Історія гірничої техніки

Незважаючи на несприятливі умови, гірничозаводська техніка все ж домоглася певних успіхів. Російський метал високо цінувався за кордоном. Перевага якості російського заліза послужило, наприклад, навіть приводом до підробки іноземними заводчиками російського клейма. При покупці російського залозу, хоча воно і коштувало дорожче, віддавалася перевага.

Зростання споживання металів вимагав розвитку гірничо-переробної промисловості. Для освоєння і удосконалення гірничої техніки необхідні були спеціальні кадри, а також відповідні підручники і книги з гірничої справи.

У цих умовах в 1841 р. був опублікований тритомний Гірський словник "Григорія Івановича Спаського (1783-1864).

Реформа 1861 р. сприяла розвитку нових суспільно-економічних відносин у всіх областях російської промисловості, включаючи і гірську. У другій половині XIX ст. в порівнянні з першою, значно зріс видобуток золотих, залізних руд і кам'яного вугілля. Зрушення в гірській промисловості, що спостерігаються в Росії в кінці XIX ст. стимулювали розвиток всієї гірничої науки, в тому числі і збагачення корисних копалин. [1]

Перед збагаченням руду, як правило, призводять до такого стану, при якому містяться в ній мінерали будуть якомога повніше звільнені від зростків один з одним. Це досягається при дробленні і подрібненні руди та сортуванням подрібненого матеріалу за крупністю грохоченням або класифікацією. У свою чергу отриманий концентрат необхідно підготувати до металургійної переробки шляхом його зневоднення.

Таким чином, процес збагачення складається з підготовки руди до збагачення, власне збагачення і первинної підготовки концентрату до металургійної переробки.

Дроблення та подрібнення, сортування по крупності і зневоднення широко використовують також безпосередньо і в металургійному виробництві як підготовчих і допоміжних операцій.

Більшість операцій збагачувальної технології проводять у водному середовищі. Механічна суміш твердих матеріалів з рідиною, що володіє плинністю, називається пульпою. Вміст води в пульпу може бути як завгодно великим.

Попереднє збагачення рудної сировини значно дешевшими методами в порівнянні з металургійними забезпечує наступне:

1) підвищує комплексність використання вихідної сировини за рахунок виділення цінних компонентів в окремі концентрати, придатні для подальшої самостійної металургійної переробки;

2) здешевлює вартість наступних металургійних операцій і знижує собівартість одержуваних металів в першу чергу за рахунок скорочення обсягу матеріалів, що переробляються;

3) дозволяє переробляти бідні руди, непридатні для прямого металургійної переробки.

І.М. Плаксін - видатний вчений в області збагачення корисних копалин

Ігор Миколайович Плаксін народився 8 жовтня 1900 р. в родині інтелігентів у м. Уфі. У 1918 р. закінчив Уфимське реальне училище і вступив до Омський політехнічний інститут на хімічний факультет. З самого дитинства Ігор цікавився багатьма речами, але найбільше книгами - пристрасну любов до них він зберіг на все життя.

У 1920 р. І.М. Плаксін поступив на гірничозаводське відділення Далекосхідного політехнічного інституту (невдовзі перетвореного в Далекосхідний державний університет) у м. Владивостоці і в травні 1926 р. закінчив його, отримавши звання гірничого інженера. Теми, вибрані Ігорем Миколайовичем для диплома, були пов'язані із збагаченням корисних копалин і гідрометалургії. Цій тематиці він залишився вірним до кінця своїх днів.

Уже в роки студентства у І.М. Плаксіна з'явилася тяга до наукових досліджень. Без відриву від навчання він працював відповідальним лаборантом-дослідником і аналітиком в хіміко-металургійної лабораторії. У 1923 р. І.М. Плаксіна обирають науковим співробітником по кафедрі загальної та неорганічної хімії. Крім того, він веде заняття з фізичної та технічної хімії. Про зростаючому авторитеті І.М. Плаксіна серед наукової громадськості університету свідчить і його обрання вченим секретарем Далекосхідної філії російського фізико-хімічного товариства та Науково-технічного товариства при університеті.

Надалі велику роль у формуванні І.М. Плаксіна як вченого відіграв Інститут хімії АН СРСР у Ленінграді, куди він був направлений для продовження та завершення дослідження з металургії золота. У 1927 р. вже працював в лабораторії, очолюваної директором інституту академіком Н.С. Курнакова. Використовуючи створені Курнакова методи фізико-хімічного аналізу, Плаксін вперше в гідрометалургії детально вивчив систему золото-ртуть, що є теоретичною основою амальгамування - одного з важливих методів в ті роки вилучення золота з руд. Результати досліджень він доповів на V Менделеевском з'їзді в 1928 р. В особовій справі І.М. Плаксіна зберігся документ, підписаний академіком А.А. Скочинського, де дана досить висока оцінка цих робіт Плаксіна.

У 1928 р. І.М. Плаксіна запросили працювати в Московську гірську академію. Саме тут завершилося формування Плаксіна як видатного вченого і організатора. Він поступово стає одним з провідних вчених країни, вмілим керівником великих наукових колективів. У 1930 р. зі складу Московської гірничої академії виділився ряд самостійних інститутів, серед яких - Московський інститут кольорових металів і золота. У цьому інституті була створена кафедра металургії благородних металів, яку очолив 30-річний професор І.М. Плаксін.

Навіть зараз, у період швидкого зростання наукової молоді, професор в 30 років - велика рідкість. У 30-ті роки такий молодий професор, та ще керівник кафедри - явище виняткове. Це підтверджує яскраві здібності І.М. Плаксіна як вченого і організатора науки. Тому не дивно, що вже в 1932 р. Ігор Миколайович стає заступником директора Московського інституту кольорових металів і золота з наукової і навчальної роботи. У ці ж роки він є науковим керівником НІС Золото і консультантом Гіпрозолото. У 1937 р. І.М. Плаксін захистив докторську дисертацію з гідрометалургії золота, яка потім увійшла в усі підручники і стала класичною.

Підсумовуючи внесок І.М. Плаксіна в гідрометалургію, слід констатувати, що він розробив фізико-хімічні основи амальгамування і вилуговування, досліджував систему "золото-ртуть" детально вивчив явище "стомлюваності" ціаністих розчинів, кінетику розчинення металів і утворення на їх поверхні пасивуючих плівок, запропонував методи інтенсифікації ціанування в автоклавах із застосуванням кисню і озону, нові розчинники золота та ін За фундаментальну працю "Гідрометалургія" (1951 р) І. М. Плаксін спільно з Д. М. Юхтановим були удостоєні Державної премії СРСР. Книга ввібрала всі найбільш суттєве, що зробили в гідрометалургії І. М. Плаксін і представники його школи, особливо в галузі теоретичних основ.

Як відомо, гідрометалургія і збагачення корисних копалин - області багато в чому суміжні. Компетентність І.М. Плаксіна в питаннях збагачення корисних копалин прислужилася велику службу нашої промисловості ще в роки Великої Вітчизняної війни. За завданням Наркома кольорової металургії І.М. Плаксін спільно з К.Л. Пожарицький робив науково-технічні експертизи для уральських і сибірських заводів кольорової металургії.

Вивчаючи наукову спадщину І.М. Плаксіна, мимоволі звертаєш увагу на його прагнення до узагальнень і на його прозорливість. Ці риси яскраво проявилися вже в 30-ті роки, коли були опубліковані такі відомі роботи І.М. Плаксіна як "Обробка золотих руд" (1932 р), "Металургія золота, срібла і платини", ч.1. Фізико-хімічні основи "(1935 р); Взаємодія сплавів і самородного золота з ртуттю і ціанистими розчинами" (1937 г) і, нарешті, в 1937 р. - друга частина підручника "Металургія золота, срібла і платини". З виходом у світ цих робіт вітчизняна металургія отримала саму передову і досконалу теоретичну базу виробництва благородних металів.

У своїх роботах незалежно від того, чи носили вони переважно теоретичний чи технологічний характер, І.М. Плаксін завжди виступав як учений і інженер. Його теоретичні дослідження відрізнялися практичної цілеспрямованістю, а технологічні - виконувались на високому теоретичному рівні. Цим і пояснюється, що всі роботи І.М. Плаксіна - теоретично обгрунтовані і практично актуальні.

Не дивно, що Плаксіна завжди цікавила проблема інтенсифікації технологічних процесів. До їх числа належать: електроамальгамація, активна амальгамування платини, ціанування під тиском повітря, ціанування в атмосфері кисню, ціанування із застосуванням озону, осадження золота з пульпи цинкової амальгамою. Ігор Миколайович вперше висунув питання про важливість для гідрометалургії і збагачення форм знаходження благородних металів у рудах та продуктах їх переробки; виконані в цій галузі дослідження мають принципове значення.

Спільно зі співробітниками їм вивчені форми знаходження золота в кварцових і сульфідних рудах, розроблені методи вивчення тонкодисперсного золота, встановлені форми втрат золота з хвостами амальгамування, ціанування і флотації. Широкі дослідження були проведені з вивчення форм знаходження деяких кольорових металів у рудах Норильського родовища. Знайдені нові рішення в області гідрометалургії і збагачення корисних копалин висунули вітчизняну науку на передові рубежі.

Проблемами збагачення корисних копалин І.М. Плаксін зацікавився ще при вирішенні теоретичних і практичних завдань у галузі гідрометалургії. Вже тоді він ясно побачив технологічну близькість цих двох процесів і високу ефективність у ряді випадків їх спільного застосування для забезпечення досить високого вилучення та комплексного використання мінеральної сировини.

Проте до Великої Вітчизняної війни вчений не проводив спеціальних досліджень, присвячених вивченню власне збагачувальних проблем. Початок був покладений у 1943 р., коли І.М. Плаксін став науковим керівником великого науково-дослідного інституту зі збагачення корисних копалин Механобр, евакуйованого з Ленінграда до Свердловська. Число робіт, які виконує вчений в області збагачення, різко збільшується.

У 1946 р. І.М. Плаксін обирається членом-кореспондентом АН СРСР і швидко стає визнаним і найбільш авторитетним вченим в області збагачення корисних копалин. Створений ним в Інституті гірничої справи АН СРСР відділ збагачення корисних копалин охоплює за тематикою робіт всі найбільш важливі напрямки збагачувальної науки і техніки. У відділі виросли такі відомі вчені як проф. Р.Ш. Шафе, Л.П. Старчик, Ю.Б. Рубінштейн, Г.Д. Краснов, академік В.А. Чантурія. Дослідженням в області збагачення корисних копалин І.М. Плаксін присвятив 25 років свого життя. За цей час він вніс у цю область воістину величезний внесок.

У 40-50-і роки основним напрямом досліджень І.М. Плаксіна було вивчення взаємодії кисню з сульфідами, а потім і несульфіднимі мінералами і вплив цієї взаємодії на подальшу флотацію мінералів.

І.М. Плаксін був першим з учених, хто вказав на принципово важливе положення про те, що характер зв'язку в кристалічній решітці впливає на умови утворення поверхневих сполук при окисленні мінералу.

У 1949 р. в ДАН СРСР І.М. Плаксін публікує роботу "Про причини виникнення природної гідрофобності сульфідних мінералів в умовах флотації", в якій був зроблений перший крок на шляху до пояснення причин так званої природної флотації мінералів. Узагальнені дослідження, проведені в цьому напрямку, вчений виклав у доповіді "Роль реагентів і газів у флотаційних взаємодіях", доложенном на II Міжнародному конгресі з поверхневої активності в Лондоні в 1956 р.

Ефективність проведених І.М. Плаксін робіт пояснюється глибокими знаннями в галузі фундаментальних наук і тим, що він уміло привертав методи досліджень з різних областей до розроблюваних проблем збагачення корисних копалин. Цей підхід став характерним для всієї Плаксінской школи.

Розробку або вибір методу вчений ніколи не розглядав як самоціль, він завжди прагнув вгадати які результати і вирішення яких завдань може забезпечити той чи інший метод. І.М. Плаксін і сам був творцем багатьох нових прогресивних методів дослідження. Це особливо добре видно на прикладі використання методів мічених атомів (радіометрії та мікроавторадіографіі), інфрачервоної спектроскопії і електрофізичних методів. Дані методи виявилися найбільш результативними при вивченні взаємодії мінералів з реагентами в процесах флотації. І.М. Плаксін із співробітниками розробили кілька різновидів мікроавторадіографіі.

Характерною рисою творчості Ігоря Миколайовича було прагнення увібрати все нове і прогресивне і впровадити у свої роботи. Особливо наочно ця риса простежується на прикладі розвитку ядерно-фізичних методів дослідження речовинного складу. Слід врахувати, що ним у співавторстві, головним чином, з його учнем доктором технічних наук Л.П. Старчиков опубліковано з цих питань понад 100 робіт. У них повно і чітко викладені основи більш ніж 20 розроблених ним із співробітниками методів ядерно-фізичного контролю.

Відомий фахівець в області радіометричного збагачення корисних копалин професор В.А. Мокроусов у своїх спогадах про І.М. Плаксін зазначав: "З усіх чудових рис Ігоря Миколайовича на мене особливо велике враження справляла винятково розвинене в нього почуття нового. Ігор Миколайович був першим, хто повною мірою оцінив, великі можливості використання в процесах рудопідготовки корисних копалин різних видів випромінювання. І це було в той час, коли більшість фахівців не бачили тут великих перспектив ".

Почуття нового допомагало І.М. Плаксін обгрунтовувати і ставити великі наукові завдання, які поєднуються з державним підходом до їх вирішення. Так, ідея комплексного використання мінеральної сировини, яка приваблює Ігоря Миколайовича ще в ранній період його творчості отримала подальший розвиток. Він випустив дві монографії (у співавторстві), цілком присвячені даній проблемі, які зіграли важливу роль в її рішенні: "Комплексне використання свинцево-цинкового сировини" (1963 р); "Комплексне використання молібденових руд" (1965 р). З цієї великої проблеми Ігор Миколайович часто виступал.3 червня 1966 вчений опублікував у "Правді" статтю "Комплексно використовувати руди", що викликала численні відгуки.

Узагальнений аналіз наукових праць І.М. Плаксіна в області збагачення корисних копалин, дозволяє зробити висновок про величезний внесок, який вніс цей учений у розвиток її науково-технічних основ. Комплекс фундаментальних досліджень проведених І.М. Плаксін і створеної ним школою з використанням ряду нових прецизійних методик, дав можливість вперше перейти від якісного опису механізму флотації до кількісного. Всебічне вивчення процесу взаємодії реагентів з сульфідними мінералами, що базується на останніх досягненнях кристалохімії і кристалофізики, фізикохімії та фізики напівпровідників, дозволило відкрити ряд принципово нових положень у механізмі сорбції ксантогената на сульфідних мінералах і, як наслідок, розробити і впровадити нові технології при збагаченні поліметалічних руд. Виникли нові напрями підвищення контрастності властивостей мінералів. Неоціненною є його заслуга в розробці теорії і створенні ряду комбінованих методів збагачення - флотоотсадкі, флотогравітаціі на столах. За створення і впровадження останнього І.М. Плаксін в 1952 р. був удостоєний Державної премії СРСР.