Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,087

STUDY OF THE INFLUENCE OF DIFFERENT KINDS OF COLLECTORS AND DEPRESSANT FLOTATION IRON-CONTAINING MINERALS MIKHAILOVSKY DEPOSIT

Shapovalov N.A. 1 Krayniy A.A. 1 Gorodov A.I. 1 Makuschenko I.S. 1
1 Belgorodsky State Technological University Shukhov
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.
The purpose was to study the effect of different types of collectors and depressants on flotation tailings common Mikhailovsky ore-dressing plant. This paper presents the main characteristics of the general tailings Mikhailovsky ore-dressing plant. Determined by the BET total surface area of ​​common tailings. The chemical, mineralogical and granulometric composition of common tailings Mikhailovsky ore-dressing plant. The influence of various collectors and depressants on flotation tailings general. The studies were designed flotation efficiency ratios, which revealed the most active collectors and depressants. The optimal concentrations of reagents in the flotation pulp, allowing to choose the optimal mode flotation reagent. The resulting reagent regime can be recommended for commercial iron product from oxidized quartzites, whose composition is close to that of the general tailings Mikhailovsky ore-dressing plant.
reverse cationic flotation
cationic surfactants
ferruginous quartzite
flotation reagents
higher aliphatic amines
1. Kretov S.I., Gubin C.L., Potapov C.A. Improving ore processing technology Mikhailovsky deposit // Mining Journal. 2006. no. 7. pp. 71–74.
2. Testing technology of hematite concentrate from tailings concentrator JSC «Mikhailovsky GOK» / Kretov S.I., Gubin S.L., Ignatova T.V., Sentemova V.A., Beznogova Y.S. // Ore. 2007. no. 6. pp. 20–24.
3. Krayniy A.A. Flotation tailings wet magnetic separation of non–oxidized ferruginous quartzite // Herald BSTU. V.G. Shukhov, October 2013, no. 5. pp. 156–159.
4. Shapovalov N.A., Krayniy A.A., Mufazalova A.P. Flotation tailings wet magnetic separation of non–oxidized ferruginous quartzite / / KAZANTIP–ECO–2013. Innovative solutions to urgent problems of basic industries, environment, energy and resources: Proceedings of the XXI International Scientific and Practical Conference, June 3–7, 2013, g. Shhelkino, AR Krym : v 3 t. T. 3 / GP «UkrNTC «Jenergostal». – H.: NTMT, 2013. – pp. 81–84.
5. Influence of nitrogenous flotation reagents on the environment / Tikunova I.V., Krayniy A.A., Mufazalova A.P., Gorodov A.I. // KAZANTIP–ECO–2013. Innovative solutions to urgent problems of basic industries, environment, energy and resources: Proceedings of the XXI International Scientific and Practical Conference, June 3–7, 2013, g.Shhelkino, AR Krym : v 3 t. T. 3 / GP UkrNTC «Jenergostal». – H.: NTMT, 2013. – pp. 85–86.
6. The possibility of using waste iron ore flotation to produce blended cements / Shapovalov N.A., Tikunova I.V., Zagorodnuk L.H., Shchekina A.J., Shiryaev O.I., Krayniy A.A., Popov D.J., Gorodov A.I. // Basic research. 2013. no. 10 – 8. pp. 1718–1723.
7. Study of the adsorption properties of higher aliphatic amines and natural superfine sand / Tikunova I.V., Shapovalov N.A., Kichigin E.V., Bogdanov S.V. // Kazantip–Eco 2009. Ecology, energy and resource conservation, environmental protection and human health, waste management: collection of scientific articles XVII International Scientific and Practical Conference, June 1–5, 2009. g.Shhelkino, AR Krym / GP UkrNTC «Energostal». T. 2. Kharkov: Publishing house "Saga", 2009. pp. 387–389.
8. Tikunova I.V., Bogdanova S.V. Investigation of adsorption and desorption properties of higher amines used as flotation reagents iron ore concentrates // Kazantip–Eco 2010. Ecology, energy and resource conservation, environmental protection and human health, waste management: collection of scientific articles XVIII International Scientific and Practical Conference, 7–11 June 2010, g.Shhelkino, AR Krym / GP UkrNTC «Energostal». T. 2. Kharkov: Publishing house «Saga», 2010 pp. 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, %

Fe2О3

SiO2 общ.

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:

1 Отношение 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, %

Fe2О3

SiO2 общ.

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

ФЛОН

27

40

52

0,21

73

33

60

3

Глицерин

РА-14

300

44

42

42

0,44

56

33

60

ФЛОН

44

40

50

0,35

56

29

63

4

Таннин

РА-14

300

42

43

41

0,44

58

35

59

ФЛОН

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

ФЛОН

300

66

39

56

0,46

33

28

62

7

Реотан

РА-14

300

41

41

50

0,34

59

35

58

ФЛОН

19

41

45

0,17

81

31

61

8

Melment

РА-14

300

67

44

49

0,60

33

31

61

ФЛОН

28

40

55

0,20

72

29

60

Примечания:

1 Отношение масс Fe2О3 к SiO2 общ. 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

Fe2О3

SiO2 общ.

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.