Methods for Processing Saponite Sludge as a Secondary Product

Several options for handling waste from the diamond mining industry were analyzed. It is shown that saponite sludge remains most in demand in the construction sector of industry, and its use as a raw material for sorbent production is also noted. It was established that saponite sediment contains a high concentration of macro- and microelements necessary for plants, making it a promising component for fertilizers. It was revealed that further investigation of sludge utilization technology will make it possible to consider it as a raw material for the production of phosphorus-magnesium fertilizers. It was concluded that successful implementation of this approach can significantly reduce the volume of tailings storage facilities and minimize negative environmental impacts.

1. Алексеев А.И., Зубкова О.С., Полянский А.С. Усовершенствование технологии обогащения сапонитовой руды в процессе добычи алмазов. Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2020. № 1 (205). С. 74—80.

2. Карапетян К.Г., Дорош И.В., Згонник П.В. и др. Сорбенты на основе вспененного фосфатного стекла для сбора нефтепродуктов с загрязнённых почв и водных поверхностей. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2024. Т. 335. №. 8. С. 227—240.

3. Cheremisina O.V., Balandinsky D.A., Gorbacheva A.A. et al. Physicochemical features of action of ethoxylated esters of phosphoric acid with different degree of ethoxylation in conditions of froth flotation of apatite. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2025. Vol. 708. P. 135974.

4. Griffiths K., Thienpont J., Jeriorski A. et al. The impact of calcium-rich diamond mining effluent on downstream cladoceran communities in softwater lakes of the Northwest Territories, Canada. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences. 2018. Vol. 75. No. 12. P. 2221—2232.

5. Литвинова Т.Е., Сучков Д.В. Комплексный подход к утилизации техногенных отходов минеральносырьевого комплекса. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2022. № 6-1. С. 331—348.

6. Chanturiya V.A., Minenko V.G., Makarov D.V., Suvorova O.V., Selivanova E.A. Recycling prospects for saponite-containing water at diamond processing plants in Arkhangelsk region, Russia. Materials Science. 2018. Vol. 1. Р. 232.

7. Safiullin R.N., Safiullin R.R., Sorokin K.V. et al. Integral assessment of influence mechanism of heavy particle generator on hydrocarbon composition of vehicles motor fuel. International Journal of Engineering. 2024. Vol. 37. Р. 1700—1706.

8. Damacena D.H.L., Trigueiro P., Monteiro V.H, et al. Saponite-inspired materials as remediation technologies for water treatment: an overview. Environmental Processes. 2023. Vol. 10. No. 1. P. 15.

9. Zhang C., He H., Qin X. et al. The growth process of saponite: a study based on particle size distributions and morphological evolution. Applied Clay Science. 2022. Vol. 221. P. 106463.

10. Официальный web-site ПАО "Севералмаз". Годовой отчет ПАО "Севералмаз" за 2012 год. [Электронный ресурс] URL: http://www.severalmaz.ru/investoram/godovye-otchety/ (дата обращения 20.05. 2025).

11. Besselink R., Stawski T.M., Freeman H.M. Mechanism of saponite crystallization from a rapidly formed amorphous intermediate. Crystal Growth & Design. 2020. Vol. 20. No. 5. P. 3365—3373.

12. Zubkova O., Alexeev A., Polyanskiy A. et al. Complex processing of saponite waste from a diamond-mining enterprise. Applied Sciences. 2021. Vol. 11. No. 14. P. 6615.

13. Kloprogge J.T., Ponce C.P. Spectroscopic studies of synthetic and natural saponites. A review. Minerals. 2021. Vol. 11. No. 2. P. 112.

14. Zhou C.H., Zhou Qi., Wu Q.Q. et al. Modification, hybridization and applications of saponite. An overview. Applied Clay Science. 2019. Vol. 168. P. 136—154.

15. Зубкова О.С. Пягай И.Н., Панкратьева К.А., Торопчина М.А. Разработка состава и исследование свойств сорбента на основе сапонита. Записки Горного института. 2023. № 259. С. 21—29.

16. Pashkevich M.A., Alekseenko A.V. Reutilization prospects of diamond clay tailings at the Lomonosov mine, Northwestern Russia. Minerals. 2020.Vol. 10. No. 6. P. 517.

17. Наквасина Е.Н., Земцовская О.Н., Денисова А.И. Влияние сапонитсодержащих хвостов обогащения кимберлитов на свойства торфяных субстратов. Arctic Environmental Research. 2015. №. 2. С. 65—72.

18. Carniato F., Gatti G., Bisio C. An overview of the recent synthesis and functionalization methods of saponite clay. New Journal of Chemistry. 2020. Vol. 44. No. 24. P. 9969—9980.

19. Морозова М.В. Эксплуатационные характеристики бетонов модифицированных высокодисперсным сапонит-содержащим материалом. Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. 2018. Т. 15. № 2(60). С. 269—275.

20. Drozdyuk T., Ayzenshtadt A., Frolova M., Nosulya A. Thermal insulation composite with the use of mining waste. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing, 2018. Vol. 365. No. 3. P. 032062.

21. Георгиева Э.Ю., Зубкова О.С., Торопчина М.А. Использование сапонитового шлама месторождения имени МВ Ломоносова для приготовления бурового раствора. Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2021. № 3 (211). С. 79—84.

22. Thampikannu R.E., Martin A.J., Rives V. et al. Solvent free selective acylation of phenol by HF-modified saponite catalysts. Applied Clay Science. 2022. Vol. 230. P. 106695.

23. Болат Н., Везенцев А.И. Разработка адсорбента на основе сапонитовых глин ломоносовского месторождения. Cб. тр. конф. "Инновационные подходы в решении современных проблем рационального использования природных ресурсов и охраны окружающей среды". Ч. 1. Белгород, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, 2019. С. 98—103.

24. Petra L., Billik P., Melichovб Z., Komadel P. Mechanochemically activated saponite as materials for Cu2+ and Ni2+ removal from aqueous solutions. Applied Clay Science. 2017. Vol. 143. P. 22—28.

25. Миненко В.Г., Самусев А.Л., Макаров Д.В., Суворова О.В., Селиванова Е.А. Новые эффективные технологии извлечения сапонита из технической воды предприятий по очистке алмазов с получением высококачественной товарной продукции. IMPC 29-й Международный конгресс по переработке полезных ископаемых. М., 2018. С. 187—188.

26. Zarate-Reyes L., Lopez-Pacheco C., Nieto-Camacho A. et al. Antibacterial clay against gram-negative antibiotic resistant bacteria. Journal of Hazardous Materials. 2018. Vol. 342. P. 625—632.

27. Gil-Korilis A., Cojocaru M., Berzosa M. et al. Comparison of antibacterial activity and cytotoxicity of silver nanoparticles and silverloaded montmorillonite and saponite. Applied Clay Science. 2023. Vol. 240. P. 106968.

28. Makoto M., Hisashi Y. Process for the preparation of tocopherol derivatives and catalyst. Patent US5536852A. Application: 16.07.1996.

29. Li Y., Chi D., Sun Y. et al. Synthesis of struvite-enriched slow-release fertilizer using magnesium-modified biochar: desorption and leaching mechanisms. Science of The Total Environment. 2024. Vol. 926. P. 172172.

30. He Z., Wang Sh., Hao J. et al. The use of magnesium fertilizer can improve the nutrient uptake, yield, and quality of rice in Liaoning Province. Agronomy. 2024. Vol. 14. No. 3. P. 639.

31. Улыбина Л.В. Современное состояние и проблемы развития агропромышленного комплекса РФ в контексте экономической безопасности. Аграрная наука. 2024. № 7. С. 179—186.

32. Gao Z., Zhao L., Geng H. et al. Bibliometric and literature review of the development of mineral fertilizers. Environmental Science and Pollution Research. 2024. Vol. 31. No. 1. P. 27—42.

33. Jin S., Zhou W., Meng L. et al. Magnesium fertilizer application and soil warming increases tomato yield by increasing magnesium uptake under PE-film covered greenhouse. Agronomy. 2022. Vol. 12. No. 4. P. 940.

34. Yang Z., Zhou W., Sun B. et al. Combined application of calcium- magnesium phosphate fertilizer with soluble phosphorus improves maize growth in a calcareous soil. Journal of Soil Science and Plant nutrition. 2023. Vol. 23. No. 1. P. 778—789.

35. Lu Z., Degryse F., Wu J. et al. Slow-and fast-release magnesium-fortified macronutrient fertilizers improve plant growth with lower Mg leaching loss. Journal of Soils and Sediments. 2024. Vol. 24. No. 4. P. 1507—1515.

36. Tang S., Nguyen-Sy T., Cheng W. et al. Long-term application of fused magnesium phosphate and calcium silicate change soil chemical properties, C decomposition and N mineralization in a single rice paddy field of Northeastern Japan. Soil Science and Plant Nutrition. 2022. Vol. 68. No. 1. P. 149—157.

37. Трушников В.Е. Получение плавленых магниевых фосфатов из отходов мелочи фосфоритов и хвостов обогащения в крупнолабораторной и опытной электротермических печах. Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2009. Т. 11. № 3-2. С. 350—356.

38. Sizyakov V.M., Kawalla R., Brichkin V.N. Geochemical aspects of the mining and processing of the large-tonne mineral resources of the hibinian alkaline massif. Geochemistry. 2020. Vol. 80. No. 3. P. 125506.

39. Karapetian K., Dzhevaga N. Modern technologies of complex processing of phosphates. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. 2017. Vol. 12. No.15. P. 4588—4594.

40. Tumbure A., Bishop P., Hedley M.J., Bretherton M.R. Increasing phosphorus solubility by sintering igneous Dorowa phosphate rock with recycled glass. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2021. Vol. 145. No. 6. P. 3019—3030.

41. Petrova T.А., Rudzisha E. Utilization of sewage sludge as an ameliorant for reclamation of technogenically disturbed lands. Записки Горного института. 2021. Т. 251. С. 767—776.