РАЗРАБОТКА НОВЫХ ФЛОТОРЕАГЕНТОВ ДЛЯ ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ МЕТАЛЛОСОДЕРЖАЩИХ РУД

АННОТАЦИЯ

При флотационном обогащении Cu-Mo руд на предприятиях горной металлургии Узбекистана применяют флотореагенты, в том числе вспениватель Т-92 (РФ). Между тем, отходы производства предприятий нефтепереработки, (например, Ферганского НПЗ), заводов химической промышленности (АО «Навоиазот»), газопереработки (Мубарекского ГПЗ и Шуртанского ГПЗ) в республике могут служить потенциальным сырьем локализованных производств поверхностно-активных веществ, в частности, аналогов известных флотореагентов. Цель работы: разработка новых реагентов для депрессии флотоактивной пустой породы, без снижения извлечения молибдена в промышленный продукт молибденовый, доведения доли молибдена в кондиционном молибденитовом концентрате до 40% и выше.

ABSTRACT

For flotation enrichment of Cu-Mo ores at mining metallurgy enterprises in Uzbekistan, flotation reagents are used, including foaming agent T-92 (RF). Meanwhile, production waste from oil refining enterprises (for example, the Fergana Oil Refinery), chemical plants (JSC Navoiazot), gas processing plants (located at Mubarek and Shurtan regions) in the republic can serve as potential raw materials for localized production of surfactants, in particular, analogues known flotation reagents. Purpose: to develop new reagents for the depression of flotation-active waste rock, without reducing the extraction of molybdenum into the industrial molybdenum product, bringing the proportion of molybdenum in the conditioned molybdenite concentrate to 40% and above.

Ключевые слова: Флотация, обогащение, молибденит, сульфиды металлов, ксантогенат калия, пена, флотомашина.

Keywords: Flotation, enrichment, molybdenite, metal sulfides, potassium xanthate, foam, flotation machine.

Введение. При производстве молибдена привлекают внимание исследования гравитационного и флотационного обогащения бедных по основному компоненту молибденовых руд. Так, из руды с содержанием молибденита 0,06% [1], на фоне сульфидных минералов: пирита, галенита и халькопирита, с объемной фазой пустой породы, в результате исследований альтернативных технологических схем: «многостадийная флотация» и «флотация с гравитационной сепарацией», получен Мо-концентрат с содержанием Мо 44,21%. Кварц-шпатовых гнейсы является доминирующим типом пустых пород в них [2-3], Медно-порфировые руды месторождения «Кальмакыр» в Узбекистане также содержат кварц (табл. 1), в них высока также доля слюдистых минералов (мусковита, серицита, хлорита), осложняющих переработку руды из-за ее гидрофобности.

Таблица 1.

Состав медно-порфировых руд месторождения «Кальмакыр»

В руде, по  мере углубления карьера рудника «Кальмакыр», повышение доли гидрофобных пород сказывается на концентрации получаемого промышленного продукта молибденового (ППМ). Она снизилась уже 10-15%, достигнув к 2018-2019 гг., по среднему содержанию Мо в молибденитовом концентрате (МоК) 32,1-30,4%. Существующая технология селекции молибдена из коллективного медно-молибденового концентрата, с депрессией сульфидов меди и железа, не позволяет получить кондиционный ППМ.

Цель работы: разработка новых реагентов для депрессии флотоактивной пустой породы, без снижения извлечения молибдена в ППМ, доведения доли молибдена в кондиционном ППМ, минимум до 40%. Ожидаемые результаты: возможность получения кондиционного ППМ, с содержанием не ниже 40% Мо и извлечением его не ниже 50%, что позволит снизить затраты на дальнейшую его металлургическую переработку.

Методы и материалы. Использовалась флотомашина ФМЛ-3 производства НПР «Механобр техника» (РФ), а также флотореагенты Т-66, Т-80, Т-92. Для сравнения эффективности применялись регуляторы, собиратели и пенообразователи из техногенного минерального и органического сырья. Методика проведения флотации. 1. Измельчение руды до размера 0,074 мкм. 2. Получение суспензий путем перемешивания измельченной смеси из: руды (I кг) 100 масс. ч., извести (1,7 г), оксида кальция 1,7 масс. ч., веретённого масла (0,5 капля) 0,5 масс. ч., воды (0,5 л) 0,5 масс. ч., в течение 21 мин. 3. Готовую суспензию наливают в камеру флотационной машины, добавляют 1,5 л технической воды. 4. Подают с низу флотокамеры воздух для активации руды. Через 2-3 мин после агитации проверяют рН раствора: он д.б. в пределах от 10,5 до 11,0. 5. В раствор добавляют 1 каплю 1%-ного водного раствора ксантогената калия бутилового. 6. Добавляют 1,5 капли флотореагента – вспенивателя. 7. Проводят флотацию, основную и контрольную. Основная протекает 5 мин; 1,7 мл ксантогената, 1,5 капли вспенивателя. Контрольная протекает 7 мин; 0,7 мл ксантогената, 0,4 капли вспенивателя. Для полного проведения флотации требуется 24 г ксантогената, 9 г веретенного масла и 56 г вспенивателя на тонну руды. 8. В процессе флотации пену суспензии снимают для дальнейшей термической обработки, определяют количество и состав продукта.

Рисунок 1. Хроматограмма пиролизного дистиллянта

Результаты и их обсуждение. При флотационном обогащения руд в качестве флотореагентов-вспенивателей использует спирты и некоторые их производные. На их основе созданы флотореагенты Т-66, Т-80, Т-92 (РФ) [4]. Разработанные аналоги вспенивателей сравнивали именно с ними. Указанные флотореагенты обладают некоторыми недостатками: высокой стоимостью, большим расходом в работе и другими, что сказывается на селективности процесса и приводит к снижению извлечения ценных элементов при разделении ценных компонентов в процессе флотации. Разработка эффективных составов и технологий синтеза новых флотореагентов-вспенивателей, на основе местного сырья, является для АО «Алмалыкский ГМК» актуальной задачей.

Проведены ИК-спектроскопические исследования флотореагента с целью разработки предварительного состава вспенивателя, созданного на основе отходов нефтепереработки, неорганических и органических ингредиентов, с низкой стоимостью, для применения в процессе флотации указанных руд.

Рисунок 2. ИК – спектр разработанного химического флотореагента-вспенивателя

В составе основного выбранного ингредиента для флотореагента-вспенивателя определены 149 компонентов, относящиеся различным углеводородным группам: алканы, циклоалканы, олефины, диены, арены. Поэтому эти компоненты разделяли по принципу учета в молекулах числа атомов углерода и углеводородных групп. Результат хроматографического анализа материала отхода нефтеперерабатывающего завода, в процессе получения фракций  мазута и гудрона – пиролизного дистиллята, приведен на рис. 1.

Для определения качества химического состава, разрабатываемого химического флотореагента-вспенивателя были проведены ИК–спектроскопические исследования полученного флотореагента-вспенивателя и для сравнения стандартного аналога Т-92, приведены на рис. 2 и 3.

Как видно из рис. 2 и 3, ИК-спектры выявили  полосы поглощения, характерные для ароматических групп (3047,53 см ^-1, 1610,56 см ^-1), для алкеновой группы –С=С- (1253,73 см ^-1; 1440,83 см ^-1), для винильной группы  >С=СН₂ (700,16 см ^-1), для диенов С=С=С (1980,89 см ^-1) и полосы характерные для алкина (599,66 см ^-1). Отчетливо проявляется характеристический триплет 725,23 см ^-1; 754,17 см ^-1 и 802,39 см ^-1 – признак наличия ароматических структур.

Рисунок 3. ИК – спектр стандартного флотореагента-вспенивателя Т-92

Как видно из рис. 2 и 3, широкая полоса поглощения 3305,99 см^-1 соответствует валентным колебаниям -ОН группы спиртов. Наличие полос в области 1109 см^-1; 1035 см^-1; 1024 см^-1; 665 см^-1 свидетельствует о присутствии ацетальных групп, способствующих образованию и устойчивости пены.

При испытаниях эффективности подобранных реагентов, руководствовались следующими принципами. Результаты флотационного обогащения в значительной степени определяются реагентным режимом флотации - ассортиментом и способом применения реагентов, один и тот же результат флотации может быть получен при различных реагентных режимах [5-7]. Реагентный режим флотации преимущественно определяется типом и характеристикой полезного ископаемого, степенью его измельчения и кондициями, предъявляемыми к продуктам обогащения [8-12].

В итоге, проведены успешные сравнительные испытания разработанного флотореагента-вспенивателя и импортных аналогов. Предстоит провести также их укрупненные сравнительные испытания в АО «Алмалыкский ГМК»

Заключение. Разработанный состав химического флотореагента-вспенивателя, отвечает следующим основным требованиям к нему со стороны горно-обогатительного производства молибденитового концентрата: образовывать при невысоких концентрациях обильную, но не слишком устойчивую пену; быть нечувствительным к ионам водорода (рН) в пульпе, т.е. образовывать пену, как в кислой, так и в щелочной среде; быть нечувствительным к растворенным минеральным солям; не обладать коллектирующими свойствами по отношению к минералам; легко образовывать эмульсию и способствовать диспергированию всякого применяемого нерастворимого коллектора; низкую летучесть или повышенную температуру кипения, быть не­токсичным и недорогим.

Список литературы:

1. T. Sreenivas, R. R. Venkatknshnan. Preconcentration of Molybdenum from a Low-grade Primary Mo Ore by Physical Beneficition. International Journal of Metallurgical Engineering 2012, 1(5): 96-101. DOl:10.5923/j.ijmee.20120105.05
2. Monthly summary on non-ferrous minerals and metals, Ministry of Mines, Government of India, March 2012.
3. Detailed information on molybdenum ores of India, Geological Survey of India, 1994.
4. Григорьев А.А. Производство флотореагентов // Катализ и нефтехимия, 2001, №9–10. С. 53.
5. Шубов Л.Я., Иванков С.И., Щеглова Н.К. Флотационные реагенты в процессах обогащения минерального сырья. -М.:Недра,1990.-Книга 1-с.5-26.
6. Сорокин М.М. Химия флотационных реагентов. Раздел: Пенообразователи и регуляторы флотации. Учебное пособие. М.: МИСиС. 1979. С. 124.
7. Тусупбаев Н.К. Физико-химические основы создания и применения новых реагентов для интенсификации флотационных процессов обогащения сульфидных полиметаллических руд. // Дисс. д.т.н. Республика Казахстан, Алматы. 2010.
8. Zohir Nedjar, Djamel Barkat, Mustapha Bouhenguel, Study of sulphide mineral flotation with xanthates: control parameters of flotation. TOJSAT: The Online Journal of Science and Technology -1(2), April 2011.
9. Ferihan G Oktepe, Effect of pH on Pulp Potential and Sulphide Mineral Flotation, Turkish J. Eng Env. Sci. 26,309- 318,2002
10. Jan Drzymalaa, Janusz Kapusniak, PiotrTomasik Removal of lead minerals from copper industrial flotation concentrates by xanthate flotation in the presence of dextrin. Int. J. Miner. Processing 70, 147- 155, 2003.
11. A.M. Amer, Hydrometallurgical recovery of molybdenum from Egyptian Qattar molybdenite concentrate, Physicochem. Probl. Miner. Process. 47, 105-112, 2011.
12. S. Aydogm, M. Erdemoglu, G. U., Kinetics of galena dissolution in nitric acid solutions with hydrogen peroxide. Hydrometallurgy 88, 52-57,2007.