CC BY
33
УДК 622.7
В.А. Игнаткина, С.Д. Усиченко, Ф.О. Милович
ВЛИЯНИЕ НЕИНОГЕННЫХ ОКСИГИДРИЛЬНЫХ
соединений и их смесей с олеатом на флотоактивности кальцита*
Аннотация. Изложены результаты экспериментальных исследований влияния ряда ок-сиэтилированных соединений (ОП-4, неонол АФ-6, фосфолб, 12 СТ), алифатических спиртов фракции С7-С12 и изоспиртов фракции С -С (эксол-Б) индивидуально и в смеси с олеатом натрия на кинетику флотации кальцита и минеральных ассоциаций кальцита. Изучена взаимосвязь между составом, свойствами кальцитсодержащих минералов и их флотоактивностью. Использованы методы РДА и ИКС для изучения состава образцов; испытания на сжатие кусков образцов для определения прочности; потенциометрический метод контроля за концентрацией Са2+ для изучения растворимости порошков образцов; кинетика флотации с графическим определением удельной скорости флотации в зависимости от доли олеата в смеси с неонолом; ИКС поверхностных соединений и ПЭМ поверхности для уточнения механизма действия неонола. Концентрация кальция в жидкой фазе возрастает при перемешивании минеральных порошков от (7,5-8,47) • 10-4 г-экв/л для монофазного кальцита до (1-1,3) • 10-3 г-экв/л для образцов «BaSO4-CaCO3» и скарн (SiO2-CaSiO3-CaCO3). С ростом концентрации олеата удельная скорость флотации образцов кальцита снижается с 0,92-0,23 до 0,35-0,11 мин-1, что связано с уменьшение доли ионной формы олеата вследствие процессов мицеллообразования. При понижении доли олеата в смеси с неонолом при всех трех исходных концентрациях в смеси (50, 150, 300 мг/л) удельная скорость флотации падает.
Ключевые слова: флотация, кальцит, олеат натрия, неонол, оксэтилированные соединения, фракции спиртов, кинетика, механизм действия, прочность, растворимость.
Введение
Проблема переработки тонковкрап-ленных руд, содержащих кальцийсодер-жащие минералы, остается актуальной вследствие близких флотационных свойств минералов [1—6]. К кальцийсодержа-щим минералам, присутствие которых осложняет концентрирование целевого минерала (шеелита, повеллита, фосфата или флюорита) в товарный концентрат тонковкрапленного минерального сырья, относится прежде всего кальцит, нецелевые минералы для перерабатываемого типа руды (шеелитовые, апатитовые, флюоритовые) из ряда вышеперечисленных кальциевых минералов, другие
DOI: 10.25018/0236-1493-2018-10-0-169-179
кальцийсодержащие горные породы и минералы (скарн, известняк, мрамор, диопсид и др.).
Существует достаточно способов снижения флотационной активности породных кальцийсодержащих минералов при обогащении тонковкрапленных шеелито-вых, апатит-нефелиновых и флюритовых руд [7—9]. За рубежом широко используются: термические процессы разложения карбоната кальция с последующей промывкой руды; предконцентрация с применением тяжелосредной или радиометрической сепарации для удаления пустой породы в рудоподготовительном цикле. Реагентные режимы включают
* Исследования выполнены при поддержке гранта РФФИ № 17-05-00241\17.
ISSN 0236-1493. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. № 10. С. 169-179. © В.А. Игнаткина, С.Д. Усиченко, Ф.О. Милович. 2018.
использование модификаторов, прежде всего жидкого стекла и его модифицирование солями поливалентных металлов, крахмал, танин, лигнин, полифосфаты лигнин и др. Для подавление породных кальциевых минералов при сохранении флотоактивности шеелита в цикле доводки чернового шеелитового концентрата применяется продолжительная термическая обработка в среде жидкого стекла, данный способ известен как метод Петрова. Используют сочетания оксигид-рильных собирателей (жирные кислоты с алкилсульфатами, сульфосукцинатами, ^сульфосукциноиласпарагиноватами (Аэрозоль 22, Аспарал-Ф), гидроксамо-выми кислотами (ИМ-50) и др.); смеси оксигидрильных собирателей и малополярных и аполярных соединений. С одной стороны применение неионогенных ПАВ способствует диспергированию мицелл жирнокислотных собирателей, с другой стороны способствует подавлению флотоактивности кальцита [11, 12].
Цели исследований, результаты которых представлены, заключались в изучении влияния ряда оксиэтилирован-ных соединений и алифатических спиртов индивидуально и в смеси с олеатом натрия на кинетику флотации кальцита и минеральных ассоциаций кальцита; выявлению взаимосвязи между составом и свойствами кальцитсодержащих минералов и их флотоактивностью.
Материалы и методы
исследований
Исследованы 4 образца кальцитсодержащих минералов, два из которых относятся к монофазным образцам кальцита (месторождение Ачисай, Казахстан и мраморная плитка), а два образца являются многофазными. Скарн Приморского месторождения представлен ассоциацией кварца, волластонита и кальцита; двухфазный образец одного из месторождений Казахстана, состоящий
из барита (75%) и кальцита (25%).Рент-генографическое исследование состава образца осуществлялось с помощью порошкового рентгеновского дифракто-метра BrukerD2 Phaserна Cu-излучении; обработка полученных результатов проводилась c помощью программного комплекса TOPAS 4.2. ИК спектры образцов минералов сняты методом пленки суспензии в бутаноле на пластине KBr на спектрофотометре Specord M-80 и представлены с помощью программы «SoftSpectra».
Порошки минералов готовили сухим измельчением в фарфоровой мельнице и классификацией на ротапе.
В исследованиях использованы флото-реагенты — олеат натрия, алифатические спирты фракции С7-С12 иэксол-Б (смесь жирных изоспиртов фракции С12-С16), оксиэтилированные соединения с разной степенью оксиэтилирования: неонол АФ-6 с формулой С9Н19С6Н4О(С2Н4О)пН (ТУ 2483-077-05766801-98); ОП-4, который является продуктом взаимодействия алкилфенолов с окисью этилена с формулой RC6H4O(C2H4O)nC2H4OH (ТУ 6-02-997-90); фосфол6 и 12 СТ с общей формулой RC6H4O(C2H4O)nH2PO3. Щелочная среда создавалась NaOH.
Поскольку малополярные неионоген-ные соединения не имеют точного состава, молярная масса неизвестна, то в исследованиях кинетики флотации использована объемная массовая концентрация мг/л. При исследованиях использован прием объемного замещения, когда в растворе замещается объемная доля олеата натрия неионогенным малополярным соединением одинаковой концентрацией.
Прочность кусочков призматической формы кальцитсодержащих минералов определенаметодом испытания на сжатие с применением универсальной испытательной машины марки «LF-100kN» (Walter+Bai, Швейцария) для статических
Рис. 1. Калибровка кальцийселективного электрода «ЭЛИС-121Са» Fig. 1. ELIS-121Ca calcium-selective electrode calibration
отдельные фарфоровые чашки через 1,
испытании на растяжение, сжатие и изгиб различных образцов с нагрузкоИ до 100 кН, с последующей обработкой результатов испытаний.
Исследование растворимости порошков кальцитсодержащих минералов проведена потенциометрическим методом с применением ионселективного электрода на кальций. Кальцийселективный электрод «ЭЛИС-121Са» с ПВХ-мемб-раной был подготовлен к измерениям и откалиброванв растворах CaCl2, приготовленного из соли CaCl2 • 2H2O (ЧДА). В качестве БРОИС использован раствор KCl с концентрацией 1 моль/дм3.
Измерения выполнены на иономере И-160 МИ, в качестве электрода сравнения использован стандартный хлорсе-ребряный электрод (Ag/AgCl). На рис. 1 приведена калибровка кальцийселективного электрода «ЭЛИС-121Са».
Флотация проведена в лабораторной механической флотомашине с объемом камеры 0,075 л. Навеска минералов массой 5 г крупностью -0,071+0 мм загружалась во флотационную камеру, добавлялся раствор собирателя, соответствующей концентрации, приготовленные на рН воде, суспензия перемешивалась 5 мин, затем подавался воздух и пена с применением пеногона собиралась в
2, 3, 4, 5 мин; хвосты разгружались в отдельную чашку. Продукты флотации были высушены, взвешены, после чего рассчитан баланс и построены зависимости кинетики флотации в координатах в = ОД, а затем 1п(1/(1 — в)) = ОД. Величина угла наклона прямой — удельная скорость флотации, известная как константа скорости флотации Белоглазова (рис. 2).
Поверхностные соединения олеата натрия и неонола были исследованы методом ИК спектроскопии, навеска кальцита массой 1 г крупностью минус 2 мкм перемешивалась в течение 10 мин с раствором реагента, соответствующей концентрации при соотношении Т:Ж = = 1:50, затем твердая фаза была отделена фильтрованием, промыта 2 удельными объемами дистиллированной воды, порошок высушен в эксикаторе с СаС12. Высушенные порошки использовались для приготовления суспензии в бутаноле, наносились на пластинку КВг, которая помещалась в камеру спектрофотометра <^ресо^М-80», программа съемки ИК спектра пропускания и его расшифровка проведены с помощью программы <£оАЗреСта» и имеющееся базы данных.
Для структурных исследований пенного продукта флотации кальцита применен
Рис. 2. Линейная зависимость кинетики флотации в логарифмических координатах образца монофазного кальцита неонолом при его исходной концентрации 50 мг/л
Fig. 2. Linear function of kinetics of mono-phase calcite flotation with Neonol at the initial concentration of 50 mg/l in log coordinates
просвечивающим электронный микроскоп (ПЭМ) JEM 2100 высокого разрешения, фирмы JEOL, Япония. Микроскоп JEM 2100 имеет разрешение по точкам 2, 3 А и по линиям — 1,4 А, максимальное ускоряющее напряжение 200 кВ и прямое увеличение составляет до 1,5 млн раз. В качестве источника электронов используется катод LaB6. Минимальный диаметр электронного пучка в режиме просвета составляет 20 нм, что позволяет в микролучевом режиме получить дифракционную картину с области такого же диаметра. Гониометрический столик позволяет наклонять образец по оси х±60°, и по оси у±25°. Для элементного анализа использовали энергодисперсионную приставку микрорентгеноспектрального анализа INC Ax-sight Energy «OXFORD instruments».
Результаты и обсуждение
На рис. 3 приведены РДА и ИК спектры образцов кальцита.
Как видно из рис. 3, данные по составу РДА и ИКС хорошо согласуются между собой. ИК спектры монофазных образцов кальцита имеют одинаковые характеристические полосы, которые относятся к валентным колебаниям карбонатов, с максимальным поглощением при волновых числах, см-1: 1416, 876 и 712 [10].
Кроме того, имеются слабые полосы при волновых числах 2500, 1690, 621 см-1, которые указывают на микропримеси в образцах. ИК спектр образца «барит-кальцит» содержит более интенсивные характеристические полосы сульфатной группы правильного тетраэдра при волновых числах 1000 и 608 см-1, чем характеристические полосы карбонатной группы при волновых числах 1432, 876 и 712 см-1, что совпадает с количественными анализом РДА о соотношении минеральных фаз 75% (BaSO4) и 25% (СаС03). Скарн состоит в основном из кварца, силиката кальция (волластонит) и кальцита. На ИК спектре к характеристической полосе карбонатов отнесено поглощение при волновом числе 1434 см-1, к характеристическим колебаниям связи Si-O силикатов отнесены полосы ^Ю2 и CaSiO3), см-1: 1055 (одиночная), 936 и 905 (дуплет), 794 и 775 (дуплет), 680, 644, 556 и 455.
В таблице приведены результаты исследований образцов кальцитсодержа-щих минералов испытанием на одноосное сжатие (прочность) и растворимость порошков минералов в одинаковых условиях растворения.
Как видно из данных таблицы, наибольшую прочность на одноосное сжатие
имеет скарн 24,88 МПа, а наименьшую прочность природный кусок монофазного кальцита месторождения Ачисай 3,92 МПа; образец мрамор показал высокую прочность, поскольку имеет техногенное происхождение — плитка. Концентрация кальция в жидкой фазе порошков кальцитсодержащих минералов связана с минеральным составом образцов, растворимость возрастает с увеличением числа минеральных фаз; концентрация
60 ООО 50 ООО 40 ООО 30 ООО 20 000 10 000
кальция порошков монофазного кальцита достаточно близки между собой (разница в 1,16 раз), несмотря на то, что прочность исходных кусков образцов техногенного и природного происхождения отличается в 3,7 раза. Концентрации кальция в растворе между образцами монофазного кальцита и многофазными образцами отличаются на порядок.
Проведены флотационные исследования на образцах кальцитсодержащих а) т%
90,19 -
I PDF 00-047-1743 Са С 03 Calcite
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 2Theta (Coupled Two Theta/Theta) WL=1,54060
s o-i rsc оггллч ортр м.у. (Hklj *ь
1/cm
6)
T%
71,61
jjfc
3 2798,7 2498,3 2198,0 1897,7 1597,3 1297,0 996,7
1/cm
I PDF 00-047-1743 Са С 03 Calcite I PDF 00-048-1045 Si 02 Quartz, syri PDF 00-027-1054 Ca Si 03 Wollastonite-1A
20 30 40 50 60 70 80 90 100 2Theta (Coupled Two Theta/Theta) WL=1,54060
4000 3760 3519 3279 3039 2799 2558 2318 2078 1838 1597 1357 1117 877
1/cm
Рис. 3. РДА дифрактограммы и ИК спектры пропускания образцов кальцитсодержащих минералов: монофазные образцы кальцита (Ачисай и Мрамор) (a); 2-х фазный образец «барит-кальцит» (б); скарн (в)
Fig. 3. RDA diifractograms and IR transmittance spectra of calcium-bearing minerals: mono-phase specimens of calcite (Achisai and Mramor) (a); 2-phase barite-calcite specimen (b); skarn (c)
Результаты исследований прочности образцов и растворимости их порошков Test data on strength of specimens and solubility of their powders
Образец Предел прочности на сжатие, МПа Концентрация Ca, г-экв/л
СаС03_Ачисай_монофазный 3,92 8,47E-04
СаСОз_Мрамор_монофазный 14,52 7,54E-04
СаС03_(барит-кальцит) 5,78 1,00E-03
СаС03_Скарн (кварц-волластонит-кальцит) 24,88 1,37E-03
минералов крупностью широкого диапазона крупности -71 +0 мкм для выявления условий наименьшей флотоактив-ности кальцитсодержащих образцов. На рис. 4 приведены результаты кинетики флотации двухфазного минерального образца малополярными соединениями в сравнении с извлечением в концентра-толеатом натрия.
Как видно из рис. 4, после 2-х минут наибольшее извлечение в пенный продукт соответствует олеату натрия 99%; в первую минуту наиболее высокое извлечение минералов обеспечивает фракция алифатических спиртов С7-С12, что указывает, что кальцитсодержащие образцы могут флотироваться одним пенообразователем на уровне более 80%. Образцы фосфола достаточно активно флотируют 80—95%, ОП-4 обеспечивает относительно низкую флотоактивность (38—60%) при продолжительности флотации не более 2-х мин. Наименьшее извлечение в концентрат обеспечивают
малополярные реагенты экол-Б (в = = 15%) и неонол (в = 44,4%), при продолжительности флотации 2 мин извлечение в концентрат 8 и 18%, соответственно. Использование эксола-Б для снижения флотоактивности кальцита ранее подробно представлено в наших публикациях [4, 11]. Использование неонола для повышения контрастности флотации кальцита от апатита представлена в работе В.А. Ивановой и соавторов [12].
В данной работе представлены результаты исследования влияния неонола при замещении доли олеата натрия в смеси на извлечение кальцитсодержа-щих минералов в концентрат при трех разных исходных концентрациях смеси олеата натрия с неонолом 50 мг/л (растворимые формы), 150 мг/л (начало процессов мицеллообразования) и 300 мг/л (мицеллобразование реагентов).
На рис. 5 приведены результаты влияния доли олеата на удельную скорость флотации (константа Белоглазова).
Рис. 4. Кинетика флотации образца «барит-кальцит»при исходной концентрации собирателя 50 мг/л Fig. 4. Kinetics of barite-calcite specimen flotation under initial collector concentration of 50 mg/l
Удельная скорость флотации для образцов однофазного кальцита снижается при уменьшении доли олеата в смеси; более высокая удельная скорость флотации кальцита при концентрации, которая соответствует растворимой форме собирателей. Удельная скорость флотации природного образца кальцита несколько выше по сравнению с техногенным образцом мрамора (50М и 150М), что
а) 50А
соотносится с несколько более высокой растворимостью образца монофазного кальцита Ачисай (50А и 150А). Наиболее высокиезначения удельной скорости (0,92—1,05 мин-1) имеют образцы «барит-кальцит» при совместном использовании олеата и неонола при доле олеата 50% (Сисх0|№ = 50 мг/л) и 75% (С = 150 мг/л). Наименьшие
у исх01№ ' '
значения удельной скорости флотации
б)
100
a150 мг/л
"Si02+CaSi03+CaC03"
¡of
300 мг/л Доля олеата в смеси, %
0,6 0,5
0,4 V х
5
0,3 J
0,2
ОД
100 75 50 25 О
Рис. 5. Влияние доли олеата в смеси на уд.скорость флотации при разной концентрации собирателей: монофазный кальцит (а); кальцит «барит-кальцит» (б); скарн (в)
Fig. 5. Effect of portion of oleate in the mixture on flotation rate at different concentrations of collectors: mono-phase calcite (a); barite-calcite (b); skarn (c)
Рис. 6. ИК спектры пропускания неонола (1); мрамора, обработанного неонолом 50 мг/л (2), 300 мг/л (3) и исходной поверхностью (4)
Fig. 6. IR transmittance spectra of Neonol (1); marble treated by Neonol at concentration of 50 mg/l (b); initial surface (4)
(0,16—0,11 мин-1) наблюдаются при индивидуальном применении неонола, на монофазных образцах удельная скорость выше (0,16—0,15 мин-1) при исходной концентрации 50 мг/л.
Для многофазных образцов кальцита при объемной доленеонола в растворе 25 и 50 % (рис. 6, б, в) сопровождается повышением флотоактивности кальцит-содержащих минералов. При флотации тонковкрапленной шее литсодержащей руды расход олеата натрия обычно со-
ставляет 100—300 г/т, что при содержании твердого в пульпе 40% соответствует концентрации собирателя 67—200 мг/л, поэтому рекомендуемое соотношение неонола и олеата должно быть проверено на руде.
На рис. 6 приведены ИК спектры монофазного мрамора, обработанного неонолом при концентрациях 50 и 300 мг/л. Неонол закрепляется на поверхности кальцита, о чем свидетельствует сдвиг валентных колебаний углеводо-
Рис. 7. Визуализация поверхности кальцита, обработанного смесью олеата и неонола; разрешение 20 нм
Fig. 7. Visualization of calcite surface treated by oleate and Neonol mixture; resolution 20 nm
родного радикала в высокочастотную область (с 2956, 2932 и 2876 до 2988, 2940, 2892 см-1), что косвенно указывает о закреплении на поверхности за счет протонирования активных центров поверхности. О наличии взаимодействий в поверхностном слое посредством водородных связей свидетельствует широкая полоса переменной интенсивности в области 3648—3200 см-1, большая интенсивность наблюдается для концентрации неонола 50 мг/л (спектр 2, рис. 6).
На ИК спектрах пропускания кальцита, обработанного олеатом натрия концентрацией 50 мг/л отмечена полоса при волновом числе 1520 см-1, которая относится к колебаниям связи С-О в группе СОО-, при анализе ИК спектров пропускания смесей олеата и неонола полосы волновые числа характеристических полос олеата не изменяются, появляются дополнительные полосы валентных и деформационных колебаний углеводородного радикала неонола. Изучение ИК спектров пропускания образцов мрамора, обработанных олеатом натрия и смесью олеата натрия и неонола позволило предположить о независимости активных центров неонола и олеата натрия на поверхности кальцита, что снижение флотационного извлечения кальцита в присутствие олеата происходит без вытеснения олеата с поверхности кальцита, за счет большей гидрофилизирующей способности неонола. В этом состоит отличие действия жирных изоспиртов [11], которые способствовали снижению адсорбции олеата на поверхности кальцита.
На изображении поверхности кальцита ПЭМ (рис. 7), обработанных реагентами в разных реагентных режимах, наблюдается неоднородность структуры приповерхностного слоя, что будет способствовать снижению вероятности закрепления частицы на пузырьке с образованием флотокомплекса «пузырек-частица» при их столкновении.
Заключение
1. Концентрация кальция в жидкой фазе кальцитсодержащих минералов (растворимость) выше для полифазных образцов, чем для монофазного кальцита.
2. Скарны (минеральная ассоциация кварца, силиката кальция и кальцита) более прочные горные породы, концентрация кальция в растворе выше, по сравнению с другими образцами, что способствует повышению концентрации кальция в растворе и росту непродуктивного расхода жирнокислотных собирателей на образования объемных соединений мыл кальция в растворе.
3. Из исследованных неионогенных малополярных соединений наименьшая флотоактивность кальцита наблюдается при использования высших жирных изоспиртов (эксол Б) и неонола.
4. Удельная скорость флотации для образцов кальцита снижается при повышении концентрации олеата с 0,92— 0,23 до 0,35—0,11 мин-1, что связано с уменьшением доли ионной формы олеа-та вследствие процессов мицеллообра-зования.
5. Выявлено отличие в поверхностных соединениях неонола и высших жирных изоспиртов на кальците, что отличает механизм действия высших жирных изоспиртов, когда подавление флотоак-тивности кальцита связана с предотвращением адсорбции олеата на кальците. Для неонола механизм действия заключается в преобладании гидрофилизиру-ющего действия без вытеснения олеата. ПЭМ показала неоднородность пленки смеси олеата и неонола при обработке кальцита смесью реагентов, что также указывает снижение вероятности образования флотокомплекса «пузырек-частица».
6. Эффектреагентного режима с неонолом рекомендуется проверить на сканированных известняках тонковкраплен-ных шеелитовых рудах.
список литературы
1. Барский Л. А., Кононов О. В., Ратмирова Л. И. Селективная флотация кальцийсодержа-щих минералов. — М.: Недра, 1979. — 232 с.
2. Yuesheng Gao, Zhiyong Gao, Wei Sun, Yuehua Hu. Selective flotation of scheelite from calcite. A novel reagent scheme // International Journal of Mineral Processing, 2016, Vol. 154, pp. 10—15. DOI http://dx.doi.org/10.1016/j.minpro.2016.06.010.
3. Киенко Л.А., Саматова Л.А., Воронова О. В., Плюснина Л. Н. Применение смесей собирателей при флотации тонковкрапленных карбонатно-флюоритовых руд // Обогащение руд. — 2009. — № 3. — С. 25—28.
4. Филиппов Л. О., Шохин В. Н., Енбаева Л. И., Игнаткина В.А. Повышение технологических показателей флотации с применением сочетания реагентов олеата натрия и эксола Б // Цветные металлы. — 1993. — № 1. —С. 60—64.
5. Шепета Е.Д., Игнаткина В.А., Саматова Л.А. Повышение контрастности свойств каль-цийсодержащих минералов при флотации шеелиткарбонатных руд // Обогащение руд. — 2017. — № 3. — С. 41—48.
6. FilippovL. O., DuvergerA., Filippova I. V., Kasaini H., ThiryJ. Selective flotation of silicates and Ca-bearing minerals: The role of non-ionic reagent on cationic flotation // Minerals Engineering, 2012, Vol. 36—38, pp. 314—323. DOI http://dx.doi.org/10.1016/j.mineng.2012.07.013.
7. Laskowski J., Ralston J. Chapter 4. Dispersions stability and dispersing agents. Colloid chemistry in mineral processing. New York: Elsevier, 1992. pp. 115—171.
8. Kupka N., Rudolph M. Froth flotation of scheelite . A review(Review) //International Journal of Mining Science and Technology, Vol. 28, Iss. 3, May 2018, pp. 373—384. DOI: http://dx.doi. org/10.1016/j.ijmst.2017.12.001.
9. Сорокин М.М. Флотация. Модификаторы. Физические основы. Практика. — М.: МИСиС, 2016. — 372 c.
10. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры минералов. — М.: МГУ, 1976. — 175 c.
11. Игнаткина В.А. Экспериментальные исследования изменений контрастности флотационных свойств кальциевых минералов // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2017. — № 5. — С. 113—122.
12. Иванова В.А., Митрофанова Г. В. Действие оксиэтилированных алкилфенолов при разделении кальцийсодержащих минералов / Плаксинские чтения-2013: материалы международного совещания «Инновационные процессы комплексной и глубокой переработки минерального сырья (Томск, 16—19 сентября 2013 г.). — Томск: Изд-во ТПУ, 2013. — С. 473—476. li^
коротко об авторах
Игнаткина Владислава Анатольевна1 — доктор технических наук,
доцент, профессор, e-mail: woda@mail.ru,
Усиченко Станислав Дмитриевич1 — магистрант,
Милович Филипп Олегович1 — кандидат физико-математических наук,
инженер 1 категории,
1 НИТУ «МИСиС».
ISSN 0236-1493. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten'. 2018. No. 10, pp. 169-179.
Effect of nonionic oxyhydryl compounds and their mixtures with oleate on flotation activity of calcite
Ignatkina V.A1, Doctor of Technical Sciences, Assistant Professor, Professor, e-mail: woda@mail.ru, Usichenko S.D1, Master's Degree Student,
Milovich F.O1, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Engineer of 1 category, 1 National University of Science and Technology «MISiS», 119049, Moscow, Russia.
Abstract. The article presents experimental research data on the effect exerted by some oxyethylated compounds (OP-4, Neonol AFG-6, Fosfol-6, 12 ST), aliphatic alcohols of S7-S12 fractions and iso-alcohols of S12-S16 fractions (Eksol-B), individually and in mixture with sodium oleate, on the kinetics of flotation
of calcite and its mineral associations. The relationship of composition, properties and flotation activity of calcite-bearing minerals is studied. The research involved the methods of RDA and IR spectrometry to study compositions of specimens, compression tests to determine their strength, potentiometer method to control Ca2+ concentration in the analysis of solubility of powdered specimens, graphical determination of flotation rate depending on oleate portion in the mixture with Neonol, IR spectroscopy of surface compounds and TEM of surface to refine Neonol effect. Also, the technique of volume replacement is used to replace sodium oleate in the mixture by a nonionic low-polar compound of the same concentration. It is found that skarn has the highest compression strength of 24.88 MPa, while natural mono-phase calcite from the Achisai deposit has the lowest strength of 3.92 MPa. Calcite concentration in liquid phase grows in stirring of mineral powders from (7.5-8.47) ■ 10-4 g-eqv/l for mono-phase calcite to (1-1.3) ■ 10-3 g-eqv/l for specimens BaSO4-CaCO3 and skarn (SiO2-CaSiO3-CaCO3). As concentration of oleate is increased, the rate of calcite flotation reduces from 0.92-0.23 to 0.35-0.11 min-1, which is connected with the decreased portion of ionic oleate as a consequence of micelle formation. With the decrease in the portion of oleate in the mixture with Neonol at all three initial concentrations (50, 150 and 300 mg/l), the flotation rate drops. Out of the tested nonionic low-polar compounds, the weakest flotation activity of calcite is observed in the presence of higher fat iso-alcohols (Eksol-B) and Neonol. On the evidence of the IR spectroscopy of surface compounds, Neonols attach to the surface through protonation of active surface centers. Reduction in flotation activity of calcite with Neonol takes place without displacement of oleate from mineral surface.
Key words: flotation, calcite, sodium oleate, oxyethylated compounds, alcohol fractions, kinetics, mechanism, strength, solubility.
DOI: 10.25018/0236-1493-2018-10-0-169-179
ACKNOWLEDGEMENTS
The study was supported by the Russian Foundation for Basic Research, Grant No. 17-05-00241\17. REFERENCES
1. Barskiy L. A., Kononov O. V., Ratmirova L. I. Selektivnaya flotatsiya kal'tsiysoderzhashchikh mineralov [Selective flotation of calcium-bearing minerals], Moscow, Nedra, 1979, 232 p.
2. Yuesheng Gao, Zhiyong Gao, Wei Sun, Yuehua Hu. Selective flotation of scheelite from calcite. A novel reagent scheme. International Journal of Mineral Processing, 2016, Vol. 154, pp. 10—15. DOI http://dx.doi. org/10.1016/j.minpro.2016.06.010.
3. Kienko L. A., Samatova L. A., Voronova O. V., Plyusnina L. N. Primenenie smesey sobirateley pri flotatsii tonkovkraplennykh karbonatno-flyuoritovykh rud [Using mixtures of collectors in flotation of finely impregnated carbonate-fluorite ore]. Obogashchenie rud. 2009, no 3, pp. 25—28. [In Russ].
4. Filippov L. O., SHokhin V. N., Enbaeva L. I., Ignatkina V. A. Povyshenie tekhnologicheskikh pokazateley flotatsii s primeneniem sochetaniya reagentov oleata natriya i eksola B [Enhancement of flotation using a reagent combination of sodium oleate and Eksol-B]. Tsvetnye metally. 1993, no 1, pp. 60—64. [In Russ].
5. Shepeta E. D., Ignatkina V. A., Samatova L. A. Povyshenie kontrastnosti svoystv kal'tsiysoderzhashchikh mineralov pri flotatsii sheelitkarbonatnykh rud [Improvement of contrast in properties of calcium-bearing minerals in flotation of scheelite-carbonate ore]. Obogashchenie rud. 2017, no 3, pp. 41—48.
6. Filippov L. O., Duverger A., Filippova I. V., Kasaini H., Thiry J. Selective flotation of silicates and Ca-bear-ing minerals: The role of non-ionic reagent on cationic flotation. Minerals Engineering, 2012, Vol. 36—38, pp. 314—323. DOI http://dx.doi.org/10.1016/j.mineng.2012.07.013.
7. Laskowski J., Ralston J. Chapter 4. Dispersions stability and dispersing agents. Colloid chemistry in mineral processing. New York: Elsevier, 1992. pp. 115—171.
8. Kupka N., Rudolph M. Froth flotation of scheelite. A review (Review). International Journal of Mining Science and Technology, Vol. 28, Iss. 3, May 2018, pp. 373—384. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/ j.ijmst.2017.12.001.
9. Сорокин М. М. Flotatsiya. Modifikatory. Fizicheskie osnovy. Praktika [Flotation. Modifiers. Basic physics. Practice], Moscow, MISiS, 2016, 372 p.
10. Plyusnina I. I. Infrakrasnye spektry mineralov [Infrared spectra of minerals], Moscow, MGU, 1976, 175 p.
11. Ignatkina V. A. Eksperimental'nye issledovaniya izmeneniy kontrastnosti flotatsionnykh svoystv kal'tsievykh mineralov [Experimental research of change in contrast of flotation properties of calcium minerals]. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki poleznykh iskopaemykh. 2017, no 5, pp. 113—122. [In Russ].
12. Ivanova V. A., Mitrofanova G. V. Deystvie oksietilirovannykh alkilfenolov pri razdelenii kal'tsiysoderzhashchikh mineralov [Effect of oxyethylated alkyl phenols in separation of calcium-bearing minerals]. Plaksinskie chteniya-2013: materialy mezhdunarodnogo soveshchaniya «Innovatsionnye protsessy kom-pleksnoy i glubokoy pererabotki mineral'nogo syr'ya (Tomsk, 16—19 September 2013), Tomsk, Izd-vo TPU, 2013, pp. 473—476. [In Russ].
