Чилийский университет Антофагасты запускает международный проект по разработке технологии флотации для получения сульфидсвободных хвостов

Репортаж от Wedoany，Чилийская научная группа запустила трёхлетний международный проект, направленный на решение проблемы кислого дренажа горных выработок в отходах горнодобывающей промышленности непосредственно у источника её возникновения. Проект возглавляет доктор Луис Систернас (Luis Cisternas), исследователь Центра передовых горных технологий (AMTC) и преподаватель кафедры химической инженерии и минералообработки Университета Антофагасты (Universidad de Antofagasta). Основная цель — разработка процессов флотации, позволяющих получать хвосты, не содержащие сульфидов.

Проект под названием «Повышение извлечения металлов с помощью многоуровневого анализа: от молекулярного моделирования до оптимизации процессов на медном производстве» (Enhancing Metal Recovery Through Multiscale Analysis: From Molecular Modeling to Process Optimization in Copper Operation, ANID ECOS250037) получил финансирование в рамках программы научного сотрудничества ECOS-ANID 2025 года. Исследовательскую группу составляют учёные Университета Антофагасты, лаборатории L2CM Лотарингского университета (Université de Lorraine, Франция) и Университета Био-Био (Universidad del Bío-Bío); команду Лотарингского университета возглавляет профессор Майкл Бадави (Michael Badawi).

Кислый дренаж горных выработок — это кислый раствор, образующийся при контакте сульфидных минералов, содержащихся в отходах горнодобывающей промышленности, с водой и кислородом; он может переносить металлы и создаёт проблемы для управления окружающей средой на горных предприятиях и в хвостохранилищах. Предложенная исследовательской группой концепция «твёрдых веществ без сульфидов» (Solid WithOut Sulfide, S.O.S.) предполагает, что хвосты и другие твёрдые отходы горнодобывающей промышленности не должны содержать сульфидных минералов. Доктор Систернас отмечает, что проект направлен на получение знаний с помощью экспериментальных исследований и молекулярного моделирования для разработки процессов, позволяющих получать хвосты, не содержащие элементов, генерирующих кислый дренаж; значимость подхода заключается в устранении потенциальной опасности горнодобывающих хвостов у источника, а не в последующей их обработке.

В проекте применяется многоуровневый метод исследования, сочетающий экспериментальные исследования с инструментами молекулярного моделирования, включая расчёты из первых принципов (ab initio) и теорию функционала плотности (DFT), а также проектирование и оптимизацию флотационных схем. Сначала исследователи изучают взаимодействие различных минералов на молекулярном уровне и условия, способствующие их селективному разделению, а затем используют полученные знания для разработки более эффективных процессов флотации. Систернас отмечает, что молекулярное моделирование помогает понять масштабные эффекты при разделении смесей сульфидных минералов, включая различия в лёгкости их разделения и условия, способствующие селективному разделению; эти знания могут быть использованы при проектировании флотационных схем.

Данный подход связывает фундаментальные химические явления с инженерными решениями, что позволяет проектировать флотационные схемы на основе глубокого понимания механизмов разделения минералов. Ожидаемым основным результатом является продвижение в разработке флотационных схем, способных отделять сульфидные минералы, чтобы конечные хвосты больше не обладали потенциалом генерации кислого дренажа. Систернас поясняет, что сульфидсвободные хвосты химически стабильны, что позволяет избежать образования кислот и высвобождения тяжёлых металлов, связанного с выщелачиванием металлов.

Ожидается, что к концу трёхлетнего периода реализации проект достигнет уровня технологической готовности TRL 3-4, то есть уровня лабораторной валидации, что заложит основу для последующих этапов масштабирования. Помимо научных публикаций, планы включают разработку открытой базы данных с молекулярными моделями, представляющими ценность для международного научного сообщества, а также предложение новых подходов к проектированию процессов флотации.

В состав чилийской исследовательской группы также входят доктор Рикардо Хельдрес Валенсуэла (Ricardo Jeldres Valenzuela) и доктор Йесика Ботеро (Yésica Botero) из Университета Антофагасты, Гонсало Кесада Эскалона (Gonzalo Quezada Escalona) из Университета Био-Био, а также докторанты Андрес Каналес Маусьер (Andrés Canales Mahuzier) и Гресия Вилька Аларкон (Grecia Villca Alarcón). Систернас считает, что при применении в промышленности данное направление исследований изменит подход к ведению горных работ, позволяя решать проблему у источника процесса, а не на конечном этапе производственной цепочки.