Моделирование объемного разрушения медной руды и его влияние на флотационные показатели в лабораторных условиях

Рассмотрено влияние условий межчастичного сжатия на флотационную обогатимость медной руды. Проведено сопоставление результатов моделирования объемного разрушения в лабораторной испытательной капсуле межчастичного сжатия и промышленного измельчения в роллер-прессе высокого давления. В качестве объекта исследования использована медная руда, для которой выполнены серии испытаний при различных уровнях давления и числе циклов сжатия с последующей флотационной оценкой продуктов. Показано достижимое извлечение меди при варьировании параметров нагружения в лабораторной установке и проведено сравнение с результатами флотации промышленного продукта роллер-пресса. Установлено, что моделирование в лабораторных условиях при сопоставимом уровне контактных напряжений обеспечивает формирование структуры разрушения, характеризующейся развитием системы микротрещин, аналогичной промышленному процессу. Это приводит к сопоставимой степени раскрытия сульфидных минералов и близким значениям извлечения меди. Абсолютное расхождение показателей извлечения не превышает 1,5%, что свидетельствует о высокой достоверности воспроизведения механизмов объемного разрушения. При накоплении достаточного объема статистических данных разработанная методика может быть использована для предварительной оценки эффективности применения роллер-прессов при переработке медных руд, а также для обоснования и оптимизации технологических параметров процессов межчастичного сжатия на стадии проектирования и модернизации обогатительных фабрик.

Махно Н. А. Моделирование объемного разрушения медной руды и его влияние на флотационные показатели в лабораторных условиях // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 8. – С. 116–126. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_8_0_116.

Махно Николай Артемович — аспирант, Иркутский национальный исследовательский технический университет, e-mail: Makhno_N_A@mail.ru.

1. Бурхардт Э., Кесслер М. Применение валковых дробилок высокого давления в горно-перерабатывающей промышленности // Горный журнал. — 2014. — № 11. — С. 26—30.

2. Saramak D., Leśniak K. Impact of HPGR operational pressing force and material breakage on energy savings and comminution performance // Minerals Engineering. 2024, vol. 301, article 131908. DOI: 10.1016/j.mineng.2024.108615. 

3. Ефимов Д. А., Господариков А. П. Перспективы использования валков с профилем Рело в дробилке и измельчающих валках высокого давления // Горное оборудование и электромеханика. — 2022. — № 4 (162). — С. 36—43. DOI: 10.26730/1816-4528-2022-4-36-43.

4. Wei B., Yuan Z., Feng Q., Zhang Q., Xu X., Meng Q., Klein B., Li L. Optimization of high-pressure grinding roll (HPGR) performance in an industrial-scale HPGR/Tower mill comminution circuit // Minerals. 2025, vol. 15, no. 10, article 1065. DOI: 10.3390/min15101065. https://www.mdpi.com/2075-163X/15/10/1065

5. Ballantyne G. R., Hilden M., van der Meer F. P. Improved characterisation of ball milling energy requirements for HPGR products // Minerals Engineering. 2017, vol. 109, pp. 114—120. DOI: 10.1016/j.mineng.2017.03.016.

6. Kodali P., Dhawan N., Depci T., Lin C. L., Miller J. D. Particle damage and exposure analysis in HPGR crushing of selected copper ores for column leaching // Minerals Engineering. 2011, vol. 24, no. 13, pp. 1478—1487. DOI: 10.1016/j.mineng.2011.06.001.

7. Bearman R. High-pressure grinding rolls — Characterising and defining process performance for engineers / Advances in Comminution. Ed. S. K. Kawatra. 2006, pp. 3—14.

8. Weerasekara N. S., Powell M. S., Cleary P. W., Tavares L. M., Evertsson M., Morrison R. D., Quist J., Carvalho R. M. The contribution of DEM to the science of comminution // Powder Technology. 2013, vol. 248, pp. 3—24. DOI: 10.1016/j.powtec.2013.05.032.

9. Gu R., Qin Z., Zhao S., Xing H., Chen L., Yang F. Mechanical characteristics of roll crushing of ore materials based on discrete element method // Scientific Reports. 2025, vol. 15, article 771. DOI: 10.1038/s41598-024-84734-0. URL: https://www.nature.com/articles/s41598-024-84734-0.

10. Morrell S. Predicting the specific energy of autogenous and semi-autogenous mills from small-diameter drill-core samples // Minerals Engineering. 2004, vol. 17, no. 4—5, pp. 447—451. DOI: 10.1016/j.mineng.2003.10.015.

11. Guo J., Wang S., Liu Z., Wang G., Wu S., Guan W., Zhang H. Simulation and analysis of high-pressure grinding rolls (HPGR) comminution process // Minerals Engineering. 2024, vol. 218, article 109039. DOI: 10.1016/j.mineng.2024.109039.

12. Хопунов Э. А. Моделирование процессов дезинтеграции руд // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. — 2016. — № 3. — С. 104—114.

13. Li N., Li L., Wang J., Liu Z., Feng Q., Zhang Q., Liu H., Klein B., Li B. Prediction of circulation load of side-flanged high-pressure grinding rolls closed-circuit crushing // Minerals. 2025, vol. 15, no. 6, article 603. DOI: 10.3390/min15060603. 

14. Линч А. Дж. Циклы дробления и измельчения: моделирование, оптимизация, проектирование и управление. — М.: Недра, 1981. — 343 с.

15. Hawkins R. A. A piston and die test to predict laboratory-scale HPGR performance. — The University of Queensland, 2008. DOI: 10.14264/158721.

16. Pamparana G., Klein B., Bergerman M. Methodology and model to predict HPGR throughput based on piston press testing // Minerals. 2022, vol. 12, p. 1377.

17. Kumar A., Wang C., Gong D., Saud C., Pamparana G., Klein B. Development of Locked-cycle piston press test procedure to simulate closed circuit HPGR comminution // Minerals Engineering. 2023, vol. 201, article 108160.

18. Махно Н. А., Федотов П. К. Анализ и опыт моделирования процесса разрушения руды в лабораторных условиях // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2025. — № 3. — С. 169—181. DOI: 10.26730/1999-4125-2025-3-169-181.

19. Махно Н. А., Федотов П. К. Сравнение эффективности лабораторного моделирования и промышленного разрушения руды в роллер-прессе с использованием методики Бонда / Актуальные проблемы эффективного использования полезных ископаемых и сохранения окружающей среды: Материалы III Всероссийской научно-практической конференции «Леоновские чтения–2025». — 2025. — С. 70—73.

20. Махно Н. А., Федотов П. К. Оценка достоверности методики лабораторного моделирования межчастичного разрушения в роллер-прессе / Инновационные процессы комплексной и глубокой переработки природного и нетрадиционного минерального сырья: Материалы Международной конференции «Плаксинские чтения–2025». — Екатеринбург, 2025. — С. 176—179. DOI: 10.21440/978-5-6047797-5-0-2025-3-510.

21. Асончик К. М., Аксенова Г. Я., Максимов И. И., Тасина Т. И. Исследование различных режимов флотации медно-порфировой руды // Обогащение руд. — 2017. — № 4. DOI: 10.17580/or.2017.04.04.

22. Лавриненко А. А., Лусинян О. Г., Кузнецова И. Н., Оленников В. Г. Получение медного концентрата при обогащении железных руд // Известия вузов. Цветная металлургия. — 2023. — Т. 29. — № 1. — С. 5—15. DOI: 10.17073/0021-3438-2023-1-5-15.