CC BY
27
Литература
1. Титан и его соединения: ресурсы, производство, рынки, перспективы / А. И. Николаев и др. Апатиты: КНЦ РАН, 2011. 152 с.
2. Мотов Д. Л. Физикохимия и сульфатная технология титано-редкометалльного сырья. Ч. 1. Апатиты: КНЦРАН, 2002. 189 с.
3. Preparation of titanium dioxide for heat-resistant sealants / L. G. Gerasimova et al. // ISSN 0040_5795, Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2013. Vol. 47, no. 5. P. 617-621.
4. Добровольский И. П. Химия и технология оксидных соединений титана. Свердловск: УОАН, 1988. 170 с.
5. Титаносиликаты с каркасной структурой, синтез и сорбционные свойства / Л. Г. Герасимова и др. // Перспективные материалы. 2014. № 3. С. 21-27.
6. Noh S. H. et al. // Micropor. Mezpor. Mat. 2006. No. 88. P. 197-204.
7. Anderson M. W., Terasaki O., Oshuna T. // Philos. Mag. B. 1995. No. 71. P. 813.
Сведения об авторах Герасимова Лидия Георгиевна
доктор технических наук, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия gerasimova@chemy.kolasc.net.ru Щукина Екатерина Сергеевна
кандидат технических наук. Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия shuki_es@chemy.kolasc.net.ru Маслова Марина Валентиновна
доктор технических наук, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия maslova@chemy.kolasc.net.ru Николаев Анатолий Иванович
член-корреспондент РАН, доктор технических наук, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья
им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия
nikol_ai@chemy.kolasc.net.ru
Gerasimova Lidia Georgievna
Dr. Sc.(Engineering), I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia gerasimova@chemy.kolasc.net.ru Shchukina Ekaterina Sergeevna
PhD (Engineering), I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia shuki_es@chemy.kolasc.net.ru
Maslova Marina Valentinovna
Dr. Sc.(Engineering), I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia maslova@chemy.kolasc.net.ru Nikolaev Anatoly Ivanovich
Corr. Member of the RAS, Dr. Sc.(Engineering), I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia nikol_ai@chemy.kolasc.net.ru
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.137-141 УДК 622.765.06
ГЕТЕРОЦИКЛИЧЕСКИЕ И АРОМАТИЧЕСКИЕ АЗОСОЕДИНЕНИЯ — НОВЫЕ СОБИРАТЕЛИ ДЛЯ СУЛЬФИДНЫХ РУД
В. Ю. Гусев, Л. Г. Чеканова, Е. В. Байгачёва, К. О. Манылова, В. О. Гоголишвили
Институт технической химии УрО РАН, г. Пермь, Россия Аннотация
Исследована флотация сульфидной медно-никелевой руды гетероциклическими и ароматическими азосоединениями. Полученные результаты по извлечению цветных металлов (ЦМ) сопоставимы с результатами для бутилксантогената калия (БКК). В ряде случаев достигнуты более высокие показатели по качеству концентрата, хвостов и степени извлечения ЦМ. Применение смесей азосоединений с БКК (1 : 1), как правило, повышает степень извлечения ЦМ при сопоставимом качестве концентрата и лучшем качестве хвостов. Увеличение количества соды до 5 кг/т приводит к повышению степени извлечения ЦМ и качества концентратов и хвостов. Ключевые слова:
ароматические и гетероциклические азосоединения, флотация, сульфидная медно-никелевая руда.
HETEROCYCLIC AND AROMATIC AZOCOMPOUNDS ARE THE NEW COLLECTORS FOR SULPHIDIC ORES
V. Yu. Gusev, L. G. Chekanova, E. V. Baygacheva, K. O. Manylova, V. O. Gogolishvili
Institute of Technical Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Perm, Russia Abstract
Flotation of sulphidic copper-nickel ore with heterocyclic and aromatic azocompounds has been investigated. The results on non-ferrous metal recovery obtained are comparable with the results for potassium butyl xanthate (PBX). In a number of cases the higher qualitative indices of concentrates, residuals and the rate of non-ferrous metal recovery have been achieved. As a rule, the use of azocompounds — PBX mixtures (1 : 1) — increases the recovery degree of non-ferrous metals at the comparable quality of concentrates and residuals. The increase of the soda quantity till 5 kg/t leads to increasing the recovery degree of non-ferrous metals and improving the quality of concentrates and residuals. Keywords:
aromatic and heterocyclic azocompounds, flotation, sulphidic copper-nickel ore.
Азосоединения — хорошо известные вещества. Имея в своём составе гетероатомы и функциональные группы, они способны образовывать комплексы с ионами металлов, что обусловило их применение в качестве металлоиндикаторов и реагентов для фотометрического анализа [1]. Наличие таких атомов и групп позволяет предположить, что за счёт образования физических и химических связей с ионами металлов, расположенными на поверхности минералов, азосоединения могут проявлять флотоактивность по отношению к рудам ЦМ. В литературе имеется единичное упоминание об использовании нескольких ароматических азосоединений для флотации окисленных руд ЦМ [2]. Целью работы являлось изучение азосоединений как возможных собирателей при флотации сульфидной медно-никелевой руды. Исследованы шесть соединений, для синтеза которых в качестве диазосоставляющей использовались ароматические (о-толуидин, 1-нафтиламин) и гетероциклические (2-аминобензотиазол, 2-аминотиазол) соединения, а в качестве азосоставляющей — фенол и 1-нафтол (табл. 1).
Таблица 1
Исследуемые реагенты и их обозначения
Реагент Формула Обозначение
4-(1 -нафтилазо)-фенол <Л> \У~ он НАФ
4-(о-толилазо)-нафтол-1 ^ ^—N=N—^ ^—OH о-ТолАН
4-(1 -нафтилазо)-нафтол-1 НАН
4-(2-бензтиазолилазо)-фенол БеТАФ
4-(2-бензтиазолилазо)-нафтол-1 он БеТАН
4-(2-тиазолилазо)-фенол d /=\ XS N=N^ h—оон ТАФ
Синтез реагентов осуществляли по обычной методике путём получения диазосоли взаимодействием соответствующего амина с нитритом натрия в кислой среде и последующим азосочетанием с гидроксилсодержащим ароматическим соединением [3]. Их строение подтверждено данными ИК- и ЯМР 1Н-спектроскопии.
Изучение флотоактивности реагентов проводили на сульфидной медно-никелевой руде Печенгского промышленного района текущей переработки с содержанием, %: Си — 0,21, N1 — 0,39, Со — 0,014 крупности 0,08 мм не менее 65 % по коллективной схеме флотации, включающей основную (10 мин) и контрольную флотацию (15 мин). В качестве пенообразователя использовали бутиловый аэрофлот натрия (М); в качестве собирателей — исследуемые азосоединения или их композиции с БКК. Собиратели вводили в процесс в виде 1 %-го раствора в 0,1 моль/л №ОИ. Результаты сравнивались с показателями обогащения, полученными при использовании в качестве собирателя только БКК (стандартный режим).
В таблице 2 приведены результаты флотации сульфидной медно-никелевой руды с исследуемыми реагентами в сравнении с БКК в условиях стандартного режима. Из таблицы видно, что реагенты проявляют собирательные свойства по отношению к минералам цветных металлов. В условиях базового опыта в случае применения азосоединений в качестве собирателей степень извлечения для N1 сопоставима с результатами, полученными для БКК, для Си она находится на том же уровне или ниже на 1-2 %, для Со — на том же уровне или выше на 2-9 %. В соединениях, у которых азосоставляющей является 1-нафтол, лучшие результаты получены с БеТАН, который эффективнее, чем БКК, флотирует Си и Со. У производных фенола лучшие показатели достигнуты с НАФ, у которого выше степень извлечения № и Со при одинаковом с БКК извлечении меди.
Таблица 2
Результаты коллективной флотации медно-никелевой руды в черновой концентрат с БКК
и исследуемыми собирателями
Собиратель Параметры сравнения N1 Си Со
Базовый с БКК Выход пенного продукта 51,06 %
Извлечение, % 81,33 93.64 74.30
Качество концентрата, % 0,678 0,404 0,0255
Качество хвостов, % 0,162 0,029 0,009
БеТАФ Выход пенного продукта 44,65 %
Извлечение, % 80,53 91,51 74,48
Качество концентрата, % 0,693 0,416 0,0273
Качество хвостов, % 0,135 0,031 0,008
БеТАН Выход пенного продукта 53,19 %
Извлечение, % 83.68 92,75 80,58
Качество концентрата, % 0,694 0,351 0,023
Качество хвостов, % 0,154 0,031 0.006
ТАФ Выход пенного продукта 46,98 %
Извлечение, % 80,24 93,07 76,46
Качество концентрата, % 0,741 0,456 0,023
Качество хвостов, % 0,162 0,030 0,006
НАФ Выход пенного продукта 52,74 %
Извлечение, % 83,97 93,78 83,36
Качество концентрата, % 0,679 0,367 0,021
Качество хвостов, % 0,145 0,027 0,005
НАН Выход пенного продукта 46,5 %
Извлечение, % 80,40 91,72 72,19
Качество концентрата, % 0,629 0,403 0,019
Качество хвостов, % 0,133 0,032 0.006
ТолАН Выход пенного продукта 54,55 %
Извлечение, % 80,64 92,36 78,68
Качество концентрата, % 0,664 0,340 0,020
Качество хвостов, % 0,191 0,034 0,007
Примечание. Расход реагентов: основная флотация — реагент 100 г/т; Си8О4 — 15 г/т; М — 60 г/т; контрольная флотация — реагент 35 г/т; Си8О4 — 15 г/т; М — 35 г/т; масса навески руды 200 г; размол руды с содой (3 кг/т) 50 мин.
Увеличение концентрации реагентов нецелесообразно, так как не дает существенного роста эффективности флотации по сравнению с базовым опытом.
При увеличении концентрации соды наблюдается тенденция к повышению как степени извлечения, так и качества концентрата по N1 и Си для всех реагентов. Так, лучший результат достигается при расходе соды 5 кг/т
(например, для БеТАФ общее извлечение в черновой концентрат N1 составляет 83,12 % против 81,33 % для БКК). Потери ценных компонентов с хвостами ниже по сравнению с базовым опытом. Влияние соды может быть связано со смещением протолитического равновесия в сторону образования активной анионной формы реагента.
Применение смеси реагентов с БКК в соотношении 1 : 1 приводит к улучшению флотационных характеристик практически всех соединений (табл. 3). Степень извлечения № возрастает по сравнению с БКК на 1-4 %, Со — на 4-11 %, Си извлекается на том же уровне.
Таблица 3
Результаты коллективной флотации медно-никелевой руды в черновой концентрат смесями БКК : реагент (1 : 1)
Собиратель Параметры сравнения Ni Cu Co
Базовый с БКК Выход пенного продукта 51,06 %
Извлечение, % 81,33 93.64 74.30
Качество концентрата, % 0,678 0,404 0,0255
Качество хвостов, % 0,162 0,029 0,009
БКК : БеТАФ Выход пенного продукта 44,69 %
Извлечение, % 80,67 91,47 84,72
Качество концентрата, % 0,673 0,389 0,022
Качество хвостов, % 0,130 0,029 0,003
БКК : БеТАН Выход пенного продукта 48,40 %
Извлечение, % 85.36 93,33 83,26
Качество концентрата, % 0,798 0,393 0,026
Качество хвостов, % 0,128 0,026 0,005
БКК : ТАФ Выход пенного продукта 48,24 %
Извлечение, % 84,44 93,81 81,03
Качество концентрата, % 0,738 0,413 0,023
Качество хвостов, % 0,127 0,025 0,005
БКК:НАФ Выход пенного продукта 52,57 %
Извлечение, % 84,77 94,50 85,72
Качество концентрата, % 0,722 0,391 0,023
Качество хвостов, % 0,144 0,028 0,007
БКК:НАН Выход пенного продукта 47,04 %
Извлечение, % 85,24 92,37 78,07
Качество концентрата, % 0,698 0,383 0,020
Качество хвостов, % 0,107 0,028 0,007
БКК : ТолАН Выход пенного продукта 51,23 %
Извлечение, % 85,35 93,95 82,19
Качество концентрата, % 0,783 0,384 0,024
Качество хвостов, % 0,164 0,026 0,006
Примечание. Условия проведения опытов те же, что и в табл. 2.
В случае смесей реагентов с БКК при увеличении расхода соды до 5 кг/т наблюдается та же тенденция, что и с индивидуальными реагентами (табл. 4, пример для БеТАФ). При улучшении качества пенного продукта и уменьшения потерь металлов с хвостами увеличивается извлечение элементов по сравнению с БКК (№ 1): N1 — на 2-6 %, Со — на 3-10 %, Си остаётся на том же уровне. Лучшие результаты получены для смеси БКК : БеТАФ = 7 : 3 (№ 2).
Таблица 4
Результаты коллективной флотации сульфидной медно-никелевой руды в черновой концентратсмесями БКК : БеТАФ
№ Собиратель БКК : БеТАФ Параметры сравнения Ni Cu Co
1 2 3 4 5 6
Выход пенного продукта 51,06 %
1 100 : 0 Извлечение, % 81,33 93.64 74.30
Качество концентрата, % 0,678 0,404 0,0255
Качество хвостов,% 0,162 0,029 0,009
Выход пенного продукта 50,76 %
2 70 : 30 Извлечение, % 87,12 94,5 82,20
Качество концентрата, % 0,756 0,390 0,022
Качество хвостов,% 0,115 0,023 0,005
Окончание таблицы 4
1 2 3 4 5 6
Выход пенного продукта 49,13 %
3 50 : 50 Извлечение, % 84,01 93,43 85,72
Качество концентрата, % 0,657 0,387 0,021
Качество хвостов,% 0,121 0,026 0,004
Выход пенного продукта 48,20 %
4 30 : 70 Извлечение, % 85,49 93,50 77,25
Качество концентрата, % 0,793 0,390 0,020
Качество хвостов,% 0,125 0,025 0,005
Выход пенного продукта 46,99 %
5 0 : 100 Извлечение, % 83,12 92,71 82,17
Качество концентрата, % 0,767 0,442 0,027
Качество хвостов,% 0,138 0,031 0,005
Примечание. Условия проведения опытов те же, что и в табл. 2; содержание соды 5 кг/т.
Таким образом, исследуемые реагенты проявляют собирательные свойства по отношению к минералам цветных металлов. В условиях базового опыта степень извлечения металлов с азосоединениями сопоставимы с результатами, полученными для БКК. Увеличение концентрации соды до 5 кг/т приводит к повышению как степени извлечения, так и качества концентрата для всех металлов. Применение синергетических смесей БКК и азосоединений повышает показатели флотации по сравнению с одним БКК, что позволяет рассматривать эти соединения как перспективные собиратели для флотации руд цветных металлов.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 17-03-00727 а.
Литература
1. Иванов В. И. Гетероциклические азотсодержащие азосоединения. М.: Наука, 1982. 230 с.
2. Шубов Л. Я., Иванков С. И., Щеглова Н. К. Флотационные реагенты в процессах обогащения минерального сырья: справочник. В 2 кн. / под ред. Л. В. Кондратьевой. М.: Недра,1990. Кн. 1. 400 с.
3. Awale A. G., Gholse S. B., Utale P. S. // Res. J. Chem. Sci. 2013. Vol. 3 (10). Р. 81-87.
Сведения об авторах Гусев Вадим Юрьевич
доктор химических наук, Институт технической химии УрО РАН, г. Пермь, Россия
gusevvyu53@mail.ru
Чеканова Лариса Геннадьевна
кандидат химических наук, Институт технической химии УрО РАН, г. Пермь, Россия
larchek.07@mail.ru
Байгачёва Елена Васильевна
кандидат технических наук, Институт технической химии УрО РАН, г. Пермь, Россия
baylena59@mail.ru
Манылова Ксения Олеговна
кандидат химических наук, Институт технической химии УрО РАН, г. Пермь, Россия
ksenimanilova@mail.ru
Гоголишвили Виктория Олеговна
аспирант, Институт технической химии УрО РАН, г. Пермь, Россия viktoria.gogolishvili@yandex.ru
Gusev Vadim Yuryevich
Dr. Sc. (Chemistry), Institute of Technical Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Perm, Russia gusevvyu5 3 @mail.ru Chekanova Larisa Gennadievna,
PhD (Chemistry), Institute of Technical Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Perm, Russia larchek.07@mail.ru
Bygacheva Elena Vasilyevna
PhD (Engineering), Institute of Technical Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Perm, Russia baylena5 9 @mail.ru Manylova Kseniya Olegovna
PhD (Chemistry), Institute of Technical Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Perm, Russia
ksenimanilova@mail.ru
Gogolishvili Victoriya Olegovna
Postgraduate Student, Institute of Technical Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Perm, Russia viktoria.gogolishvili@yandex.ru
