Создание новых композиционных флотореагентов для применения в процессе флотации руд

АННОТАЦИЯ

В статье приводятся результаты исследований создания композиционных химических флотореагентов-вспенивателей на основе органоминеральных ингредиентов и отходов производств, с целью применения в процессе флотации руд цветных и благородных металлов. Исследовано пенообразующая способность и устойчивость пены разработанного композиционного химического флотореагента-вспенивателя в сравнение с существующим флотореагентом-вспенивателем марки Т-92. Проведены первоначальные испытания разработанных составов флотореагентов-вспенивателей и получены положительные результаты по извлечению меди из медно-молибденовой руды до 91,35% в условиях АО «Алмалыкский ГМК».

ABSTRACT

The article presents the results of research on the creation of composite chemical flotation reagents-foaming agents on the basis of organic-mineral ingredients and industrial waste, with the aim of using non-ferrous and noble metal ores in the process of flotation.  The foaming capacity and foam stability of the developed composite chemical flotation agent-foaming agent were studied in comparison with the existing flotation agent-foaming agent of the T-92 brand.  Initial tests of the developed compositions of flotation reagents-blowing agents were carried out and positive results were obtained for the extraction of copper from copper-molybdenum ore up to 91.35% under the conditions of JSC Almalyk MMC.

Ключевые слова: композиция, руда, флотация, флотореагент, вспениватель, минеральное сырьё, органические и неорганические ингредиенты, отходы производств.

Keywords: composition, ore, flotation, flotation reagent, foaming agent, mineral raw materials, organic and inorganic ingredients, industrial waste.

Известно, что при флотационном процессе обогащения руд в качестве реагентов-вспенивателей используют обычно спирты или продукты, содержащие спирты, такие как сосновое масло, циклогексанол, крезол, реагент Т-66, Т-80, Т-92, МИБК и др. [1], [2].

Указанные выше флотореагенты-вспениватели обладают определёнными недостатками, такие как: дефицитность, высокая стоимость, отсутствие отечественного производства, большой расход флотореагента-вспенивателя, что также влечёт к нарушению селективности процесса и снижению извлечения при разделении ценных компонентов в процессе флотации [4]. Все они производятся за рубежом, что усиливает импортную зависимость государства. Поэтому разработка эффективных составов и технологии получения новых композиционных химических вспенивателей на основе местного сырья и отходов производств Узбекистана является актуальной и своевременной задачей. [3]

В связи с этим, целью данной работы является создание новых составов импортозамещающего недорогого композиционного химического флотореагента-вспенивателя на основе органоминеральных ингредиентов из местного и вторичного сырья с высокими флотационными свойствами, которые будут способствовать снижению расхода пенообразователя, повышению выхода извлечения и содержания ценных компонентов в концентраты для применения в процессе флотации руд цветных и благородных металлов в производственных условиях.

Объекты и методика эксперимента. Объектами исследования выбраны, в основном, отходы производств: модифицированная госсиполовая смола (отход масложирового производства), инжекционно-адгезионная фракция – (ИАФ) (отход производства спирта), глицерин, получаемый на основе отходов масложирового производства, конденсированная сульфит-спиртовая барда (КССБ) (отход производства спирта), поверхностное активное вещество - (ПАВ) и вода.

Полученные научные результаты и их обсуждение. Состав композиционного химического флотореагента-вспенивателя зависит от природы, вида, состава, сорбционных и физико-химических свойств органоминеральных ингредиентов и от содержания флотируемых руд. Поэтому с целью разработки эффективных составов композиционных химических флотореагентов-вспенивателей нами были изучены пенообразующая способность, устойчивость и физико-химические свойства разрабатываемых пенообразователей на водной и водно-спиртовой основе.

Флотационные реагенты-вспениватели являются основным средством воздействия на физико-химические свойства поверхности пузырька и частицы. В процессе флотации выход извлечения ценных компонентов зависит от размера пузырька и устойчивости пень в водной среде [5-6].

Для этого проводили лабораторные исследование по устойчивости пень синтезированных флотореагентов-вспенивателей. Пенообразующая способность и устойчивость пены растворов флотореагентов-вспенивателей определяли по ГОСТ 23409.26-78 [7].

В таблице 1 приведены результаты пенообразующей способности (П, %) и устойчивости (У, %) пены синтезированных флотореагентов-вспенивателей.

Таблица 1.

Устойчивость пены водных растворов разработанных флотореагентов-вспенивателей

Из полученных данных видно, что разработанные образцы образуют пены различного размера. Образцы №1, №3 и №4 по способности пенообразования лучше, чем остальные образцы, а образцы №1 и №3 по кинетике устойчивости пень дали хорошие результаты, чем образцы №2 и №4. Пены высотой от 60 см³ до 100 см³ формируется в течение 15 минут, при этом интенсивного разрушения в объеме не наблюдали.

Механизм взаимодействия флотореагентов-вспенивателей в процессе флотации сульфидных руд цветных металлов можно представить следующим образом: для успешной флотации сульфидных руд цветных и благородных металлов их поверхность гидрофобизируется сульфгидрильными собирателями (ксантогенатами, аэрофлотами). Для химического закрепления анионов ксантогената на минеральной поверхности необходимо, чтобы на сульфидной поверхности начались процессы окисления серы. Все эти процессы происходят с помощью воздушного пузырька, который образуется при добавлении флотореагента-вспенивателя. Тогда происходит обменная реакция, которая имеет следующий вид:

CuSO₄ + 2C₂H₅OCSSNa = (C₂H₅OCSS)₂Cu + 2Na⁺ + SO4^2-

Анионы ксантогената химически связываются с ионами металлов, входят в кристаллическую решетку минерала. Закрепление собирателя и вспенивателя носит мозаичный характер. Он закрепляется на наиболее активных участках энергетически неоднородной поверхности минералов с помощью флотореагента-вспенивателя. После обработки вспенивателем на поверхности сульфидов образуются гидрофобные нерастворимые соединения. В процессе флотации выход извлечения ценных компонентов зависит от размера пузырька и устойчивости пены в водной среде.

Разработанные композиционные химические флотореагенты-вспениватели в дальнейшем исследованы по извлечению цветных металлов флотационным методом обогащения в лабораторно-производственных условиях на ООФ ЦЛНТ АО «Алмалыкский ГМК» с участием сотрудников ГУП «Фан ва тараккиет» с целью определения возможности использования новых реагентов-вспенивателей, в качестве альтернативы реагента Т-92.

Для лабораторных исследований использовалась проба текущей медно-молибденовой руды месторождения «Кальмакыр». Химический состав и фазовый анализ данной пробы приведен в таблицах 2, 3.

Таблица 2.

Химический состав руды

Как видно из таблицы, в составе руды имеются в малых количествах цветные и благородные металлы, которые нуждаются в обогащении.

Таблица 3.

Фазовый состав руды

Первоначально было предоставлено пять образцов вспенивателей № 1, 2, 3, 4, 5. Опыты на всех образцах проводились в открытом цикле с получением чернового концентрата. Результаты опытов, поставленных с использованием экспериментальных образцов вспенивателей, сравнивались со стандартным опытом, поставленным с Т-92. Полученные результаты приведены в таблице.

Таблица 4.

Результаты опытов в открытом цикле на расход вспенивателей

Постоянные условия опытов: измельчение - 21 min. до содерж. кл.–0,071 mm 69%; в/м–9g/t; СаО до рН 10,5-11,0.

основная фл.: 5 min; kst.-17g/t;      контрольная фл.: 7 min; kst.- 7g/t;

При испытании образцов №3 и №5 при любых расходах пенообразование отсутствовало. По результатам опытов лучшие показатели получены с применением образца №1, извлечение меди в черновой концентрат составило 90,93% при качестве 6,51%, а из образцов №2 и №4 расход вспенивателя 1,8 раз больше чем образец №1. Извлечение меди в черновой концентрат составило 86,98%, 87,04% при качестве 4,99% и 5,37%.

Для подтверждения полученных результатов с применением флотореагента-вспенивателя образец №1 поставлены опыты на расход: (30, 40, 56 g/t). Для сравнения поставлены опыты со стандартным вспенивателем Т-92 с аналогичными расходами.

По полученным результатам опытов было показано, что с увеличением концентрации флотореагента-вспенивателя в растворе увеличивается извлечение меди и уменьшается содержание меди в черновом концентрате.

Выводы. На основе комплексного анализа результатов исследования можно сделать вывод о том, что разработанные флотореагенты-вспениватели образуют хорошую и устойчивую пену, соответствующие существующего флотореагента-вспенивателя марки Т-92.

Таким образом, полученные результаты показывают, что с применением композиционного химического флотореагента-вспенивателя, разработанного сотрудниками ГУП «Фан ва тараккиет» и ООО «KOMPOZIT NANOTEXNOLOGIYASI», в сравнении со стандартным вспенивателем Т-92 при одинаковых расходах получены практически равноценные показатели по извлечению меди и качеству чернового концентрата и рекомендованы к применению в процессе флотации руд цветных и благородных металлов в условиях АО «Алмалыкский ГМК».

Список литературы:

1.  Матвеева Т.Н., Иванова Т.А. Исследование, разработка и апробация новых классов флотационных реагентов для извлечения цветных и благородных металлов из труднообогатимых руд / Плаксинские чтения. 2017, с. 21-24.
2. Хурсанов А.Х., Негматов С.С., Негматова К.С., Икрамова М.Э., Рахимов Х.Ю. Структура, химический состав и физико-химические свойства руды и органоминеральных ингредиентов на основе местного и вторичного сырья и разработка импортозамещающих композиционных химических флотореагентов - вспенивателей на их основе для применения в процессе флотации руд в АО «Алмалыкский ГМК» // Композиционные материалы. 2020. №1. С. 3-12.
3. Хурсанов А.Х., Негматов С.С., Негматова К.С., Икрамова М.Э., Рахимов Х.Ю, Негматов Ж.Н. Исследование новых композиционных химических флотореагентов-вспенивателей на основе местного и вторичного сырья для применения в процессе флотации руд цветных металлов в АО «Алмалыкский ГМК». // Композиционные материалы. 2020. №2. С. 50-54.
4. Кенжалиев Б.К., Тусупбаев Н.К., Медяник Н.Л., Семушкина Л.В. Изучение физико-химических и флотационных характеристик композиционных флотореагентов // Разработка полезных ископаемых. 2019, Т. 17, № 3, с. 4-11. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2019-17-3-4-11.
5. Родина Т.Ф. Флотационные реагенты / Учебное пособие для самостоятельной работы по органической химии // Благовещенск: АмГУ, 2015, с. 36.
6. Хурсанов А.Х., Негматов С.С., Негматова К.С., Икрамова М.Э. Изучение особенности классификации флотореагента – вспенивателя применительно в процессе флотации для обогащения руд цветных и благородных металлов. // Композиционные материалы. 2019. №3. С. 80.