Синтез вспенивателей для обогащения медно-молибденовых руд

АННОТАЦИЯ

Синтезирован новый вспениватель, условно обозначенный «ТМСБ»,  аналогичный ТЭБ. В качестве сырья при этом использованы отходы производства ацетальдегида (кротоновая фракция) ОАО «Навоиазот» переменного состава, %: кротоновый альдегид – 58-68, ацетон – 17-18, ацетальдегид – 0,3-0,9, вода – 10-17, органические примеси – 3,7-7,5, а также отходы производства этилового спирта – кубовый остаток, образующийся после его очистки, – сивушные масла, состоящие из смеси, %: этилового спирта – 5-12, н-пропанола – 7-15, изобутанола – 10-20, изоаминола – 50-60 и воды – 5-10. Полученный при соотношениях кротоновой фракции к сивушному маслу 1:3 продукт-реагент ТМСБ в другой партии опытов также проявил удовлетворительные вспенивающие свойства при флотации медно-молибденовой руды на Алмалыкском горно-металлургическом комбинате (АГМК) в лабораторных условиях.

Показано, что высокая эффективность разработанного на основе отходов (кротоновая фракция и сивушное масло) вспенивателя ТМСБ (тримоноспиртбутан) при флотации медно-молибденовой руды связана с действием триизоамилбутана (ТИАБ), образующегося в результате взаимодействия ингредиентов отходов – кротонового альдегида и изоамилового спирта, что подтверждено сравнением свойств ТИАБ, полученного на основе индивидуальных веществ и ТМСБ. Это указывает на то, что в разных партиях отходов изменение их составах по другим ингредиентам не должно играть существенной роли в проявлении свойств ТМСБ.

ABSTRACT

A new foaming agent, designated "TMSB", analogous to fuel and energy balance, has been synthesized. As raw materials, wastes of acetaldehyde production (croton fraction) of AO "Navoiyazot" of variable composition were used,%: crotonaldehyde - 58-68, acetone - 17-18, acetaldehyde - 0,3-0,9, water - 10-17 , organic impurities - 3.7-7.5, as well as waste products of ethyl alcohol - the bottom residue formed after its purification - fusel oils consisting of a mixture,%: ethyl alcohol - 5-12; n-propanol 7-15; isobutanol 10-20; isoaminol - 50-60% and water - 5-10. The product - TMSB reagent obtained in the ratio of the croton fraction to the fusel oil 1: 3 in the other batch of experiments has also showed satisfactory foaming properties in the flotation of copper-molybdenum ore at the Almalyk Mining and Metallurgical Combine (AMMC) under laboratory conditions.

It is shown that high efficiency of the TMSB foaming agent (trimethanolpyrbutane) developed on the basis of waste products (crotonic fraction and fusel oil) due to the flotation of copper-molybdenum ore is associated with the action of triisoamylbutane (TIAB), formed as a result of the interaction of waste ingredients - crotonaldehyde and isoamyl alcohol by comparing properties of TIAB obtained on the basis of individual substances and TMSB. It indicates that changing their compositions for other ingredients should not play a significant role in the manifestation of TMSB properties in different batches of waste.

Ключевые слова: кубовый остаток, сивушные масла, кротоновая фракция, флотации.

Keywords: residue; fusel oils; crotonic fraction; flotation.

Синтезированное на основе кротонового альдегида и этилового спирта соединение 1,1,3-триэтоксибутан (ТЭБ) [1-3] с успехом может быть использовано в качестве вспенивателя при флотационном обогащении медно-молибденовой руды взамен традиционного вспенивателя Т-92, импортируемого из России.

Согласно полученным лабораторным данным, вспениватель ТЭБ обеспечивает извлечение меди из медно-молибденовой руды месторождения Кальмакыр 88,2% в сравнении с традиционным Т-92, обеспечивающим выход меди 88,35% при их расходах 40 г/т.

Был синтезирован [5] реагент, условно обозначенный «ТМСБ»,  аналогичный ТЭБ. В качестве сырья при этом использованы отходы производства ацетальдегида (кротоновая фракция) ОАО «Навоиазот» переменного состава, %: кротоновый альдегид – 58-68, ацетон – 17-18, ацетальдегид – 0,3-0,9, вода – 10-17, органические примеси – 3,7-7,5, а также отходы производства этилового спирта – кубовый остаток, образующийся после его очистки, – сивушные масла, состоящие из смеси, %: этилового спирта – 5-12, н-пропанола – 7-15, изобутанола – 10-20, изоаминола – 50-60 и воды – 5-10. Полученный при соотношениях кротоновой фракции к сивушному маслу 1:3 продукт-реагент ТМСБ в другой партии опытов также проявил удовлетворительные вспенивающие свойства при флотации медно-молибденовой руды на Алмалыкском горно-металлургическом комбинате (АГМК) в лабораторных условиях (табл.). Опыты проведены в открытом цикле по режиму медно-обогатительной фабрики (МОФ). В них использованы разные партии руды, поэтому эффективность изученных реагентов рассматривается в сравнении с Т-92 в каждом конкретном случае:

тонина помола руды, %: +0,21mm-6,0-9,0%; 0,071mm-60,0-62,0%; рН – 10,6-11,0 ед; расход ксантогената – 25,9 г/т; расход веретенного масла – 10,0 г/т.

Как видно из данных таблицы, при равных расходах Т-92 и ТМСБ 40 г/т получены, по сути, одинаковые результаты, что имеет очень важное практическое значение. 

Составы использованных отходов при получении вспенивателя ТМСБ сложны и в определенных пределах постоянно меняются. Но поскольку в кротоновой фракции содержится 58-68% кротонового альдегида, а в сивушном масле – 50-60% изоамила, то основным сырьем для получения вспенивателя на основе двух указанных отходов, вероятно, служат кротоновый альдегид и изоамиловый спирт. В связи с этим необходимо выяснить, какое влияние на свойства получаемого вспенивателя оказывают другие ингредиенты использованных при синтезе ТМСБ отходов и изменение состава последних в определенных пределах. Для этого авторами был синтезирован триизоамилбутан (ТИАБ) на основе индивидуальных кротонового альдегида и изоамилового спирта, изучена его эффективность в качестве вспенивателя в сравнении с вышеуказанными реагентами (табл.).

Таблица

Результаты лабораторных опытов на АГМК по флотационному обогащению медно-молибденовой руды месторождения Кальмакыр с применением вспенивателей Т-92, ТМСБ и ТИАБ

Из представленных данных видно, что ТИАБ по извлечению меди из руды проявляет аналогичный, а в ряде случаев даже больший эффект, чем традиционный Т-92.  

Реакционная способность карбонильных соединений объясняется наличием в их составе полярной карбонильной группы > С=О, т. к. электроотрицательность кислорода, содержащегося в этой группе, относительно больше, чем у углерода. В результате этого возникает резонансное биполярное строение, в котором кислород отчасти заряжен отрицательно, а углерод – отчасти положительно:

В молекуле кротонового альдегида наряду с карбонильной группой имеется также ненасыщенная двойная связь С=С, под воздействием которой происходит усиление положительного заряда атома углерода. С повышением положительного заряда углерода карбонильной группы скорость взаимодействия карбонильного соединения с нуклеофильным реагентом возрастает. По этой причине можно предположить, что присоединение спиртов к кротоновому альдегиду происходит несколько быстрее, чем с насыщенными карбонильными соединениями.

В данной работе приведены результаты реакции взаимодействия кротонового альдегида с изоамиловым спиртом в кислой среде.  

Реакцию можно представить в следующем виде:

Из литературных данных [6] следует, что присоединение к непредельным альдегидам осуществляется, прежде всего, через карбонильную группу. Присоединение изоамилового спирта к кротоновому альдегиду идет по нуклеофильному механизму, и на первой стадии реакции образуется полуацеталь:

полуацеталь                                   

Под воздействием катализатора, состоящего из сильной кислоты, гидроксильная группа полуацеталя вступает в реакцию обмена, в результате чего образуется полный ацеталь [4]:

                                          ацеталь

Конечный продукт реакции образуется в результате электрофильного объединения изоамилового спирта с полным ацеталем в кислой среде:

Из данных таблицы видно, что триизоамилбутан по своим свойствам вспенивателя в процессе обогащения медно-молибденовой руды даже превосходит как традиционный Т-92, так и ТЭБ и ТМСБ. Следовательно, основным действующим началом при получении вспенивателя ТМСБ является кротоновый альдегид и изоамиловый спирт.

Другие ингредиенты, содержащиеся в кротоновой фракции и сивушных маслах, существенной роли не играют и не оказывают отрицательного влияния на свойства основного продукта, служащего эффективным вспенивателем при флотационном обогащении медно-молибденовых руд.

Список литературы:
1. Дуденков С.В. Флотационные реагенты-пенообразователи. – М.: Изд-во «Цветметинформация»,1965. – 52 с.
2. Совместное использование флотационных реагентов при флотации медно-молибденовых руд / Ш.Б. Бухоров и др. // Цветные металлы. – 2009. – № 8. – С. 49-51.
3. Суннатов З.У. Создание и исследование свойств новых октано- повышающих добавок на базе местного сырья: Дис. … на соиск. уч. ст. к. т. н. – Ташкент, 2010. – С. 82.
4. Терней А. Современная органическая химия. – М.: Мир, 1981. – Т. 2. – С. 18-19.
5. Хамраев С.С., Бухоров Ш.Б., Хайдаров А.А. Вспениватели на основе отходов местного производства при флотации сульфидных руд // Труды междунар. науч.-практ. конф. «Современные проблемы инновационных технологий в образовании и науке». Т. 1. «Химия. Технология». – Шымкент, 2009. – С. 270-273.
6. Шабаров Ю.С. Органическая химия. – М.: Мир, 1994. – Т. 1. – С. 269-276.