CC BY
76
Sekisova Viktoria Sergeevna
Junior Researcher of Sobolev Institute of Geology and Mineralogy of SB RAS, Teaching Assistant, GGD NSU, v_sekisova@igm.nsc.ru Mokrushina Olga Dmitrievna
Junior Researcher, Geological Institute of FRC KSC RAS, mokrushin@geoksc.apatity.ru Kozlov Evgeniy Nikolaevich
Researcher, Geological Institute of FRC KSC RAS, kozlov_e.n@mail.ru Fomina Ekaterina Nikolaevna
Junior Researcher, Geological Institute of FRC KSC RAS, fomina_e.n@mail.ru
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2019.6.020 УДК 622.765.061.25
Е. А. Красавцева1, 2, А. А. Горячев2
1 Лаборатория природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики ФИЦ КНЦ РАН, Апатиты, Россия
2 Институт проблем промышленной экологии Севера, Апатиты, Россия
ОБЗОР СПОСОБОВ ДЕПРЕССИИ ТАЛЬКА ПРИ ФЛОТАЦИИ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД
Аннотация
Проблема флотации оталькованных руд актуальна в России и за рубежом. В силу природной гидрофобности тальк легко флотируется, снижая качество получаемого концентрата. Рассмотрены несколько способов селективного подавления талька при пенной флотации медно-никелевых руд. Отмечены механизмы сорбции депрессоров. Ключевые слова:
сульфидные руды, депрессоры флотации, тальк, селективная адсорбция.
E. A. Krasavtseva1, 2, A. A. Goryachev2
1 Laboratory of Nature-Inspired Technologies and Environmental Safety of the Arctic of FRC KSC RAS, Apatity, Russia
2 Institute of North Industrial Ecology Problems of FRC KSC RAS, Apatity, Russia
REVIEW OF METHODS OF TALC DEPRESSION AT THE FLOTATION OF COPPER-NICKEL ORES
Abstract
The problem of flotation of milled ores is relevant in Russia and abroad. Due to its natural hydrophobicity, talc is easily floated, reducing the quality of the resulting concentrate. Several methods for the selective suppression of talc during foam flotation of copper-nickel ores are considered. The mechanisms of sorption of depressants are noted. Keywords:
sulphide ores, flotation depressants, talc, selective adsorption.
Сплошные и вкрапленные сульфидные никелевые и медно-никелевые руды являются основным источником цветных и благородных металлов. Получение качественных сульфидных концентратов при их обогащении осложняется присутствием гидрофобных флотоактивных силикатов, в частности талька (Кузнецова и др., 2019). Тальк — наиболее распространённый гидрофобный минерал, встречающийся в медно-никелевых сульфидных рудах, а также в рудах,
содержащих МПГ (Bremmell et al., 2005; Chen et al., 1999a, b; Engel et al., 1997; Pietrobon et al., 1997; Senior, Thomas, 1997; Wiese et al., 2007; Witney, Yan, 1997; Zhao et al., 2015a, b). Будучи природно гидрофобным, в процессе пенной флотации тальк легко переходит в концентрат, тем самым снижая качество концентрата и увеличивая затраты на его дальнейшую переработку (Beattie et al., 2006; Shortridge et al., 2000; Steenberg, Harris, 1984; Feng et al., 2018). Поэтому депрессия талька и других магниевых гидросиликатов является предметом многих исследований.
Так, в качестве депрессоров при флотации медно-никелевых руд широко используются карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), гуаровая камедь, крахмал и другие полисахаридные полимеры. В работе (Shortridge et al., 2000) отмечается снижение флотоактивности талька при добавлении гуаровой камеди, причём эффект депрессии не зависит от рН и ионной силы раствора, а лишь возрастает с увеличением молекулярной массы гуара. КМЦ — неэффективный депрессор, поскольку эффект депрессии увеличивается либо при низком рН, либо при высокой ионной силе раствора. Эти подавители в некотором количестве адсорбируются на сульфидных минералах, тем самым ухудшая характеристики флотации (Beattie et al., 2006; Cawood et al., 2005; Feng et al. 2012; Huang et al., 2014; Khraisheh et al., 2005; Laskowski et al., 1991; Leung et al., 2011; Ma, Pawlik, 2007; McFadzean et al., 2011; Mierczynska, Beattie, 2013; Morris et al., 2002; Parolis et al., 2008; Senior et al., 1995; Shortridge et al., 2000; Wang et al., 2005; Wiese et al., 2007).
Важной задачей является поиск и разработка эффективных, легкодоступных и недорогих депрессоров для селективного флотационного разделения рудных минералов и талька.
Флотация оталькованных медно-никелевых руд
В работе (Leung et al., 2011) для подавления талька при флотации никелевых минералов предложен сополимер акриламида и винилпирролидинона. Идея заключается в разработке полимера со сбалансированной гидрофобной / гидрофильной природой для преодоления естественной гидрофобности талька и, следовательно, для предотвращения его прикрепления к пузырькам воздуха в процессе пенной флотации. Максимальный эффект снижения флотационной активности талька был достигнут при содержании в смеси полимеров винилпирролидинона 25-30 %. Стоит отметить, что данный подавитель не обладает достаточной селективностью: сополимерная система имеет одинаково сильное сродство как к тальку, так и к пентландиту.
В исследовании (Zhao et al., 2015a) для подавления талька и других магниевых гидросиликатов был использован депрессор Foenum-graecum (FGM), представляющий собой полисахарид с высокой молекулярной массой. Растения Foenum выращиваются в Китае, других странах Азии и Африки (Jiang et al., 2012), что обуславливает низкую цену на сырьё. Результаты флотации одиночных минералов и их модельных смесей, а также реального образца руды показали, что FGM можно рассматривать в качестве селективного подавителя для минералов талька и хлорита при незначительном эффекте депрессии на рудные минералы. Механизм адсорбции депрессора был исследован методами измерения адсорбции, дзета-потенциала и ИК-спектроскопии. Установлено, что в диапазоне рН 6-8 FGM активно адсорбируется на тальке (хемосорбция), в то время как адсорбция на халькопирите и пентландите отсутствует или незначительна.
В сравнении с промышленно применяемой КМЦ, использование FGM позволило увеличить извлечение меди в концентрат на 25 %, никеля — на 16 %.
Влияние галактоманнана (KGM) на депрессию талька и флотацию медно-никелевой сульфидной руды исследовано в работе (Zhao et al., 2015). KGM — высокомолекулярный полисахарид, получаемый из корня растений аморфофаллуса или тригонеллы (Zhou et al., 2012), которые выращивают в большом количестве в южной части Китая и Японии, что обуславливает низкую стоимость сырья для его производства (Jiang et al., 2012). В сравнении с широко применяемыми депрессорами (КМЦ, гуаровая камедь) KGM при промышленной флотации значительно увеличил извлечение никеля и меди — на 18,15 и 18,02 % соответственно, при этом расход реагента уменьшился вдвое. Также методами измерения дзета-потенциала и ИК-спектроскопии был исследован механизм сорбции реагента на поверхностях талька и пентландита. Установлено, что KGM посредством химической адсорбции может избирательно и сильно адсорбироваться на тальке, в то время как между депрессором и пентландитом происходит лишь слабая физическая адсорбция.
Селективные депрессоры при флотационном разделении халькопирита и талька
В работе (Feng et al., 2018) авторами предложено использование камеди рожкового дерева в качестве депрессора при флотационном разделении халькопирита и талька. Испытания проводились на одиночной минеральной фракции и смесях минералов. Измерения дзета-потенциала и данные рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии показали, что реагент адсорбируется на тальке в основном за счёт физических взаимодействий. В целом камедь рожкового дерева характеризуется лучшей селективностью, чем гуаровая камедь, для флотационного отделения халькопирита от талька. Депрессивное влияние камеди на сульфиды проявляется слабее, чем на тальк, что позволяет разделять их путём контроля водородного показателя пульпы в диапазоне 6,5-7,5. Тем же коллективом авторов исследовано подавляющее действие трагакантовой камеди при флотационном разделении талька и халькопирита. Отмечено, что эффект депрессии не зависит от величины рН, при этом, в сравнении с гуаровой камедью, исследуемый реагент проявляет меньшее депрессирующее влияние на сульфидные минералы, что позволяет эффективно отделять халькопирит от талька. Установлено, что трагакантовая камедь адсорбируется на поверхностях талька посредством физических взаимодействий.
Авторы (Fu et al., 2018) также рассматривают возможность улучшения характиристик получаемого концентрата при флотации халькопирита и талька. Ими была предложена комбинация хлорида кальция и лигносульфоната натрия в качестве селективного депрессора талька. Для исследования механизма действия предлагаемого реагента были использованы такие методы, как адсорбционные тесты, измерения дзета-потенциала и ИК-спектроскопия. Присутствие ионов кальция значительно увеличивает плотность адсорбции лигносульфоната натрия на поверхности талька, снижает поверхностный потенциал и повышает гидрофильность частиц талька, тем самым эффективно подавляя флотацию талька. ИК-спектроскопия показала, что и хлорид кальция, и лигносульфонат натрия химически адсорбируются на поверхностях талька в щелочных условиях.
В своём исследовании (Liu et al., 2019) авторы рассматривают зависимость эффективности КМЦ, используемой в качестве депрессора талька, от рН пульпы. Для понимания механизма подавляющего действия на тальк были проведены измерения адсорбции, дзета-потенциала, ИК-спектроскопии. Новый метод заключается в регулировании рН пульпы: в кислой среде (рН = 4) растворённые частицы талька обеспечивают большое количество ионов магния, которые адсорбируются на поверхности ещё не растворённых частиц талька при нейтральном рН. Таким образом, увеличиваются адсорбция КМЦ и, как следствие, депрессирующее действие подавителя на тальк.
Заключение
Таким образом, нами рассмотрены несколько новых депрессоров талька при флотации медно-никелевых руд: камедь различных растений, полимеры и их производные и т. д. Одни из них получают переработкой природных смол, растений, другие — синтезом полимеров и соединением их в разных соотношениях. В настоящее время исследования ведутся в двух основных направлениях: улучшение свойств уже известных депрессоров (КМЦ, гуаровой камеди и др.) и изучение свойств ранее не использовавшихся в качестве флотореагентов веществ. Главное — доступность и низкая себестоимость депрессора наряду с его селективностью.
Литература
Кузнецова И. Н., Лавриненко А. А., Шрадер Э. А., Саркисова Л. М. Снижение извлечения флотоактивных силикатов в коллективный концентрат при флотации малосульфидной платинометалльной руды // Горный информационно -аналитический бюллетень. 2019. № 5. С. 200-208.
Beattie D. A., Huynh L., Kaggwa G. B., Ralston J. Influence of adsorbed polysaccharides and polyacrylamides on talc flotation // International Journal of Mineral Processing. 2006. No. 78. P. 238-249.
Bremmell K. E., Fornasiero D., Ralston, J. Pentlandite-lizardite interactions and implications for their separation by flotation // Colloids and Ssurfaces A. 2005. No. 252 (2/3). P. 207-212.
Cawood S. R., Harris P. J., Bradshaw D. J. A simple method for establishing whether the adsorption of polysaccharides on talc is a reversible process // Minerals Engineering. 2005. No. 18. P. 1060-1063.
Chen G., Gran S., Sobieraj S., Ralston J. The effect of high intensity conditioning on the flotation of a nickel ore, Part 1: size by size analysis // Minerals Engineering. 1999a. No. 12 (10). P. 1185-1200.
Chen G., Gran S., Sobieraj S., Ralston J. The effect of high intensity conditioning on the flotation of a nickel, Part 2: mechanisms // Minerals Engineering. 1999b. No. 12 (1). P. 1359-1373.
Engel M. D., Middlebrook P. D., Jameson G. J. Advances in the study of high intensity conditioning as a means of improving mineral flotation performance // Minerals Engineering. 1997. No. 10 (1). P. 55-68.
FengB., Lu Y. P., Feng Q. M., ZhangM. Y., Gu Y. L. Talc-serpentine interactions and implications for talc depression // Minerals Engineering. 2012a. No. 32. P. 68-73.
Feng B., Peng J., Zhang W., Ning X., Guo Y., Zhang W. Use of locust bean gum in flotation separation of chalcopyrite and talc // Minerals Engineering. 2018. No. 122. P. 79-83.
Fu Y., Zhu Z., Yao J., Han H., Yin W., Yang B. Improved depression of talc in chalcopyrite flotation using a novel depressant combination of calcium ions and sodium lignosulfonate // Colloids and Surfaces A. 2018. No. 558. P. 88-94.
Guo W., Feng B., Peng J., Zhang W., Zhu X. Depressant behavior of tragacanth gum and its role in the flotation separation of chalcopyrite from talc // Journal of Materials Research and Technology. 2019. No. 8 (1). P. 697-702.
Huang P., Wang L., Liu Q. Depressant function of high molecular weight polyacrylamide in the xanthate flotation of chalcopyrite and galena // International Journal of Mineral Processing. 2014. No. 128. P. 6-15.
Jiang J. X., Jian H. L., Zhu L. W., Zhang W. M. Development and Application of the Functional Polysaccharide Gum // China Light Industry Press. 2012. P. 5-90.
Khraisheh M., Holland C., Creany C., Harris P., Parolis L. Effect of molecular weight and concentration on the adsorption of CMC onto talc at different ionic strengths // International Journal of Mineral Processing. 2005. No. 75. P. 197-206.
Laskowski J. S., Liu Q., Bolin N. J. Polysaccharides in flotation of sulphides. Part I. Adsorption of polysaccharides onto mineral surfaces // International Journal of Mineral Processing. 1991. No. 33. P. 223-234.
Leung A., Wiltshire J., Blencowe A., Fu Q., Solomon D., Qiao G. The effect of acrylamide-co-vinylpyrrolidinone copolymer on the depression of talc in mixed nickel mineral flotation // Minerals Engineering. 2011. No. 24. P. 449-454.
Liu C., Zhang W., Song S., Li H. A novel method to improve carboxymethyl cellulose performance in the flotation of talc // Minerals Engineering. 2019. No. 131. P. 23-27.
Ma X. D., Pawlik M. The effect of lignosulfonates on the floatability of talc // International Journal of Mineral Processing. 2007. No. 83. P. 19-27.
McFadzean B., Dicks P., Groenmeyer G., Harris P., O'Connor C. The effect of molecular weight on the adsorption and efficacy of polysaccharide depressants // Minerals Engineering. 2011. No. 24. P. 463-469.
Mierczynska V. A., Beattie D. A. The effect of impurities and cleavage characteristics on talc hydrophobicity and polymer adsorption // International Journal of Mineral Processing. 2013. No. 118. P. 34-42.
Morris G. E., Fornasiero D., Ralston J. Polymer depressants at the talc — water interface: adsorption isotherm, microflotation and electrokinetic studies // International Journal of Mineral Processing. 2002. No. 67. P. 211-227.
Parolis L. A. S., Merwe R. V. D., Groenmeyer G. V., Harris P. J. The influence of metal cations on the behaviour of carboxymethyl celluloses as talc depressants // Colloids and Surfaces A. 2008. No. 317. P. 109-115.
Pietrobon M. C., Grano S. R., Sobieraj S., Ralston J. Recovery mechanisms for pentlandite and MgO-bearing gangue minerals in nickel ores from Western Australia // Minerals Engineering. 1997. No. 10 (8). P. 786-794.
Senior G. D., Thomas S. A. Development and implementation of a new flowsheet for the flotation of a low grade nickel ore // Minerals Engineering. 1997. No. 10 (8). P. 775-786.
Senior G. D., Trahar W. J., Guy P. J. The selective flotation of pentlandite from a nickel ore // International Journal of Mineral Processing. 1995. No. 43. P. 209-234.
Shortridge P. G., Harris P. J., Bradshaw D. J., KoopalL. K. The effect of chemical composition and molecular weight of polysaccharide depressants on the flotation of talc // International Journal of Mineral Processing. 2000. No. 59. P. 215-224.
Steenberg E., Harris P. J. Adsorption of carboxymethyl cellulose, guar gum and starch onto talc, sulphides, oxides and salt-type minerals // South African Journal of Chemistry.1984. Vol. 37. P. 85-90.
Wang J., Somasundaran P., Nagaraj D. R. Adsorption mechanism of guar gum at solid-liquid interfaces // Minerals Engineering. 2005. No. 18. P. 77-81.
Wiese J., Harris P., Bradshaw D. The response of sulphide and gangue minerals in selected Merensky ores to increased depressant dosages // Minerals Engineering. 2007. No. 20. P. 986-995.
Witney J. Y., Yan D. S. Reduction of magnesia in nickel concentrations by modification of the froth zone in column flotation // Minerals Engineering. 1997. No. 10 (2). P. 139-154.
Zhao K. L., Gu G. H., Wang C. L., Rao X., Wang X., Xiong X. The effect of a new polysaccharide on the depression of talc and the flotation of a nickel-copper sulfide ore // Minerals Engineering. 2015. No. 77. P. 99-106.
Zhao K. L., Gu G. H., Wang H., Wang C. L., Wang X. H., Luo C. Influence of depressant foenum-graecum on the flotation of a sulfide ore which contains hydrophobic gangue // International Journal of Mineral Processing. 2015. No. 141. P. 68-76.
Zhou B., Wang Y., Li B., Li J., Lv G. Y., Mei T., Cui B., Fan J. S. Preparation and characterization of Konjac glucomannan-based cation exchange resin // Carbohydrate Polymers. 2012. No. 87. P. 1877-1880.
Сведения об авторах Красавцева Евгения Андреевна
младший научный сотрудник, Лаборатория природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики ФИЦ КНЦ РАН; ИППЭС ФИЦ КНЦ РАН, vandeleur2012@yandex.ru Горячев Андрей Александрович
младший научный сотрудник, ИППЭС ФИЦ КНЦ РАН, andrej.goria4ev@yandex.ru Krasavtseva Evgeniya Andreevna
Junior Researcher, Laboratory of Nature-Inspired Technologies and Environmental Safety of the Arctic of FRC KSC RAS; INEP FRC KSC RAS, vandeleur2012@yandex.ru Goryachev Andrey Alexandrovich
Junior Researcher, INEP FRC KSC RAS, andrej.goria4ev@yandex.ru
РСН: 10.25702/КБС.2307-5252.2019.6.021 УДК 550.83 + 553.068.5 : 553.81
А. А. Кудинов
Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
ДЕТАЛЬНЫЕ ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ ВЫДЕЛЕНИИ ПРОДУКТИВНОГО АЛМАЗОНОСНОГО СЛОЯ В ПРЕФЕКТУРЕ ЛОБАЕ (ЦЕНТРАЛЬНО-АФРИКАНСКАЯ РЕСПУБЛИКА)
Аннотация
Работа основана на материалах, полученных в ходе исследований на территории Центрально-Африканской Республики (ЦАР). Объектом исследования является россыпь алмазов, расположенная в провинции Карно-Берберати. Цель работ —
