CC BY
32
100 80 60 40 20
■продолжительность 20 мес ■продолжительность 12 мес
0,2 0,4 0,6
Высота колонны, м
0,8
Рис.3. Зависимость извлечения Аи из кеков КБО от высоты слоя материала в колонне при нецианистом
выщелачивании
Максимальное извлечение Au было получено при
выщелачивании верхнего слоя материала и составило 82%, что сопоставимо с результатами по цианированию (85%).
Данные исследования показали, что технология биохимического вскрытия в условиях кучного выщелачивания с последующим применением цианистых и нецианистых растворителей на основе серы для извлечения золота является весьма перспективной.
Проведенные исследования показали принципи-
альную возможность использования технологии кучного бактериального окисления при подготовке бедных упорных руд к последующему вскрытию золота цианистыми и нецианистыми растворителями. На данный момент испытаний (20 месяцев) степень окисления сульфидов в верхней части колонны достигла 86%. Извлечение золота из продуктов кучного бактериального окисления с верхней части колонны при последующем цианировании составило 85%, при использовании растворителей на основе серы - 82%.
Библиографический список
1. Лодейщиков В.В. Технология извлечения золота и серебра из упорных руд. В 2 т. Иркутск: Иргиредмет, 1999. Т.1. 342 с.
2. Полькин С.И., Адамов Э.В., Панин В.В. Технология бактериального выщелачивания цветных и редких металлов. М.: Недра, 1982.
3. Теория металлургических процессов: учебник Г.Г.Минеев [и др.]. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. 524 с.
4. Жучков И.А., Минеев Г.Г., Аксенов А.В. Серосодержащие растворители благородных металлов в геохимических и металлургических процессах: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. 388 с.
5. Гудков А.С. Автоклавное окисление сульфидных концентратов применительно к сульфит-тиосульфатному выщелачиванию благородных металлов // Золотодобыча. Иркутск, 2009. №134.
0
0
/
УДК 662.765:622.34
ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЕАГЕНТА «ФОМОЛ» ПРИ ФЛОТАЦИИ БАРИТОВЫХ РУД
О.И.Рандин1, М.Н.Гудвилл2, С.А.Богидаев3
1Иркутский государственный технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
23ОАО «Иргиредмет»,
664025, г. Иркутск, бульвар Гагарина, 38.
Приведены параметры процесса флотации барита из золото-полиметаллических руд Салаирского ГОКа. В качестве собирателя используется реагент «Фомол», позволяющий повысить качество концентрата и извлечение сульфата бария. При этом технологические показатели флотации превышают получаемые при использовании традиционных реагентов. Изучен механизм взаимодействия Фомола с минеральной поверхностью. Методами квантовой химии CNDO и ab initio рассчитаны энергетические и электронные характеристики системы «Фомол-барит». Установлено, что флотационные свойства обусловлены стабилизацией системы за счет донорно-акцепторного взаимодействия атома бария (барит) и атома кислорода группы COONa (Фомол).
1Рандин Олег Иванович, кандидат химических наук, доцент кафедры информатики, тел.: (3952)405183, 89500979575, e-mail: randin100@mail.ru
Randin Oleg, Candidate of Chemistry, Associate Professor of the Department of Information Science, tel.: (3952) 405183,
89500979575, e-mail: randin100@mail.ru
2Гудвилл Максим Николаевич, старший научный сотрудник.
Gudvill Maxim, Senior Research Worker.
3Богидаев Сергей Александрович, доктор технических наук, ведущий научный сотрудник. Bogidaev Sergey, Doctor of technical sciences, Senior Research Worker.
Ил.4. Табл.3. Библиогр.7 назв.
Ключевые слова: флотация; обогащение; барит; извлечение; квантовая химия.
INVESTIGATION OF REAGENT "PHOMOL" INTERACTION MECHANISM UNDER BARITE ORE FLOTATION O.I. Randin, M.N. Gudvill, S.A. Bogidaev
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074. JSC "Irgiredmet", 38 Gagarin Blvd., Irkutsk, 664025.
The article presents flotation parameters of the barite from the gold-polymetallic ores of the Salair ore mining and processing enterprise. The reagent "Phomol", allowing to increase the quality of the concentrate and the extraction of barium sulfate, is used as a collector. In such a case technological characteristics of flotation surpass the obtained ones with traditional reagents. The interaction mechanism of phomol with the mineral surface is studied. CNDO methods of quantum chemistry and ab initio are used to calculate energy and electronic characteristics of the "Phomol-barite" system. It is determined that the flotation properties are condition of the system stabilization due to donor-acceptor interaction between the atom of barium (barite) and the oxygen atom of COONa group (Phomol). 4 figures. 3 tables.7 sources.
Key words: flotation; concentration; barite; extraction; quantum chemistry.
Баритовые руды относятся к числу сравнительно хорошо флотируемых, которые могут обогащаться оксгидрильными собирателями, например, жирными кислотами. В то же время при селективной флотации барита в присутствии пустой породы, представленной кальцитом, доломитом, кварцем, известняком, близкими по флотационным свойствам бариту, последний является сложным объектом флотационного передела. Поэтому проблема выделения барита из руд с различной по составу вмещающей породой встает особо остро и работы, направленные на поиск высокоэффективных, малотоксичных, селективных, доступных и дешевых реагентов, обретают особую актуальность.
Авторами настоящей статьи в качестве основного собирателя при флотации баритсодержащих руд ис-
Исходная руда
пользовалось техническое мыло «Фомол». «Фомол» представляет собой маслянистую жидкость от светло-желтого до желто-коричневого цвета с различными оттенками. Основными его компонентами являются натриевые соли природных растительных жирных кислот с примесью смоляных веществ и неомыляемых компонентов, получаемых в процессе переработки древесины.
Исходным сырьем при обогащении руды СГОКа являлась проба золото-кварц-баритовой руды месторождения «Кварцитовая Сопка» [1].
В разработанных режимах флотации проведены опыты в замкнутом цикле по представленной ниже схеме (рис. 1), показатели флотации представлены в табл. 1.
Пром. продукт
Рис. 1. Схема проведения опытов по флотации в замкнутом цикле
Таблица 1
Технологические показатели, полученные по схеме флотационного обогащения в замкнутом цикле с _использованием «Фомола» (по пятой навеске)_
Наименование продукта Выход, % Содержание Извлечение золота, % Извлечение барита, %
Au, г/т BaSO4, %
К-т основной сульфидный V 0,46 132 - 55,71 -
К-т основной баритовый V 35,31 0,7 92,28 22,68 95,61
Хвосты V 62,25 0,37 1,11 21,13 2,03
Слив промпродукта 1,98 0,26 40,8 0,47 2,37
Исходная руда 100 1,09 34,08 100 100
Как видно из представленных данных, использование собирателя «Фомол» позволяет получить баритовый концентрат марки КБ-2 с извлечением в товарный продукт 95,61%, что превосходит по технологическим показателям другие используемые в настоящее время собиратели.
В настоящее время в литературе отсутствуют сведения о механизме флотации баритовой руды и реагента-собирателя. Это обусловлено тем, что объекты исследования представляют многокомпонентную гетерогенную смесь, которая недоступна большинству современных физических методов исследования. В связи с этим особую значимость для построения адекватных моделей процессов флотации приобретают квантово-химические исследования энергетических и электронных характеристик компонентов системы.
Моделирование процессов взаимодействия молекул извлекаемого при флотации целевого компонента и собирателя далеко неоднозначно и зависит от выбора начальных условий. Особую значимость при теоретических исследованиях сорбционных процессов приобретает учет влияния сольватного окружения. Как показывает анализ литературных данных [2], это воздействие может приводить к инверсии газофазных результатов.
В настоящей работе для выявления механизма взаимодействия собирателя с баритом были выполнены квантово-химические расчеты. Полуэмпирическим методом С1\ЮО[3] была рассчитана энергия взаимодействия системы «фомол-барит».
ч
ч
л
1
>
у
Рис. 2. Модель элементарной ячейки поверхности барита
Метод СЫРО использовался в качестве предварительного расчета. В точке энергетического минимума был использован метод В31-1Р/1-АМ01-202 с полной оптимизацией структурных параметров системы «фо-мол-барит». Подобный подход позволяет решающим
образом сократить время расчета.
Расчеты по методу ab initio были выполнены с использованием программного комплекса Gaussian-94[4] в приближении гибридного функционала плотности B3LIP. Все структуры были полностью оптимизированы в базисе LAN2DZ [5]. Учет влияния сольватного окружения проводился в рамках метода самосогласованного реактивного поля SCRF[6], базирующегося на континуальной модели Кирквуда - Онзагера [7]. Этот метод позволяет на уровне расчетов ab initio оценить вклад электростатических эффектов в сольватацию анионов растворителем. Растворитель - вода характеризуется только диэлектрической постоянной (диэлектрическая проницаемость воды е= 80).
При расчете полуэмпирическим методом компоненты системы сближались, начиная с расстояния ~ 6 А ( расстояние между атомом бария(барит) и карбоксильным атомом кислорода (фомол) с шагом 0.4 А. По данным предварительных расчетов именно с расстояния порядка 6 А начинается значимое невалентное взаимодействие объемных молекул. На каждом шаге выполнялись расчет энергии взаимодействия и оптимизация геометрических параметров системы. Результаты расчета приведены в табл. 2.
Таблица 2
Результаты предварительного расчета методом CNDO
Расстояние между Энергия
компонентами взаимодействия ДБ,
системы, А КДж/моль
2,4 7,5
2,8 -10,3
3 -21,5
3,2 -16,1
3,6 -4,5
4 7,2
4,4 9,1
4,8 4,9
5,2 1,8
5,6 0,5
6 0
6,4 0
При расстояниях между компонентами системы в интервале от 3 до 3.2 А, при котором наблюдается энергетический минимум на кривой, полученной методом СЫРО (рис. 3), рассчитывались значения энергии
по методу B3LIP, при этом расстояние изменя лось с шагом 0,05 А.
15 10 5 0
-Энергия, КДж/моль
Рис.3. Диаграмма энергии взаимодействия системы фомол-барит
Результаты расчетов приведены в табл. 3. Глубина потенциальной ямы на рассматриваемом интервале равна -19,8 кдж/моль. Таким образом, при расстоянии между компонентами рассматриваемой системы 3,05 А энергия взаимодействия минимальна и составляет -19,80 кдж/моль. Эту энергию можно считать энергией флотации. При расстоянии между компонентами системы 4.4 А на диаграмме имеет место максимум, соответствующий энергии активации процесса флотации, -9.1 Кдж/моль.
Таблица 3
Результаты расчета значения энергии методом ab initio
Расстояние между компонентами системы, А Энергия взаимодействия AE, КДж/моль
3,00 -17,00
3,05 -19,80
3,01 -19,00
3,15 -16,00
3,20 -10,00
Далее были рассчитаны заселенности орбиталей и распределение зарядов на атомах в составе компонентов системы (солидофильной группы СОО-и молекулы барита). Электронную конфигурацию внешней электронной оболочки бария можно представить как 4524Р° и кислорода как 1з"2з22р4.
Рис. 4. Структурная формула барита
В составе барита Ba имеет формальную степень окисления +2. Однако расчет показывает, что на 4S-орбитали бария находится заряд 0.34. Остальной положительный заряд равномерно распределен по связям S-O. Более того, и на 4Р-орбитали также имеется заряд 0.12, что указывает на участие P-орбиталей бария в образовании связи с анионом SO4-2, которая не является чисто ионной. При подходе собирателя к бариту на расстояние, соответствующее минимуму энергии (3.05 А), заряд на атоме кислорода в группе COO- уменьшается на 0,23 по сравнению с исходным состоянием. При этом заряд на 4S-орбитали бария увеличивается на 0.14 и на 4Р-орбитали - на 0.40. Остальные 0.50, по- видимому, распределяются по атомам серы.
Выводы
1. Собирательные свойства реагента «Фомол» обусловлены стабилизацией системы за счет донор-но-акцепторного взаимодействия атома бария и карбоксильного кислорода группы COO-.
2. Использование собирателя «Фомол» позволяет улучшить технологические показатели процесса флотации и получить высококачественный баритовый концентрат.
1. Goodwill M.N. Testing new reagent regime for flotation of gold-barite and gold-topaz ores. / M.N. Goodwill, V.V. Vysotin, L.V. Kin, K.A. Perepelitsa, S.A. Bogidaev // 11th International Conference on Environment and Mineral processing. Ostrava, 2007. Vol. 3. P. 116-121.
2. Паддефет Р. Химия золота. М.: Мир, 1982. С. 260.
3. Губанов В.А., Жуков В.П., Литинский А.О. Полуэмпири-
ческие методы молекулярных орбиталей в квантовой химии.
еский спсок
М.: Наука, 1976. С. 219.
4. Frish M. J., Truncs G. W., Schlegel H.B. and ets.// Gaussian - 98. Revision. A6. Pittsburg : Gaussian , 1998.
5. Becke A.D.J. // Chem . Phys. - 1993. - 98, № 7. - P. 5648
6. Wong H. W., Frish M. J.,Wiberg K. B.// J. Am. Chem. Sos. 1991. Vol. 113, N 13. P. 4776-4782.
7. Roulet R., Lan N. Q., Mason W. R.,Fenske G. P. // Helv. Chim. Acta, 1973, 56 , 2405.
