CC BY
28
УДК 662.765:622.34
DOI 10.21285/0130-108Х-2016-57-4-70-76
ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РЕАГЕНТА-СОБИРАТЕЛЯ «ФОМОЛ» С ПОВЕРХНОСТЬЮ МИНЕРАЛА В УСЛОВИЯХ ВОДООБОРОТА
© М.Н. Гудвилл1, С.А. Богидаев2
:ОАО «Иргиредмет», 664025, Россия, г. Иркутск, бул. Гагарина, 38.
2Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
В настоящей статье приведены данные, полученные эмпирическим путем, с определением активных составляющих собирателя при взаимодействии с минералом барита.
Целью исследований являлось изучение свойств комплекса «барит - собиратель», полученного при флотационном обогащении с определением вещественного состава собирателя «Фомол» и идентификации компонентов собирателя, взаимодействующих с поверхностью барита.
Был проведен сопоставительный анализ показателей флотации с результатами, получаемыми при применении технического мыла «Фомол», используемого в качестве собирателя барита на одной из обогатительных фабрик.
«Фомол» представляет собой маслянистую жидкость от светло-желтого до желто-коричневого цвета с различными оттенками. Основными его компонентами являются 20%-е натриевые соли природных растительных жирных кислот с примесью смоляных веществ и неомыляемых компонентов, получаемых в процессе переработки древесины.
Подготовка пробы руды велась по стандартной схеме стадиального дробления с отбором проб для определения минерального состава, физико-механических свойств руды и показателей рудоподготовки. Конечная крупность пробы для опытов по обогащению - минус 2 мм. На отобранной пробе была определена оптимальная крупность помола для дальнейшей флотации, составившая 75% содержания класса -минус 0,074 мм, найденная по оптимальной раскрываемости содержащегося в руде золота. Ключевые слова: собиратель, барит, обогащение, флотация, спектроскопия.
Формат цитирования: Гудвилл М.Н., Богидаев С.А. Исследования взаимодействия реагента-собирателя «Фомол» с поверхностью минерала в условиях водооборота // Известия Сибирского отделения Секции наук о Земле Российской академии естественных наук. Геология, поиски и разведка рудных месторождений. 2016. № 4 (57). С. 70-76. DOI 10.21285/0130-108Х-2016-57-4-70-76.
STUDY OF COLLECTING AGENT FOMOL AND MINERAL
SURFACE INTERACTION IN WATER RECIRCULATION ENVIRONMENT
M.N. Gudvill, S.A. Bogidaev
JSC Irgiredmet, 38, Gagarin Blvd, Irkutsk, 664025, Russia.
Irkutsk National Research Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia.
The article provides empirical data determining active components of a collecting agent under the interaction with barite.
The purpose of the research is to study the properties of "barite - collecting agent" complex obtained by flotation concentration along with the determination of the mineral composition of Fomol collecting agent and identification of collecting agent components that interact with barite surface.
A comparative analysis is given to the flotation results and those obtained by the application of industrial soap Fomol which is currently used as a barite collecting agent at one of the concentrating mills.
:Гудвилл Максим Николаевич, горный инженер-обогатитель, старший научный сотрудник лаборатории обогащения руд, e-mail: lab1@irgiredmet.ru
Gudvill Maksim, Minerals Processing Engineer, Senior Researcher of the Ore Dressing Laboratory, e-mail: lab1@irgiredmet.ru
2Богидаев Сергей Александрович, доктор технических наук, профессор кафедры управления промышленными предприятиями, e-mail: lab1@irgiredmet.ru
Bogidaev Sergei, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Industrial Enterprise Management, e-mail: lab1@irgiredmet.ru
Fomol is a light-yellow to chamois oleaginous fluid of various hues. Its main components are 20% sodium salts of natural vegetable fatty acids with admixtures of resins and unsaponifiable components obtained in wood processing.
Ore sample pretreatment was carried out according to the standard stage reduction scheme with sample selection for the determination of mineral composition, physico-mechanical properties of ore and ore preparation indexes. The final sample size for ore concentration tests was minus 2 mm. The selected sample was examined in order to determine the optimal grinding coarseness for further flotation which made 75% of grade content minus 0.074 mm that was received by optimal gold release.
Keywords: collecting agent, barite, concentration, flotation, spectroscopy
For citation: Gudvill M.N., Bogidaev S.A. Study of collecting agent Fomol and mineral surface interaction in water recirculation environment. Proceedings of the Siberian Department of the Section of Earth Sciences, Russian Academy of Natural Sciences. Geology, Prospecting and Exploration of Ore Deposits. 2016. No. 4 (57). Pp. 70-76. DOI 10.21285/0130-108X-2016-57-4-70-76.
Испытания велись на фабричной оборотной воде с целью выявления факторов, отрицательно влияющих на флотацию барита [1].
Опыты, проведенные на воде без предварительной водоподготовки, привели к неудовлетворительному результату, а именно: массовая доля барита в хвостах составила 17,7% при выходе 83%, что указало на необходимость проведения работ по умягчению воды, для чего применялся известково-карбонат-ный способ как наиболее простой и недорогой из известных.
В связи с этим было принято решение по разработке режима водоподго-товки и определению влияния на флотацию входящих в состав оборотной воды элементов путем насыщения дистиллированной воды попеременно каждым из них. В результате проведенных исследований выявлено отрицательное влияние на ход флотации входящих в состав ионов Са и Mg, а также присутствие в воде SiO2, ионов цинка и марганца.
После выявления факторов, влияющих на флотацию барита, была проведена разработка режима водоподготовки и умягчения шахтной воды.
Поддержание уровня пульпы в камере флотомашины в первичных и пере-чистных операциях флотации производили предварительно умягченной оборотной или шахтовой водой, очищенной от осадка солей методом декантации.
На предварительно умягченной оборотной воде с использованием собирателя «Фомол» в лабораторных условиях получено сквозное извлечение 92%
при массовой доле барита в концентрате 95%.
При проведении лабораторных и полупромышленных испытаний получены высокие технологические показатели, что определило направление и методы дальнейших исследований. Полученные при полупромышленных испытаниях результаты приведены в табл. 1, схема обогащения представлена на рис. 1.
Суммарное извлечение ценных компонентов с конечной крупностью измельчения 75-80% минус 0,074 мм составило: золота - 70,7%, содержание в хвостах - 0,4 г/т; барита - 85,46%, содержание в хвостах баритовой флотации -5,97%.
Для определения механизма взаимодействия компонентов собирателя с поверхностью минерала применялись методы ЯМР- и ИК-спектроскопии (рис. 2) [2, 3].
При детальном рассмотрении спектров 1Н ЯМР выделенных фракций замечается практически одинаковый качественный состав присутствующих в спектрах сигналов функциональных групп. Сохранение сигналов протонов при двойной связи (5,0-5,5 м.д.) отражает наличие ненасыщенных жирных кислот, присутствующих в исходном «Фомоле». Процент содержания линоле-вой кислоты определялся по значению интеграла сигнала СН2 групп с химическим сдвигом 2,7 м.д.
При больших концентрациях собирателя в растворе исходное соотношение жирных кислот, закрепившихся на барите, нарушается. Это проявляется в
Таблица 1
Технологические показатели (средние показатели в условиях установившегося процесса)
Содержание барита в руде, % Гравиоконцентрат Флотоконцентрат Хвосты флотации Суммарное извлечение BaSÜ4 в концентраты, % Потери барита с сульфидным Концентратом, %
Выход, % Содержание BaSÜ4, % Извлечение BaSÜ4, % Выход, % Содержание BaSÜ4, % Извлечение BaSÜ4, % Выход, % Содержание BaSÜ4, % Извлечение BaSÜ4, %
32,0 0,1 81,9 0,26 28,31 96,8 85,64 70,59 5,97 13,2 86,83 0,93
Рис. 1. Технологическая схема проведения полупромышленных испытаний по обогащению руды
Рис. 2. Спектры 1НЯМР экстрактов в дейтерохлороформе:
а - № 1; б - № 4; в - № 9. Интенсивный пик 7,23 м.д. -остаточные сигналы протонов растворителя
увеличении доли насыщенных кислот, закрепившихся на минерале (рис. 3). Процентное содержание олеиновой кислоты изменяется незначительно, а вклад линолевой кислоты резко снижается по сравнению с исходным распределением компонентов собирателя до контакта.
При разбавлении раствора компонентный состав практически соответствует исходному распределению компонентов (табл. 2, рис. 3).
ИК-спектры поглощения и отражения системы «барит - "Фомол"» (рис. 4) являются суперпозицией полос колеба-
в
♦ Насыщенные кислоты ■ Линюпевая кислота Олеиновая кислота
0.00 5Г00 10.00 15,00
Р, г/л
Рис. 3. Процентное содержание компонент собирателя, закрепившегося на минерале, в зависимости от концентрации раствора
Таблица 2
Количество жирных кислот в зависимости от концентрации
Номер эксперимента 1 г «Фомола» на объем Масса органической компоненты m, мг Олеиновая Линолевая Насыщеные
1 100 мл 19 35% 35% 30%
2 150 мл 18 35% 37% 28%
3 200 мл 14 35% 40% 25%
4 250 мл 14 36% 42% 22%
5 300 мл 13 36% 46% 18%
6 350 мл 11 38% 46% 16%
7 400 мл 10 38% 50% 12%
8 450 мл 8 40% 50% 10%
9 500 мл 6 40% 52% 8%
ний компонентов системы. Наиболее интенсивными являются полосы поглощения барита, что соответствует соотношению концентраций компонентов. Из этого следует, что взаимодействие в данной системе следует искать именно по изменению спектра барита. Кроме того, как показано выше, изменения в спектре «Фомола» могут быть обусловлены взаимодействием с молекулами воды.
В спектре поглощения рассматриваемой системы положение полосы поглощения сульфатной группы и ее интенсивность идентичны таковым в спектре «мономинерал Барит». Можно предположить, что если взаимодействие между молекулами барита и «Фомола» существует, то оно очень слабое (разру-
шается при истирании с КВг). В пользу этого предположения свидетельствует также отсутствие каких-либо изменений в спектрах исследуемой системы, снятых в дальней ИК-области (образцы растирались с добавлением вазелинового масла)
[3, 4].
Учитывая низкую интенсивность полос поглощения барита в спектрах комбинационного рассеяния, особое внимание следует уделить анализу полос поглощения в ИК-спектрах отражения, в которых образец не подвергался растиранию. И действительно, в спектре отражения системы «барит - "Фомол"» полоса валентного колебания сульфатной группы (1059 см-1) смещена на 6 см-1 в низкочастотную область по сравнению с
Рис. 4. ИК-спектр системы «барит - "Фомол"»
ее положением в спектре «мономинерал - барит» (1065 см-1). Это может свидетельствовать о диполь-дипольном взаимодействии между исследуемыми компонентами. Образование слабой контактной пары между молекулами барита и «Фомола» изолирует молекулу барита в воде и тем самым способствует ее флотации.
Наилучшие показатели флотации получены на предварительно умягченной воде, а сопоставление результатов ЯМР- и ИК-спектроскопии позволило установить, что в системе «барит - "Фомол"» имеет место хемосорбция с образованием координационных связей.
Библиографический список
1. Goodwill M.N., Vysotin V.V., Kin L.V., Perepelitsa K.A., Bogidaev S.A. Testing new reagent regime for flotation of gold-barite and gold-topaz ores // XIX International Conference on Environment and Mineral processing. Ostrava, 2007. Vol. 3. Pp. 116-121.
2. Калабин Г.А., Каницкая Л.В., Кушнарев Д.Ф. Количественная спектроскопия ЯМР природного органического сырья и продуктов его переработки. М.: Химия, 2000. 408 с.
3. Кушнарев Д.Ф. Количественная спектроскопия ядерного магнитного резонанса природного органического сырья и продуктов его переработки: дис. ... д-ра хим. наук. Иркутск, 1997. 267 с.
4. Наканиси К. Инфракрасные спектры и строение органических соединений / перевод с англ. Н.Б. Куплетской и Л.М. Эпштейн. М.: Мир, 1963. 216 с.
References
1. Goodwill M.N., Vysotin V.V., Kin L.V., Perepelitsa K.A., Bogidaev S.A. Testing new reagent regime for flotation of gold-barite and gold-topaz ores. XIX International Conference on Environment and Mineral processing. Ostrava, 2007. V. 3, pp. 116-121.
2. Kalabin G.A., Kanitskaya L.V., Kushnarev D.F. Kolichestvennaya spek-troskopiya YaMR prirodnogo organich-eskogo syr'ya i produktov ego pererabotki [Quantitative NMR spectroscopy of natural organic raw materials and its allied products]. Moscow, Khimiya Publ., 2000. 408 p.
3. Kushnarev D.F. Kolichestvennaya spektroskopiya yadernogo magnitnogo re-zonansa prirodnogo organicheskogo syr'ya i produktov ego pererabotki: dis. ... d-ra khim. nauk [Quantitative NMR spectroscopy of natural organic raw materials and its allied products: Doctoral Dissertation in Chemistry]. Irkutsk, 1997. 267 р.
4. Nakanisi K. Infrakrasnye spektry i stroenie organicheskikh soedinenii [Infrared spectra and structure of organic compounds]. Moscow, Mir Publ., 1963. 216 р.
Статья поступила 12.01.2016 г.
Article received 12.01.2016.
