Цель исследования – разработать оптимальный режим комплексного физико-химического воздействия на процесс осаждения дисперсных частиц каолинита и монтмориллонита. Изучено влияние ультразвуковых колебаний в режиме стоячей волны в сочетании с флокулянтами на сорбционную активность дисперсных водных систем монтмориллонита и каолинита. Объектом исследования были сточные и оборотные воды артели «Бальджа». Мелкодисперсный ил и частицы силикатов накапливаются в отстойниках, что усложняет процесс промывки золотосодержащих песков. Использование полиэлектролитов способствует увеличению вязкостных характеристик из-за остаточных концентраций. Предлагается использовать комбинированное воздействие акустических колебаний и полиэлектролитов для снижения реологических параметров технической воды и увеличения скорости флокуляции. Воздействие ультразвуком на дисперсии монтмориллонита и каолинита приводит к увеличению площади поверхности частиц и повышению сорбционной активности. Диапазон частот ультразвука от 20 до 30 кГц оптимален для дисперсных химических систем, претерпевающих химические и физические изменения. Полученные флокулы монтмориллонита и каолинита исследовали в проходящем свете с помощью поляризационного микроскопа ZEISS AXIO Scope A1 в иммерсионных каплях диаметром до 10 мм. Режим фотосъемки осуществлялся в соответствии с программой Axio Vision Rel 4.8. Исследование мутности сточных и оборотных вод исследуемых объектов до воздействия на твердую фазу акустических колебаний и после воздействия в сочетании с флокулянтами проводилось на нефелометре, работающем в режиме мутномера. Степень осветления составила 88 %. Низкочастотный ультразвук облегчает отделение твердых частиц от суспензии, уменьшает наличие воды в межслоевом пространстве и способствует концентрированию во время обработки. Доказано, что частицы монтмориллонита лучше всего подвергаются воздействию ультразвуковых колебаний из-за наличия слабых коагуляционных мостиков.
The purpose of the study: to develop an optimal regime of complex physico-chemical effects on the deposition of dispersed particles of kaolinite and montmorillonite. The effect of ultrasonic vibrations in the standing wave mode in combination with flocculants on the sorption activity of dispersed aqueous systems of montmorillonite and kaolinite has been studied. The object of the study was wastewater and recycled water from the Baldzha artel. Fine silt and silicate particles accumulate in the settling tanks, which complicates the process of washing gold-bearing sands. The use of polyelectrolytes on a constant basis contributes to an increase in viscosity characteristics due to residual concentrations. It is proposed to use the combined effect of acoustic vibrations and polyelectrolytes to reduce the rheological parameters of process water and increase the flocculation rate. The effect of ultrasound on montmorillonite and kaolinite dispersions leads to an increase in the surface area of the particles and an increase in sorption activity. The ultrasound frequency range from 20 to 30 kHz is optimal for dispersed chemical systems undergoing chemical and physical changes. The obtained montmorillonite and kaolinite floccules were examined in transmitted light using a ZEISS AXIO Scope A1 polarization microscope in immersion droplets up to 10 mm in diameter. The photographing mode was carried out in accordance with the Axio Vision Rel 4.8 program. The turbidity of wastewater and recycled water of the studied objects before exposure to the solid phase of acoustic vibrations and after exposure in combination with flocculants was carried out on a nephelometer operating in the turbidity meter mode. The degree of lightening was 88 %. Low-frequency ultrasound facilitates the separation of solid particles from the suspension, reduces the presence of water in the interlayer space and promotes concentration during processing. It has been proven that montmorillonite particles are best exposed to ultrasonic vibrations due to the presence of weak coagulation bridges.
1. Гурман М. А. Флокуляция взвесей технологической воды россыпного месторождения золота // ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 12–1. С. 76–84. URL: https://www.giab-online.ru/catalog/archives/gornyy-informacionno-analiticheskiy-byulleten-12-1-2021/view (дата обращения: 12.03.2026). DOI: 10.25018/0236_1493_2021_121_0_76.
2. Ali W., Chassagne C. Comparison between two analytical models to study the flocculation of mineral clay by polyelectrolytes // Continental Shelf Research, 2022. Vol. 250. Art. 104864. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0278434322002175?via %3Dihub (дата обраще-ния: 18.03.2026). DOI: 10.1016/j.csr.2022.104864.
3. Aref Abbasi Moud Polymer based flocculants: Review of water purification applications // Journal of Water Process Engineering. 2022. Vol. 48. Art. 102938. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214714422003828?via %3Dihub. (дата об-ращения: 08.03.2026). DOI: 10.1016/j.jwpe.2022.102938.
4. Ульрих Е. В., Баркова А. С. Использование флокулянтов для очистки сточных вод // Трансформация экосистем. 2023. Т. 6. № 1. С. 168–187. DOI: 10.23859/estr-220525. URL: https://en.ecosysttrans.com/publikatsii/ecosystem-transformation-volume-6-no-1-2023/use-of-flocculants-for-wastewater-treatment/ (дата обращения: 18.02.2026).
5. Castillo C., Fawell P., Costine А. Optimising the activity of acrylamide-based polymer so-lutions used to flocculate mineral processing tailings suspensions // Chemical Engineering Research and Design. 2023. Vol. 199. P. 214–237. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0263876223006135?via %3Dihub (дата обраще-ния: 15.03.2026). DOI: 10.1016/j.cherd.2023.10.001.
6. Тютрина С. В. Влияние ультразвука на процесс флокуляции тонкодисперсных мине-ральных систем при очистке сточных и оборотных вод: дис. … канд. техн. наук. Чита, 2004. 166 с. URL: https://www.dissercat.com/content/vliyanie-ultrazvuka-na-protsess-flokulyatsii-tonkodispersnykh-mineralnykh-sistem-pri-ochistk (дата обращения: 17.02.2026).
7. Meribout M. On using ultrasonic-assisted Enhanced Oil Recovery (EOR): recent practical achievements and future prospects // IEEE Access. 2018. Vol. 6. P. 51110–51118. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8432426 (дата обращения: 16.02.2026). DOI: 10.1109/ACCESS.2018.2859774.
8. Лавриненко А. А., Гольберг Г. Ю. Современное состояние и направления совершен-ствования процессов разделения суспензий продуктов обогащения углей с применением фло-кулянтов // Вестник МГТУ им. Г. И. Носова. 2024. Т. 22. № 2. С. 58–70. URL: https://vestnik.magtu.ru/en/118-archive/no-2-2024/1576-58.html (дата обращения: 15.02.2026). DOI: 10.18503/1995-2732-2024-22-2-58-70.
9. Zhu L., Lyu W., Yang P., Wang Z. Effect of ultrasound on the flocculation-sedimentation and thickening of unclassified tailings // Ultrasonics Sonochemistry. 2020. Vol. 66. Art. 104984. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350417719315986?via %3Dihub (дата обращения: 06.03.2026). DOI: 10.1016/j.ultsonch.2020.104984.
10. Аверкина Е. В., Шакирова Э. В., Бутакова Л. А. Влияние реагентов-флокулянтов на параметры глинистых суспензий // Разведка и разработка месторождений полезных ископаемых. 2020. Т. 43. № 2. С. 230–241. URL: https://www.nznj.ru/jour/article/view/106 (дата обращения: 02.03.2026). DOI: 10.21285/2686-9993-2020-43-2-230-241.
11. Rezaei A., Abdollahi H., Gharabaghi M., Mohammadzadeh A. A. Effects of Flocculant, Surfactant, Coagulant, and Filter Aid on Efficiency of Filtration Processing of Copper Concentrate: Mechanism and Optimization // Journal of Mining and Environment. 2020. Vol. 11. Is. 1. Р. 119–141. URL: https://www.scopus.com/pages/publications/85092167120 (дата обращения: 02.03.2026). DOI: 10.22044/jme.2019.8692.1753.
12. Khazaie A., Mazarji M., Samali B., Osborne D., Minkina T., Sushkova S., Mandzhieva S., Soldatov A. A. A Review on Coagulation/Flocculation in Dewatering of Coal Slurry // Water. 2022. Vol. 14. Is. 6. Р. 918. URL: https://www.mdpi.com/2073-4441/14/6/918 (дата обращения: 22.03.2026). DOI: 10.3390/w14060918.
13. Xinlei Zhu, Linglu Jiang, Wentao Huang Evaluation an anionic polyacrylamide flocculant with microblock structure in the hematite wastewater treatment: Characterization and flocculation performance // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2024. Vol. 693. Art. 134072. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0927775724009336?via %3Dihub (дата об-ращения: 08.03.2026). DOI: 10.1016/j.colsurfa.2024.134072.
14. Yijiang Li, Yuting Chen, Shixin Zhang, et al. Filtration of kaolinite and coal mixture sus-pension: Settling behavior and filter cake structure analysis // Powder Technology. 2021. Vol. 381. Р. 122–128. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0032591020312171?via %3Dihub (дата об-ращения: 08.03.2026). DOI: 10.1016/j.powtec.2020.12.050.
15. Nguyen C. V., Nguyen A. V., Doi A., Dinh E., Nguyen T. V., Ejtemaei M., Osborne D. Advanced solid-liquid separation for dewatering fine coal tailings by combining chemical reagents and solid bowl centrifugation // Separation and Purification Technology. 2021. Vol. 259. Art. 118172. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1383586620326459?via %3Dihub (дата обращения: 28.03.2026). DOI: 10.1016/J.SEPPUR.2020.118172.
16. Лавриненко А. А., Гольберг Г. Ю. Состояние процессов сгущения и обезвоживания отходов флотации углей // Вестник Магнитогорского государственного технического универ-ситета им. Г. И. Носова. 2023. Т. 21. № 3. C. 27–41. URL: https://vestnik.magtu.ru/images/data_base/2023_3/27-41.pdf (дата обращения: 05.03.2026). DOI: 10.18503/1995-2732-2023-21-3-27-41.