4.2 Механохімічні явища в природі

Механохімічне руйнування і подрібнення гірських порід спостерігається в формі морозного вивітрювання, при переміщенні піщаних мас повітряним потоком і при транспортуванні водами. Але найбільш виразно це протікає в прибережній зоні моря. В цьому природному галечниковому млині перероблена майже вся маса гірських порід, які складають стратиграфічну оболонку землі. Вона покриває 75-80% поверхні сучасних материків, при цьому майже 90% їх об'єму складають осадові породи, які відкладалися в морських басейнах. Дослідженнями океанологів встановлено, що робота хвиль у прибережній зоні подібна до роботи галечникового млина з класифікатором: подрібнюючі тіла і матеріал рухаються упорядковано і подрібнюються. Саме в цих умовах закладаються основи наступної осадової гірської породи і механохімічні реакції визначають мінеральний склад порід, які формуються. Як вважають вчені, більше 70% корисних копалин, які використовує людина, генетично пов’язані з осадовими породами і утворилися в умовах механохімічної переробки гірських мас, поступаючих у водойми. Серед них - нафта, вугілля, самородні метали, залізні руди, боксити, сировина для будівельних матеріалів тощо. Але в природі механохімічні реакції проходять дуже повільно. Для практичного впровадження їх необхідно значно прискорити, що роблять за допомогою сучасних технічних засобів.

4.3 Можливості застосування ефектів механоактивації речовин в технологічних процесах переробки відходів

Гетерогенні хімічні реакції взаємодії твердих реагентів з твердими речовинами, рідинами та газоподібними речовинами лежать в основі багатьох технологічних процесів. Технічний прогрес диктує необхідність прискорення технологічних процесів. Механоактивація мінеральних речовин при тонкому і надтонкому подрібненні є методом прискорення хімічних реакція твердих речовин, що сприяє створенню прогресивних технологій переробки корисних копалин і в тому числі відходів виробництва.

Результати дослідів показують, що більшість екологічних задач, пов’язаних з утилізацією відходів, вже зараз можуть вирішуватися за допомогою механоактивації речовин і при тому ж з економічним ефектом.

Наприклад, в умовні відвали складується мінеральна сировина із значним вмістом кольорових, рідкісних і дорогоцінних металів, вилучення яких на сучасному рівні розвитку технології економічно недоцільне. Умовні відвали накопичуються у вигляді піритних огарків сірчанокислотного виробництва, сульфідних хвостів магнітного збагачування залізних руд, відходів свинцево-цинкових і мідно-нікелевих заводів і залишків після ціанування золотоносних руд. Ліквідація сульфідних відвалів і піритних огарків є невідкладною екологічною задачею, вирішення якої дозволить виключити забруднення оточуючого середовища. Відомо, що кожна тонна піриту в відвалах – це дві тонни сірчаної кислоти, вилученої з промислової сфери і викинутої в оточуюче середовище. Крім сульфідної сірки такі відвали містять миш'як, ртуть, свинець, цинк ті інші елементи, забруднення якими ґрунтів, вод та атмосфери небажано. Крім того, утилізацію умовних відвалів слід розглядати як додаткове джерело дешевої мінеральної сировини.

Механоакативація відкриває перспективу вирішення даної проблеми, так як дозволяє створити економічно ефективні технології вилучення елементів із відвалів. Після вилучення металів і сірки умовно відвальну сировину можна перевести в розряд безумовних відвалів, мінеральна маса яких може бути використана для закладки гірничих виробок або в дорожньому будівництві.

Експериментальні дані показують, що активація подрібненням підвищує ступінь вилучення миш'яку з 3,5 до 42-49% і суттєво впливає на інтенсивність бактеріального вилуговування, підвищуючи вилучення до 75-78%.

Активація подрібненням знаходить застосування при вирішенні питань комплексного використання мінеральних ресурсів і зниження шкідливої дії продуктів переробки сировини на довкілля. В цьому відношенні її застосування перспективно в таких аспектах: утилізація відходів виробництва, розробка технологій селективного вилучення компонентів із відвалів.

Під дією механоактивації кварцвмісні матеріали набувають в’яжучих властивостей. Так, наприклад, якщо взяти кварцовий пісок, додати до нього води і обробити в механохімічному активаторі, то одержують водокерамічну в’яжучу суспензію - новий матеріал. Коли суспензія висихає, то утворюється моноліт з міцністю від 10 до 60 МПа. Зразки, одержані з водокерамічної в’яжучої суспензії, за своїми властивостями і характеристиками конкурентно здатні з виробами на основі цементу. Здатність кварцвмісних матеріалів набувати в’яжучих властивостей під дією механоактивації є основою розробки технологічних процесів утилізації всіх золошлакових відвалів з метою одержання будівельних матеріалів. За допомогою методів механоактивації можливе вирішення проблеми одержання безцементних в’яжучих матеріалів. По статистиці із всієї енергії, яку споживає людство, майже 15% витрачається на виробництво будівельних матеріалів. Тому заміна хоча би деякої їх частини матеріалами, одержаними з відходів, дозволить значно знизити витрати енергоресурсів.

Активація мінеральних речовин з успіхом може бути застосована також при виробництві добрив, композиційних сумішей для порошкової металургії та в інших галузях промисловості.