Переработка полиметаллической руды Артемьевского месторождения с применением нового модифицированного флотореагента

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2019.10.1.215-220 УДК 622.765.06

А. А. Муханова

Satbayev University, г. Алматы; АО «Институт металлургии и обогащения», г. Алматы, Казахстан

ПЕРЕРАБОТКА ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ РУДЫ АРТЕМЬЕВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ НОВОГО МОДИФИЦИРОВАННОГО ФЛОТОРЕАГЕНТА

Аннотация. Исследуется возможность применения модифицированного флотореагента, полученного из сивушного масла Айдабульского спиртового завода, при флотационной переработке полиметаллической руды Артемьевского месторождения (Казахстан). Проведен хроматографический анализ СМ, получены смеси на его основе, изучены их физико-химические характеристики. Установлено, что применение модифицированного флотореагента позволяет увеличить извлечение цветных металлов в коллективный концентрат на 1,5-3 %.

Ключевые слова: сивушное масло, модифицированный флотореагент, флотация, концентрат.

A. A. Mukhanovа

Satbayev University, Almaty; Institute of Metallurgy and Ore Benefication, Almaty, Kazakhstan

PROCESSING OF POLYMETALLIC ORE OF ARTEMIEVSKOYE DEPOSIT WITH USE OF A NEW MODIFIED FLOTATION AGENT

Abstract. The paper investigates the possibility of using a modified flotation agent obtained from fusel oil from the Aidabulsky alcohol plant during flotation processing of polymetallic ore of the Artemyevskoye deposit (Kazakhstan). A chromatographic analysis of the SM was carried out, mixtures based on it were obtained, and their physicochemical characteristics were studied. It has been established that the use of modified flotation reagents allows to increase the extraction of non-ferrous metals into a collective concentrate by 1,5-3 %.

Keywords: fusel oil, modified flotation agent, flotation, concentrate.

Основой экономики Казахстана является горно-металлургический комплекс, который играет важную (а по ряду отраслей — стратегическую) роль не только в Казахстане, но и в мире. По добыче и производству отдельных видов минерально-сырьевой продукции (цинк, свинец, медь) Казахстан входит в десятку ведущих мировых производителей.

В технологии получения цветных металлов основной операцией, определяющей степень их извлечения, является флотационное обогащение. Используемые в технологическом цикле флотореагенты производятся за рубежом, что усиливает импортную зависимость государства. Поэтому разработка способов получения новых флотореагентов на основе дешевого отечественного сырья является актуальной задачей.

Запасы высококачественного сырья в республике год от года сокращаются, возрастает доля труднообогатимых и низкосортных руд.

Достаточно сказать, что в настоящее время до 76 % общего баланса минерально-сырьевой базы цветной металлургии Рудного Алтая составляют труднообогатимые руды, слагающие крупнейшие месторождения (Рубцовское, Тишинское, Артемьевское, Никалаевское). Переработка такого

полиметаллического сырья по существующей флотационной технологии сопряжена со значительными потерями ценных компонентов в технологическом цикле и низким выходом конечной продукции.

В этой связи одним из приоритетных направлений научно-технологического развития отрасли является совершенствование технологий обогащения руд цветных и редких металлов за счет создания новых модифицированных флотореагентов на основе дешевого местного сырья.

В последние годы многие российские ученые, такие как В. А. Чантурия, А. А. Абрамов, М. М. Сорокин, В. И. Рябой и др., активно занимаются разработкой и получением эффективных собирателей, а также их сочетаний, для обогащения сульфидных руд, содержащих цветные, редкие и драгоценные металлы. Совершенствование флотационного обогащения осуществляется путем внедрения новых технологических схем, а также модификацией существующих и использованием новых флотационных реагентов. Синтез подобных модифицированных реагентов представляет как теоретический, ввиду малого количества публикаций, касающихся такого рода «нетривиальных» реагентов, так и практический интерес, ввиду повышения их флотационной активности [1-3].

Исходя из этих требований, интерес представляют соединения из класса ксантогенатов на основе композиционных смесей, составленных из бутилового спирта и спиртовой фракции С3Н7-С5Н11-ОН в различных соотношениях и теоретическое обоснование такого подхода.

Можно предположить, что ожидаемый эффект в значительной степени будет зависеть от строения и длины углеводородного радикала исходных спиртов, и он должен усиливаться при их смешивании. Эффект действует в направлении изменения свойств соединений, полученных на их основе, в данном случае флотационных свойств. При этом, наряду с собирательным действием по отношению к сульфидным минералам, полученные флотореагенты приобретут новые более селективные свойства по отношению к пустой породе [4-6].

Фракция спиртов R-CзH7-C5Hll-ОН содержится в сивушном масле (СМ) — отходе спиртового производства, которое является неутилизированным сырьем, и при облагораживании может быть использовано в качестве растворителя в органическом синтезе. В научной литературе есть данные об использовании в качестве флотореагентов модифицированного СМ Талгарского спиртового завода [7, 8]. Однако объемы его производства незначительны в сравнении с потребностью во флотореагентах. В этой связи необходимо использовать СМ других производителей, например Айдабульского спиртового завода. Учитывая, что новое исходное сырье имеет отличный состав и свои особенности, требуются детальные исследования его состава и разработка условий синтеза модифицированных флотореагентов на его основе, всестороннее исследование модифицированных флотореагентов и их технологическое опробование.

Полученные новые данные позволят расширить ассортимент реагентов, выпускаемых отечественной промышленностью (новые собиратели и вспениватели), добиться значительного снижения себестоимости флотореагентов за счет применения более дешевого сырья, их быстрого внедрения в практику флотации, что будет способствовать решению проблемы импортозамещения.

Исходным сырьем для синтеза композиционного аэрофлота послужило СМ Айдабульского спиртового завода. Сивушное масло Айдабульского спиртового завода (ГОСТ 17071-71) является продуктом, получаемым при промывке

в маслопромывателе концентрата из ректификационной или сивушной колонн. Выход его составляет 0,3-0,4 % от условного спирта-сырца. Содержит в своем составе 5-12 % этанола, 7-15 % н-пропанола,10-20 % изобутанола, 50-60 % изоамилового спирта и 5-10 % воды.

На основании данных хроматографического анализа (табл. 1) сделана оценка эффективной молекулярной массы спиртов, входящих в состав осушенного СМ.

Таблица 1

Результаты хроматографического анализа

Table 1

The results of chromatographic analysis

№ п/п Компонент смеси Молекулярный вес Содержание, % Температура кипения, 0С

1 Н-пропиловый спирт 60,0 8,43 87,8

2 Изобутиловый спирт 75,2 21,68 109-110

3 Изоамиловый спирт 88,8 69,89 134

Итого 100

Для получения модифицированного аэрофлота в ходе исследований были сформированы композиционные смеси на основе СМ и бутилового спирта и изучены их свойства

Таблица 2

Физико-химические исследования композиционных смесей

Table 2

Physical and chemical studies of composite mixtures

№ п/п Соотношение в смеси бутиловый спирт : СМ Единица измерения смеси Показатель преломлении, п20 D Удельный л20 вес, d п Молекулярная масса

определенная расчетная

г мл г/моль

1 1 : 1 50 : 50 61 : 61 0,6 : 0,6 1,4005 0,813 79,0 78,55

2 1 : 2 33 : 66 41 : 81 0,4 : 0,8 1,4011 0,814 82,4 79,74

3 3 : 1 75 : 25 92 : 30 1 : 0,3 1,3999 0,811 74,0 75,19

Традиционный аэрофлот получают в две стадии: 1) получение диалкилдитиофосфорной кислоты взаимодействием пятисернистого фосфора со смесью спиртов: Р28б + 4ROH ^ 2^О)2Р88Н + Н2$|; 2) нейтрализация диалкилдитиофосфорной кислоты и получение натриевой соли: (ЯО)2Р88Н + №ОН ^ + Н2О. Согласно данной методике нами были получены

аэрофлоты из трех композиций реагентов.

Далее в ходе исследований было изучено изменение величины поверхностного натяжения водных растворов синтезированных аэрофлотов в зависимости от концентрации. Установлено понижение поверхностного натяжения водных растворов полученных аэрофлотов с увеличением концентрации. Это дает основание предполагать наличие пенообразующих свойств у всех полученных

аэрофлотов, наибольшими обладает аэрофлот, полученный из смеси № 2. В дальнейших исследованиях использовали модифицированный фэрофлот, полученный на основе смеси № 2.

Опробование полученного модифицированного аэрофлота было проведено на полиметаллической руде Артемьевского месторождения, химический анализ которой приведен в табл. 3.

Таблица 3

Результаты химического анализа исходной руды

Table 3

The results of chemical analysis of the original ore

Содержание, % г/т

Cu Pb Zn Fe S Al2O3 SiO2 CaO MgO Au Ag

1,4 2,3 7,3 7,9 11,5 8,3 38,0 0,75 2,45 0,62 58,0

Флотация исследуемой пробы осуществлялась в лабораторных флотомашинах ФМ (Геоприбор) с объемом камер: 3 дм3 (основная и контрольная коллективная флотация); 1,5 дм3 (1-я перечистка коллективной флотации); 0,5 дм3 (2-я перечистка коллективной флотации).

Исследования по флотируемости полиметалличекой медно-свинцово-цинковой руды в присутствии нового реагента — композиционного аэрофлота — проводились в режиме открытого и замкнутого циклов. Схема флотации включала в себя измельчение руды до 70-75 % класса -0,074 мм, основную коллективную медно-свинцово-цинково-пиритную флотацию, две перечистки коллективного концентрата и контрольную флотацию. В качестве собирателя использовали базовый бутиловый аэрофлот и синтезированный аэрофлот, в качестве пенообразователя — Т-80. При общем расходе базового бутилового аэрофлота 85 г/т получен коллективный медно-свинцово-цинковый концентрат с содержанием меди 4,1 %, свинца — 8,5 %, цинка — 23,8 %. Извлечение меди при этом составило 84,7 %, свинца — 81,5 %, цинка — 85,6 %. Оптимальный расход синтезированного аэрофлота составил 75 г/т. При этом получен коллективный медно-свинцово-цинковый концентрат с содержанием меди 4,05 %, свинца — 8,71 %, цинка — 25,9 %. Извлечение меди в коллективный концентрат составило 85,9 %, свинца — 84,5 %, цинка — 88,9 %. Применение композиционного аэрофлота позволяет увеличить извлечение цветных металлов в коллективный концентрат на 1,5-3 %.

Расходы реагентов в селективной медной, свинцовой и цинковой флотации представлены в табл. 4. Сравнительные результаты флотационных опытов, проведенных при оптимальных расходах базового бутилового и композиционного аэрофлотов (в открытом цикле), приведены в табл. 5.

Проведенные укрупнено-лабораторные испытания с получением селективных медного, свинцового и цинкового концентратов с использованием нового модифицированного аэрофлота подтвердили полученные нами в ходе исследований результаты.

Таблица 4

Расходы реагентов по отдельным операциям флотации

Table 4

The costs of reagents for individual flotation operations

Процесс Расход реагентов, г/т

бут. аэр. ком. аэр. Т-80 ZnSO4 NaCN СаО CuSO4 Na2SOs Na2S

Измельчение - - - - - - - - 70

Коллектив. флот. 70 60 90 - - - - - -

Контр. колл. флот. 15 15 20 - - - - - -

Доизмельчение - - - - - 600 - 2000 -

рН среды 8,0

Cu флотация 10 7 10 500 - - - 1000 -

Cu контр. флотация 5 3 10 - - - - - -

I и II перечистка Cu - - - 200 - 100 - 450 -

рН среды 9,0

Pb флотация 10 7 10 200 100 - - - -

Pb контр. флотация 5 3 5 - - - - - -

I и II перечистка Pb - - - 200 40 - - - -

рН среды 10,0-10,5

Zn флотация 20 15 15 - - - 300 - -

Zn контр. флотация 5 5 15 - - - 300 - -

Общий расход реагентов 140 115 175 1100 140 700 600 3450 70

Таблица 5

Результаты флотации полиметаллической руды Артемьевского месторождения в открытом цикле

Table 5

Results of flotation of polymetallic ore of the Artemyevsky field in the open cycle

Цикл Расход реагента, г/т руды Выход концентрата, % Содержание, % (вес.) Извлечение, %

бут. аэр. модиф. аэр. Cu Pb Zn Fe Cu Pb Zn Fe

Cu 15 - 8,1 26,8 1,0 5,1 27,6 62,4 0,9 1,3 13,3

- 10 8,28 28,9 1,5 2,4 27,6 66,9 1,51 0,79 13,5

Pb 15 - 13,5 0,4 54,1 5,2 3,1 38,4 89,7 2,5 2,5

- 10 14,1 0,4 56,4 4,8 2,5 39,6 89,4 2,3 2,2

Zn 25 - 50,9 0,1 0,5 52,4 4,2 50,9 50,1 83,7 11,0

- 20 51,2 0,1 0,4 53,3 3,2 51,2 41,3 85,8 8,3

Таким образом, проведенные исследования и полученные результаты показали перспективность применения модифицированного аэрофлота, полученного из СМ Айдабульского спиртового завода в качестве собирателя в процессе флотации полиметаллических руд.

Литература

1. Тропман Э. П., Сулаквелидзе Н. В., Русских Л. В. Эффективные флотационные реагенты, перспективы их промышленного применения // III Всеросс. науч. конф. «Химия и химическая технология на рубеже тысячелетий». Томск, 2004. С. 97-99.

2. Рябой В. И. Проблемы использования в разработки новых флотореагентов в России // Цветные металлы. 2011. № 3. С. 7-14.

3. IgnatkinaV. A., Bocharov V. A., Tubdenova B. T. Combinations of different-class collectors in selective sulphide ore flotation // Journal of Mining Science. 2010. Vol. 46, No. 3. P. 82-88.

4. Рябой В. И. Создание и применение более эффективных реагентов на основе физико-химических представлений // Обогащение руд. 2002. № 1. С. 19-23.

5. Бургер К. Органические реагенты в неорганическом анализе. М.: Мир, 1975. С. 236-257.

6. Рябой В. И., Шендерович В. А., Крепетов В. П. Применение аэрофлотов при флотации руд // Обогащение руд. 2005. № 6. С. 43-44.

7. Тусупбаев Н. К., Бектурганов Н. С. Эффективные композиционные реагенты как основа разработки технологических режимов флотации труднообогатимых полиметаллических и золотосодержащих руд // Междунар. науч.-практич. конф. «Инновации в комплексной переработке минерального сырья. Абишевские чтения--2016». С. 369-374.

8. Применение модифицированного собирателя при флотации свинцово-цинковых руд месторождения Шалкия / Н. К. Тусупбаев и др. // КИМС. 2015. № 3. С. 9-15.

Сведения об авторе

Муханова Айнур Айтказыновна

научный сотрудник лаборатории флотореагентов и обогащения, Satbayev University,

г. Алматы; АО «Институт металлургии и обогащения», г. Алматы, ainura-

muhanova@mail.ru

Mukhanova Aynur Aitkazinovna

Researcher of Laboratory of Flotation Agents and Enrichment of Satbayev University, Almaty;

Institute of Metallurgy and Ore Benefication, Almaty, ainura-muhanova@mail.ru

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2019.10.1.220-225 УДК 541.183 + 543.544

Н. А. Некрасова, В. В. Милютин, П. Г. Зеленин

Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина РАН, г. Москва, Россия

СОРБЦИЯ Eu (III) ИЗ РАЗЛИЧНЫХ СРЕД НА ТОДГА-СОДЕРЖАЩЕМ СОРБЕНТЕ AXIONIT MND 40T

Аннотация. Исследованы сорбционные характеристики ТВЭКСа на основе тетраоктилдигликольамида (ТОДГА) российского производства AXIONIT MND 40Т по отношению к ионам Eu (III) в растворах различных кислот. В азотнокислых растворах показана стабильность сорбционных свойств сорбента в многоцикличном динамическом режиме. Определены кинетические характеристики сорбента. После расшифровки ИК-