ИССЛЕДОВАНИЕ ФЛОТАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ НОВЫХ СОСТАВОВ КOМПOЗИЦИOННЫX XИМИЧECКИX ФЛОТОPEAГEНТOВ ДЛЯ ИЗВЛEЧEНИЯ ЗOЛOТA И CEPEБPA ИЗ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ PУД

АННОТАЦИЯ

В работе представлены разработанные на лаборатории «Технология черных, цветных, благородных и редких металлов» ГУ «Фан ва тараккиёт» при Ташкентском государственном техническом университете имени Ислама Каримова новые составы композиционных химических реагентов для применения в процессе флотационного обогащения минерального и техногенного сырья с извлечением цветных, благородных, редких и редкоземельных металлов. Изучен химический состав медно-молибденовой руды месторождения «Кальмакыр» и исследована физико-химические свойства разработанных новых составов кoмпoзициoнныx xимичecкиx флотоpeaгeнтoв-пенообразователей на основе местного сырья и отходов производств для извлeчeния зoлoтa и cepeбpa из полиметаллических pуд месторождения «Кальмакыр» в процессе флотации. Разработан новый химический реагент-вспениватель, условно обозначенный «КХФ-ВС-ЗС», аналогичный стандартному флотореагенту Т-92 Российского производства. Приведены результаты исследований по флотационной способности разрабатываемых флотореагентов-вспенивателей на основе местного сырья и отходов производств и для сравнения флотационной способности со стандартным дорогостоящим вспенивателем – Т-92. По результатам опытов с применением образца флотореагента-вспенивателя класса КХФ-ВС-ЗС, извлечение золота в черновом концентрате составило 53,66%, серебра в черновом концентрате составило 56,52% при качестве 14,94%.

ABSTRACT

The work presents new compositions of composite chemical reagents developed at the "Technology of Ferrous, Non-Ferrous, Noble, and Rare Metals" laboratory of the "Fan va taraqqiyot" State Institution of the Tashkent State Technical University named after Islam Karimov for use in the flotation enrichment process of mineral and technogenic raw materials with the extraction of non-ferrous, noble, rare, and rare-earth metals. The chemical composition of the copper-molybdenum ore of the "Kalmakyr" deposit was studied, and the physicochemical properties of the developed new compositions of composite chemical flotation reagents-foaming agents based on local raw materials and industrial waste for extracting gold and silver from polymetallic ores of the "Kalmakyr" deposit during flotation were investigated. A new chemical reagent-foaming agent, conventionally designated as "KHF-VS-ZS," similar to the standard T-92 flotation reagent produced in Russia, has been developed. The results of research on the flotation capacity of the developed flotation reagents-foaming agents based on local raw materials and industrial waste and for comparison with the standard expensive foaming agent - T-92 are presented. According to the results of experiments using a flotation reagent-foaming agent sample of the KHF-VS-ZS class, gold extraction in the crude concentrate was 53.66%, silver extraction in the crude concentrate was 56.52%, while the quality was 14.94%.

Ключевые слова: флотационные реагенты, пенообразователи, золота, серебро, собиратели, флотация, руда, металлы, пенообразование, извлечение металлов.

Keywords: flotation reagents, foaming agents, gold, silver, collectors, flotation, ore, metals, foaming, metal extraction.

ВВЕДЕНИЕ

В условиях истощения богатых и легкообогатимых месторождений особую актуальность приобретает переработка полиметаллических руд со сложным минеральным составом и тонкой вкраплённостью ценных компонентов. Такие руды, как правило, содержат золото и серебро в виде тонкорассеянных включений, изоморфных примесей или в составе сульфидных и оксидных минералов, что существенно осложняет их извлечение традиционными методами обогащения. Одним из наиболее эффективных и широко применяемых способов переработки подобных руд является флотация, результативность которой в решающей степени определяется свойствами и составом применяемых флотореагентов [1-2].

Современная практика показывает, что используемые в настоящее время флотореагенты зачастую не обеспечивают достаточной селективности и извлечения благородных металлов из полиметаллических руд. Это связано с многообразием минеральных форм нахождения золота и серебра, их тесной ассоциацией с медными, свинцовыми, цинковыми и железистыми минералами, а также с присутствием вредных примесей и шламов, снижающих эффективность флотации. В результате возрастает расход реагентов, ухудшается качество концентратов и повышаются затраты на переработку руд [3-6].

В этой связи разработка новых составов композиционных химических флотореагентов, способных целенаправленно воздействовать на поверхность минералов-носителей золота и серебра, является важной научно-технической задачей. Применение композиционных реагентов, сочетающих в себе функции собирателей, модификаторов и регуляторов флотации, позволяет повысить селективность процесса, снизить общее потребление реагентов и улучшить технико-экономические показатели обогащения [7-10].

Особое значение приобретает поиск таких реагентных систем, которые обеспечивали бы эффективное извлечение благородных металлов из труднообогатимых полиметаллических руд при минимальном воздействии на окружающую среду и с возможностью использования доступного и недорогого сырья. В этом контексте разработка и исследование новых составов композиционных химических флотореагентов-вспенивателей является перспективным направлением, способствующим повышению комплексности использования минерального сырья и устойчивому развитию горно-металлургической отрасли [11-16].

В Республике Узбекистан для извлечения концентратов цветных, благородных, редких и других металлов в АО «Алмалыкский ГМК» применяется импортируемый дорогостоящий флотореагент-вспенивател Т-92 Российского и Китайского производства, что приведет к валютной зависимости республики.

В связи с этим, целью данной работы является разработка новых кoмпoзициoнныx флотоpeaгeнтoв-вспенивателей на основе органо-нееорганических ингредиентов с использованием местного сырья и отходов производств с низкой стоимостью.

Объекты и методы исследования. Для разработки новых составов композиционных химических реагентов в качестве объектов исследования были использованы карбамид, алкил бензол, отходы спиртового завода, отходы масложировых комбинатов, лаурил-сульфат натрия, веретенное масло и другие реагенты [17-20].

Полученная на основе этих реагентов композиция требует комплексного анализа, включающего лабораторные испытания и определение оптимального соотношения ингредиентов. Для исследования физико-химических свойств разработанной композиции были использованы ареометрия, вискозиметрия, патенциометрия, ИК-спектроскопия и другие стандартные методы анализа [17-20].

Были проведены многочисленные исследование в области разработки композиционных химических флотореагентов-вспенивателей на основе выбранных органоминеральных ингредиентов с использованием реагентов из местного сырья и отходов производств для применения в процессе флотации медно-молибденовых измельченных руд с размером 0,071 мм.

Результаты и их обсуждение. Для исследования и разработки композиционных флотореагентов-вспенивателей в первую очередь были проведены химические и фазовые анализы состава руды «Кальмакырского» месторождения АО «Алмалыкский ГМК». В таблице 1 приведен химический состав и выполненный фазовый анализ (таблица 2) пробы руды месторождения «Кальмакыр».

Таблица 1.

Химический состав медно-молибденовой руды месторождения «Кальмакыр»

Таблица 2.

Фазовый состав руды

Анализ данных из таблицы 1 и 2 показывает, что в составе руды содержатся цветные и благородные металлы в низких концентрациях, что требует проведения процесса обогащения для их эффективного извлечения.

Учитывая результатов анализа современных литературных источников и проведенных предварительных исследований был разработан модельный состав композиционного химического флотореагента-вспенивателя на основе выбранных органо-неорганических ингредиентов и отходов производств.

В таблице 3 приведен модельный состав разработанного композиционного флотореагента-вспенивателя на основе органо-неорганических ингредиентов с использованием местного сырья и отходов производств.

Таблица 3

Модельный состав разработанного нового композиционного химического флотореагента – вспенивателя марки КХФ-ВС-ЗС

Далее в лабораторных условиях ГУ «Фан ва тараққиёт» была проведена исследование для оценки пенообразования модельного состава разработанной композиции.

Результаты проведенных исследований по пенообразованию модельного состава разработанного композиционного химического флотореагента-вспенивателя приведены в таблице 4.

Таблица 4.

Показатели пенообразования и стабильности пены модельного состава разработанного нового композиционного флотореагента-вспенивателя на водно-спиртовой основе

Как видно из таблицы 4, что разработанный модельный состав композиционного флотореагента-вспенивателя образовал равномерную среднею и мелкопузырьковую, умеренно устойчивую пену, которые способны удерживать цветные, благородные и редкие металлы (золото, серебро), не захватывая лишнюю породу и легко разрушается при извлечение черных концентратов дорогостоящих металлов.

Далее были исследованы процесс извлечения золота от содержания её в руде при применении флотореагента – вспенивателя КХФ-ВС-ЗС и Т-92.

На рисунке 1 приведены зависимости величины извлечения золота от содержания ее в руде при использовании в процессе флотации руд флотореагента – вспенивателя.

Рисунок 1. Зависимость извлечения золота от содержания ее в руде при применении в процессе флотации КХФ-ВС-ЗС

Из рисунка 1 видно, что с увеличением содержания золота в руде от 0,34 по 0,40 величина извлечения несколько снижается. При этом максимальная величина извлечения находится в пределах 55%, а наименьшая величина находится в пределах 52,5%.

На рисунке 2 приведены зависимости извлечения золота от содержания ее в руде при применении в процессе флотации флотореагента Т-92.

Рисунок 2. Зависимость извлечения золота от содержания ее в руде для Т-92 в процессе флотации

Из рисунка 2 видно, что с увеличением содержания золота в руде величина извлечения имеет экстремальный характер прохода максимума в пределах содержания золота 0,40%, а величина извлечения при этом находится в пределах 65,0%.

На основе анализа результатов исследований, приведенных на рисунках 1 и 2 составлены сравнительные данные извлечения золота из руд с применением в процессе флотации нового модельного состава флотореагента КХФ-ВС-ЗС и дорогостоящего Т-92, который приведен в таблице 5.

Таблица 5.

Зависимости извлечения золота от содержания в руде с КХФ-ВС-ЗС и Т-92

Как видно из приведенных данных в таблице 5, что при применении в процессе флотации медно-молибденовых руд созданного нового модельного состава композиционного флотореагента-вспенивателя КХФ-ВС-ЗС при содержании золота в руде 0,38% извлечения золота находится в пределах 53,66%. А при применении в процессе флотации дорогостоящего флотореагента-вспенивателя Т-92 содержание золота в руде 0,40%, извлечения золота из руды составляет 60,90%.

Далее были проведены сравнительные исследования по определению флотационной способности разработанного композиционного химического флотореагента-вспенивателя КХФ-ВС-ЗС и импортируемого флотореагента Т-92 российского производства в лаборатории «Технология черных, цветных, благородных и редких металлов» ГУ «Фан ва тараккиёт» (таблица 6).

Испытуемые реагенты вводились в камеру флотомашины в естественном виде путем капельного дозирования. Опытные испытания проводились в открытом цикле при: измельчение – 21 мин (содержание классов -0,071 мм достигало 69%); расход вспенивателя – 9 г/т; регулирование pH до 10,5–11,0 с использованием СаО; основная флотация – 5 мин (расход ксантогената – 17 г/т); контрольная флотация – 7 мин (расход ксантогената – 7 г/т).

Таблица 6.

Технологические показатели сравнительных лабораторных испытаний флотореагента-вспенивателя марки КХФ-ВС-ЗС

Следует отметить, что при применении в процессе флотации руд композиционного химического флотореагента-вспенивателя КХФ-ВС-ЗС при содержании золота в руде 0,81% извлечения золота составляет 53,72%, а извлечение серебра составляет 56,54%. А при применении стандартного флотореагента Т-92 Российского производства при содержании золота в руде 0,94% извлечения золота составляет 60,94%, а извлечение серебра составляет 64,16%.

Как видно из полученных данных, что созданный новый композиционный флотореагент-вспениватель КХФ-ВС-ЗС имеет определенный недостаток по сравнению с флотореагетом-Т-92 и требует дальнейшего доработки состава флотореагентов-вспенивателей.

Заключения. Таким образом, на основании проведённых исследований установлено, что полученный модельный состав композиционного флотореагента-вспенивателя КХФ-ВС-ЗС, обладают ограниченной флотационной активностью и не в полной мере удовлетворяют технологическим требованиям металлургических производств. В связи с этим последующая работа будет сосредоточена на усовершенствовании рецептур с целью улучшения физико-химических свойств и повышению эффективности модельного состава композиционного флотореагента-вспенивателя КХФ-ВС-ЗС и соответственно эффективности процессов флотации.

В заключении можно резюмировать следующее:

1. На основе выбранных орано-неорганических ингредиентов из местного и вторичного сырья, а также учитывая их составов и физико-химических и флотационных способностей был разработан новый состав модельного композиционного флотореагента-вспенивателя.
2. Исследованы физико-химические и флотационные свойства разработанного модельного состава композиционного химического флотореагента-вспенивателя.
3. В период с 10.04. по 25.11.2025 г. в специальной лаборатории проведены лабораторные испытания с целью определения возможности замены вспенивателя Т-92 российского производства на вспениватель ГУ «Фан тараккиёт» (г. Ташкент) марки КХФ-ВС-ЗС без снижения технологических показателей при флотации медно-молибденовой руды «Кальмакырского» месторождения.
4. По результатам испытаний с применением реагента-вспенивателя ГУ «Фан тараккиет» (г. Ташкент) марки КХФ-ВС-ЗС извлечение золота составляет 53,72%, а извлечение серебра составляет 56,54%, извлечения золота со стандартным флотореагентом Т-92 составляет 60,94%, а извлечение серебра составляет 64,16%, что требует дополнительной доработки.

Список литературы:

1. Игнаткина В.А., Бочаров В.А., Тубденова Б.Т. К поиску режимов селективной флотации руд на основе сочетания собирателей различных классов соединений //Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2010. №1. - С.97-104.
2. Отрожденова Л.А., Рябой В.И., Кучаев В.А., Малиновская Н.Д. Флотация медных сульфидных руд гексиловым ксантогенатом фирмы «Хёхст» // Обогащение руд. 2010. №4. - С.12-16.
3. Абрамов A.A. Флотационные методы обогащения. Москва: МГГУ. 2008. - 710 с.
4. Родина Т.А. Флотационные реагенты. Благовещенск: АмГУ. 2015. -36 с.
5. A. Khursanov, S. Negmatov, K. Negmatova, M. Ikramova, J. Negmatov, N. Erniezov, H. Rakhimov, D. Raupova. Research of flotation properties of composite chemical flotation reagents-foamers for use in the flotation of copper-molybdenum ores. Universum: технические науки. Электрон. научн. журн. 2024. 4(121). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/17400.
6. Zhang H. et al. A review of ultrasonic treatment in mineral flotation: mechanism and recent development. Molecules. 2024. Vol. 29. DOI: 10.3390/molecules29091984.
7. 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.
8. Рябой В.И. Проблемы использования и разработки новых флотореагентов в России. Цветные металлы. 2011. №3. - С. 7-14. https://www.rudmet.ru/journal/480/article/4544/.
9. Горячев Б.Е. Особенности действия флотационных сил на частицы с химически неоднородной поверхностью // Цветные металлы. 2002. №1. - С. 17-25.
10. Давааням С., Сатаев И.Ш., Баа-тархуу Ж. и др. Технология обогащения медно-молибденовых руд с применением собирателя Б-703С. //Цветные металлы. 2000. №8. - С. 68-70.
11. Бухоров Ш.Б., Хайдаров А.А., Хамраев С.С. Композиционные пенообразующие реагенты на основе отхода местного производства при флотации медно-молибденовых руд. // Композиционные материалы. Ташкент. 2009. №1. - С. 57-59.
12. Федосеева С.О., Морозов О.А. Влияние поверхностной активности и пенообразующей способности гетерополярных реагентов на их флотационные свойства // Химия и химическая технология. 2018. №2. - С. 270-279.
13. Матвеева Т.Н., Громова Н.К. Особенности действия меркаптобензотиазола и дитиофосфата при флотации Pt- и Au- содержащих минералов. // Информационных горно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ. 2009. №ОВ 14. Обогащение полезных ископаемых – 1. - С. 62-71.
14. Рябой В.И. и др. Применение пенообразователя ФРИМ-2ПМ при флотации сульфидных руд // Обогащение руд. 2002. № 3. - С. 17–18.
15. Birinci M.; Ramazan, G. Characterization and flotation of low-grade boehmitic bauxite ore from Seydiehir. Miner. Eng. 2021. 161. 106714. DOI: 10.1016/j.mineng.2020.106714.
16. Хамраев С.С., Бухоров Ш.Б., Хайдаров А.А. Вспениватели на основе отходов местного производства при флотации сульфидных руд. // Труды международной научно-практической конференции «Современные проблемы инновационных технологий в образование и науке» Том 1. Химия Технология. Шымкент, 2009. - С. 270-273.
17. А. Khursanov, K.S. Negmatova, M.E. Ikramova, J.N. Negmatov. Effective compositions of composite chemical flotation agents – foamers and their flotation properties. AIP Conf. Proc. 2024. 3045 (1): 060009. https://doi.org/10.1063/5.0197551.
18. Komila Negmatova, Mukaddas Ikramova, Abdulla Khursanov, Sayibjan Negmatov, Nodira Abed, Jaxongir Negmatov. Development of composite chemical flotation reagents and their application in the process of flotation of copper-molybdenum ores. AIP Conf. Proc. 2022. 2432 (1). 050053. https://doi.org/10.1063/5.0090794.
19. Негматов С.С., А.Х. Хурсанов, К.С. Негматова, М.Э. Икрамова, Ж.Н. Негматов. Разработка импортозамещающих композиционных химических флотореагентов на основе местного сырья и отходов производств для флотации руд цветных и благородных металлов. Международная научно-техническая конференция «Композиционные материалы на основе техногенных отходов и местного сырья: состав, свойства и применение» Ташкент. 16-17 сентября 2021 г. – С. 129-130.
20. Хурсанов А.Х., С.С. Негматов, К.С. Негматова, М.Э. Икрамова, Ж.Н. Негматов, Ю.К. Рахимов, Д.Н. Раупова, Х.Ю. Рахимов. Исследование физико-химических свойств и флотационной способности разработанных композиционных химических флотореагентов – вспенивателей. // Композиционные материалы, №4, 2022, - С. 35-37.