ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕАГЕНТОВ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЕЙ ПРИ ФЛОТАЦИИ МЕДНО-МОЛИБДЕНОВЫХ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ РУД

АННОТАЦИЯ

Проведены лабораторные исследования по оценке возможности замены пенообразователя Т-92, применяемого при флотации медно-молибденовых руд АО «Алмалыкский ГМК», альтернативным реагентом Пенофлот-1304. Объектом испытаний служила руда месторождения Кальмакыр с содержанием Cu 0,33 % и Mo 0,0028 %, измельчённая до 70–75 % класса -0,074 мм, что обеспечивало требуемую степень раскрытия сульфидных минералов. Сравнительные флотационные испытания показали, что Пенофлот-1304 формирует более устойчивую и равномерно минерализованную пенную фазу, способствующую повышению вероятности закрепления гидрофобизированных частиц на поверхности воздушных пузырьков и их перехода в концентрат. Это сопровождается улучшением гидродинамических условий процесса, повышением селективности разделения и снижением потерь ценных компонентов с хвостами. Установлено, что при использовании Пенофлота-1304 извлечение меди возрастает с 88,85 до 94,33 %, а молибдена — с 58,39 до 80,98 %. Особенно значим прирост извлечения молибдена, что указывает на более эффективную флотацию тонковкраплённых и трудноизвлекаемых минералов. Полученные результаты подтверждают технологическую и экономическую целесообразность применения Пенофлота-1304 в качестве эффективной альтернативы Т-92.

ABSTRACT

Laboratory studies were conducted to evaluate the feasibility of replacing the T-92 frother, used in the flotation of copper-molybdenum ores at Almalyk Mining and Metallurgical Company (MMC) with the alternative reagent Penoflot-1304. The test sample consisted of ore from the Kalmakyr deposit containing 0.33 % Cu and 0.0028 % Mo, crushed to 70–75% of the -0.074 mm grade, ensuring the required degree of sulfide mineral recovery. Comparative flotation tests showed that Penoflot-1304 forms a more stable and uniformly mineralized froth phase, increasing the likelihood of hydrophobic particles attaching to the surface of air bubbles and their transition to concentrate. This is accompanied by improved hydrodynamic process conditions, increased separation selectivity, and reduced losses of valuable components with tailings. It was found that when using Penoflot-1304, copper recovery increases from 88.85 % to 94.33 %, and molybdenum recovery from 58.39 % to 80.98 %. The increase in molybdenum recovery is particularly significant, indicating more efficient flotation of finely disseminated and hard-to-recover minerals. The obtained results confirm the technological and economic feasibility of using Penoflot-1304 as an effective alternative to T-92.

Ключевые слова: медно-молибденовые руды, флотация, пенообразователь, Т-92, Пенофлот-1304, Кальмакыр, медь, молибден, селективность, извлечение, пена, реагенты, обогащение, хвосты.

Keywords: copper-molybdenum ores, flotation, foaming agent, T-92, Penoflot-1304, Kalmakyr, copper, molybdenum, selectivity, extraction, foam, reagents, enrichment, tailings.

Введение.

Медно-молибденовые руды характеризуются тонкой вкрапленностью сульфидов, повышенным содержанием пирита и глинистых примесей, а также высокой чувствительностью технологических показателей к реагентному режиму флотации. В связи с этим повышение эффективности флотации при одновременном снижении расхода реагентов является приоритетным направлением совершенствования технологий обогащения [12; 9]. Современные исследования ориентированы на поиск более селективных и экономически доступных реагентов, обеспечивающих стабильность процесса и повышение качества концентратов [11]. Существенную роль при этом играют пенообразователи, определяющие дисперсность пузырьков, устойчивость пены и селективность извлечения минералов [8; 10].

Применяемый при флотации медно-молибденовых руд на обогатительных фабриках АО «Алмалыкский ГМК» пенообразователь Т-92 представляет собой побочный продукт производства синтетического каучука и, несмотря на низкую стоимость, характеризуется переменным составом и нестабильными поверхностно-активными свойствами, что может ухудшать технологические показатели и снижать селективность процесса [1; 5; 7]. В качестве альтернативы исследован промышленный пенообразователь «Пенофлот-1304», обладающий более стабильным составом и прогнозируемыми свойствами, применение которого направлено на повышение селективности флотации и устойчивости технологических показателей.

Мировая горнодобывающая промышленность сталкивается с устойчивым снижением качества добываемых руд и ростом доли труднообогатимого сырья. Медно-молибденовые месторождения являются важнейшим источником цветных металлов, однако их переработка осложняется рядом факторов [2]:

• низким содержанием полезных компонентов;
• тонкой вкрапленностью сульфидных минералов;
• высоким расходом флотореагентов.

Традиционные схемы флотации основаны на применении ксантогенатов, аполярных углеводородов и сильных депрессоров. Несмотря на их широкое использование, данные реагентные режимы характеризуются [3; 4; 6]:

• недостаточной селективностью разделения халькопирита, молибденита и пирита;
• значительными затратами на реагенты.

Современные исследования направлены на:

• повышение технологических показателей;
• уменьшение себестоимости готовой продукции благодаря использованию более доступных реагентов.

Целью настоящей работы является исследование пенообразователя, способного заменить традиционных реагентов Т-92 для повышения извлечения меди и молибдена.

Материалы и методы исследования. В качестве объекта исследований использовалась технологическая проба медно-молибденовой руды месторождений Кальмакыр. Средние содержания полезных компонентов в объединённой пробе представлены в таблице:

Таблица 1.

Содержание полезных компонентов в пробе руды месторождения Кальмакыр

Минералогический состав руды представлен следующими основными минералами.

Сульфидные минералы. Халькопирит — основной медный минерал, молибденит — основной минерал молибдена, пирит — сопутствующий сульфид железа. 

Породообразующие минералы. Кварц, калиевые и плагиоклазовые полевые шпаты, серицит, хлорит.

По данным гранулометрического и минералогического анализа установлено, что оптимальная степень раскрытия сульфидных минералов достигается при измельчении руды до 70−75 % класса -0,074 мм, что было принято в качестве базовой крупности питания флотационных исследований. Графическое изображение результатов опытов представлено на рисунке 1.

Рисунок 1. Увеличение выхода класса -0,074 мм в зависимости от времени измельчения пробы руды месторождения Кальмакыр

Результаты и обсуждения. Экспериментальные исследования выполнялись на представительной пробе медно-молибденовой руды месторождения Кальмакыр, характеризующейся сложным вещественным составом и тонкой вкрапленностью сульфидных минералов. Подготовка исходного материала осуществлялась в соответствии с требованиями лабораторной методики, обеспечивающей получение репрезентативных навесок и воспроизводимость результатов последующих технологических испытаний.

Исходная руда подвергалась предварительному дроблению до лабораторной крупности, после чего выполнялись операции тщательного перемешивания и сокращения методом «кольца и конуса». Данная процедура повторялась 2–3 раза с целью повышения степени усреднения и минимизации влияния крупностной и минеральной неоднородности руды. Из полученной усреднённой массы при постоянном перемешивании отбирались навески массой по 1 кг, предназначенные для проведения технологических и аналитических исследований. Часть исходной пробы направлялась в центральную аналитическую лабораторию для определения химического и фазового состава, а также для проведения сопутствующих исследований, включая испытания на измельчаемость и определение гранулометрических характеристик материала. Результаты данных исследований использовались в качестве исходной базы для планирования дальнейших флотационных экспериментов.

Подготовленные навески подвергались измельчению в лабораторных условиях при различной продолжительности процесса, что позволяло варьировать степень раскрытия минеральных агрегатов и оценивать влияние крупности на эффективность последующих операций обогащения. Полученный продукт измельчения подвергался сушке и тщательному усреднению, после чего из него отбирались представительные пробы для проведения ситового анализа. Гранулометрический состав определялся методом мокрого рассева по контрольному классу крупности −0,074 мм, что соответствует требованиям лабораторной практики при исследовании флотационной обогатимости медно-молибденовых руд. После завершения мокрого рассева продукты высушивались и подвергались контрольному грохочению на ситовом анализаторе, что обеспечивало повышение точности определения распределения материала по классам крупности.

Флотационные испытания проводились на лабораторной механической флотомашине с рабочим объёмом камеры 3,0 л при выполнении основных операций флотации. Содержание твёрдого в пульпе поддерживалось на уровне 27–28 % при навеске исходного материала 1 кг, что соответствует условиям, приближенным к промышленным режимам. Для доводочных операций применялись камеры меньшего объёма (0,5 и 0,3 л), позволяющие более точно моделировать стадии перечисток и контролировать селективность разделения минералов. Полученные продукты обогащения подвергались сушке, проборазделке и направлялись в центральную аналитическую лабораторию для проведения химического анализа и расчёта технологических показателей процесса.

Растворы реагентов готовились с учётом их химической активности и требуемых концентраций, за исключением нерастворимых реагентов, вводимых в процесс в виде дисперсных фаз. Все открытые лабораторные флотационные испытания выполнялись с использованием «чистой» воды, что обеспечивало исключение влияния посторонних ионов и примесей на результаты экспериментов и повышало достоверность полученных данных. Таким образом, применённая методика подготовки проб и проведения флотационных испытаний позволила обеспечить воспроизводимость результатов и корректность последующего анализа эффективности исследуемых реагентных режимов. Технологическая схема и реагентный режим представлены на рисунке 2. Результаты исследований представлено на таблице 1.

Рисунок 2. Технологическая схема и реагентный режим открытых тестов

Таблица 2.

Результаты сравнительных испытаний по подбору пенообразователя

Заключение. Выполненные исследования показали, что применение современного пенообразователя Пенофлот-1304 приводит к существенному улучшению технологических показателей флотации медно-молибденовых руд. В частности, установлено увеличение извлечения меди в суммарный пенный продукт до 94,33 % по сравнению с 88,85 % при использовании реагента Т-92. Ещё более значительный эффект наблюдается для молибдена: его извлечение возросло с 58,39 % до 80,98 %. Одновременно отмечено заметное снижение потерь металлов с хвостами, что свидетельствует о повышении общей эффективности процесса и улучшении селективности разделения сульфидных минералов в условиях лабораторных испытаний.

Полученные результаты указывают на то, что применение Пенофлота-1304 способствует формированию более устойчивой, равномерной и управляемой пенной фазы, что положительно влияет на кинетику флотации и интенсивность извлечения тонковкрапленных сульфидных минералов. Кроме того, использование данного реагента позволяет снизить влияние нестабильности химического состава, характерной для пенообразователя Т-92, что повышает воспроизводимость технологических показателей. Данные преимущества приобретают особую значимость при переработке бедных и труднообогатимых медно-молибденовых руд, для которых стабильность реагентного режима является критически важным фактором обеспечения высоких показателей извлечения и качества концентратов.

Список литературы:

1. Абрамов А.А. Флотация медных и молибденовых руд. — М.: Недра, 1989.
2. Абрамов А.А. Флотация руд цветных металлов. — М.: Недра, 2005. — 463 с.
3. Авдохин В. М. Основы обогащения полезных ископаемых: учебник для вузов. — В 2 т. — М.: Изд-во МГГУ, 2006.
4. Бочаров В.А., Игнаткина В.А. Технология обогащение полезных ископаемых. — М.: Изд дом «Руда и металлы», 2007. — 472 с.   
5. Глембоцкий В.А., Классен В.И. Флотация. — М.: Недра, 1980.
6. Шакаров Т.И.  Обогащение полезных ископаемых. — Ташкент.: Мухаррир, 2026. — 196 с.
7. Шохин В.Н. Реагентные режимы флотации. — М.: Горная книга, 2008.
8. Cho Y.S., Laskowski J.S. Frother effects in flotation // International Journal of Mineral Processing. — 2002.
9. Fuerstenau M.C., Jameson G., Yoon R.-H. Froth Flotation: A Century of Innovation. — SME, 2007.
10. Grau R.A., Heiskanen K. Bubble size and frother performance. — Minerals Engineering, 2005.
11. Rao S.R. Surface Chemistry of Froth Flotation. — Springer, 2004.
12. Wills B.A., Finch J. Wills’ Mineral Processing Technology. — Elsevier, 2016.