CC BY
69
DOI: 10.25702/KSC.2307-5228.2019.11.2.95-104 УДК 622.765.061
ОПРОБОВАНИЕ КОМПЛЕКСООБРАЗУЮЩЕГО РЕАГЕНТА
НА ОСНОВЕ ГИДРОКСАМОВЫХ КИСЛОТ
ПРИ ФЛОТАЦИИ МИНЕРАЛОВ ПЕРЕХОДНЫХ МЕТАЛЛОВ
Г. В. Митрофанова, Е. В. Черноусенко, Ю. С. Каменева, И. Н. Вишнякова
ФГБУН Горный институт КНЦ РАН, Апатиты
Аннотация
Использование комплексообразующих собирателей — активно развивающееся направление химии флотационных реагентов. Соединения с гидроксаматной группировкой, способные вступать в реакции хелатообразования с ионами переходных металлов, опробованы при флотации различных типов руд — перовскитовой, сфен-апатитовой, медно-никелевой, лопаритовой и колумбит-цирконовой. Из пробы перовскитовой руды Африкандского месторождения (11,78 % TiO2) в открытом цикле получен перовскитовый концентрат с содержанием 49,9 % TiO2 при извлечении 52,8 %. Селективное действие гидроксамовых кислот в нефелиновом цикле обогащения сфен-апатитовой руды месторождения Партомчорр (8,23 % TiO2) обеспечило получение концентрата темноцветных минералов (сфен и эгирин) с содержанием 20,15 % TiO2 при извлечении 85,2 %. Из хвостов гравитационного обогащения редкометалльной руды Зашихинского месторождения, содержащих 0,1 % ZrO2, 0,067 % Nb2O5, 0,0075 % Ta2O5, получены коллективные цирконо-колумбитовые концентраты с содержанием 7,98 % ZrO2 и 4,67 % Nb2O5 при извлечении 70,0 и 61,8 % соответственно.
Использование гидроксамовых кислот при флотации шламовых продуктов обогащения лопаритовой руды Ловозерского месторождения (0,17 % Nb2O5) позволило получить концентрат с содержанием Nb2O5 3,7 %.
При флотации сульфидной медно-никелевой руды Печенгского рудного поля (0,52 % Ni и 0,21 % Cu) получен коллективный концентрат с содержанием 7,74 % Ni и 4,47 % Cu с извлечением 39,2 и 56,2 % соответственно. Ключевые слова:
перовскитовая руда, сфен-апатитовая руда, медно-никелевая руда, лопаритовые шламы, колумбит-цирконовая руда, флотация, гидроксамовые кислоты.
TESTING OF A COMPLEXING REAGENT ON THE BASIS OF HYDROXAMIC ACIDS BY FLOATING TRANSITION METAL MINERALS
Galina V. Mitrofanova, Elena V.Chernousenko, Yuliya S. Kameneva, Irina N. Vishnyakova
Mining Institute of KSC RAS, Apatity, Russia
Abstract
The use of complexing collectors is an actively developing branch of flotation reagent chemistry. Compounds with a hydroxamate group capable of reacting chelation with transition metal ions were tested in flotation of various ore types — perovskite, sphene-apatite, copper-nickel, loparite, and columbite-zirconium. By floating a perovskite ore sample from the Afrikanda deposit (11,78 % TiO2) in the open cycle the authors obtained the perovskite concentrate with a content of 49,9 TiO2 at 52,8 % recovery. A selective action of hydroxamic acids in the nepheline concentration cycle of sphene-apatite ore from the Partomchorr deposit (8,23 % TiO2) ensured the production of a concentrate of dark-coloured minerals (sphene and aegirine) with a content of 20,15 % TiO2 at 85,2 % recovery. From the tailings of gravitational concentration of rare-metal ore from the Zashikhinskoe deposit containing 0,1 % ZrO2, 0,067 % Nb2O5 and 0,0075 % Ta2O5 the authors produced collective zirconium-columbite concentrates with a content of 7,98% ZrO2 and 4,67 % Nb2O5 at 70,0 and 61,8 % recovery, respectively. The use of hydroxamic acids in flotation from the sludge concentration products of loparite ore from the Lovozero deposit (0,17 % Nb2O5) allowed obtaining a concentrate with 3,7 % Nb2O5 content. The flotation of sulphide copper-nickel ore from the Pechenga deposit (0,52 % Ni and 0,21 % Cu) resulted in obtaining a collective concentrate containing 7,74% Ni and 4,47 % Cu at 39,2 and 56,2 % recovery, respectively.
Keywords:
perovskite ore, sphene-apatite ore, copper-nickel ore, loparite sludges, columbite-zircon ore, flotation, hydroxamic acids.
Введение
Флотация занимает ведущее место среди методов обогащения. Более 95 % сульфидных руд цветных, редких и драгоценных металлов и практически все несульфидные руды перерабатываются флотационными методами [1]. Флотацию широко используют в сочетании с другими методами, в том числе и с целью доизвлечения полезного компонента из хвостов обогащения.
Ассортимент используемых при флотации реагентов-собирателей весьма разнообразен и обусловлен различием состава и характеристик перерабатываемого минерального сырья. Одно из развивающихся в последнее время направлений химии реагентов — использование комплексообразующих соединений, представителем которых являются гидроксамовые кислоты (ГК) [2-8].
В отечественной практике реагент ИМ-50, в состав которого входят гидроксамовые кислоты, полученные на основе синтетических жирных кислот с общим числом атомов углерода С7-С9, был предложен как собиратель флотации оловянных, редкоземельных руд и руд редких металлов [1, 9-12]. В настоящее время особенно широко используют гидроксамовые кислоты при флотации руд редкоземельных элементов [13-16], где они выступают конкурентом традиционному жирнокислотному собирателю. И карбоновые, и гидроксамовые кислоты имеют функциональные группировки кислого характера, однако ключевое отличие ГК от жирнокислотного собирателя — это атом азота, с которым соединена ОН-группа [17]. Неподеленная пара электронов на атоме азота вносит дополнительный вклад в перераспределение электронной плотности на атомах функциональной группировки [18, 19].
Считают, что прочность образуемых на поверхности соединений собирателя определяется двумя факторами — вкладом гидрофобного радикала (неселективное действие) и вкладом химической связи функциональной группы реагента (селективное действие [20]), т. е. чем больше вклад функциональной группы в общую стабилизацию системы, тем выше селективность реагента и тем меньше может быть необходимый углеводородный радикал. Так, наиболее распространенным реагентом в ряду гидроксамовых кислот является октилгидроксамовая кислота, превышающая по своей эффективности жирнокислотный собиратель при флотации руд редкоземельных элементов [21, 22], что согласуется с прочностью образуемых этими соединениями комплексов.
Высокая селективность действия гидроксамовых кислот позволила использовать их в качестве собирателя как при флотации руды с высоким содержанием полезного компонента — Т1О2 (перовскитовая руда — 11,78 %, сфен-апатитовая руда — 8,23 %), так и при обогащении бедного техногенного сырья (отходы обогащения лопаритовой руды с содержанием 0,17 % №205 и колумбит-цирконовой руды с содержанием 0,098 % 2г02 и 0,065 % №205) с получением высоких показателей флотации. Способность гидроксамовых кислот образовывать прочные комплексные соединения с ионами меди и никеля [17, 19] определила возможность их использования в качестве собирателя и при флотации сульфидных медно-никелевых руд.
Объекты исследования
В качестве собирателя использован реагент ГК, составленный по аналогии с реагентом ИМ-50 как смесь синтезированных по методике [17] алкилгидроксамовых кислот (I) и соответствующих (С7-С8) алкилкарбоновых (II) кислот, взятых в массовом соотношении 3:1.
I
О
N-ОН
II
ОН
где п = 7,8.
Для флотационных испытаний в качестве тестовых объектов были взяты: перовскитовая руда Африкандского месторождения, сфен-апатитовая руда месторождения Партомчорр, шламовые продукты обогащения лопаритовой руды Ловозерского месторождения, отвальные хвосты гравитационно-магнитного обогащения колумбит-цирконовой руды Зашихинского месторождения и медно-никелевая руда Печенгского рудного поля.
Результаты
Известно, что гидроксамовые кислоты могут существовать в виде двух таутомерных форм:
О //
я-с-шюн
он /
Я-С=]УГОН II
Однако многочисленными исследованиями методами УФ-, ИК-, ЯМР-спектроскопии, масс-спектрометрии и пр. [17] было показано количественное преобладание формы I, что позволяет представить взаимодействие гидроксамовых кислот с ионами металлов следующим уравнением [19]:
н^он
м1
п+
.О
I М(п-!)+
нЛ/
+ н+
Подобные соединения образуются и на поверхности минерала, так как пространственные затруднения мешают формированию комплекса состава более чем 1:1. Процессы комплексообразования при флотации руд с использованием гидроксамовых кислот подтверждаются установленной количественной зависимостью, связывающей эффективность обогащения и константу образования железных комплексов, а также кислотность реагентов. Согласно полученным данным, чем более прочный комплекс образует реагент — тем больше эффективность обогащения [20].
Способность гидроксамовых кислот образовывать более прочные комплексы с переходными металлами по сравнению с щелочноземельными [23] определила их преимущество перед жирнокислотным собирателем при флотации титан-, цирконийсодержащих руд и руд редкоземельных элементов.
Эффективность действия реагента ГК для флотации титановых минералов показана на примере выделения перовскитового концентрата из перовскитовой руды Африкандского месторождения. Проба руды (11,78 % ТЮ2) характеризовалась содержанием основных минералов, %: оливин — 72, перовскит — 15, титаномагнетит — 11; прочие минералы (кальцит, полевой шпат и др.) — 2. После отделения на первой стадии титаномагнетита немагнитную фракцию руды измельчали до флотационной крупности (содержание класса -0,071 мм — 69,9 %). Обесшламленный по классу -30 мк продукт флотировали в открытом цикле на водопроводной воде с проведением основной (ОФ), контрольной (КФ) флотаций и перечистных (ПФ) операций. Для создания рН среды использовали серную кислоту.
Для сравнения при флотации перовскитовой руды рассмотрели традиционный жирнокислотный собиратель ЖКТМ (табл. 1).
Из результатов табл. 1 видно, что жирные кислоты (ЖКТМ) по отношению к перовскиту характеризуются низкой активностью и селективностью действия. Увеличение расхода ЖКТМ не привело к существенному улучшению показателей флотации — качественный концентрат не был получен, в то же время высокая селективность реагента ГК позволила получить качественный концентрат и отвальные хвосты с низким содержанием ТЮ2.
Таблица 1 Table 1
Технологические показатели получения перовскитового концентрата Technological indices of obtaining perovskite concentrate
Продукт Product Выход, % Extraction, % TiO2, % Расход, г/т Consumption, g/t
Содержание Content Извлечение Extraction
Пенный продукт ПФ-2 Foam product of recleaning flotation 2 15,2 9,42 12,7 ОФ: ЖКТМ — 150, Жст — 150, Неонол — 70, H2SO4 — 200 ПФ: ЖКТМ, Неонол, H2SO4 Main flotation: fatty acids — 150, Zhst — 150, nonaethylene glycol — 70, H2SO4 — 200 Recleaning flotation: fatty acids, nonaethylene glycol, H2SO4
Пенный продукт ОФ Foam product of main flotation 23,8 8,06 17,2
Хвосты Tailings 35,3 13,4 67,9
Пенный продукт ПФ-4 Foam product of recleaning flotation 4 10,7 49,39 45,4 ОФ: ГК — 200, Жст — 300, H2SO4 — 250 ПФ: H2SO4, ГК Main flotation: GK — 200, Zhst — 300, H2SO4 — 250, Recleaning flotation: H2SO4, GK
Пенный продукт ОФ Foam product of main flotation 71,2 13,08 80,0
Хвосты Tailings 7,2 2,33 1,4
Титансодержащие минералы — сфен и эгирин входят в состав апатитсодержащих руд Хибинских месторождений. В настоящей работе рассмотрена разновидность руды с повышенным содержанием темноцветных минералов, в основном сфена — сфен-апатитовая руда месторождения Партомчорр. При комплексном обогащении таких руд после выделения апатита предусмотрено получение обратной флотацией нефелинового концентрата. В пенный продукт при этом переходят в основном минералы сфен и эгирин. Важной задачей является обеспечение максимальной селективности разделения темноцветных минералов и нефелина. В состав сфена и эгирина входят атомы титана и железа, комплексообразование которых с гидроксамовыми кислотами также хорошо известно [17]. Реагент ГК использовали в нефелиновом цикле обогащения пробы сфен-апатитовой руды с содержанием, %: AhO3 — 13,02; AhO3 к/р — 11,56; Fe2O3 — 7,75; FeO — 4,54; TiO2 — 8,23. Также была испытана традиционная смесь таловых масел (СС): 30 % МСТМхв + 70 % МСТМлист.
Результаты флотационных опытов, проведенных в открытом цикле, представлены в табл. 2.
Полученные результаты показали несомненное преимущество реагента ГК перед жирнокислотным собирателем. При близком содержании AhO3 и TiO2 в камерном продукте ОФ и пенном продукте второй перечистки в случае использования реагента ГК извлечение полезных компонентов значительно выше. Смесь ГК с 10 %-й добавкой жирнокислотного собирателя, выполняющего функцию дополнительного собирателя-пенообразователя, позволяет достичь максимальной селективности разделения нефелина и темноцветных минералов. Высокое содержание оксида титана в пенном продукте второй перечистки обеспечило возможность последующего получения — посредством магнитной сепарации в сильном поле — сфенового концентрата высокого качества с содержанием TiO2 36,23 %.
Изучена возможность флотационного доизвлечения тантал-ниобиевого продукта из лопаритовых шламов — одного из продуктов технологической цепи обогащения лопаритовой руды Ловозерского месторождения.
Содержание полезного компонента Nb2O5 в исследуемом продукте составило 0,17 %. Кроме лопарита в пробе присутствуют эгирин, полевые шпаты, нефелин, апатит.
Таблица 2 Table 2
Результаты флотационного разделения нефелина и темноцветных минералов Results of flotation separation of nepheline and dark-colored minerals
Продукт Products Выход, % Extraction, % Содержание, % Content, % Извлечение, % Extraction, % Расход, г/т Consumption, g/t
AbOs TÍO2 Реобщ AI2O3 TÍO2 Реобщ
Пенный продукт ПФ-2 Foam product of recleaning flotation 2 32,9 5,26 18,11 7,66 10,5 67,0 45,6 550 — СС 500 — Tall oils mixture
Камерный продукт ОФ Chamber product of main flotation 26,9 25,42 2,16 3,73 41,5 6,5 18,1
Пенный продукт ПФ-2 Foam product of recleaning flotation 2 35,9 3,42 20,15 7,33 7,7 85,2 49,6 1000 — ГК; 100 — МДТМ 1000 — GK; 100 — MDTM
Камерный продукт ОФ Chamber product of main flotation 50,1 24,92 1,10 3,67 78,4 6,5 34,7
По гранулометрическому составу лопаритовые шламы являются благоприятным материалом для флотации. Содержание класса -0,071 мм в них составляет около 50 %.
Для флотации редкоземельных и редкометалльных руд известно использование в качестве комплексообразующего реагента различных гидроксамовых кислот, эффективность которых обусловлена образованием весьма устойчивых комплексных соединений редкоземельных элементов с органическими лигандами, содержащими в комплексообразующей группе азот и кислород [21, 22, 24-27]. В то же время известно о взаимодействии с гидроксамовыми кислотами железа с образованием прочных внутрикомплексных соединений [17, 19, 23]. Таким образом, ГК адсорбируются на поверхности лопарита за счет взаимодействия с ионами редкоземельных элементов, титана и ниобия, а на поверхности эгирина — за счет железа. Это обусловливает совместную эффективную флотацию этих минералов комплексообразующим реагентом. При этом данный класс соединений проявляет весьма слабую флотационную активность к полевому шпату и нефелину.
В результате флотации лопаритовых шламов с использованием в качестве собирателя реагента ГК и депрессора гексаметафосфата натрия (ГМФ) получен обогащенный продукт с содержанием №205 — 2,11 % при извлечении 57,3 % и отвальные хвосты (табл. 3). Степень концентрации полезного компонента составила 12.
В пенный продукт совместно с лопаритом, несмотря на использование депрессоров, переходит значительное количество эгирина, что обусловлено, как отмечалось выше, совместной эффективной флотацией этих минералов гидроксамовыми кислотами. Для полного удаления эгирина применялась доводка флотационного концентрата электромагнитной сепарацией, что позволило повысить содержание полезного компонента в 2 раза, содержание №205 в этом продукте составило 4,5 %.
Различия во флотирумости лопарита и эгирина могут усиливаться после кислотной обработки коллективного продукта. Проведение в голове процесса коллективной эгирин-лопаритовой флотации синтезированным реагентом ГК с дальнейшей кислотной обработкой коллективного продукта и последующей лопаритовой флотацией с использованием в качестве депрессора ГМФ позволило получить концентрат с содержанием №205 3,7 %.
Таблица 3 Table 3
Результаты флотационного обогащения лопаритовых шламов, рН — 6,5 Results of flotation beneficiation of loparite slimes, рН — 6,5
Продукт Product Выход, % Extraction, % Nb2O5, % Общий расход реагентов, г/т Total reagent consumption, g/t
Содержание Content Извлечение Extraction
Пенный продукт ПФ-2 Foam product of recleaning flotation 2 4,78 2,11 57,30 235 — H2SO4; 950 — ГК; 200 — ГМФ; 235 — H2SO4; 950 — GK; 200 — Sodium hexametaphosphate
Хвосты Tailings 84,24 0,052 24,71
Повышение извлечения полезных компонентов является актуальной задачей при переработке любого минерального сырья. Один из способов решения этой задачи — доизвлечение ценных минералов из хвостов обогащения.
Рассмотрена возможность получения редкометалльного концентрата из хвостов гравитационного обогащения колумбит-цирконовой руды Зашихинского месторождения. Высокая прочность образуемых гидроксамовыми кислотами комплексов с цирконием [28] и ниобием [17] определяет эффективную флотацию колумбита и циркона.
Содержания полезных компонентов в пробе хвостов составили 0,098 % ZrO2 и 0,065 % Nb2O5. В результате минералогических исследований установлено, что примерно 45 % колумбита в пробе хвостов находится в сростках. Поэтому перед проведением флотационных опытов хвосты обогащения колумбит-цирконовой руды подвергались доизмельчению. Содержание класса -0,071 мм в измельченной пробе составило 64,3 %.
Флотацию хвостов гравитационного обогащения колумбит-цирконовой руды проводили в щелочной среде (при рН = 9,7-10,0) в присутствии депрессора гексаметафосфата натрия. Для сравнения приведены результаты, полученные при флотации рассматриваемых хвостов с использованием сульфоксильных собирателей — Аспарала-Ф (№сульфосукциноил-аспарагиновая кислота) [29] и ПАБСК (полиалкилбензолсульфокислоты) (табл. 4) с проведением перечистных операций в кислой среде [29].
Полученные результаты показывают, что применение ГК в качестве собирателя обеспечивает извлечение в пенный продукт основной флотации 76,1 % ZrO2 и 68,0 % Nb2O5, с получением достаточно бедных хвостов — 0,016 % ZrO2 и 0,019 % Nb2O5. Прочность взаимодействия собирателя с ионами циркония, тантала и ниобия определяет высокую эффективность проведения перечистных операций. Уже во второй перечистке степень концентрации оксидов циркония и ниобия составила 81 и 72 соответственно с небольшими потерями в извлечении.
Использование сульфоксильных собирателей не позволило получить концентрат высокого качества — содержание ZrO2 и Nb2O5 составило 1,3-2,97 и 0,974-1,471 % соответственно. Подтверждением вывода о низкой селективности оксигидрильных собирателей являются результаты флотации с использованием в качестве собирателя смеси реагента ГК и ЖКТМ. Добавка жирнокислотного собирателя приводит к увеличению активности собирательной смеси, но в значительной мере снижает селективность процесса. Эффективность перечистных операций при этом также снижается.
Возможность ГК участвовать в реакциях хелатообразования с ионами цветных металлов определяет их широкое применение в аналитической химии [17, 19], что послужило предпосылкой для опробования их в качестве собирателя при флотации окисленных медьсодержащих руд [30]. Так, для флотации оксидов меди предложен реагентный режим, включающий в себя в качестве собирателя смесь бутилового ксантогената и бензолгидроксамовой кислоты [31].
Таблица 4 Table 4
Результаты флотации хвостов гравитационного обогащения колумбит-цирконовой руды Results of flotation of gravity beneficiation of columbite-zirconium tailings
Продукт Product Выход, % Extraction, % Содержание, % Content, % Извлечение, % Extraction, % Расход реагентов, г/т Reagent consumption, g/t
ZrO2 Nb2O5 ZrO2 Nb2O5
Пенный продукт ОФ Foam product of main flotation 18,37 0,459 0,253 76,1 68,0 ОФ: ГМФ — 900; ГК — 1350 Main floation: sodium hexametaphosphate — 900; GK — 1350
Пенный продукт ПФ-3 Foam product of recleaning flotation 3 0,44 13,023 7,421 52,4 47,8
Хвосты Tailings 61,59 0,016 0,019 9,0 17,2
Пенный продукт ОФ Foam product of main flotation 44,9 0,193 0,109 83,2 75,3 ОФ: ГМФ — 900; ГК — 900; ЖКТМ — 90; рН — 10,0 Main flotation: sodium hexametaphosphate — 900; GK — 900; fatty acids — 90 рН — 10,0
Пенный продукт ПФ-3 Foam product of recleaning flotation 3 1,58 4,165 2,485 63,6 60,4
Хвосты Tailings 43,63 0,015 0,021 6,3 14,0
Пенный продукт ОФ Foam product of main flotation 12,86 0,522 0,352 65,8 62,8 ОФ: Аспарал-Ф — 1000; ЖКТМ — 100; Монтанол-800 — 60 КФ: Аспарал Ф — 250; ЖКТМ — 50 ПФ-1: H2SO4 — 400; рН — 9,7 Main flotation: Asparal-F — 1000; fatty acids — 100; Montanol 800 — 60 Check flotation: Asparal-F — 250; fatty acids — 50 Recleaning flotation 1 : H2SO4 — 400 рН — 9,7
Пенный продукт ПФ-2 Foam product of recleaning flotation 2 3,75 1,313 0,974 48,4 50,8
Хвосты Tailings 75,77 0,032 0,026 23,8 27,6
Пенный продукт ОФ Foam product of main flotation 32,46 0,232 0,149 81,1 79,3 ОФ: ПАБСК — 1000 ПФ-1: ftSO4 — 300 ПФ-2: ftSO4 — 100 рН — 6,8 Main flotation: polyalkylbenzene sulfonic acids — 1000 Recleaning flotation 1: №SO4 — 300 Recleaning flotation 2: №SO4 — 100 рН — 6,8
Пенный продукт ПФ-3 Foam product of recleaning flotation 3 1,44 2,97 2,089 45,8 49,2
Хвосты Tailings 56,96 0,015 0,012 9,2 11,2
Настоящие исследования проводили на труднообогатимой медно-никелевой руде Печенгского рудного поля, характеризующейся мелкой сульфидной вкрапленностью, значительной серпентинизациией и замещением вкрапленников магнетитом. Содержание основных компонентов в пробе составило: Ni — 0,495 %, Cu — 0,211 %.
Флотационные опыты включали основную и контрольную сульфидную флотацию в щелочной среде с получением хвостов и чернового концентрата. Последний в дальнейшем подвергали перечистке с получением готового медно-никелевого концентрата. Традиционными собирателями для флотации сульфидных руд, в том числе и медно-никелевых, являются серосодержащие реагенты — ксантогенаты (Kx) и аэрофлоты (Af), по сравнению с которыми проводили оценку действия гидроксамовых кислот (табл. 5).
Таблица 5 Table 5
Результаты флотации медно-никелевой руды Results of flotation of copper-nickel ores
Продукт Product Выход, % Extraction, % Содержание, % Content, % Извлечение, % Extraction, % Расход реагентов, г/т Reagent consumption, g/t
Ni Cu Ni Cu
Черновой концентрат Rough concentrate 27,21 1,47 0,641 78,66 85,99 Кх — 175 Af — 123 КМЦ — 217 Xanthates — 175 Dithiophosphates — 123 Carboxymethyl-cellulose — 217
Пенный продукт ПФ-2 Foam product of recleaning flotation 2 3,15 7,23 3,96 44,81 61,58
Хвосты Tailings 72,79 0,149 0,039 21,34 14,01
Черновой концентрат Rough concentrate 42,26 1,03 0,446 82,82 88,81 Кх — 149 ГК — 149 КМЦ — 346 Xanthates — 149 GK — 149 Carboxymethyl-cellulose — 346
Пенный продукт ПФ-3 Foam product of recleaning flotation 3 2,66 7,74 4,47 39,26 56,18
Хвосты Tailings 57,74 0,156 0,041 17,18 11,19
Опыты проводили в открытом цикле. Необходимое значение рН среды (9,5-10,3) создавали добавлением кальцинированной соды (№2СОз). При флотации использовали активатор — медный купорос (Си8О4) и депрессор породообразующих минералов — карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ).
Необходимая крупность измельчения руды, установленная предварительно проведенными минералого-технологическими исследованиями, составила 97 % класса -0,071 мм [32]. Оптимальный расход собирателей в стандартном реагентном режиме: Кх — 175 г/т, Af — 123 г/т. В ходе проведения исследований установлено, что наиболее предпочтительным является совместное использованием реагента ГК с ксантогенатом при исключении из собирательной смеси аэрофлота. Соотношение ГК:Кх, согласно исследованиям, составило 1:1.
Из полученных данных следует, что использование комплексообразующего реагента совместно с ксантогенатом (вместо аэрофлота) позволяет получить сравнимые показатели извлечения ценных компонентов в черновой концентрат. Ввиду повышенного выхода чернового концентрата из труднообогатимой руды, при использовании реагента ГК для получения готового концентрата требуется повышенный расход КМЦ и дополнительная перечистная операция. Полученные концентраты характеризуются близким качеством и извлечением никеля и меди.
Заключение
Высокая комплексообразующая способность гидроксамовых кислот по отношению к атомам переходных металлов обусловливает перспективу их широкого использования для флотационного обогащения. Проведенные исследования показали эффективность применения ГК для выделения титан-, цирконий-, тантал-, ниобиевых минералов из несульфидных руд. Результатами флотации медно-никелевый руды показана принципиальная возможность использования гидроксамовых кислот при флотации сульфидных руд цветных металлов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рябой В. И. Проблемы использования и разработки новых флотореагентов в России // Цветные металлы. 2011. № 3. С. 7-14. 2. Two new structures of hydroxamate collectors and their application to ilmenite and wolframite flotation / L. Xia [et al.] // 47 Annual Canadian Mineral Processors Operators Conference. Ottawa, 2015. P. 186-193. 3. Flotation Behaviors of Perovskite, Titanaugite and Magnesium Aluminate Spinel Using Octyl Hydroxamic Acid as the Collector / W Wang [et al.] // Minerals. 2017. Vol. 7. P. 134. DOI: 10.3390/min7080134. 4. Wang X., Nguyen A. V,, Miller J. D. Selective attachment and spreading of hydroxamic acid-alcohol collector mixtures in phosphate flotation // International J. Mineral Processing. 2006. 78 (2). P. 122-130. URL: https://doi.org/10.1016/j.minpro.2005.09.005. 5. Surface chemistry considerations in the flotation of bastnesite / A. Jordens [et al.] // Minerals Engineering. 2014. P. 66-68. DOI: 10.1016/j.mineng.2014.04.013. 6. Zhang J., Edwards C. A review of rare earth mineral processing technology // 44th Annual Meeting of The Canadian Mineral Processors. CIM. Ottawa, 2012. P. 79-102. 7. Lee J. S., Nagaraj D. R., Coe J. E. Practical aspects of oxide copper recovery with alkyl hydroxamates // Mineral Engineering. 1998. Vol. 11. P. 929-939. 8. Quntitative mineralogy to assess the efficacy of alkyl hydroxamates in flotation / T. Bhambhani[et al.]// Proc. IMPC-2018. M., 2018. 9. Щукина Н. Е., Рябой В. И. Обогащение руд. М.: Металлургия, 1970. 175 с. 10. Hydroxamic acids as collectors in the flotation of wolframate cassiterite and pyrochlore / O. S. Bogdanov [et al.]; M. J. Jones (ed.) // 10th International Mineral Processing Congress. London, 1973. P. 553-564. 11. Полькин С. И. Обогащение руд и россыпей редких и благородных металлов. М.: Недра, 1987. 428 с. 12. Найфонов Т. Б., Белобородое В. И., Захарова И. Б. Флотационное обогащение комплексных титановых и циркониевых руд. Апатиты: КНЦ РАН, 1994. 156 с. 13. Ivanova V. A., Mitrofanova G. V., Chernousenko E. V. Application of Complexing Reagents-Collectors in Rare-Metal and Rare-Earth Ore // 17th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM. 2017. Vol. 17, No. 11. P. 759-766. 14. The effect of dissolved mineral species on bastnasite, monazite and dolomite flotation using benzohydroxamate collector / E. R. L. Espiritua [et al.] // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2018. Vol. 539. P. 319-334. 15. Blankson Abaka-Wood G., Addai-Mensah J., Skinner W. A Study of flotation characteristics of monazite, hematite, and quartz using anionic collectors // International J. Mineral Processing. 2017. Vol. 158. P. 55-62. 16. Zhang W, Honaker R. Q., Groppo J. G. Flotation of monazite in the presence of calcite, part I: Calcium ion effects on the adsorption of hydroxamic acid // Minerals Engineering. 2017. Vol. 100. P. 40-48. 17. Пилипенко А. Т., Зульфигаров О. С. Гидроксамовые кислоты. М.: Наука, 1989. 312 с. 18. Греков А. П., Веселое В. Я. а-Эффект в химии органических соединений // Успехи химии. 1978. Т. XLVII, № 7. С. 1200-1230. 19. RappoportZ., Liebman J. F. The chemistry of hydroxylamines, oximes and hydroxamic acids. Wiley, 2008. Vol. 1. 1078 p. 20. Богданов О. С., Гольман А. М., Каковский И. А. Физико-химические основы флотации. М.: Наука, 1983. 264 c. 21. A new collector for rare earth mineral flotation / J. Ren [et al.] // Minerals Engineering. 1997. P. 1395-1404. 22. Pradip, Fuerstenau D. W. Design and development of novel flotation reagents for the benefication of Mountain Pass rare-earth ore // Minerals and Metallurgical Processing. 2013. No. 1. P. 1-9. 23. Fuerstenau M. C. Chelating Agents as Flotation Collectors // Innovations in Natural Resource Processing: Proceedings of the Jan D. Miller Symposium. Society for Mining, Metallurgy & Exploration. Salt Lake City, 2005. P. 33-56. 24. Beneficiation studies for the comprehensive recovery of a tantalum-niobium ore / Xiaoping Xu [et al.] // Proceedings IMPC. 2012. P. 5892-5898. 25. Pradip, Fuerstenau D. W. The role of inorganic and organic reagent in the flotation separation of rare-earth ores // International J. Mineral Processing. 1991. Vol. 32. P. 1-22. 26. Gak T. L., Tusupbaev N. K., Abdikulova A. O. Improvement of a benefaction technology for rare and rare-earth metal ore // "Plaksin readings — 2013" International Meeting (2013, 16-19 September). Tomsk, 2013. P. 317-318. 27. Ivanova V., Mitrofanova G. Flotation of eudialyte: correlation of experimental data with the results of quantum-chemical calculations // XVI Balkan Mineral Processing Congress "BMPC — 2015". 2015. P. 347-351. 28. Baroncelli F., Grossi G. The complexing power of hydroxamic acids and its effect on the behaviour of organic extractants in the reprocessing of irradiated fuels — I the complexes between benzohydroxamic acid and zirconium, iron (III) and uranium (VI) // J. Inorganic and Nuclear Chemistry. 1965. Vol. 27, No. 5. P. 1085-1092. 29. Kurkov A. V, Pastukhova I. V. Flotation method of rare-metal ore and tin. Patent RU 2381073 C1. 30. Fuerstenaua D. W, Urbinab R. H., McGlashan D. W. Studies on the applicability of chelating agents as universal collectors for copper minerals // International J. Mineral Processing. 2000. Vol. 58, No. 1-4. P. 15-33. 31. Copper oxide flotation using the combined collectors of benzolhydroxamic acid and butyl xanthate / Chen Daixiong [et al.]// IMPC 2016 XXVIII International Mineral Processing Congress (11-15 September, 2016). Qubec, 2016. 32. Повышение эффективности флотационного обогащения сульфидных медно-никелевых руд Печенгского рудного поля / Е. В. Черноусенко [и др.] // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2018. № 6. С. 173-179.
Сведения об авторах
Митрофанова Галина Викторовна — кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Горного института КНЦ РАН E-mail: [email protected]
Черноусенко Елена Владимировна — научный сотрудник Горного института КНЦ РАН E-mail: [email protected]
Каменева Юлия Сергеевна — младший научный сотрудник Горного института КНЦ РАН E-mail: [email protected]
Вишнякова Ирина Николаевна — младший научный сотрудник Горного института КНЦ РАН E-mail: [email protected]
Author Affiliation
Galina V. Mitrofanova — PhD (Engineering), Leading Researcher of the Mining Institute of KSC RAS E-mail: [email protected]
Elena V. Chernousenko — Researcher of the Mining Institute of KSC RAS E-mail: [email protected]
Yuliya S. Kameneva — Junior Researcher of the Mining Institute of KSC RAS E-mail: [email protected]
Irina N. Vishnyakova — Junior Researcher of the Mining Institute of KSC RAS E-mail: [email protected]
Библиографическое описание статьи
Митрофанова, Г. В. Опробование комплексообразующего реагента на основе гидроксамовых кислот при флотации минералов переходных металлов / Г. В. Митрофанова [и др.] // Вестник Кольского научного центра РАН. — 2019. — № 2 (11). — С. 95-104.
Reference
Mitrofanova Galina V., Chernousenko Elena V., Kameneva Yuliya S., Vishnyakova Irina N. Testing of a Complexing Reagent on the Basis of Hydroxamic Acids by Floating Transition Metal Minerals. Herald of the Kola Science Centre of RAS, 2019, vol. 2 (11), pp. 95-104. (In Russ.).
