Революция в добыче металлов: «лапароскопический» метод позволяет достать руду без вреда природе

Главный принцип, лежащий в основе большинства современных методов добычи полезных ископаемых, принципиально не менялся с момента появления первоначальной концепции. А это произошло еще в начале бронзового века: металлы извлекали из недр путем физической выемки, т. е. строили туннели для доступа к месторождениям или создавали карьеры.

Руда вывозится на поверхность, то есть сначала нужно вырыть, транспортировать и безопасно утилизировать большие объемы вскрыши. Затем — удалить пустую породу, иногда составляющую 99% от массы всего материала. В результате этого процесса образуется огромное количество твердых отходов — порядка 100 гигатонн в год, что значительно больше, чем любая другая форма антропогенных отходов. Также это очень энергоемкий процесс.

Сейчас горнодобывающая промышленность остается одним из основных источников выбросов CO2 — порядка 10% от общих годовых выбросов парниковых газов, связанных с энергетикой. Изображение: Pixabay

В новой работе, появившейся в журнале Science Advances, эксперты из Австралии, Дании и Великобритании доказали, что электрическое поле можно использовать для растворения и последующего восстановления меди из руды, то есть можно избежать необходимости физической выемки материала из недр Земли.

Новый подход — электрокинетическое выщелачивание на месте — ученые изучили на примере медьсодержащих сульфидных порфировых руд.

Электрокинетическое выщелачивание на месте объединяет в себе две существующие технологии: выщелачивание на месте, которое включает применение выщелачивающего агента для избирательного растворения целевого металла из руды без удаления основной матрицы, то есть без выемки грунта, и электрокинетику — приложение направленного электрического поля для контроля и ускорения переноса  посредством электромиграции выщелачивающего или растворенного целевого металла в руде.

Электрокинетическое выщелачивание — относительно старая технология, которая применялась в отдельных областях техники, например, при извлечении металлов из летучей золы, осадка сточных вод, почв и материалов хвостов (отходов обогащения) горных выработок. Однако ее применение для извлечения металлов из неповрежденных твердых горных пород (например, залежей первичной руды) является инновацией.

Метод подразумевает установку электродов противоположной полярности либо внутри, либо вокруг руды, причем миграция катионов направлена ​​к катоду, а анионы — к аноду. К электродам прикладывается ток, выщелачивающий агент вводится через внешний резервуар, а выщелоченные металлы собираются из целевого резервуара с электродом, заряженным противоположно целевому металлу-иону. В итоге можно точно контролировать перенос выщелачивающего вещества и растворенного целевого металла в рудном теле.

Схематическое изображение извлечения металла из подземного рудного тела с помощью электрокинетического выщелачивания на месте. Изображение: Evelien Martens, Henning Prommer, Riccardo Sprocati et al. /Science Advances, 2021

Методика доказывалась в лабораторном масштабе, а также была проверена с помощью компьютерного моделирования. Ученые уверены, что идея сработает и за пределами лаборатории — они доказали ее возможность в полевых масштабах. Также они полагают, что новый метод может изменить горнодобывающую промышленность, поскольку он способен растворять металлы из широкого спектра рудных месторождений, которые ранее считались недоступными.

Новый подход, аналогичный лапароскопии в хирургии, может изменить будущее для горнодобывающей промышленности из-за неинвазивного характера экстракции. Это сейчас крайне необходимо: нам нужно очень много металлов для создания экологически чистых технологий — возобновляемых источников энергии и электрифицированных транспортных средств. Но при глобальном переходе к «зеленой» экономике важно одновременно ограничить любой потенциальный ущерб окружающей среде, связанный с добычей металлов и излишним потреблением энергии.

Источник

admin
Оцените автора
Добавить комментарий