Дисертацію присвячено питанням розробки технології одержання оксидів заліза хімічним збагаченням залізовмісних концентратів, який може використовуватися як вихідна сировина для виробництва феритів, акумуляторів і порошків заліза. Визначено основні показники, що впливають на процеси автоклавного і сірчанокислотного вилужування. Вивчено вплив температури, тиску, тривалості процесу та співвідношення компонентів на якість кінцевого продукту. Доведено, що комбінування термохімічних методів впливу на залізовмісний концентрат дозволяє одержати порошки оксиду заліза заданого складу.

Установлено термодинамічні та кінетичні закономірності процесу хімічного збагачення марганцевих шламів і залізомарганцевих руд, що дозволило розробити безвідходні технології та підвищити ефективність використання марганцевмісних ресурсів. Виконано термодинамічний аналіз оброблених марганцевих продуктів. Визначено термодинамічну можливість знефосфорення низькоякісної марганцеворудної сировини за високотемпературних відновних процесів. Установлено кінетичні закономірності вуглецевотермічного відновлення марганцевих шламів і сульфатизуючого випалення залізомарганцевих руд, які в діапазоні температур більше 800 - 900 К описуються рівняннями тривимірної дифузії зі сферичною симетрією (рівняння Джандера). Визначено, що математична модель, яка взаємопов'язує кінетичні характеристики процесів вилуговування випалених марганцевмісних продуктів, за температури вище 335 К описується рівняннями дифузійної області, а нижче 325 К процес відбувається у кінетичній області та лімітується реакціями на межі розділу фаз випалений продукт - вилуговуючий агент.

Запропоновано технологію хімічного збагачення марганцевих руд Нікопольського родовища на підставі встановлення форм існування частки фосфору та розробки способів його виділення. Визначено основні показники, що впливають на процес дефосфорації. Вперше запропоновано застосування нетрадиційних відновників діоксиду марганцю для переробки низькоякісної сировини та відпрацьованих розчинів кислоти після дефосфорації на підставі аналізу діаграм Пурбе. З'ясовано хімізм процесу відновлення марганцю родановмісними розчинами - відходами коксохімічного виробництва. Розроблено технологічні процеси електрохімічної очистки вилуговуваних розчинів марганцю від шкідливих домішок.

Цель работы - разработка универсальной математической модели комбинированной технологией с сочетанием методов химического обогащения и механической активации в дезинтеграторе. Анализ концепции извлечения металлов из некондиционных отходов добычи и переработки металлосодержащего минерального сырья, обобщение и математическое осмысление экспериментального выщелачивания свинца и цинка из хвостов обогащения Садонских месторождений осуществлено в лабораторном дезинтеграторе. Эксперимент по химическому обогащению и механической активации в дезинтеграторе осуществлен впервые в мировой практике. Также впервые для эксперимента в качестве исходного сырья использовано некондиционное металлосодержащее минеральное сырье. Возможность радикальной утилизации отходов добычи и переработки металлосодержащего минерального сырья с использованием накопленной техногенной базы и получением комплексного экономического, экологического и социального эффекта. Обоснована методическая основа механизации расчетов параметров механохимических технологий. Дана историческая справка по теме использования основных компонентов технологии и получению права гражданства новым компонентом - механической активацией вещества приложением большой механической энергии. Разработана методика постановки эксперимента по обоснованию нового процесса переработки минералов. Получены регрессионные уравнения вариантов выщелачивания, которые позволили сформулировать универсальную математическую модель, учитывающая особенности выщелачивания металлов из минерального сырья на различных этапах процесса комбинированного выщелачивания. Выполнены расчеты регрессионных моделей в среде Maple 9.5 с получением уравнений регрессий, рассчитанных на основе экспериментальных данных, из общей модели при соответствующих значениях переменных. Получены осредненные по некоторым параметрам зависимости, характеризующие остальные не осредненные параметры извлечения металлов. Приведена математическая модель определения прибыли от переработки хвостов обогащения.

Увагу приділено обґрунтуванню та розвитку наукових засад підвищення екологічної безпеки при термохімічному переробленні некондиційної вуглецевмісної сировини у контексті цілей сталого розвитку України та змін навколишнього середовища, а також розробці екологічних способів одержання енергетичних газів і хімічних продуктів із некондиційного вугілля, відходів вуглевидобутку та вуглезбагачення в наземних і підземних умовах. На основі дослідження цілей сталого розвитку України щодо енергетики, управління ресурсами та змін навколишнього природного середовища показано, що екологічна безпека у галузі енергетики є необхідною умовою для досягнення сталого соціально-економічного розвитку країни загалом. На прикладі Червоноградського гірничопромислового району Львівської області досліджено та систематизовано екологічні ризики і вплив на довкілля вугільних техногенних об'єктів. Установлено, що найбільший негативний вплив на довкілля спричиняють емісія шахтного метану, відвали шахтної породи - терикони та залишки вуглевидобутку і вуглезбагачення. Наведено огляд відомих способів термохімічного перероблення вуглецевмісної сировини, який показав, що процес газифікації, який дозволяє переробляти різноманітні некондиційні паливні ресурси в наземних і підземних умовах, є найбільш перспективним для підвищення рівня екологічної безпеки й екологічної модернізації вугільної галузі країни. Зазначено, що розвиток теоретичних засад екологічного термохімічного перероблення некондиційної вуглецевмісної сировини охоплює визначення рівноважного складу та теплофізичних властивостей продуктів газифікації твердої вуглецевмісної сировини термодинамічним методом, моделювання процесу горіння твердого палива в умовах вугільного пласта, визначення термобаричних параметрів зони горіння вуглецевмісного масиву непрямим методом і моделювання процесу сумісного окиснення вугілля та метану. На підставі розроблених теоретичних засад термохімічного перероблення вуглецевмісної сировини та розрахунку параметрів процесів трансформації індивідуальних хімічних сполук створено лабораторну установку, на якій проведено експериментальні дослідження процесу газифікації високозольного сапропелітового вугілля та карпатських менілітових сланців при використанні різноманітних реагентів. Установлено, що процес газифікації вугілля проходить стабільно у повному обсязі з одержанням цінних хімічних продуктів - смоли та горючого газу, а газифікація сланців нестабільна, проходить у неповному обсязі із затуханням. Представлено десять розроблених та запатентованих нових способів і пристроїв термохімічного перероблення некондиційної вуглецевмісної сировини для використання в наземних і підземних умовах, які відрізняються енергоефективністю й екологічністю термохімічних процесів і якістю одержуваних продуктів. Розглянуто та систематизовано фізико-хімічні способи одержання рідкої фази - екстракту з некондиційної вуглецевмісної сировини. Проведено теоретичний аналіз потенційних способів екстракції лігнітів, вугілля різної стадії метаморфізму, карпатських менілітових сланців і вугільних пеків за допомогою органічних і неорганічних розчинників. Показано, що методи екстракції та деполімеризації некондиційної вуглецевмісної сировини можуть бути покладені в основу нових екологічних технологій із подальшим одержанням синтетичного рідкого палива. Проаналізовано екологічні ризики при застосуванні технології підземної газифікації вугілля, показано, що, в порівнянні із шахтним методом видобування вугілля, ризики забруднення родючого шару ґрунту - мінімальні, поверхневих і підземних вод та атмосферного повітря - незначні. На основі комплексу гірничо-геологічних і хіміко-технологічних критеріїв вибору вугільних пластів для застосування технології підземної газифікації досліджено вугільні басейни України. Показано, що потенціал покладів вугілля, придатного для підземної газифікації в Україні перевищує 2,5 млрд т. Проведено техніко-економічну оцінку вартісних показників одержання горючих продуктів методом підземної газифікації вугілля, яка підтвердила економічність її реалізації.