Создание новых композиционных флотореагентов для применения в процессе флотации руд

Creation of new composite flotoragents for application in the ore flotation process
Цитировать:
Хурсанов А.Х., Негматов С.С., Абед Н.С. Создание новых композиционных флотореагентов для применения в процессе флотации руд // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. 12(81). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/11118 (дата обращения: 26.09.2021).
Прочитать статью:

 

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

 

Образцы

Объем раствора, мл

Время, мин

Пенообразующую способ-ность,%

Устойчивость пены, %

Примечание

0

5

10

20

30

 

Объем пены, мл

1.

1-состав

200

300

280

260

240

220

150

96

мелкие пены

после 30 мин

290

260

240

230

217

2.

2-состав

200

500

340

260

240

220

250

94

очень мелкие пены

после 30 мин

470

360

320

240

220

3.

3-состав

200

330

310

300

290

290

165

не изм.

крупные пены

после 30 мин

600

550

520

500

465

4.

4-состав

200

330

250

230

225

217

165

91

мелкие и крупные пены

после 30 мин

300

245

228

220

215

5.

Флотореагент Т-92

200

220

215

210

208

205

110

100

мелкие и крупные пены

после 30 мин

220

215

210

208

205

 

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+ + SO42-

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

Наименование пробы

Cu

Al2O3

MgO

CaO

SiO2

Sобщ

Fe

Mo

Au

Ag

Руда 2020 г.

0,36

16

3,58

2,7

43

1,8

4,9

0,0078

0,96

4,7

 

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

Таблица 3.

Фазовый состав руды

Содержание фазовых составляющих

Содержание Cu в сумме фракций, %

Сульфид-ность, %

Окисленные минералы

Сульфидные минералы

Свободные

Связанные

Первичные

Вторичные

0,01

0,01

0,01

0,41

0,46

94,7

 

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;

Наименование продукта

Выход,

%

Содержание, %

Извлечение, %

Примечание

Cu

Cu

Концентрат основн.

4,41

8,0

84,91

Эксперимен-тальный образец №1

30 g/t

Концентрат контр.

1,39

1,8

6,02

Концентрат чернов.

5,9

6,41

91,02

Хвосты отвал.

94,2

0,04

9,07

Исходная руда

100

0,42

100

 

Концентрат основн.

5,64

6,1

80,68

Эксперимен-тальный образец №2

56 g/t

Концентрат контр.

1,79

1,5

6,3

Концентрат чернов.

7,63

5,00

86,78

Хвосты отвал.

92,57

0,06

13,02

Исходная руда

100

0,43

100

 

Концентрат основн.

5,94

5,9

81,37

Эксперимен-тальный образец №4

56 g/t

Концентрат контр.

1,04

2,35

5,67

Концентрат чернов.

7,1

5,37

87,64

Хвосты отвал.

93,02

0,06

12,96

Исходная руда

100

0,43

100

 

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.
Информация об авторах

председатель правления АО «Алмалыкский ГМК», Узбекистан, г. Ташкент

Chairman of the Board of JSC "Almalyk MMC", Uzbekistan, Tashkent

академик АН РУз, д-р. техн. наук, профессор, научный руководитель ГУП «Фан ва тараккиёт» (Наука и прогресс) Заслуженный деятель науки Республики Узбекистан, Академик Международной Академии Высший школы, почетный доктор наук института Механики Металлополимерных систем НАН Белоруссии, Узбекистан, г. Ташкент

Academician of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan, Doctor of Technical Sciences, Professor, Scientific Director of the State Unitary Enterprise "Fan va Tarakkiyot" (Science and Progress) Honored Scientist of the Republic of Uzbekistan, Academician of the International Academy of Higher School, Honorary Doctor of Sciences of the Institute of Mechanics of Metal-Polymer Systems of the National Academy of Sciences Belarus, Uzbekistan, Tashkent

д-р техн. наук, профессор, председатель ГУП “Фан ва тараққиёт”, Ташкентский государственный технический университет имени Ислама Каримова, Республика Узбекистан, г. Ташкент

Doctor of technical sciences, professor, Chairman of the SUE “Fan va tarakkiyot”, Tashkent state technical university named after Islam Karimov, Republic of Uzbekistan, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top