp. 837-840. ©Pleiades Publishing Ltd., 2009.

6. Zukov E.A., Kuz'menko A.P., Kuz'menko N.A., Nikolenko S.V., Leonenko N.A. Laser ablation ZrO2 on a surface (111) silicone and treatment raw mineral containing superd-ispersed Au // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. -2005. - Vol. 5851. - Pp. 62-65.

7. Леоненко Н.А., Кузьменко А.П., Си-лютин И.В., Капустина Г.Г., Швец Н.Л. Особенности агломерирования ультрадисперсного золота при импульсном и непрерывном лазерном воздействии // Горный информационно-аналитический бюллетень. ОВ 4. - 2009. - С. 328-337.

8. Леоненко Н.А., Ванина Е.А., Галь-цов А.А., Капустина Г.Г., Силютин И.В. Терморадиационная активация и формиро-

_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

вание упорядоченных структур в дисперсных минеральных средах при лазерном воздействии // Физика и химия обработки материалов - 2011. - № 2. - С. 23-26,

9. Леоненко Н.А. Обоснование создания лазерных оптических систем для управления процессами минеральной подготовки // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2012. - № 4. - С. 317-325.

10. Ванина Е.А., Гальцов А.А., Леоненко Н.А., Капустина Г. Г. Исследование процессов лазерной агломерации ультрадисперсного и коллоидно-ионного золота // Перспективные материалы. Спецвыпуск 13. Материалы XI Российско-китайского симпозиума «Новые материалы и технологии». 10-14 октября. - Т. 1. - СПб.: Интерконтакт Наука, 2011. - С. 144-148.

11. Капустина Г.Г. Физические методы исследования воздействия лазерного излучения на ультрадисперсные минеральные среды // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2012. - № 4. - С. 385-389.

12. Патент 2255995 Российская Федерация, МПК 7 С 22 В 11/00, 1/00. Способ лазерного формообразования и обогащения благородных металлов в минеральных ассоциациях / Шевкун Е.Б., Кузьменко А.П., Леоненко Н.А., Ятлукова Н.Г., Кузьменко Н.А.; заявитель и патентообладатель Институт горного дела ДВО РАН, Тихоокеанский государственный университет. № 003135458/02(037974) заявл. от 04.12. 2003. опубл. 10.07. 2005 Бюл. № 19.

13. Патент 2413779 Российская Федерация, МПК С 22 В 11/02, В 22 Р1/00. Способ извлечения дисперсного золота из золотосодержащего высокоглинистого минерального сырья / Леоненко Н.А., Кузьменко А.П., Силютин И.В., Рассказов И.Ю., Секисов Г.В., Гурман М.А., Капустина Г.Г., Швец Н.Л.; заявитель и патентообладатель Институт горного дела ДВО РАН, Тихоокеанский государственный университет. -№ 2010113683/02; заявл. 07.04.10; опубл. 10.03.11. Бюл. № 7. (¡233

КОРОТКО ОБ АВТОРЕ

Леоненко Нина Александровна - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: leonenko@igd.khv.ru, Институт горного дела ДВО РАН.

UDC 622.7

PRINCIPLE OF INNOVATIVE TECHNOLOGY PROCESSING OF GOLD MINERALS

Leonenko N.A., Candidate of Engineering Sciences, Senior Researcher, e-mail: leonenko@igd.khv.ru,

Mining Institute of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences.

In the article, results are presented the principle of innovative technology and processing of research aimed at auriferous ultradispersed mineral mixtures behavior investigation in the laser emission field. A method is described to aggregate the gold content of mineral mixtures by laser beam.

Key words: principle , innovation, laser radiation, agglomeration, laser initiating, minerals and man-made products.

REFERENCES

1. http://www. 14000.ru/books/industrial/ch5.html

2. Mamaev Ju.A., Litvincev V.S., Ponomarchuk G.P. Tehnogennye rossypi blagorodnyh metallov Dal'nevostochnogo regiona Rossii i ih racional'noe osvoenie (Placer noble metals in the far Eastern region of Russia and their rational development), Moscow, Izdatel'stvo «Gornaja kniga», 2010, 309 p.

3. Chanturija V.A., Bunin l.Zh. Fiziko-tehnicheskie problemy razrabotki poleznyh iskopaemyh, 2007, no 3.

4. Chanturija V.A., Kozlov A.P., Matveeva T.N., Lavrinenko A.A. Fiziko-tehnicheskie problemy razrabotki poleznyh iskopaemyh, 2012, no 5, pp. 144-157.

5. Kuz'menko A.P., Leonenko N.A., Kharchenko V.l., Kuz'menko N.A., Silyutin I.V., Khrapov I.V. Thermocapillary mechanism of laser stimulated agglomeration of ultradisperse and colloidal-ionic gold. ISSN 1063_7850, Technical Physics Letters. 2009, vol. 35, no 9, pp. 837-840. ©Pleiades Publishing Ltd., 2009.

6. Zukov E.A., Kuz'menko A.P., Kuz'menko N.A., Nikolenko S.V., Leonenko N.A. Laser ablation ZrO2 on a surface (111) silicone and treatment raw mineral containing superdispersed Au. Proceedings of SPIE -The International Society for Optical Engineering. 2005, vol. 5851, pp. 62-65.

7. Leonenko N.A., Kuz'menko A.P., Siljutin I.V., Kapustina G.G., Shvec N.L. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', special issue 4, 2009, pp. 328-337.

8. Leonenko N.A., Vanina E.A., Gal'cov A.A., Kapustina G.G., Siljutin I.V. Fizika i himija obrabotki ma-terialov, 2011, no 2, pp. 23-26,

9. Leonenko N.A. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2012, no 4, pp. 317-325.

10. Vanina E.A., Gal'cov A.A., Leonenko N.A., Kapustina G.G. Perspektivnye materialy. Specvypusk 13. Materialy XI Rossijsko-kitajskogo simpoziuma «Novye materialy i tehnologii» 10-14 oktjabrja (Perspective materials. The special issue 13. Materials of the XI Russian-Chinese Symposium «New materials and technologies», 10-14 October), vol. 1, Saint-Petersburg, Interkontakt Nauka, 2011, pp. 144-148.

11. Kapustina G.G. Gornyj informacionno-analiticheskij bjulleten', 2012, no 4, pp. 385-389.

12. Shevkun E.B., Kuz'menko A.P., Leonenko N.A., Jatlukova N.G., Kuz'menko N.A. Patent RU2255995, MPK 7 S 22 V 11/00, 1/00, 10.07. 2005.

13. Leonenko N.A., Kuz'menko A.P., Siljutin I.V., Rasskazov I.Ju., Sekisov G.V., Gurman M.A., Kapustina G.G., Shvec N.L. Patent RU2413779, MPK S 22 V 11/02, V 22 F1/00, 10.03.2011.