Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Коростовенко В.В. 1 Стрекалова Т.А. 1 Степанов А.Г. 1

---

1 ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» Институт цветных металлов и материаловедения

В настоящей статье представлены результаты исследований, направленных на изучение возможности применения высоковольтных импульсных разрядов для обработки растворов флотации свинцово-цинковых концентратов. В качестве источника силового электрофизического воздействия использовали разрядно-импульсную установку, энергию обработки варьировали в широком диапазоне. Установлено, что в результате мощного электровзрывного воздействия изменяются окислительные свойства воды, повышаются количественные и качественные показатели флотации (в диапазоне энергий обработки от 6 до 12 кДж/дм3). Изучено влияние количества импульсов и материала электродов (сталь и медь) на показатели флотации. Применение данной технологии позволяет повысить извлечение металлов в концентрат: свинца на 5,6 %, цинка – на 10,2 %, при одновременном росте содержания этих металлов в концентрате.

Статья в формате PDF

0 KB

разрядно-импульсная обработка

сульфидная руда

активация пульпы

концентрат

электродный потенциал

флотация

извлечение

1. Гулый Г.А. Научные основы разрядно-импульсных технологий [Текст] / Г.А. Гулый – Киев: Наук. думка, 1990. – 208 с.

2. Коростовенко В.В. Избирательное раскрытие и структурно-химические изменения минералов при импульсном воздействии [Текст] / В.В. Коростовенко, Т.А. Стрекалова и др. // Международный журнал экспериментального образования. – 2013 – № 4. – С. 73–76.

3. Малюшевский П.П. Основы разрядно-импульсной технологии [Текст] / П.П. Малюшевский. – Киев: Наук. думка, 1983. – 269 с.

4. Плаксин И.Н. Об особенностях гидрофобизирующего действия кислорода на поверхность сульфидных минералов [Текст] / И.Н. Плаксин, Р.Ш. Шафеев // ДАН СССР. – 1960. – Т. 135. – № 1. – С. 140–142.

5. Чантурия В.А. Роль полупроводниковых и электрохимических свойств минералов в процессе флотации [Текст] / В.А. Чантурия // Современное состояние и перспективы развития теории флотации. – М.: Наука, 1979. – С. 55–72.

Эффективность процесса обогащения во многом определяется раскрытием минералов при рудоподготовке. Однако в процессе рудоподготовки не всегда удается достигнуть полного раскрытия всех сростков рудных минералов с нерудными. В первичной переработке сырья минералы в подавляющем большинстве обогащаются флотационными методами. Известные способы повышения эффективности процесса флотации в большинстве случаев не позволяют добиться желаемого раскрытия минералов и обеспечить необходимую степень извлечения ценных компонентов. Одним из перспективных направлений в этой области является применение электрофизических методов и, в частности, разрядно-импульсной обработки (РИО) минеральной пульпы [1–3].

Исследования влияния разрядно-импульсной обработки на флотацию проводились на стадии межцикловой коллективной флотации сульфидных руд Горевского (проба № 1) и Токобского (проба № 2) месторождений, химический состав которых (по основным составляющим) приведен в табл. 1.

Необходимая тонкость помола (75 % класса – 0,074 мм) достигалась измельчением в лабораторной стержневой мельнице при соотношении Т:Ж:С = 1:0,8:4,8. Масса навески руды составляла 250 г, время измельчения без РИО принимали 40 и 35 мин. по условиям выхода контрольного класса.

Время флотации во всех случаях принималось равным 10 мин. Режим флотации для пробы № 1: сода (900 г/т, tк = 1 мин); сернистый натрий (30 г/т, tк = 1 мин); бутиловый ксантогенат (90 г/т, tк = 2 мин); сосновое масло (60 г/т, tк = 1 мин); для пробы № 2 из указанного режима исключался сернистый натрий. Флотацию проводили в лабораторной флотомашине объемом 1 л при содержании твердого 25 % в технической и дистиллированной воде постоянной температуры (Т = 18 °С).

Разрядно-импульсную обработку проводили в реакторе из титана объемом 1200 мл с системой электродов «острие – острие», электроды сменные, расположение горизонтальное. В нижней части реактора размещался лопастной диск перемешивающего устройства, изготовленный из полиэтилена высокого давления.

Ранее [2] нашими исследованиями было доказано, что измельчение исходного материала по комбинированной схеме с применением разрядно-импульсной обработки (рис. 1) способствует росту выхода технологичных классов при сокращении общего времени измельчения. По данным ситового анализа лучшие результаты достигаются при обработке энергией 9,2 кДж.

Для окончательной оценки эффективности комбинированной схемы измельчения проведены опыты по флотации, результаты которой представлены в табл. 3.

Анализ данных табл. 3 свидетельствует, что подготовка материала по комбинированной схеме измельчения повышает показатели флотации. Измельчение по комбинированной схеме в течение 35 мин по сравнению с чисто механическим измельчением (45 мин) повышает извлечение в коллективный концентрат свинца и цинка на 13 и 14 % соответственно. Причиной этого является, на наш взгляд, не только улучшение степени раскрытия минеральных ассоциаций, но и структурно-химические изменения минералов при разрядно-импульсной обработке, предопределяющей рост интенсивности рефлексов пирита, галенита, пирротина и других минералов. Выполненные ранее исследования разрядно-импульсного воздействия на физико-химические свойства жидкой фазы показали их существенное изменение при такой обработке, что неизбежно должно отразиться на флотационном разделении минералов. В частности, при РИО воды значительно возрастает концентрация растворенного в ней кислорода, что оказывает влияние на поведение флотационных систем, связанное с воздействием кислорода на сульфиды.

Характер и степень участия кислорода в процессе флотации подробно проанализировали И.Н. Плаксин и Р.Ш. Шафеев [4], установившие, что закрепление ксантогената на поверхности частиц определяется типом проводимости минерала. Фиксация собирателя ухудшается в случае электронной проводимости. При переходе к дырочной проводимости ксантогенат, наоборот, посредством рекомбинации электронов образует прочную связь с поверхностью минерала. Под действием кислорода поверхность многих минералов «электронного» типа (галенит, халькопирит) приобретает «дырочную» проводимость, что и способствует улучшению флотационных свойств [4].

Результаты исследований по флотации проб руды с предварительной разрядно-импульсной обработкой воды показали, что, наряду с существенным изменением Еh, рН и æ, имеет место изменение окислительной способности воды, что отмечено при снятии значений электродных потенциалов (рис. 2).

Обработка пульпы с использованием стальных электродов в диапазоне энергий 6–12 кДж/дм3 увеличивает извлечение в коллективный концентрат свинца и цинка соответственно на 5,2 и 4,5 % при одновременном росте содержания этих металлов в концентрате.

Более высокие показатели флотации получены при обработке пульпы с применением медных электродов. Так, извлечение в коллективный концентрат по сравнению с базовой схемой увеличилось на 5,5 и 5,8 % соответственно для свинца и цинка при некотором улучшении качества концентрата. С ростом энергии обработки показатели флотации существенно хуже при общем увеличении выхода в концентрат.

Флотация после обработки пульпы серией импульсов (рис. 5) повышает извлечение металлов в концентрат: свинца на 5,6 %, цинка – на 10,2 %. Обработка пульпы медными электродами приводит к некоторому насыщению системы ионами меди, что активирует минералы цинка.

При разрядно-импульсной обработке пульпы дополнительным эффектом РИО является вскрытие новых поверхностей обнажения минеральных составляющих пульпы, т.е. имеет место энергетическое и химическое воздействие непосредственно на минеральную поверхность с протеканием активных окислительно-восстановительных процессов.

В работе [5] отмечается, что следствием окисления может явиться не только изменение проводниковых свойств поверхности минерала, но и образование новых соединений, которые, адсорбируясь на твёрдых частицах, делают поверхность химически иной, не сходной с поверхностью неокисленного минерала.

Наши исследования подтвердили качественные и количественные видоизменения природы поверхностных слоев в результате окислительного процесса, что влияет на закрепление реагента-собирателя, а в итоге – на флотационное поведение минерала.

Оптимальные показатели флотации при разрядно-импульсной обработке пульпы достигаются при меньших энергиях воздействия 5–7 кДж/дм3, далее наблюдается переизмельчение минералов, рост выхода в коллективный концентрат за счет нерудных минералов и ошламование последних. Эти данные хорошо согласуются с нашими выводами по избирательному разрядно-импульсному раскрытию минералов.

Библиографическая ссылка