Флотационные испытания нового комплексного реагента-собирателя оксидных форм сурьмы на пробе сурьмяной руды месторождения Жипхоша Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

Оригинальная статья / Original article УДК 622.765.061

DOI: http://dx.doi.org/10.21285/2686-9993-2020-43-1-59-65

Флотационные испытания нового комплексного реагента-собирателя оксидных форм сурьмы на пробе сурьмяной руды месторождения Жипхоша

© Г.В. Михеев3, С.А. Богидаев13

^Иркутский научно-исследовательский институт благородных и редких металлов и алмазов, г. Иркутск, Россия

Резюме: Цель данных исследований - применение и изучение нового реагента-собирателя оксидных форм сурьмы для сокращения потерь металла с хвостами. Ведущими способами переработки сурьмяных руд являются гравитационные и флотационные методы обогащения. Основная доля извлекаемой сурьмы при обогащении различных типов сурьмяных руд получена за счет наличия в рудах сульфидной формы металла (антимонита). Потери сурьмы в свою очередь связаны с оксидными минералами (стибнит, валентинит, керм-зит), форма нахождения которых представлена в виде пленок, линз или чешуек. Единственным известным способом для извлечения оксидов сурьмы из руд различных месторождений является флотационное обогащение. До сих пор для предприятий, перерабатывающих сурьмяные типы руды, нет разработанных схем и режимов флотационного обогащения, позволяющих получить кондиционные или близкие к кондиционным концентраты из оксидных форм сурьмы. Для извлечения оксидных минералов сурьмы применяются жирно-кислотные собиратели катионного типа, углеводороды, нефтяные масла и сланцевая смола. В результате проведения исследований в качестве эффективного собирателя сурьмы выбран новый комплексный реагент-собиратель KCSb, состоящий из продуктов лесохимического производства и производной аспарагино-вой кислоты. Разработан способ флотации окисленных сурьмяных руд с использованием нового реагента -собирателя KCSb, повышающий технологические и экономические показатели процесса флотации.

Ключевые слова: флотация, обогащение, сурьма, извлечение

Информация о статье: Дата поступления 14 января 2020 г.; дата принятия к печати 12 февраля 2020 г.; дата онлайн-размещения 30 марта 2020 г.

Для цитирования: Михеев Г.В., Богидаев С.А. Флотационные испытания нового комплексного реагента-собирателя оксидных форм сурьмы на пробе сурьмяной руды месторождения Жипхоша. Науки о Земле и недропользование. 2020. Т. 43. № 1. С. 59-65. https://doi.org/10.21285/2686-9993-2020-43-1-59-65

Flotation tests of the new complex collecting agent for antimony oxide forms: a case study of the antimony ore sample from the Zhipkhosha deposit

© Gregory V. Miheeva, Sergey A. Bogidayev3

abIrkutsk Research Institute of Precious and Rare Metals and Diamonds, Irkutsk, Russia

Abstract: The purpose of the work is to study a new collecting agent for antimony oxide forms in order to reduce metal loss with the tails. The main methods for processing antimony ores are gravity and flotation beneficiation. The major amount of antimony extracted through the enrichment of various types of antimony ores is due to the presence of the metal sulfide form (antimonite). Antimony loss, in turn, is associated with oxide minerals (stibnite, valentinite, kermzite) that are present in the form of films, lenses or flakes. The only known method for extracting antimony oxides from the ores of various deposits is flotation concentration. So far, for the enterprises processing antimony ores, there are no developed schemes or regimes of flotation concentration that would allow obtaining conditioned (or close to conditioned) concentrates from oxide antimony forms. To extract antimony oxide minerals, fatty-acid collectors of the cationic type, carbon hydrogen, petroleum oils and shale resin are used. As a result of the research, a new complex collecting agent KCSb, consisting of wood-chemical products and a derivative of aspartic acid, has been selected as an effective antimony collector. A method of oxidized antimony ore flotation using a new collector reagent KCSb has been developed. The method increases the technological and economic indexes of the flotation process.

Обогащение полезных ископаемых

Науки о Земле и недропользование / ISSN 2686-9993 (print), 2686-7931 (online)

Earth sciences and subsoil use / ISSN 2686-9993 (print), 2686-7931 (online) '

Keywords: flotation, enrichment, antimony, extraction

Information about the article: Received January 14, 2020; accepted for publication February 12, 2020; available online March 30, 2020.

For citation: Miheev GV, Bogidayev SA. Flotation tests of the new complex collecting agent for antimony oxide forms: a case study of the antimony ore sample from the Zhipkhosha deposit. Earth sciences and subsoil use. 2020;43(1):59—65. (In Russ.) https://doi.org/10.21285/2686-9993-2020-43-1-59-65

Введение

В результате поисковых работ авторами был выбран и изучен новый комплексный реагент-собиратель КСвь. Физико-химическими методами спектроскопии ядерного магнитного резонанса, хро-мато-масс- и инфракрасной спектроскопии определен состав КСвь, который представлен на 31 % насыщенными жирными кислотами (пальмитиновая - 28 %, стеариновая - 3 %) и на 58 % ненасыщенными и полиненасыщенными жирными кислотами (линолевая - 35 %, олеиновая - 23 %). В незначительной мере присутствуют парафины - 7 % (оказывают влияние на поверхностное натяжение) и аспарагиновая кислота - 2 % (создает необходимый баланс при сорбции во флотационном обогащении).

Объектом исследований для испытаний нового комплексного реагента-собирателя КСвь выбрано месторождение Жипхоша. Руда месторождения представляет собой жильное и жильно-про-жилково-вкрапленное кварц-антимонито-вое оруденение, основным ценным компонентом которого является сурьма, представленная в свою очередь на 80 % антимонитом и на 20 % стибиконитом, ва-лентинитом. Для обогащения руды разработана гравитационно-флотационная технология [1, 2], извлечение сурьмы по которой составляет 78,5 % при качестве концентрата марки КСУФ-2 44 % (содержание сурьмы - 40-50 %).

Методы исследований

В работе использованы результаты исследований по обогащению сурьмяной руды месторождения Жипхоша. Прове-

дены испытания по флотационному обогащению оксидной формы сурьмы с использованием нового реагента-собирателя КСвь.

Результаты исследований

При проведении флотационных исследований руды месторождения Жипхоша [3-8] в качестве собирателя оксидных форм металла выбран новый синтезированный реагент-собиратель КСвь. Реагент состоит из продуктов отходов лесохимической промышленности, которые образуются при сухой обработке леса. Из этого следует, что реагент можно получать на месте производства, а затраты на его изготовление будут минимальны, что в конечном итоге приведет к удешевлению процесса флотационного обогащения.

С помощью физико-химических методов спектроскопии ядерного магнитного резонанса, хромато-масс- и инфракрасной спектроскопии12 [9-11] определен состав КСвь, в который вошли три компонента: хлопковый соапсток «Даллес»; водная паста натриевых солей кар-боновых кислот «БТ-1С»; натриевые соли производных аспарагиновой кислоты «Аспарал Ф». Основными действующими веществами реагента-собирателя по определенному составу являются насыщенные (31 %), а также ненасыщенные и полиненасыщенные (58 %) жирные кислоты.

При проведении исследований по флотации оксидных форм сурьмы с применением реагента-собирателя КСвь выбран оптимальный состав составляющих компонентов как 1 : 1 : 0,2 (табл. 1).

1 Воронов В.К., Сагдеев Р.З. Основы магнитного резонанса: учеб. пособие. Иркутск: Восточно-Сибирское книжное издательство, 1995. 352 с.

2 Казицына Л.А., Куплетская Н.Б. Применение УФ-, ИК-, ЯМР- и масс-спектроскопии в органической химии: учеб. пособие. М.: Изд-во МГУ, 1979. 238 с.

Обогащение полезных ископаемых

Таблица 1

Определение оптимального соотношения компонентов, составляющих комплексный реагент-собиратель КСэь

Table 1

Determination of the optimal ratio of the components that make up the complex collecting agent КСэь

Наименование Выход, % Содержание, % Извлечение, %

Опыт 1 (1 часть «Даллес» : 1 часть «БТ-1С» : 1 часть «Аспарал Ф») 600 г/т

Концентрат 4,21 17,7 41,4

Хвосты 95,79 1,1 58,6

Сульфидные хвосты 100 1,8 100

Опыт 2 (1 часть «Даллес» : 1 часть «БТ-1С» : 0,5 части «Аспарал Ф )») 600 г/т

Концентрат 4,27 18 42

Хвосты 95,73 1,11 58

Сульфидные хвосты 100 1,83 100

Опыт 3 (1 часть «Даллес» : 1 часть «БТ-1С» : 0,2 части «Аспарал Ф )») 600 г/т

Концентрат 4,15 18,2 42,4

Хвосты 95,85 1,07 57,6

Сульфидные хвосты 100 1,78 100

Опыт 4 (0,5 части «Даллес» : 1 часть «БТ-1С» : 0,2 части «Аспарал Ф») 600 г/т

Концентрат 4 19 40,2

Хвосты 96 1,18 59,8

Сульфидные хвосты 100 1,89 100

Опыт 5 (0,5 части «Даллес» : 0,5 части «БТ-1С» : 0,2 части «Аспарал Ф») 600 г/т

Концентрат 3,96 17 38,2

Хвосты 96,04 1,13 61,8

Сульфидные хвосты 100 1,76 100

Опыт 6 (1 часть «Даллес» : 0,5 части «БТ-1С» : 0,2 части «Аспарал Ф») 600 г/т

Концентрат 3,73 18,8 38

Хвосты 96,27 1,19 62

Сульфидные хвосты 100 1,85 100

Опыт 7 (0,5 части «Даллес» : 0,5 части «БТ-1С» : 1 часть «Аспарал Ф») 600 г/т

Концентрат 3,63 18,8 37,9

Хвосты 96,37 1,16 62,1

Сульфидные хвосты 100 1,8 100

Из табл. 1 видно, что оптимальное соотношение компонентов комплексного реагента-собирателя принято в опыте 3: 1 часть «Даллес»: 1 часть «БТ-1С»: 0,2 части «Аспарал Ф».

В дальнейшем были проведены контрольные опыты по флотации оксидных форм сурьмы на хвостах сульфидной флотации в оптимальном разработанном

режиме: крупность помола - 80-85 % класса -0,074 мм; рН = 9,5; плотность пульпы - 25 %; расход ^ь - 600 г/т; расход жидкого стекла - 20 г/т. Время флотации: основной - 10 мин, контрольной -10 мин, перечистки - 3 мин; время агитации с КСsb - 3 мин. Схема испытаний приведена на рисунке, результаты отражены в табл. 2.

Обогащение полезных ископаемых

Науки о Земле и недропользование / ISSN 2686-9993 (print), 2686-7931 (online)

Earth sciences and subsoil use I ISSN 2686-9993 (print), 2686-7931 (online)

Технологическая схема испытаний реагента-собирателя KCSb в оптимальных условиях Flowchart for testing the KCSb collecting agent under optimal conditions

Баланс металла по конечным продуктам флотации The balance of metal in the final products of flotation

Таблица 2 Table 2

Наименование продукта Выход, % Содержание сурьмы, % Извлечение сурьмы, %

Сульфидный концентрат, 12,4 54,55 79,5

в том числе:

концентрат 1 7,34 53 45,7

концентрат 2 5,06 56,8 33,8

Хвосты сульфидной флотации 87,6 1,99 20,5

Оксидный концентрат 5,7 15,1 10,1

Объединенный концентрат 18,1 42,1 89,6

Хвосты окисленной флотации 81,9 1,08 10,4

Итого: исходное питание флотации (хвосты гравитации) 100 8,51 100

Обогащение полезных ископаемых

Из табл. 2 видно, что извлечение сурьмы в объединенный флотоконцен-трат за счет введения в технологическую схему операции флотации оксидных форм сурьмы составляет 89,6 % при качестве концентрата 42,1 % (марка КСУФ-2). Хвосты по содержанию сурьмы при этом снизились до 1,08 %.

При использовании полученных в результате исследований данных были рассчитаны технико-экономические пока-затели3-6 [12-14], которые представлены в табл. 3.

На основании показателей, приведенных в табл. 3, можно сделать вывод о том, что условный экономический эффект

Таблица 3

Технико-экономические показатели флотационного обогащения

Table 3

Technical and economic indexes of flotation enrichment

Наименование показателя Варианты

С применением реагента КСвь Без применения реагента КСвь

Годовая производительность, тыс. т 500

Содержание сурьмы, % 2

Масса сурьмы в исходной руде, кг 10000

Поступило

Хвосты гравитации, тыс. т 122,3

Содержание сурьмы в хвостах гравитации, % 5,72

Масса сурьмы в хвостах гравитации, кг 6996

Извлечение сурьмы, % 70

Расход КСвь, т/г 3,4 0

Цена КСвь, тыс. руб./т 25 0

Стоимость КСвь, тыс. руб. 85 0

Получено

Извлечение в сульфидный флотоконцентрат от питания флотации, % 79,5

Извлечение в окисленный флотоконцентрат от питания флотации, % 10,1 -

Концентрат сульфидной флотации, т 5561,471

Концентрат окисленной флотации, т 706,552 -

Содержание сурьмы в сульфидном концентрате, % 54,55

Содержание сурьмы в окисленном концентрате, % 15,1 -

Цена сурьмы, руб./т концентрата 500000 550000

Стоимость сурьмы, полученной из флотоконцентрата, тыс.руб. 3134011,5 3058809,05

Итого доходы, тыс. руб. 3134011,5 3058809,05

Итого расходы, тыс. руб. 2180027 2135204

Условная прибыль, тыс. руб. 953984,5 923605,05

3 Ковалев В.В., Волкова О.Н. Анализ хозяйственной деятельности предприятия: учебник. М.: Проспект, 2007. 424 с.

4 Гомола А.И., Кириллов В.Е., Жаннин П.А. Экономика для профессий и специальностей социально-экономического профиля: учеб. пособие. М.: Академия, 2017. 351 с.

5 Об утверждении методических рекомендаций по применению Классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых: распоряж. Министерства природных ресурсов РФ от 05.062007 г. № 37-р // Техэксперт. [Электронный ресурс]. 1^1.: http://docs.cntd.ru/document/902305753 (11.01.2020).

6 Титов В.И. Экономика предприятия: учебник. М: Эксмо, 2008. 411 с.

Обогащение полезных ископаемых

Науки о Земле и недропользование / ISSN 2686-9993 (print), 2686-7931 (online)

Earth sciences and subsoil use / ISSN 2686-9993 (print), 2686-7931 (online) '

от введения в технологическую схему флотации оксидных форм сурьмы с применением нового реагента-собирателя KCsb составит порядка 30 млн руб. в год.

Заключение Полученные в ходе проведенных исследований по флотационному обогащению оксидных форм сурьмы месторождения Жипхоша с использованием нового реагента-собирателя KCsb данные показали эффективность включения

этого конкретного узла в общую технологическую схему обогащения. В результате увеличен выход сурьмы в товарный флотоконцентрат и сокращены потери с хвостами до 10,4 %.

На основании вышеизложенного реагент-собиратель KCsb рекомендуется использовать в технологических схемах месторождений, содержащих трудноиз-влекаемые оксидные формы сурьмы.

Библиографический список

1. Матвеева Т.Н., Громова Н.К., Лан-цова Л.Б. Разработка метода селективной флотации сульфидов сурьмы и мышьяка при обогащении комплексных золотосодержащих руд // Цветные металлы. 2019. № 4. С. 6-12.

2. Новые процессы в комбинированных схемах обогащения полезных ископаемых: сб. науч. тр. / отв. ред. А.М. Гольман, В.А. Чантурия. М.: Наука, 1989. 210 с.

3. Solozhenkin P.M., Alekseev A.N. Innovative processing and hydrometallurgical treatment methods for complex antimony ores and concentrates. Part I // Journal of Mining Science. 2010. Vol. 46. No. 2. P. 203-209.

4. Соложенкин П.М. Развитие принципов выбора реагентов для флотации минералов сурьмы и висмута // Доклады Академии наук. 2016. Т. 466. № 5. С. 559-562. https://doi.org/10.7868/S0869565216050145

5. Соложенкин П.М., Зинченко З.И. Обогащение сурьмяных руд. М.: Наука, 1985. 179 с.

6. Мязин В.П. Флотационное обогащение и металлургия сурьмяных руд: монография. Чита: Изд-во ЧТГУ, 2015. 156 с.

7. Агарова Н.Е., Козмина А.А., Яковлева Л.М., Краюхин С.А. Оптимизация режимов получения сурьмянисто-оловянного концентрата // Цветные металлы. 2019. № 2. С. 33-38.

8. Соложенкин П.М. Проблемы обогащения и переработки золото-сурьмяных руд Российской Федерации // Проблемы и перспективы эффективной переработки минерального сырья в XXI веке (Плаксинские чтения 2019): материалы Междунар. совещ. Иркутск, 2019. С. 172-175.

9. Калабин Г.А., Каницкая Л.В., Кушнарев Д.Ф. Количественная спектроскопия ЯМР природного органического сырья и продуктов его переработки. М.: Химия, 2000. 408 с.

10. Ионин Б.И., Ершов Б.А., Кольцов А.И. ЯМР-спектроскопия в органической химии. Л.: Химия, 1983. 269 с.

11. Алексеева К.В. Пиролитическая газовая хроматография. М.: Химия, 1985. 256 с.

12. Малахов Р.Г. Экономическая теория. М.: Рид Групп, 2016. 448 с.

13. Поляков О.А., Минин В.В., Лизункин М.В. Состояние, проблемы и перспективы развития горнопромышленного комплекса Забайкальского края // Горный журнал. 2011. № 3. С. 4-7.

14. Соложенкин П.М. Перспектива возобновления производства сурьмы и ее соединений в России: сурьмяные, золотосурьмяные месторождения РФ и технологии их инновационной переработки // Проблемы и перспективы комплексного освоения сохранения земных недр: материалы 2-й Междунар. науч. шк. акад. К.Н. Трубецкого. М., 2016. С. 377-381.

References

1. Matveeva TN, Gromova NK, Lantsova LB. Developing a method for selective flotation of antimony and arsenic sulfides in enriching complex gold-bearing ores. Tsvetnye metally. 2019;4:6-12. (In Russ.)

2. Gol'man AM, Chanturiya VA. New processes in combined mineral treatment schemes. Moscow: Nauka; 1989. 210 p. (In Russ.)

3. Solozhenkin PM, Alekseev AN. Innovative processing and hydrometallurgical treatment methods for complex antimony ores and concentrates. Part I. Journal of Mining Science. 2010;46(2):203-209.

4. Solozhenkin PM. Developing the principles of the reagent selection in the flotation of antimony and bismuth minerals. Doklady Akademii nauk. 2016;466(5):559-562. (In Russ.) https://doi.org/10.7868/S0869565216050145

5. Solozhenkin PM, Zinchenko ZI. Enrichment of antimony ores. Moscow: Nauka; 1985. 179 p. (In Russ.)

6. Myazin VP. Flotation enrichment and metallurgy of antimony ores. Chita: Chita State Technical University; 2015. 156 p. (In Russ.)

7. Agarova NE, Kozmina AA, Yakovleva LM, Krayukhin SA. Optimizing antimony-tin concentrate

Обогащение полезных ископаемых

production modes. Tsvetnye metally. 2019;2:33-38. (In Russ.)

8. Solozhenkin PM. Beneficiation and processing of antimony ores in the Russian Federation. In: Problemy i perspektivy effektivnoi pererabotki mineral'nogo syr'ya v XXI veke (Plaksinskie chteniya-2019): materialy Mezhdunarodnogo sovesh-chaniya = Issues and prospects for effective treatment of mineral raw materials in the 21st century (Plaksinsky readings, 2019). Irkutsk; 2019. p. 172175. (In Russ.)

9. Kalabin GA, Kanitskaya LV, Kushnarev DF. Quantitative NMR spectroscopy of natural organic raw materials and products of their processing. Moscow: Khimiya; 2000. 408 p. (In Russ.)

10. Ionin BI, Ershov BA, Kol'tsov AI. NMR spectroscopy in organic chemistry. Leningrad: Khimiya; 1983. 269 p. (In Russ.)

11. Alekseeva KV. Pyrolytic gas chromatog-

raphy. Moscow: Khimiya; 1985. 256 p. (In Russ.)

12. Malakhov R.G. Theory of economics. Moscow: Rid Grupp; 2016. 448 p. (In Russ.)

13. Polyakov OA, Minin VV, Lizunkin MV. The current state, problems and development prospects of the mining complex of Transbaikalia Territory. Gornyizhurnal. 2011;3:4-7. (In Russ.)

14. Solozhenkin PM. The prospect for resuming the production of antimony and its compounds in Russia: antimony and gold antimony deposits of the Russian Federation and innovative processing technologies. In: Problemy i perspektivy kompleksnogo osvoeniya sokhraneniya zemnykh nedr: materialy 2-i Mezhdunarodnoi nauchnoi shkoly akademika K.N. Trubetskogo = Issues and prospects of the integrated development and conservation of the Earth interior: Proceedings of the 2nd International Scientific school of K.N. Trubetskoy. Moscow; 2016. p.377-381. (In Russ.)

Критерии авторства / Authorship criteria

Михеев Г.В., Богидаев С.А. написали статью, имеют равные авторские права и несут одинаковую ответственность за плагиат.

Gregory V. Miheev, Sergey A. Bogidayev are the authors of the article, hold equal copyright and bear equal responsibility for plagiarism.

Конфликт интересов / Responsibility for plagiarism

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare that there is no conflict of interest regarding the publication of this article.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи. All authors have read and approved the final version of this manuscript.

Сведения об авторах / Information about the authors

Михеев Григорий Владимирович,

старший научный сотрудник,

Иркутский научно-исследовательский институт

благородных и редких металлов и алмазов,

664025, г. Иркутск, бульвар Гагарина, 38, Россия,

[X] e-mail: miheev@irgiredmet.ru

Gregory V. Miheev,

Senior Researcher,

Irkutsk Research Institute of Precious and Rare Metals and Diamonds, 38 Gagarin Boulevard, Irkutsk 664025, Russia, И e-mail: miheev@irgiredmet.ru

Богидаев Сергей Александрович,

доктор технических наук, научный сотрудник,

Иркутский научно-исследовательский институт

благородных и редких металлов и алмазов,

664025, г. Иркутск, бульвар Гагарина, 38, Россия,

e-mail: fluorit2001@mail.ru

Sergey A. Bogidayev,

Dr. Sci. (Eng.),

Researcher,

Irkutsk Research Institute of Precious and Rare Metals and Diamonds, 38 Gagarin Boulevard, Irkutsk 664025, Russia, e-mail: fluorit2001@mail.ru

Обогащение полезных ископаемых