Год издания: 2025
Ключевые слова: массоперенос, микроорганизмы, раствор, фильтрация, осаждение, массив, зона аэрации, барьер
Аннотация: Истощение минеральных ресурсов при растущем их потребление в длительный период освоения требует поиска новых объектов и их источников. Традиционная отработка месторождений обусловливает огромные накопленные объемы отходов горно-обогатительного производства и металлургического передела. Такие техногенные объекты являются потенциальнПоказать полностьюыми источниками экологических загрязнений. Вместе с тем, эти объекты могут и должны служить источниками минеральных ресурсов. Перевод их в реальные источники возможен через вещественное и структурное преобразование массивов таких объектов. С геологической точки зрения эти техногенные объекты находятся в условиях гипергенеза. Учитывая геологические процессы гипергенеза, вещественное преобразование связано с окислением первичных минеральных форм, перевод в растворимые формы, что способствует росту подвижности элементов в горных массивах и последующее вторичное минералообразование. При гипергенезе кислород не является единственным фактором перевода вещества в подвижное состояние. Общеизвестно, что преобразование в зоне гипергенеза происходит как химическим, так биологическим воздействием. Роль микроорганизмов в процессах гипергенеза недооценена. Перспективность разработок связана с учетом закономерностей минерального воздействия микроорганизмов и степени участия. На совокупных с микроорганизмами процессах гипергенеза могут быть разработаны принципиально новые основы технологических решений по освоению минерально-сырьевых ресурсов. Биоокисление и перевод в жидкую фазу целевых компонентов позволяет значительно уменьшить энергетические затраты и снизить экологическую нагрузку на природную среду, снизить затраты на подготовку и обогащение на месте залегания. Способы фильтрационного направленного массопереноса с управляемым отложением полезных компонентов в зоне испарительного барьера направлены на создание технологических приемов, которые востребованы и актуальны. При неуправляемом фильтрационном массопереносе при удачном стечении обстоятельств формируются локальные зоны концентрации, иногда до уникальных значений содержания. Применение технологического подхода промежуточной подготовки массива посредством восходящего фильтрационного формирования концентрированных приповерхностных зон позволит создать зону концентрации на месте залегания техногенного массива. Перспектива такого подхода состоит в придании направленности массопереноса, управляемости процесса и экологичности результата. Вследствие задействования природных процессов преобразование недр с формированием поверхностной зоны концентрирования будет реализовано с низкими капитальными и эксплуатационными затратами. Экспериментальные исследования позволят обозначить конкретную роль и оценить эффективность применения микроорганизмов в совокупности проведения минеральных преобразований и массопереноса. При гипергенезе микроорганизмы могут играть ключевую роль в преобразованиях недр и генерации вторичного минералообразования. Цель проекта заключается в разработке научных основ прорывных горных технологий, основанных на использовании закономерностей природных геологических процессов гипергенеза. В качестве задач проекта стоит экспериментальное обоснование роли кислорода и микроорганизмов в качестве выщелачивающего реагента, селективное выделение из минерального субстрата и накопление микроорганизмов, обоснование рецептур подачи и контроля при фильтрации. Результатами проекта будет обоснование нового подхода к освоению техногенных объектов, экспериментальные зависимости процессов восходящей фильтрации, зависимости концентрации компонентов в растворах от введения в процесс микроорганизмов, характер иммобилизации соединений и их концентраций, в том числе селективного распределения в зоне осаждения.