cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ МИСИС10.17073/0021-3438-2022-4-4-14cvmet-1390Research ArticleОбогащение руд цветных металловMineral Processing of Non-Ferrous MetalsФлотоактивность и расчетная реакционная способность сульфидных минералов и золотаFloatability and calculated reactivity of sulfide minerals and goldИгнаткинаВ. А.IgnatkinaV. A.

докт. техн. наук, профессор кафедры обогащения и переработки полезных ископаемых и техногенного сырья (ОПИ)

119991, г. Москва, Ленинский пр-т, 4

Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Department of mineral processing and technogenic raw materials (MP)

119991, Russia, Moscow, Leninskii pr., 4

woda@mail.ruКаюмовА. А.KayumovA. A.

канд. техн. наук, вед. инженер кафедры ОПИ

Cand. Sci. (Eng), Lead engineer, Department of MP

Moscow

maliaby_92@mail.ruЕргешеваН. Д.YergeshevaN. D.

аспирант кафедры ОПИ

 

Postgraduate student, Department of MP,

Moscow

nazymarzu.zharolla@mail.ruНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС»РоссияNational University of Science and Technology (NUST) «MISIS»Russian Federation202217082022284414Copyright © Игнаткина В.А., Каюмов А.А., Ергешева Н.Д., 20222022Игнаткина В.А., Каюмов А.А., Ергешева Н.Д.Ignatkina V.A., Kayumov A.A., Yergesheva N.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/1390

Изложены результаты теоретических расчетов реакционной способности золота, молибденита, стибнита, галенита, халькопирита, арсенопирита и пирита в сравнении с экспериментальными данными, такими как флотоактивность мономинеральных фракций бутиловым ксантогенатом, величина краевого угла смачивания, изменение кинетики электродного потенциала минеральных электродов. Расчетным методом установлен следующий расчетный ряд по реакционной способности и способности к окислению: Au < Sb2S3 < MoS2 < PbS < CuFeS2 < FeAsS < FeS2. При флотации в трубке Халлимонда природные золотины демонстрируют наиболее высокое извлечение (70 %) в диапазоне рН = 5÷7 по сравнению со всеми исследованными сульфидами. Молибденит и стибнит в тех же условиях флотируются на уровне 50 %. С ростом рН в щелочную область до рН = 12 наблюдается снижение флотоактивности всех сульфидов, за исключением халькопирита. Установлено, что для получения наиболее высоких показателей извлечения требуемая продолжительность кондиционирования с собирателем обратна величине их реакционной способности. Измеренный краевой угол смачивания капли воды на необработанной поверхности имеет наибольшее значение (78°) для золотой пластины, а наименьшее (67°) для пирита, но у последнего отмечен максимальный прирост краевого угла смачивания (на 15°) после обработки бутиловым ксантогенатом при концентрации 10–4 моль/л и рН = 6. Для молибденита обработка бутиловым ксантогенатом практически не влияет на измеренную величину краевого угла смачивания. По величине электродного потенциала в области рН = 2,0÷5,6 определен следующий ряд: Sb2S3 < PbS < CuFeS2 < FeAsS < FeS2. Теоретическими расчетами и в ходе экспериментов по изучению монофракций сульфидов и золота установлено, что условия их проведения (величина рН, продолжительность кондиционирования, концентрация собирателя) значительно влияют на флотоактивность. Результаты расчетов реакционной способности химических сульфидных соединений и золота в сопоставлении с экспериментальными данными подтверждают важность поддержания определенных условий флотации для создания контрастности во флотируемости минералов.

The paper provides the results of theoretical reactivity calculations for gold, molybdenum, stibnite, galena, chalcopyrite, arsenopyrite and pyrite in comparison with such experimental data as the floatability of monomineral fractions with butyl xanthate, wetting angle values, changes in the kinetics of the mineral electrode potential. The following calculation series in terms of reactivity and oxidizing ability were established by calculation: Au < Sb2S3 < MoS2 < PbS < CuFeS2 < FeAsS < FeS2. During the Hallimond tube flotation, natural gold grains demonstrated the highest recovery (70 %) in the рН = 5÷7 range compared to all the studied sulfides. Molybdenite and stibnite are floated at the level of 50 % under the same conditions. As pH increases towards the alkaline region, a decrease in the floatability of all sulfides except for chalcopyrite is observed. It was established that the highest recovery is achieved when the required time of conditioning with the collector is the inverse of their reactivity. The measured wetting angle of a drop of water on an untreated surface has the highest value (78°) for a gold plate, and the lowest one (67°) for pyrite, but the latter features the greatest increase in the wetting angle (by 15°) after treatment with butyl xanthate at a concentration of 10–4 mol/l and pH = 6. For molybdenite, treatment with butyl xanthate has practically no effect on the measured wetting angle. The Sb2S3 < PbS < CuFeS2 < FeAsS < FeS2 series is determined according to the electrode potential in the рН = 2.0÷5.6 range. Theoretical calculations and experimental data obtained when studying monofractions of sulfides and gold showed that experimental conditions (pH, conditioning time, collector concentration) significantly affect the floatability. The calculated reactivity of chemical sulfide compounds and gold in comparison with experimental results proved the importance of maintaining certain flotation conditions to create contrast in the floatability of minerals.

золотомолибденитстибнитгаленитхалькопиритарсенопиритпириткислоты и основания Льюисареакционная способностьгидрофобностьфлотоактивностьконтрастностьэлектродный потенциалgoldmolybdenitestibnitegalenachalcopyritearsenopyritepyriteLewis acids and basesreactivityhydrophobicityfloatabilitycontrastelectrode potentialReferencesСазерленд К.Л., Уорк И.В. Принципы флотации. М.: Металлургиздат, 1958.Sutherland K.L., Wark I.W. Principles of flotation. Moscow: Metallurgizat, 1958 (In Russ.).Соложенкин П.М. Флотация минералов золота перспективными собирателями по данным молекулярного моделирования. Горный журнал. 2017. No. 11. С. 94—96. DOI:10.17580/gzh.2017.11.17.Solozhenkin P.M. The flotation of gold minerals by perspective collectors according to molecular modeling data. Gornyi zhurnal. 2017. No. 11. P. 94—96 (In Russ.).Соложенкин П.М. Проблемы технологии обогащения и переработки стратегического висмутсодержащего сырья. М.: ООО «Научтехлитиздат», 2020.Solozhenkin P.M. The problems of technology of enrichment and processing of strategic bismuth-containing raw materials. Moscow: Nauchtekhlitizdat, 2020 (In Russ.).Ke B., Jianhua Chen J. Influence of galvanic interaction between chalcopyrite and galena on electrochemical and flotation behaviors of chalcopyrite. Appl. Surf. Sci. 2022. Vol. 573. Р. 1—8. DOI: 10.1016/j.apsusc.Ke B., Jianhua Chen J. Influence of galvanic interaction between chalcopyrite and galena on electrochemical and flotation behaviors of chalcopyrite. Appl. Surf. Sci. 2022. Vol. 573. Р. 1—8. DOI: 10.1016/j.apsusc.151475.151475.Zhao C., Chen J., Wu B., Long X. Density functional theory study on natural hydrophobicity of sulfide surfaces. Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2014. Vol. 24. Iss. 2. P. 491—498. DOI: 10.1016/S1003-6326(14)63087-9.Zhao C., Chen J., Wu B., Long X. Density functional theory study on natural hydrophobicity of sulfide surfaces. Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2014. Vol. 24. Iss. 2. P. 491—498. DOI: 10.1016/S1003-6326(14)63087-9.Абрамов А.А. Принципы конструирования селективных реагентов-собирателей. Физико-технические проблемы разработки месторождений полезных ископаемых. 2011. No. 1. С. 90—104.Abramov A.A. Construction principles of selective collecting reagents. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki mestorozhdenii poleznykh iskopaemykh. 2011. No. 1. P. 90—104 (In Russ.).Игнаткина В.А. Выбор селективных собирателей при флотации минералов, обладающих близкими флотационными свойствами. Известия вузов. Цветная металлургия. 2011. No. 1. C. 3—10.Ignatkina V.A. Selection of selective collectors for flotation of minerals with similar flotation properties. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2011. Vol. 52. No. 1. P. 1—7.Ignatkina V.A. Selection of selective collectors for flotation of minerals with similar flotation properties. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2011. Vol. 52. No. 1. P. 1—7.Kurkov A.V., Gorohov I.N., Pastuhova I.V. Regulatory action of organic intermolecular associates with hydrogen bonds at the flotation of non-sulfide ores. Gornyi zhurnal. 2011. No. 2. P. 44—48 (In Russ.).Курков А.В., Горохов И.Н., Пастухова И.В. Регулирующее действие органических межмолекулярных ассоциатов с водородной связью при флотации несульфидных руд. Горный журнал. 2011. No. 2. С. 44—48.Batsanov S.S. Structural chemistry: Facts and dependencies. Moscow: Dialog-MGU, 2000 (In Russ.).Бацанов С.С. Структурная химия: Факты и зависимости. М.: Диалог-МГУ, 2000Segura-Salazar J., Brito-Parada P.B. Stibnite froth flotation: A critical review. Miner. Eng. 2021. Vol. 163. Р. 1—23. DOI: 10.1016/j.mineng.2020.106713.Segura-Salazar J., Brito-Parada P.B. Stibnite froth flotation: A critical review. Miner. Eng. 2021. Vol. 163. Р. 1—23. DOI: 10.1016/j.mineng.2020.106713.Multani R.S., Feldmann T., Demopoulos G.P. Antimony in the metallurgical industry: A review of its chemistry and environmental stabilization options. Hydrometallurgy. 2016. Vol. 164. P. 141—153. DOI: 10.1016/j.Multani R.S., Feldmann T., Demopoulos G.P. Antimony in the metallurgical industry: A review of its chemistry and environmental stabilization options. Hydrometallurgy. 2016. Vol. 164. P. 141—153. DOI: 10.1016/j.hydromet.2016.06.014.hydromet.2016.06.014.Guo X., Xin Yu., Wang H., Tian Q. Mineralogical characterization and pretreatment for antimony extraction by ozone of antimony-bearing refractory gold concentrates. Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2017. Vol. 27. P. 1888—1895. DOI: 10.1016/S1003-6326(17)60213-9.Guo X., Xin Yu., Wang H., Tian Q. Mineralogical characterization and pretreatment for antimony extraction by ozone of antimony-bearing refractory gold concentrates. Trans. Nonferr. Met. Soc. China. 2017. Vol. 27. P. 1888—1895. DOI: 10.1016/S1003-6326(17)60213-9.Leming O., Qiming F., Jin C. The pulp electrochemistry of flotation separation for stibnite-arsenopyrite bulk concentrate. Journal of Central South University of Technology. 1998. Vol. 5. P. 4—6. DOI: 10.1007/s11771-Leming O., Qiming F., Jin C. The pulp electrochemistry of flotation separation for stibnite-arsenopyrite bulk concentrate. Journal of Central South University of Technology. 1998. Vol. 5. P. 4—6. DOI: 10.1007/s11771--0021-z.-0021-z.Ignatkina V.A., Aksenova D.D., Kayumov A.A., Yergesheva N.D. Hydrogen peroxide in reagent modes of flotation of pyrite copper ores. Fiziko-tekhnicheskie problemyИгнаткина В.А., Аксенова Д.Д., Каюмов А.А., Ергешева Н.Д. Пероксид водорода в реагентных режимах флотации колчеданных медных руд. Физико-технические проблемы разработки месторождений полезных ископаемых. 2022. No. 1. С. 139—144.razrabotki mestorozhdenii poleznykh iskopaemykh. 2022. No. 1. P. 139—144 (In Russ.).Чантурия В.А., Вигдергауз В.Е. Электрохимия сульфидов: Теория и практика. М.: Руда и металлы, 2008.Chanturiya V.A., Vigdergauz V.E. Electrochemistry of sulfides: Theory and practice. Moscow: Ruda i metally, 2008 (In Russ.).Матвеева Т.Н., Чантурия В.А., Громова Н.К., Ланцова Л.Б, Копорулина Е.В. Влияние электрохимической поляризации на состав поверхности, электрохимические и адсорбционные свойства пирита, арсенопирита и халькопирита при флотации. Физико-технические проблемы разработки месторождений полезных ископаемых. 2013. No. 4. С. 133—144.Matveeva T.N., Chanturiya V.A., Gromova N.K., Lantsova L.B., Koporulina E.V. Effect of electrochemical polarization on the surface composition, electrochemical and adsorption properties of pyrite, arsenopyrite, and chalcopyrite during flotation. Fiziko-tekhnicheskie problemy razrabotki mestorozhdenii poleznykh iskopaemykh. 2013. No. 4. P. 133—144 (In Russ.).Castro S., Lopez-Valdivieso A., Laskowski J.S. Review of the flotation of molybdenite. Pt I: Surface properties and floatability. Int. J. Miner. Proces. 2013. Vol. 148. P. 48—58. DOI: 10.1016/j.minpro.2016.01.003.Castro S., Lopez-Valdivieso A., Laskowski J.S. Review of the flotation of molybdenite. Pt I: Surface properties and floatability. Int. J. Miner. Proces. 2013. Vol. 148. P. 48—58. DOI: 10.1016/j.minpro.2016.01.003.Zhu H., Li Yu., Lartey Cl., Li W., Qian G. Flotation kinetics of molybdenite in common sulfate salt solutions. Miner. Eng. 2020. Vol. 148. P. 106182. DOI: 10.1016/j.Zhu H., Li Yu., Lartey Cl., Li W., Qian G. Flotation kinetics of molybdenite in common sulfate salt solutions. Miner. Eng. 2020. Vol. 148. P. 106182. DOI: 10.1016/j.mineng.2020.106182.mineng.2020.106182.Xun W., Shuai Yu., Jie L., Yimin Zh., Yuexin H. Nanobubble-enhanced flotation of ultrafine molybdenite and the associated mechanism. J. Molecular Liquids. 2022. Vol. 346. Р. 1—8. DOI: 10.1016/j.molliq.2021.118312.Xun W., Shuai Yu., Jie L., Yimin Zh., Yuexin H. Nanobubble-enhanced flotation of ultrafine molybdenite and the associated mechanism. J. Molecular Liquids. 2022. Vol. 346. Р. 1—8. DOI: 10.1016/j.molliq.2021.118312.Alvarez Al., Gutierrez L., Laskowski J.S. Use of polyethylene oxide to improve flotation of fine molybdenite. Miner. Eng. 2018. Vol. 127. P. 232—237. DOI: 10.1016/j.Alvarez Al., Gutierrez L., Laskowski J.S. Use of polyethylene oxide to improve flotation of fine molybdenite. Miner. Eng. 2018. Vol. 127. P. 232—237. DOI: 10.1016/j.mineng.2018.08.018.mineng.2018.08.018.Pestriak I.V., Morozov V.V., Otchir E. Modelling and development of recycled water conditioning of coppermolybdenum ores processing. Int. J. Mining Sci. Technol. 2019. No. 2. Р. 313—317.Pestriak I.V., Morozov V.V., Otchir E. Modelling and development of recycled water conditioning of coppermolybdenum ores processing. Int. J. Mining Sci. Technol. 2019. No. 2. Р. 313—317.Yang B., Wang D., Wang T., Zhang H., Jia F., Song Sh. Effect of Cu2+ and Fe3+ on the depression of molybdenite in flotation. Miner. Eng. 2019. No. 130. Р. 101—109. DOI: 10.1016/j.mineng.2018.10.012.Yang B., Wang D., Wang T., Zhang H., Jia F., Song Sh. Effect of Cu2+ and Fe3+ on the depression of molybdenite in flotation. Miner. Eng. 2019. No. 130. Р. 101—109. DOI: 10.1016/j.mineng.2018.10.012.Yi G., Macha E., Dyke J.V., Macha R.E., McKay T., Free M.L. Recent progress on research of molybdenite flotation: A review. Adv. Colloid Int. Sci. 2021. Vol. 295. Р. 1—19. DOI: 10.1016/j.cis.2021.102466.Yi G., Macha E., Dyke J.V., Macha R.E., McKay T., Free M.L. Recent progress on research of molybdenite flotation: A review. Adv. Colloid Int. Sci. 2021. Vol. 295. Р. 1—19. DOI: 10.1016/j.cis.2021.102466.Вигдергауз В.Е., Шрадер Э.А., Сохоров С.А. Перспективы снижения потерь молибденита при флотации. ГИАБ. 2007. No. 4. С. 390—395.Bigdergauz V.E., Shrader EH.A., Sohorov S.A. Prospects for reducing losses of molybdenite during flotation. GIAB. No. 4. P. 390—395 (In Russ.).Глембоцкий В.А., Дмитриева Г.М., Сорокин М.М. Аполярные реагенты и их действие при флотации. М.: Наука, 1968.Glembotskii V.A., Dmitieva G.M., Sorokin M.M. Apolar reagents and their action during flotation. Moscow: Nauka, 1968 (In Russ.).Хофман Р. Строение твердых тел и поверхностей. М.: Мир, 1990.Khofman P. The structure of solids and surfaces. Moscow: Mir, 1990.Hu Yu., Wu M., Liu R., Sun W. A review on the electrochemistry of galena flotation. Miner. Eng. 2020. Vol. 150. Р. 1—12. DOI: 10.1016/j.mineng.2020.106272.Hu Yu., Wu M., Liu R., Sun W. A review on the electrochemistry of galena flotation. Miner. Eng. 2020. Vol. 150. Р. 1—12. DOI: 10.1016/j.mineng.2020.106272.Ignatkina V.A., Bocharov V.A., D’yachkov F.G. Collecting properties of diisobutyl dithiophosphinate in sulfide mineral flotation from sulfide ore. J. Mining Sci. 2013. Vol. 49. No. 5. P. 795—802. DOI: 10.1016/j.cis.2021.102466.Ignatkina V.A., Bocharov V.A., D’yachkov F.G. Collecting properties of diisobutyl dithiophosphinate in sulfide mineral flotation from sulfide ore. J. Mining Sci. 2013. Vol. 49. No. 5. P. 795—802. DOI: 10.1016/j.cis.2021.102466.Щелкунов С.А., Малышев О.А. Особенности флотации руд цветных металлов на реагентных режимах, включающих диметил (изопропенилэтинил) карбинол. ГИАБ. 2000. No. 8. С. 217—219.Shchelkunov S.A., Malyshev O.A. Features of flotation of non-ferrous metal ores on reagent modes, including dimethyl (isopropenylethynyl) carbinol. GIAB. 2020. No. 8. P. 127—219 (In Russ.).Самыгин В.Д., Григорьев П.В., Филиппов Л.О., Игнаткина В.А., Шаррье Ф. Реактор с автоматизированным контролем кинетики образования. Известия вузов. Цветная металлургия. 2002. No. 2. С. 72—77.Samygin V.D., Grigor’ev P.V., Filippov L.O., Ignatkina V.A., Sharr’e F. Reactor with automated control of formation kinetics. Ivestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya. 2002. No. 2. P. 72—77 (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.