Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
технических наук: 25.00.13 - Обогащение полезных ископаемых. —
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».
— Москва, 2011. — 51 с.
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Бочаров
В.А.
Цель работы. Создание общих принципов выбора
ионогенных и неионогенных малополярных компонентов селективно
действующих сочетаний собирателей; изучить и вскрыть механизм
селективного взаимодействия сочетаний собирателей с поверхностью
разделяемых минералов с последующей разработкой схемы и режима
флотации руд цветных металлов.
Научная новизна
Обоснованы полуэмпирические количественные показатели (абсолютная жесткость, абсолютная электроотрицательность, степень переноса заряда), для оценки компонентов селективного сочетания собирателей на основе принципа Пирсона о приоритетном взаимодействии в «кислотно-основных» сопряженных парах: «мягкие кислоты - мягкие основания» (для сульфидных минералов и сульфгидрильных собирателей) и «жесткие кислоты – жесткие основания» (для кальцийсодержащих минералов и оксигидрильных собирателей).
Экспериментально установлены кинетические и термодинамические параметры активированной адсорбции бутилового ксантогената, диизобутилового дитиофосфата и изопропил-O–метил-N-тионокарбамата (ИТК) на поверхности сульфидных минералов, обеспечивающие контрастность свойств поверхности разделяемых сульфидов.
Установлен механизм селективного действия сочетания собирателей, заключающийся в адсорбции ионогеного компонента, который обладает наименьшим сродством к пириту (дитиофосфат) и низкой окисляемостью и неионогенного компонента, обладающего повышенным первоначальным адсорбционным сродством к – халькопириту (ИТК), что способствует их флотационному разделению.
Комплексными экспериментальными исследованиями (беспенная флотация, адсорбционные исследования, ИК МНПВО спектроскопия) выявлена взаимосвязь между величиной мономолекулярной адсорбции ионогенного сульфгидрильнного собирателя в сочетании с ИТК и флотационной активности пирита за счет изменения величины суммарной адсорбции и состава поверхностных соединений.
Определено соответствие между значением перепада электродного потенциала ионоселективных электродов, при потенциометрическом титровании сульфгидрильными собирателями растворов солей тяжелых металлов одноименных с ионоселективными электродами, и константами равновесия малорастворимых соединений, и изменением свободной энергии Гиббса. Величина перепада является мерой сродства сульфгидрильных собирателей к катионам тяжелых металлов.
Созданы корреляционные диаграммы волновых чисел характеристических колебаний связей в химически активных группах (ХАГ) сульфгидрильных собирателей при взаимодействии с катионами тяжелых металлов и сульфидными минералами для идентификации поверхностных соединений на сульфидах методом ИКС.
На мономинеральных фракциях и рудном материале установлено оптимальное соотношение неионогенных малополярных соединений в сочетании с ионогенными компонентами:
мольная доля неионогенного сульфгидрильного собирателя должна быть больше ионогенного сульфгидрильного собирателя и находится в пределах: 75-50 % О-изопропил–N-метилтионокарбамата (ИТК) и 25-50 % изобутилового дитиофосфата;
мольная доля неионогенного оксигидрильного собирателя (высших алифатических изоспиртов) в сочетании должна быть меньше и составлять 25-50 % от доли ионогенного оксигидрильного собирателя.
Практическая значимость и реализация результатов работы. В результате выполненных исследований разработаны и реализованы селективные реагентные режимов и технологии флотации для труднообогатимых колчеданных руд цветных металлов и шеелитсодержащих руд с высоким карбонатным модулем; в установлении оптимального массового соотношения в сочетании ионогенного и неионогенного собирателей: для сульфгидрильных собирателей (от 1:4 до 1:2), а для оксигидрильных собирателей (от 4:1 до 2:1).
Промышленные испытания собирателя Берафлот 40 на Гайской обогатительной фабрике показали, что прирост извлечения металлов в зависимости от качества перерабатываемых руд составил, %: меди – 0,6-1,5; золота 1,4-1,8; серебра 2,4-2,7. Результаты получены при 23-28 % замене бутилового ксантогената Берафлотом 40, с одновременным снижением суммарного расхода собирателя на 20 % и исключением из процесса основной коллективной флотации вспенивателя.
Укрупненно-лабораторные исследования на медно-цинковой руде Тарньерского месторождения показали, что по разработанным реагентному режиму и схеме флотации получен прирост извлечения цинка в цинковый концентрат 8,23 % и извлечения меди в медный концентрат - 3,17 %. Индекс селективности вырос с 161,2 до 172,6 %. Ожидаемый экономический эффект, подтвержденный предприятием, от применения нового реагентного режима взамен существующего режима при переработке 400 тыс. т руды в год, составит 15, 1 млн руб..
Укрупненные технологические испытания на медно-цинковой руде Юбилейного месторождения в условиях ЦИЛ Сибайской ОФ при использовании сочетания собирателей Берафлот 3035:бутиловый ксантогенат в соотношении 4:1 показали прирост извлечения меди на 6,18 %; цинка – 2,62 %; золота – 9,44 % и серебра – 7,56 %,.
Результаты работы использованы при разработке технологических рекомендаций по совершенствованию реагентного режима медно-цинковых руд Уральского региона на предприятиях УГМК; ожидаемый экономический эффект, подтвержденный «УГМК-Холдинг», за счет прироста извлечения меди, золота и цинка в товарные концентраты от использования модифицированных дитиофосфатов в реагентных и схемных режимах при переработке медно-цинково-пиритных руд составит 50 млн руб. в год.
Реагентный режим олеата натрия и изоспиртов был внедрен на Тырныаузской обогатительной фабрике. От внедрения реагентного режима с использованием высших изоспиртов (Эксол-Б) за счет повышения извлечения вольфрама на 0,3 % и снижения расхода жидкого стекла получен экономический эффект.
Научная новизна
Обоснованы полуэмпирические количественные показатели (абсолютная жесткость, абсолютная электроотрицательность, степень переноса заряда), для оценки компонентов селективного сочетания собирателей на основе принципа Пирсона о приоритетном взаимодействии в «кислотно-основных» сопряженных парах: «мягкие кислоты - мягкие основания» (для сульфидных минералов и сульфгидрильных собирателей) и «жесткие кислоты – жесткие основания» (для кальцийсодержащих минералов и оксигидрильных собирателей).
Экспериментально установлены кинетические и термодинамические параметры активированной адсорбции бутилового ксантогената, диизобутилового дитиофосфата и изопропил-O–метил-N-тионокарбамата (ИТК) на поверхности сульфидных минералов, обеспечивающие контрастность свойств поверхности разделяемых сульфидов.
Установлен механизм селективного действия сочетания собирателей, заключающийся в адсорбции ионогеного компонента, который обладает наименьшим сродством к пириту (дитиофосфат) и низкой окисляемостью и неионогенного компонента, обладающего повышенным первоначальным адсорбционным сродством к – халькопириту (ИТК), что способствует их флотационному разделению.
Комплексными экспериментальными исследованиями (беспенная флотация, адсорбционные исследования, ИК МНПВО спектроскопия) выявлена взаимосвязь между величиной мономолекулярной адсорбции ионогенного сульфгидрильнного собирателя в сочетании с ИТК и флотационной активности пирита за счет изменения величины суммарной адсорбции и состава поверхностных соединений.
Определено соответствие между значением перепада электродного потенциала ионоселективных электродов, при потенциометрическом титровании сульфгидрильными собирателями растворов солей тяжелых металлов одноименных с ионоселективными электродами, и константами равновесия малорастворимых соединений, и изменением свободной энергии Гиббса. Величина перепада является мерой сродства сульфгидрильных собирателей к катионам тяжелых металлов.
Созданы корреляционные диаграммы волновых чисел характеристических колебаний связей в химически активных группах (ХАГ) сульфгидрильных собирателей при взаимодействии с катионами тяжелых металлов и сульфидными минералами для идентификации поверхностных соединений на сульфидах методом ИКС.
На мономинеральных фракциях и рудном материале установлено оптимальное соотношение неионогенных малополярных соединений в сочетании с ионогенными компонентами:
мольная доля неионогенного сульфгидрильного собирателя должна быть больше ионогенного сульфгидрильного собирателя и находится в пределах: 75-50 % О-изопропил–N-метилтионокарбамата (ИТК) и 25-50 % изобутилового дитиофосфата;
мольная доля неионогенного оксигидрильного собирателя (высших алифатических изоспиртов) в сочетании должна быть меньше и составлять 25-50 % от доли ионогенного оксигидрильного собирателя.
Практическая значимость и реализация результатов работы. В результате выполненных исследований разработаны и реализованы селективные реагентные режимов и технологии флотации для труднообогатимых колчеданных руд цветных металлов и шеелитсодержащих руд с высоким карбонатным модулем; в установлении оптимального массового соотношения в сочетании ионогенного и неионогенного собирателей: для сульфгидрильных собирателей (от 1:4 до 1:2), а для оксигидрильных собирателей (от 4:1 до 2:1).
Промышленные испытания собирателя Берафлот 40 на Гайской обогатительной фабрике показали, что прирост извлечения металлов в зависимости от качества перерабатываемых руд составил, %: меди – 0,6-1,5; золота 1,4-1,8; серебра 2,4-2,7. Результаты получены при 23-28 % замене бутилового ксантогената Берафлотом 40, с одновременным снижением суммарного расхода собирателя на 20 % и исключением из процесса основной коллективной флотации вспенивателя.
Укрупненно-лабораторные исследования на медно-цинковой руде Тарньерского месторождения показали, что по разработанным реагентному режиму и схеме флотации получен прирост извлечения цинка в цинковый концентрат 8,23 % и извлечения меди в медный концентрат - 3,17 %. Индекс селективности вырос с 161,2 до 172,6 %. Ожидаемый экономический эффект, подтвержденный предприятием, от применения нового реагентного режима взамен существующего режима при переработке 400 тыс. т руды в год, составит 15, 1 млн руб..
Укрупненные технологические испытания на медно-цинковой руде Юбилейного месторождения в условиях ЦИЛ Сибайской ОФ при использовании сочетания собирателей Берафлот 3035:бутиловый ксантогенат в соотношении 4:1 показали прирост извлечения меди на 6,18 %; цинка – 2,62 %; золота – 9,44 % и серебра – 7,56 %,.
Результаты работы использованы при разработке технологических рекомендаций по совершенствованию реагентного режима медно-цинковых руд Уральского региона на предприятиях УГМК; ожидаемый экономический эффект, подтвержденный «УГМК-Холдинг», за счет прироста извлечения меди, золота и цинка в товарные концентраты от использования модифицированных дитиофосфатов в реагентных и схемных режимах при переработке медно-цинково-пиритных руд составит 50 млн руб. в год.
Реагентный режим олеата натрия и изоспиртов был внедрен на Тырныаузской обогатительной фабрике. От внедрения реагентного режима с использованием высших изоспиртов (Эксол-Б) за счет повышения извлечения вольфрама на 0,3 % и снижения расхода жидкого стекла получен экономический эффект.