Флотация и флотореагенты

Исходные компоненты для эмульгирования подавались в диспергатор с помощью дозирующей системы, представляющей собой распределительную гребенку, снабженную шаровыми трехходовыми кранами (поз. 5, 6, 7) и шлангами для подключения к дозаторам собирателя – ТС-1 (поз. 1) и вспенивателя – композиционный реагент (поз. 2).

Готовая эмульсия на выходе из диспергатора поступала по шлангу (поз. 8) в расходомерный бак пульпы, находящийся на расстоянии около 1 метра от экспериментальной установки. Для приготовления рабочего раствора стабилизатора эмульсии была предусмотрена емкость объемом 200 литров, в которой готовился водный 0,1 %-ный раствор Неонола АФ 9-12. Частота вращения роторных дисков диспергатора составляла 2500 об./мин.

Подведя итоги, можно сказать, что подача флотореагентов в процесс в виде прямой эмульсии (м/в) с применением в качестве стабилизаторов эмульсии композиционного реагента или Неонола АФ 9-12 позволяет существенно улучшить технологические показатели процесса флотации при одновременном снижении расхода собирателя ТС-1 до 30 %.

Наилучшие результаты получены при использовании в качестве эмульгатора Неонола АФ 9-12: зольность отходов флотации повысилась на 3,3% (с 67,7 % до 71,0 %) без изменения качества кека, расход реагента ТС-1 был уменьшен на 30%.

Однако с технологической точки зрения наиболее целесообразным следует считать метод эмульгирования флотореагентов без дополнительного введения в процесс поверхностно-активных веществ. В качестве стабилизатора эмульсий рекомендуется использовать вспениватель (композиционный реагент), применяемый в процессе флотации. Использование указанного метода эмульгирования позволяет уменьшить расход собирателя ТС-1 на 20 % – 30 %, и снизить потери угля на 3,3% за счет увеличения зольности отходов флотации с 67,7 % до 69,7 % без ухудшения качества кека.

3 ИДЕИ И РАЗРАБОТКИ ПОЛУЧЕНИЯ ФЛОТОРЕАГЕНТОВ В КАЗАХСТАНЕ

В Казахстане в настоящее время ограничено производство флотационных реагентов, особенно собирателей и вспенивателей. На рынке реагентов активную политику внедрения своих реагентов проводят фирмы дальнего зарубежья. Широкая реклама новых реагентов не сопровождается информацией о практическом использовании их для руд конкретных месторождений.

Ввозимые реагенты дорогие, не всегда  высококачественные, а также имеют ограниченное применение при переработке различных типов руд. Такое состояние требует создания производства отечественных флотореагентов из имеющегося в республике сырья и разработки реагентных режимов на их основе для внедрения в обогатительную практику фабрик.

В Казахстане активную деятельность в направлении изучения и разработки новых флотореагентов ведут такие компании как АО «ННТХ «Парасат», АО «ЦНЗМО», ВНИИЦветмет.

Основные направления научных исследований лаборатории  флотореагентов  и  обогащения АО «ННТХ «Парасат»:

   Разработка технологии синтеза отечественных селективных эффективных флотореагентов с целью повышения извлечения цветных  и благородных металлов.

   Создание  наноразмерных активаторов, депрессоров и модификаторов флотации для селекции медно-свинцового и свинцово-цинкового концентратов.

   Разработка технологии синтеза высокоэффективных флокулянтов для сгущения и фильтрации концентратов цветных металлов и хвостов флотации.

   Установление физико–химических закономерностей влияния физических и химических методов воздействия на интенсификацию процессов флотации золотосодержащего сырья.

Главные достижения: разработаны модифицированные флотореагенты, обладающие одновременно собирательными и пенообразующими свойствами; создан катализатор окисления минералов (феррит), обеспечивающий высокую эффективность селекции медно-свинцовых и свинцово-цинковых концентратов; найден оптимальный способ получения наноразмерных депрессора и активатора для цинксодержащих руд.

Целью проводимых во ВНИИцветмете исследований является комплексное решение вопросов:

получения и внедрения эффективных конкурентоспособных флотореагентов, получаемых на основе имеющегося в республике сырья; 

   использования полупродуктов в качестве флотореагентов;

   разработка эффективных реагентных  режимов с использованием синтезированных реагентов или их сочетаний с доступными реагентами.

Это позволит расширить ассортимент реагентов,  выпускаемых отечественной  промышленностью (новые собиратели и вспениватели), добиться значительного снижения себестоимости флотореагентов за счет применения более дешевого сырья, их быстрого внедрения в практику флотации и будет способствовать решению проблемы импортозамещения в этой области.

Одним из инновационных проектов, который разрабатывается казахстанскими учеными, является «Организация производства экологически безопасных флотореагентов».

Таблица 1 – Характеристика проекта.

Рекомендованы наиболее перспективные образцы соединений на основе СМ с заданными свойствами: собиратель – диизоамилдитиофосфат натрия (условное наименование «аэрофлот САН-2») и окисленная фракция спиртов (условное наименование «вспениватель ОФС).  САН-2 и ОФС  могут применяться при флотации полиметаллических, медно-цинковых, свинцово-цинковых,  золотосодержащих руд коренных месторождений.

Использование СМ в качестве сырья для получения САН-2 снижает себестоимость аэрофлота на 100 $ США на 1 т продукта по сравнению с себестоимостью бутилового аэрофлота, выпускаемого в Республике Казахстан на основе сырья, ввозимого из-за границы. Суммарный экономический эффект составит 200 тыс. $  США в год при плани-руемых объемах производства реагента 1000 т в год. Кроме того, использование СМ при производстве флотореагентов позволит улучшить экологическую обстановку в регионах производителях спирта.

Проведена опытно-промышленная и промышленная апробация реагентов САН-2 и ОФС. Подготовлены два пакета документов, которые включают техническую и нормативную документацию на изготовление и применение реагентов в обогатительной практике.

Проведены промышленные испытания и внедрение  гидросульфида натрия,  получаемого как промпродукт при производстве бутилового аэрофлота на обогатительной фабрике Жезкентского  комбината вместо сернистого натрия. Суммарная активная концентрация    сульфидизирующих  компонентов   в  реагенте  составляет  от  23 до 29%. Гидросульфид подавали в процесс измельчения и в контрольную медно-свинцовую флотацию  в  виде 10%-ного   водного  раствора.  Общий расход  реагента в  зависимости от содержания меди и цинка в руде и типов руд,  был в пределах от 40 до 130 г/т.  Применение гидросульфида натрия позволило снизить общий расход реагента-сульфидизатора цинкового купороса и увеличить извлечение меди на 1,2%, свинца на 2,3% и цинка на 5%. Извлечение золота и серебра при этом не изменилось.

Очень важной отличительной особенностью гидросульфида натрия является химическая устойчивость его 10-12%-ных водных растворов при  длительном хранении
в открытых емкостях, что исключает необходимость дополнительной вентиляции в реагентном отделении  и реагентных площадках фабрики.

На Риддерском горно-обогатительном комплексе ОАО «Казцинк» внедрен разработанный ВНИИцветметом новый реагентный режим с применением  смеси бутилового аэрофлота с ксантогенатом в соотношении 1:1,5 при флотации свинцово-цинковой, медной, флюсовой руд  Риддер-Сокольного месторождения и  медно-цинковой Шубинской руды,  который позволил сократить расход ксантогената на 40%, полностью исключить из процесса флотации вспениватель Т-80, трансформаторное масло  и повысить извлечение меди на 2,5%, свинца на 1,1%, золота 2,23%. При этом  извлечение серебра остается  на прежнем  уровне. Экономический эффект составил 900 тыс. $ США.

Предложенный реагентный режим прошел промышленную апробацию и на Текелийской обогатительной фабрике. Применение сочетания ксантогената  и аэрофлота в соотношениях 3:1 и 2,8:1 на  свинцово-цинковой  руде с различным содержанием свинца и цинка позволяет повысить извлечение свинца при его низком содержании на 1% и серебра на 1,2%.

Таким образом, разработанный реагентный режим при флотации сульфидных полиметаллических и свинцово-цинковых дает возможность получать концентраты повышенного  качества при повышении извлечения металлов из руд.

ВНИИцветметом также проводятся фундаментальные исследования по синтезу новых гетерогенных органических соединений с комплексообразующими  функциональными группировками. Синтезированы соединения из класса аэрофлотов на основе фторированных  спиртов. Соединения отличаются от обычных  спиртовых аэрофлотов наличием акцепторной группировки СF2 в алькильной цепи.

На основе н-гексадецилфторнонилового спирта получена аммонийная соль ди-н-октафторнонилового эфира дитиофосфорной кислоты, разработана методика синтеза соединений. Изучены свойства и строение полученных соединений, которые являются комплексообразователями с ярко выраженными селективными свойствами к  катионам тяжелых металлов и могут быть использованы в качестве эффективных флотореагентов для флотации полиметаллических руд.

Новые реагенты не описаны в специальной литературе как в отечественной, так и зарубежной. Представленные разработки защищены патентами или предпатентами Республики Казахстан.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1.   Эмульсии / Под ред. Ф. Шермана. – Л.: Химия, 1972. – 448 с.

2.   Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. Избранные труды. П.А. Ребиндер. – М.: Наука, 1978. – 368 с.

3.   Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. – М.: Химия,1975. – 512 с.

4.   Шубов Л.Я., Иванков С.И., Щеглова Н.К. Флотационные реагенты в процессах обогащения минерального сырья. Книга 1. -М.:Недра,1990, с.5-26

5.   Шубов Л.Я., Иванков С.И., Щеглова Н.К. Флотационные реагенты в процессах обогащения минерального сырья. Книга 2. -М: Недра, 1990, с. 111-113

6.   Назначение и классификация флотационных реагентов http://www.extream.ru/Naznachenie_i_klassifikatsiya_flotatsionnih_reagentov__Flotoreagent_OPSB_993.htm

7.   Флотация растворами катионных ПАВ http://www.tirit.org/articles/surface_05.php

8.   Материалы фирмы KRUSS GmbH (Lee Gilmann «Measuring surface tension and critical micelle concentration on cationic surfactant solutions», Application Note # 210)

9.   Способ получения флотореагента - дибутилдитиофосфата натрия http://ru-patent.info/21/95-99/2196774.html

10.                       Способ получения реагента для флотации сульфидных руд http://ru-patent.info/21/40-44/2142856.html

11.      ООО ПО «Химпром» http://www.extream.ru/

12.      Разработка и испытание способов эмульгирования реагентов при флотации углей http://ukrnii.ucoz.ua/publ/razrabotka_i_ispytanie_sposobov_ehmulgirovanija_ reagentov_pri_flotacii_uglej/1-1-0-38

13.      Тропман Э.П., Сулаквелидзе Н.В. Создание эффективных флотационных реагентов и реагентных режимов, перспективы их промышленного использования

14.      www.minproc.ru/thes/2003/section6/thes2003sVI-9708.doc

15.      Данные проекта АО «Национальный научно-технологический холдинг «Парасат» «Организация производства экологически безопасных флотореагентов» http://www.parasat.com.kz/

16.      Лаборатория  флотореагентов  и  обогащения http://cnzmo.nauka.kz/lfo/lfo.php

17.      журнал "Обогащение руд", 2000, 1, с.13-14; 1997, 3,с. 13-14; 1995, 6, с.116-120

18.      ТУ 48-1402-9-94 "Флотореагент дибутилдитиофосфат натрия (аэрофлот бутиловый)" АООТ "Институт Механобр". Срок введения 1 августа 1998 г. Согласованы АО "Норильский ГМК", ОАО "Завод имени Шаумяна"

19.      Рыбас В.В., Иванов В.А., Волков В.И. и др. Разработка эффективной технологии селективной флотации медно-никелевых руд //Цветные металлы. - 1995. -N 6. -С. 37- 39

20.