ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ СОБИРАТЕЛЕЙ И ДЕПРЕССОРОВ НА ФЛОТАЦИЮ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ МИНЕРАЛОВ МИХАЙЛОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Шаповалов Н.А. 1 Крайний А.А. 1 Городов А.И. 1 Макущенко И.С. 1

1 Белгородский государственный технологический университет им. В.Г.Шухова

Целью работы являлось изучение влияния различных видов собирателей и депрессоров на флотацию общих отвальных хвостов (ООХ) Михайловского горно-обогатительного комбината (МГОК). В данной работе представлены основные характеристики общих отвальных хвостов Михайловского горно-обогатительного комбината. Методом БЭТ определена общая удельная поверхность ООХ. Изучен химический, минералогический и гранулометрический состав ООХ МГОКа. Рассмотрено влияние различных собирателей и депрессоров на флотацию ООХ. В результате проведенных исследований были рассчитаны коэффициенты эффективности флотации, что позволило выявить наиболее активные собиратели и депрессоры. Определены оптимальные концентрации реагентов во флотационной пульпе, что позволило подобрать оптимальный реагентный режим флотации ООХ МГОКа. Полученный реагентный режим может быть рекомендован для получения товарного железосодержащего продукта из окисленных кварцитов, состав которых близок к составу ООХ.

Статья в формате PDF

1019 KB

обратная катионная флотация

КПАВ

железистые кварциты

флотореагенты

высшие алифатические амины

1. Кретов С.И., Губин C.Л., Потапов C.A. Совершенствование технологии переработки руд Михайловского месторождения // Горный журнал. 2006. № 7. С. 71-74.

2. Испытания технологии получения гематитовых концентратов из хвостов обогатительной фабрики ОАО «Михайловский ГОК» / Кретов С.И., Губин С.Л., Игнатова Т.В., Сентемова В.А., Безногова Ю.С. // Обогащение руд. 2007. № 6. С. 20-24.

3. Крайний А.А. Флотация отвальных хвостов мокрой магнитной сепарации неокисленных железистых кварцитов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2013. №5. С. 156-159.

4. Шаповалов Н.А., Крайний А.А., Муфазалова А.П. Флотация отвальных хвостов мокрой магнитной сепарации неокисленных железистых кварцитов // КАЗАНТИП-ЭКО-2013. Инновационные пути решения актуальных проблем базовых отраслей, экологии, энерго- и ресурсосбережения: сборник трудов ХХI Международной научно-практической конференции (3–7 июня 2013 г., г. Щелкино, АР Крым). В 3 т. Т. 3 / ГП «УкрНТЦ «Энергосталь». – Х. : НТМТ, 2013. – С. 81–84.

5. Влияние азотсодержащих флотореагентов на окружающую среду / Тикунова И.В., Крайний А.А., Муфазалова А.П., Городов А.И. // КАЗАНТИП-ЭКО-2013. Инновационные пути решения актуальных проблем базовых отраслей, экологии, энерго- и ресурсосбережения: сборник трудов ХХI Международной научно-практической конференции (3–7 июня 2013 г., г. Щелкино, АР Крым). В 3 т. Т. 3 / ГП «УкрНТЦ «Энергосталь». – Х. : НТМТ, 2013. – С. 85–86.

6. Исследование возможности использования отходов флотации железных руд для получения смешанных цементов / Шаповалов Н.А., Тикунова И.В., Загороднюк Л.Х., Щекина А.Ю., Ширяев О.И., Крайний А.А., Попов Д.Ю., Городов А.И. // Фундаментальные исследования. 2013. № 10 – 8. С.1718-1723.

7. Исследование адсорбционных свойств высших алифатических аминов на природном и высокодисперсном песках / Тикунова И.В., Шаповалов Н.А., Кичигин Е.В., Богданова С.В. // Казантип-Эко-2009. Экология, энерго- и ресурсосбережение, охрана окружающей среды и здоровья человека, утилизация отходов: сборник научных статей XVII Международной научно-практической конференции (1-5 июня 2009, г. Щелкино, АР Крым). – Т. 2. Харьков: Изд-во «Сага», 2009. – С. 387-389.

8. Тикунова И.В., Богданова С.В. Исследование адсорбционных и десорбционных свойств высших аминов, используемых в качестве флотореагентов железорудных концентратов // Казантип-Эко-2010. Экология, энерго- и ресурсосбережение, охрана окружающей среды и здоровья человека, утилизация отходов: сборник научных статей XVIII Международной научно-практической конференции (7-11 июня 2010, г. Щелкино, АР Крым).– Т. 2. Харьков: Изд-во «Сага», 2010. – С. 369-370.

Широкоиспользуемые в России классические методы обогащения железосодержащих руд не позволяют обогащать попутно добываемые окисленные кварциты. Данный вид руды направляется сразу в отвал. Содержание железа (в основном это гематитовая фракция) в окисленных кварцитах может достигать 40 %. В мировой практике [1] для обогащения магнетит-гематитовых руд используют комбинированные (магнитно-флотационные) методы обогащения. В результате мокрой магнитной сепарации (ММС) получаются ООХ и магнетитовая фракция. Флотационным методом обогащают как ООХ, так и окисленные кварциты, которые схожи по составу. Анализ технологических схем [2] показывает, что чаще всего при обогащении ООХ используют обратную катионную флотацию. В качестве собирателей, как правило, используют высшие алифатические амины или их смеси, а в роли депрессоров выступают реагенты, препятствующие прилипанию пузырьков воздуха к поверхности железосодержащих минералов. Целью данной работы является изучение влияния различных видов собирателей и депрессоров на флотацию ООХ МГОКа.

Для достижения цели были решены следующие задачи:

определены физико-химические характеристики ООХ МГОКа;
в лабораторных условиях проведен подбор собирателей и депрессоров, установлен оптимальный реагентный режим флотации.

Химические, минералогические и гранулометрические характеристики исследуемых общих отвальных хвостов представлены в табл. 1, 2, 3.

Таблица 1

Химический состав общих отвальных хвостов в пересчете на оксиды, %

Fe₂O₃	FeO	SiO₂	MgO	CaO	K₂O	Na₂O	Al₂O₃	P₂O₅	SO₃	CO₂	ППП
30,4±1	2,4±0,5	59,7±2	2,8±0,5	1,8±0,3	1,6±0,3	0,4±0,1	0,3±0,1	0,3±0,1	0,05±0,1	0,3±0,1	3,9±0,5

Таблица 2

Минералогический состав отвальных хвостов, %

Гематит	Магнетит	Гидроксиды железа	Силикаты	Рудные карбонаты	Нерудные карбонаты	Апатиты	Кварц	Прочие
26,2±1	1,1±0,3	3,9±0,5	16,2±0,7	5,7±0,5	2,2±0,3	0,5±0,1	43,6±2	0,7±0,1

Таблица 3

Гранулометрический состав отвальных хвостов, %

Класс крупности, мм	+1,2	-1,2+0,23	-0,23+0,16	-0,16+0,074	-0,074+0,044	-0,044	Итого
Выход, %	1,2	4,8	2,7	8,6	7,9	74,8	100

Общие отвальные хвосты МГОКа – это мелкодисперсные отходы; содержание гематита в хвостах свыше 26 %, а кварца – порядка 43 %. Модуль крупности значительно меньше единицы, около 84 % частичек меньше 0,074 мм. Методом БЭТ была определена общая удельная поверхность исследуемого вещества, которая составляет 1,7 м2/г.

В качестве собирателей исследовались ацилированные флотореагенты типа ФЛОН (НПП «Химпромсервис»), талловые оксиэтилированные амины, высший алифатический амин (додециламин) и низший алифатический амин (октиламин). За эталон собирателя брали РА-14 (изодецилоксипропиламин), используемый на МГОКе. В качестве депрессоров исследовали суперпластификаторы (С-3, реотан, Melment), которые, по литературным данным [3-6], хорошо сорбируются на железосодержащих минералах, а на оксидах кремния их сорбция незначительна. В роли депрессоров также использовали крахмал, неонол, глицерин, таннин и кокоалкилбензилдиметиламмоний хлорид (КАБДАХ).

Лабораторные исследования проводились на флотационной машине с автоматическим регулированием числа оборотов импеллера, количества подаваемого воздуха, температуры пульпы и скорости съема пены. Флотация осуществлялась в камере объемом 1 л, загруженность пульпы – 48 % ООХ, расход подаваемого воздуха – 0,4 м3/ч, температура пульпы колебалась от 21 до 22 0С. Характер поверхности кварца регулировали 1 М раствором NaOH, доводя рН среды в пульпе до 8,5-11. Флотационный процесс осуществлялся по следующей схеме (рис. 1).

schapov1.tif

Рис. 1. Схема флотационного обогащения ООХ МГОКа в лабораторных условиях

Контролировалось содержание оксидов железа и кремния в исходном продукте (питание флотации), камерном продукте (концентрат) и хвостах флотации. Результаты экспериментов представлены в табл. 4, 5.

Таблица 4

Сводные данные результатов флотации с разными собирателями (в качестве депрессора использовали крахмал, 300 г/т)

№ п/п	Наименование собирателя	Концентрация собирателя, г/т	Выход концентрата (камерного продукта), %	Содержание оксидов в камерном продукте, %		Коэффициент эффективности¹	Выход пенного продукта, %	Содержание оксидов в пенном продукте, %
№ п/п	Наименование собирателя	Концентрация собирателя, г/т	Выход концентрата (камерного продукта), %	Fe₂О₃	SiO₂ общ.	Коэффициент эффективности¹	Выход пенного продукта, %	Fe₂О₃	SiO₂ общ.
1	ФЛОН²	60	89	35	58	0,53	9	24	66
		100	80	38	55	0,55	20	24	67
		150	76	40	53	0,57	24	22	69
		200	70	43	50	0,60	30	23	68
		250	56	49	41	0,67	44	26	67
		300	43	50	40	0,54	58	29	64
		350	43	47	43	0,47	58	28	65
2	РА-14	60	82	43	51	0,69	18	23	68
		100	71	42	51	0,58	31	24	68
		150	58	41	51	0,46	43	24	68
		200	48	54	37	0,70	53	26	67
		250	40	58	31	0,75	61	26	67
		300	34	53	34	0,53	66	30	64
		350	21	55	35	0,33	79	29	64
3	Ацетат додециламина	60	78	41	53	0,60	22	25	66
		100	71	40	52	0,55	29	24	67
		150	63	46	46	0,63	38	23	68
		200	50	48	42	0,57	50	28	66
		250	40	52	38	0,55	60	32	62
4	Талловый оксиэтилированные амины	150	89	36	58	0,55	22	27	62
		200	80	34	59	0,46	9	30	59
		250	76	34	59	0,44	10	31	58
5	Ацетат октиламина	60	70	34	59	0,41	3	28	58
		100	56	35	58	0,34	6	28	58
		150	43	41	53	0,33	36	26	65
		200	43	37	57	0,28	31	28	62
		250	82	43	49	0,72	36	26	66

Примечания:

¹Отношение масс Fe₂О₃ к SiO₂ общ. в концентрате, умноженное на выход концентрата.

² При добавлении в систему модификатора процесса флотации на основе жирных спиртов и концентрации собирателя 250 г/т значительно увеличивается выход концентрата, а качественные показатели флотации значительно улучшаются.

Графики зависимости контрольных показателей от концентрации собирателей представлены на рис. 2, 3.

Как свидетельствуют данные таблиц и графиков, талловые оксиэтилированные амины и ацетат октиламина оказались неэффективными. Ацетат додециламина и флотореагент типа ФЛОН показали хорошие результаты как собиратели, однако они несколько уступают эталону – РА-14.

schapov2.tif

Рис. 2. Содержания Fe₂O₃ в камерном продукте в зависимости от концентрации собирателей

schapov3.tif

Рис. 3. Сводный график зависимости содержания SiO₂ в камерном продукте от концентрации собирателя

Таблица 5

Сводные данные результатов флотации с разными депрессорами (концентрация собирателя 300 г/т)

№ п/п	Наименование депрессора	Наименование собирателя	Концентрация депрессора, г/т	Выход концентрата (камерного продукта), %	Содержание оксидов в камерном продукте, %		Коэффициент эффективности¹	Выход пенного продукта, %	Содержание оксидов в пенном продукте, %
№ п/п	Наименование депрессора	Наименование собирателя	Концентрация депрессора, г/т	Выход концентрата (камерного продукта), %	Fe₂О₃	SiO₂ общ.	Коэффициент эффективности¹	Выход пенного продукта, %	Fe₂О₃	SiO₂ общ.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	Крахмал	РА-14	300	34	53	34	0,53	66	30	64
			400	41	49	42	0,48	59	30	64
			500	44	57	34	0,74	56	24	69
		ФЛОН	300	45	50	37	0,61	50	33	60
			400	54	45	45	0,54	55	34	62
			500	55	56	35	0,88	44	25	67
2	Неонол²	РА-14	1000	17	45	44	0,17	83	33	59
2	Неонол²	ФЛОН	1000	27	40	52	0,21	73	33	60
3	Глицерин	РА-14	300	44	42	42	0,44	56	33	60
3	Глицерин	ФЛОН	300	44	40	50	0,35	56	29	63
4	Таннин	РА-14	300	42	43	41	0,44	58	35	59
4	Таннин	ФЛОН	300	15	40	51	0,12	85	31	61
5	КАБДАХ	РА-14	300	14	38	42	0,13	86	34	60
		ФЛОН		13	36	44	0,11	87	34	59
6	С-3	РА-14	300	21	39	50	0,16	79	34	59
6	С-3	ФЛОН	300	66	39	56	0,46	33	28	62
7	Реотан	РА-14	300	41	41	50	0,34	59	35	58
7	Реотан	ФЛОН	300	19	41	45	0,17	81	31	61
8	Melment	РА-14	300	67	44	49	0,60	33	31	61
8	Melment	ФЛОН	300	28	40	55	0,20	72	29	60

Примечания:

¹ Отношение масс Fe₂О₃ к SiO₂общ. в концентрате, умноженное на выход концентрата.

² При меньших концентрациях флотационный процесс не идет.

Депрессоры С-3, реотан, melment, неонол, глицерин, таннин и КАБДАХ проявили слабую активность. Наибольшим депрессорным действием обладает крахмал.

Для улучшения качества концентрата в процесс флотации введены перечистки (рис. 1). Данные флотации с перечистками представлены в табл. 6.

Таблица 6

Сводные результаты флотации с перечистками продуктов (в качестве депрессора использовали крахмал, 450 г/т)

№ п/п	Наименование собирателя	Концентрация собирателя, г/т	Выход концентрата (камерного продукта), %	Содержание оксидов в камерном продукте, %		Коэффициент эффективности1
№ п/п	Наименование собирателя	Концентрация собирателя, г/т	Выход концентрата (камерного продукта), %	Fe₂О₃	SiO₂ общ.	Коэффициент эффективности1
1	ФЛОН	250	26	61	16	0,99
2	РА-14	250	24	60	18	0,80

Примечание:

1 Отношение масс Fe₂О₃ к SiO₂ общ. в концентрате, умноженное на выход концентрата.

В результате проведенных экспериментов сделаны следующие выводы:

В качестве реагента собирателя обратной катионной флотации общих отвальных хвостов МГОКа целесообразно использовать флотореагент типа ФЛОН с модификатором процесса флотации на основе жирных спиртов, показавший наилучший результат, и флотореагент PA-14. Оптимальная концентрация данных реагентов собирателей составляет 250-300 г/т.

Анализ графиков (рис. 1, 2) показывает отсутствие прямой зависимости контрольных показателей флотации от увеличения концентрации флотореагентов собирателей.

В качестве реагента-депрессора ионов железа рекомендовано использовать гидролизованный крахмал, оптимальная концентрация которого составляет 450-500 г/т.

Для получения товарного продукта с содержанием оксидов железа порядка 60 % из общих отвальных хвостов МГОКа необходимо включение в технологическую схему флотации перечисток, количество которых зависит от исходного состава ООХ. Данная технология также может быть рекомендована для получения товарного железосодержащего продукта из окисленных кварцитов, состав которых близок к составу ООХ. Окисленные кварциты в настоящее время не обогащаются, а сбрасываются в отвалы, оказывая негативное воздействие на окружающую среду [7-8].

Рецензенты:

Павленко В.И., д.т.н., профессор, директор Института строительного материаловедения и техносферной безопасности (ИСМиТБ), заведующий кафедрой «Неорганическая химия», Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, г. Белгород;

Лопанов А.Н., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Безопасность жизнедеятельности», Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, г. Белгород.

Работа поступила в редакцию 10.06.2014.

Библиографическая ссылка

Шаповалов Н.А., Крайний А.А., Городов А.И., Макущенко И.С. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ СОБИРАТЕЛЕЙ И ДЕПРЕССОРОВ НА ФЛОТАЦИЮ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ МИНЕРАЛОВ МИХАЙЛОВСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ // Фундаментальные исследования. 2014. № 9-2. С. 318-323;
URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=34846 (дата обращения: 27.03.2025).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Современные проблемы науки и образования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,006

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674

«Современные наукоемкие технологии» список ВАК ИФ РИНЦ = 0,940

«Успехи современного естествознания» список ВАК ИФ РИНЦ = 0,775

«Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований» ИФ РИНЦ = 0,593

«Международный журнал экспериментального образования» ИФ РИНЦ = 0,425

«Научное Обозрение. Биологические Науки» ИФ РИНЦ = 0,400

«Научное Обозрение. Медицинские Науки» ИФ РИНЦ = 0,801

«Научное Обозрение. Экономические Науки» ИФ РИНЦ = 0,871

«Научное Обозрение. Педагогические Науки» ИФ РИНЦ = 0,733

«Научное Обозрение. Технические Науки» ИФ РИНЦ = 0,695

«European journal of natural history» ИФ РИНЦ = 0,301

«Международный студенческий научный вестник»

Издание научной и учебно-методической литературы ISBN РИНЦ DOI

РЕЦЕНЗИИ и ОТЗЫВЫ
кандидатов и докторов наук
на статьи, авторефераты, диссертации, монографии, учебники, учебные пособия

Академия Естествознания готовит к изданию реестр новых научных направлений, разработанных российскими учеными

Научный журнал
Фундаментальные исследования

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

Библиографическая ссылка

Фундаментальные исследования
Научный журнал | ISSN 1812-7339 | ПИ №77-63397