cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ "МИСИС"10.17073/0021-3438-2022-4-15-24cvmet-1391Research ArticleОбогащение руд цветных металловMineral Processing of Non-Ferrous MetalsПрименение реагентов в форме обратной микроэмульсии для флотации сульфидов свинца и цинкаUsing reagents in the form of inverse microemulsion for lead and zinc sulfide flotationБрагинВ. И.BraginV. I.

докт. техн. наук, проф., зав. кафедрой обогащения полезных ископаемых (ОПИ) Института цветных металлов и материаловедения (ИЦМиМ); вед. науч. сотрудник

660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79

660036, г. Красноярск, Академгородок, 50, стр. 24

Dr. Sci. (Eng.), Prof., Head of the Department of mineral processing; Leading researcher

660041, Russia, Krasnoyarsk, Svobodny pr., 79

660036, Russia, Krasnoyarsk, Akademgorodok, 50/24

vic.bragin@gmail.comУсмановаН. Ф.UsmanovaN. F.

канд. техн. наук, доцент кафедры ОПИ

660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79

660036, г. Красноярск, Академгородок, 50, стр. 24

Cand. Sci. (Eng.), Associate professor of the Department of mineral processing; Researcher

660041, Russia, Krasnoyarsk, Svobodny pr., 79

660036, Russia, Krasnoyarsk, Akademgorodok, 50/24

usmanowa.natalia@yandex.ruБурдаковаЕ. А.BurdakovaE. A.

канд. техн. наук, доцент кафедры ОПИ

660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79

660036, г. Красноярск, Академгородок, 50, стр. 24

Cand. Sci. (Eng.), Associate professor of the Department of mineral processing; Researcher

660041, Russia, Krasnoyarsk, Svobodny pr., 79

660036, Russia, Krasnoyarsk, Akademgorodok, 50/24

kate-groo@yandex.ruКондратьеваА. А.KondratievaA. A.

ст. преподаватель кафедры ОПИ ИЦМиМ; гл. обогатитель

660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79

660037, г. Красноярск, ул. Мичурина, 2ж, оф. 438

Lecturer of the Department of mineral processing; Main enricher

660041, Russia, Krasnoyarsk, Svobodny pr., 79

660037, Russia, Krasnoyarsk, Michurina str., 2zh, off. 438

ankondratieva@mail.ruСибирский федеральный университет» (СФУ); Красноярский научный центр СО РАН, Институт химии и химической технологии (ИХХТ) СО РАНРоссияInstitute of Non-Ferrous Metals and Materials Science of the Siberian Federal University (INFMMS, SibFU); Institute of Chemistry and Chemical Technology of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (ICCT SB RAS)Russian FederationСибирский федеральный университет» (СФУ); ООО «НТЦ “ГЕОТЕХНОЛОГИЯ”»РоссияInstitute of Non-Ferrous Metals and Materials Science of the Siberian Federal University (INFMMS, SibFU); STC «GEOTECHNOLOGY»Russian Federation2022170820222841524Copyright © Брагин В.И., Усманова Н.Ф., Бурдакова Е.А., Кондратьева А.А., 20222022Брагин В.И., Усманова Н.Ф., Бурдакова Е.А., Кондратьева А.А.Bragin V.I., Usmanova N.F., Burdakova E.A., Kondratieva A.A.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/1391

Представлены результаты исследований применения реагентов собирателей в виде обратной микроэмульсии (ОМЭ) типа «вода в масле» (т.е. капли воды во взвешенном состоянии находятся в масляной фазе) для флотационного извлечения свинцовых и цинковых минералов. В качестве исходных образцов для флотации использовали свинцовый и цинковый концентраты, свинцово-цинковую руду. Содержание галенита в свинцовом концентрате составило 74,7 %, сфалерита в цинковом – 78,7 % Базовыми реагентами-собирателями в составе ОМЭ служили бутиловый ксантогенат калия (БКК) и керосин. Для стабилизации ОМЭ применяли неионогенное поверхностно-активное вещество (НПАВ). В качестве добавок к основным реагентам для удаления негативного воздействия осмотического давления при приготовлении ОМЭ использовали казеин. Перевод казеина в активную растворимую форму осуществляли с помощью сернистого натрия. Размер частиц в обратной микроэмульсии составил 12,38 нм. Во флотационных тестах изучали следующие варианты подачи реагентов во флотационную пульпу: ОМЭ, ОМЭ + пенообразователь, бутиловый ксантогенат калия + пенообразователь. В качестве пенообразователя применяли реагент Т-92. Расход БКК в составе ОМЭ и при классической подаче составил 26 г/т. Результаты лабораторных испытаний показали, что способ подачи флотационных реагентов в виде ОМЭ приводит к повышению как скорости флотации сульфидов свинца и цинка, так и их извлечения в пенный продукт. Тесты с применением ОМЭ в коллективном цикле флотации свинцово-цинковой руды помимо увеличения скорости флотации показали повышение извлечения свинца в суммарный концентрат на 10,8 %, цинка на 38,5 % в сравнении с классической подачей реагентов (собиратель + пенообразователь). Отмечена повышенная селективность действия ОМЭ в отношении сульфидов цинка по сравнению с сульфидами свинца. Коэффициент скорости флотации сфалерита в 7,8 раза больше, чем галенита. Прирост извлечения в суммарный цинковый концентрат также выше и составил 16,78 %, в то время как в свинцовый – 1,9 % при одних и тех же условиях.

The paper presents the results of studies on the use of collecting agents in the form of an inverse microemulsion (IМE) of the «water in oil» type (i.e. suspended water droplets are in the oil phase) for the flotation extraction of lead and zinc minerals. Lead and zinc concentrates, lead-zinc ore were used as initial samples for flotation. The content of galena in the lead concentrate was 74.7 %, and the content of sphalerite in zinc was 78.7 %. Basic collecting agents in the IМE composition were potassium butyl xanthate (PBX) and kerosene. A nonionic surfactant (NSA) was used for IМE stabilization. Casein was used as additives to main reagents to remove the negative effect of osmotic pressure during the IМE preparation. Casein was transformed into the active soluble form using sodium sulfide. The particle size in the inverse microemulsion was 12.38 nm. In flotation tests, the following options for feeding reagents to the flotation pulp were studied: IМE, IМE + frother, potassium butyl xanthate + frother. The T-92 reagent was used as a frother. PBX consumption as part of IME and in the traditional feeding was 26 g/ton. The results of laboratory tests showed that the method of feeding flotation reagents in the form of IМE leads to both an increase in the flotation rate of lead and zinc sulfides and an increase in their recovery into a foam product. In addition to the increased flotation speed, tests with the use of IМE in the bulk lead-zinc ore flotation cycle showed an increase in extraction into the ultimate concentrate by 10.8 % for lead, by 38.5 % for zinc, in comparison with the traditional feeding of reagents (collector + frother). An increased selectivity of the IМE effect in relation to zinc sulfides, in comparison with lead sulfides, was noted. The flotation rate coefficient of sphalerite is 7.8 times greater than that of galena. An increase in extraction into the ultimate zinc concentrate is also higher and amounted to 16.78 %, while for the lead concentrate it is 1.9 % under the same conditions.

реагентный режимобратная микроэмульсия (ОМЭ)сульфиды цинкасульфиды свинцаскорость флотацииизвлечениебутиловый ксантогенат калия (БКК)reagent regimeinverse microemulsion (IME)zinc sulfideslead sulfidesflotation rateextractionpotassium butyl xanthate (PBX)ReferencesLotter N.O., Bradshaw D. The formulation and use of mixed collectors in sulphide flotation. Miner. Eng. 2010. Vol. 23. No. 11-13. P. 945—951. DOI: 10.1016/j.mineng.2010.03.011.Lotter N.O., Bradshaw D. The formulation and use of mixed collectors in sulphide flotation. Miner. Eng. 2010. Vol. 23. No. 11-13. P. 945—951. DOI: 10.1016/j.mineng.2010.03.011.Игнаткина В.А. Механизм взаимодействия сочетаний собирателей с поверхностью разделяемых минералов. В сб.: Новые технологии обогащения и комплексной переработки труднообогатимого природного и техногенного минерального сырья (Плаксинские чтения 2011): Матер. Междунар. совещ. (г. Верхняя Пышма, 19—24.09.2011). Екатеринбург: Изд-во «Форт Диалог-Исеть», 2011. С. 146—149.Ignatkina V.A. Mechanism of interaction of combinations of collectors with the surface of separated minerals. In: Novye tekhnologii obogashcheniya i kompleksnoi pererabotki trudnoobogatimogo prirodnogo i tekhnogennogo mineral’nogo syr’ya (Plaksinskie chteniya 2011): Materialy Mezhdunarodnogo soveshchaniya (Verkhnyaya Pyshma, Sept. 19—24, 2011). Yekaterinburg: Fort Dialog-Iset, 2011. Р. 146—149 (In Russ.).Бочаров В.А., Игнаткина В.А. Технологическая оценка эффективного применения композиций сульфгидрильных и оксигидрильных собирателей при флотации сульфидных и окисленных руд. В сб.: Научные основы и современные процессы комплексной переработки труднообогатимого минерального сырья (Плаксинские чтения 2010): Матер. Междунар. совещ. (г. Казань, 13—18.09.2010). М., 2010. С. 25—29.Bocharov V.A., Ignatkina V.A. Technological evaluation of the effective use of compositions of sulfhydryl and oxyhydryl collectors in the flotation of sulfide and oxidized ores. In: Nauchnye osnovy i sovremennye protsessy kompleksnoi pererabotki trudnoobogatimogo mineral’nogo syr’ya (Plaksinskie chteniya 2010): Materialy Mezhdunarodnogo soveshchaniya (Kazan, Sept. 13—18, 2010). Moscow, 2010. Р. 25—29 (In Russ.).Zhang W., Cao J., Wu S., Sun W., Feng Z., Gao Z. Synthesis of selective heteroatomic collectors for the improved separation of sulfie minerals. Separ. Purif. Technol. 2022. Vol. 287. Art. 120563. DOI: 10.1016/j.seppur.2022.120563.Zhang W., Cao J., Wu S., Sun W., Feng Z., Gao Z. Synthesis of selective heteroatomic collectors for the improved separation of sulfie minerals. Separ. Purif. Technol. 2022. Vol. 287. Art. 120563. DOI: 10.1016/j.seppur.2022.120563.Paul B.K., Moulik S.P. Microemulsions: An overview. J. Dispers. Technol. 1997. Vol. 18. No. 4. P. 301—367. DOI: 10.1080/01932699708943740.Paul B.K., Moulik S.P. Microemulsions: An overview. J. Dispers. Technol. 1997. Vol. 18. No. 4. P. 301—367. DOI: 10.1080/01932699708943740.Moulik S.P., Paul B.K. Structure, dynamics and transport properties of microemulsions. Adv. Colloid Interface Sci. 1998. Vol 78. P. 99—195. DOI: 10.1016/S0001-8686(98)00063-3.Moulik S.P., Paul B.K. Structure, dynamics and transport properties of microemulsions. Adv. Colloid Interface Sci. 1998. Vol 78. P. 99—195. DOI: 10.1016/S0001-8686(98)00063-3.Wennerström H, Söderman O, Olsson U, Lindman B. Macroemulsions versus microemulsions. Colloid Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects. 1997. Vol. 123-124. P. 13—26. DOI: 10.1016/S0927-7757(96)03848-4.Wennerström H, Söderman O, Olsson U, Lindman B. Macroemulsions versus microemulsions. Colloid Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects. 1997. Vol. 123-124. P. 13—26. DOI: 10.1016/S0927-7757(96)03848-4.Дербина А.А., Пирогов А.В., Каргин И.Д., Шпигун О.А. Применение микроэмульсий типа «вода в масле» в микроэмульсионной электрокинетической хроматографии и в качестве экстрагентов для извлечения полярных веществ. Журн. аналит. химии. 2015. Т. 70. No. 10. С. 1102—1108.Derbina A.A., Pirogov A.V., Kargin I.D., Shpigun O.A. Application of water-in-oil microemulsions in microemulsion electrokinetic chromatography and as extractants for the extraction of polar substances. Zhurnal analiticheskoi khimii. 2015. Vol. 70. No. 10. Р. 1102—1108 (In Russ.).Холмберг К., Йенссон Б., Кронберг Б., Линдман Б. Поверхностно-активные вещества и полимеры в водных растворах. Пер. с англ. М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.Holmberg K., Jensson B., Kronberg B., Lindman B. Surfactants and polymers in aqueous solutions. Moscow: BINOM: Laboratoriya znanii, 2007 (In Russ.).Mcсlements D.J. Nanoemulsions versus microemulsions: terminology, differences, and similarities. Soft. Matter. 2012. Vol. 8. No. 6. Р. 1719—1729.Mcсlements D.J. Nanoemulsions versus microemulsions: terminology, differences, and similarities. Soft. Matter. 2012. Vol. 8. No. 6. Р. 1719—1729.Huang Y.-J., Yates M.Z. Copper etching by water-inoil microemulsions. Colloid Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects. 2006. No. 281. P. 215—220. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2006.02.041.Huang Y.-J., Yates M.Z. Copper etching by water-inoil microemulsions. Colloid Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects. 2006. No. 281. P. 215—220. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2006.02.041.Hussin A.M. Ahmed, Jan Drzymala. Upgrading difficultto-float coal using microemulsion. Miner. Metallurg. Proces. 2012. Vol. 29. No. 2. Р. 88—96.Hussin A.M. Ahmed, Jan Drzymala. Upgrading difficultto-float coal using microemulsion. Miner. Metallurg. Proces. 2012. Vol. 29. No. 2. Р. 88—96.Shen L., Wang H., Guo B., Wang H. The application of fatty acids emulsions in thermal coal reverse flotation. Int. J. Coal. Preparat. Util. 2015. Vol. 36. P. 163—173. DOI:10.1080/19392699.2015.1069279.Shen L., Wang H., Guo B., Wang H. The application of fatty acids emulsions in thermal coal reverse flotation. Int. J. Coal. Preparat. Util. 2015. Vol. 36. P. 163—173. DOI:10.1080/19392699.2015.1069279.Zhang R., Xia Y., Guo F., Sun W., Cheng H., Xing Y., Gui X. Effect of microemulsion on low-rank coal flotation by mixing DTAB and diesel oil. Fuel. 2020. Vol. 260. Art. 116321. DOI: 10.1016/j.fuel.2019.116321.Zhang R., Xia Y., Guo F., Sun W., Cheng H., Xing Y., Gui X. Effect of microemulsion on low-rank coal flotation by mixing DTAB and diesel oil. Fuel. 2020. Vol. 260. Art. 116321. DOI: 10.1016/j.fuel.2019.116321.Lu Y., Wang X., Liu W., Li E., Cheng F., Miller J.D. Dispersion behavior and attachment of high internal phase water-inoil emulsion droplets during fie coal flotation. Fuel. 2019. Vol. 253. P. 273—282. DOI: 10.1016/j.fuel.2019.05.012.Lu Y., Wang X., Liu W., Li E., Cheng F., Miller J.D. Dispersion behavior and attachment of high internal phase water-inoil emulsion droplets during fie coal flotation. Fuel. 2019. Vol. 253. P. 273—282. DOI: 10.1016/j.fuel.2019.05.012.Zhu X., He M., Zhang W., Wei H., Lyu X., Wang Q., You X., Li L. Formulation design of microemulsion collector based on Gemini surfactant in coal flotation. J. Clean. Product. 2020. Vol. 257. Art. 120496. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.120496.Zhu X., He M., Zhang W., Wei H., Lyu X., Wang Q., You X., Li L. Formulation design of microemulsion collector based on Gemini surfactant in coal flotation. J. Clean. Product. 2020. Vol. 257. Art. 120496. DOI: 10.1016/j.jclepro.2020.120496.Li L., Lu X., Qiu J., Liu D. Effect of microemulsified collector on froth flotation of coal. J. The Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2013. Vol. 113. Р. 877—880.Li L., Lu X., Qiu J., Liu D. Effect of microemulsified collector on froth flotation of coal. J. The Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2013. Vol. 113. Р. 877—880.Zhu X., Wei H., Hou M., Wang Q., You X., Li L. Thermodynamic behavior and flotation kinetics of an ionic liquid microemulsion collector for coal flotation. Fuel. 2020. Vol. 262. Art. 116627. DOI: 10.1016/j.fuel.2019.116627.Zhu X., Wei H., Hou M., Wang Q., You X., Li L. Thermodynamic behavior and flotation kinetics of an ionic liquid microemulsion collector for coal flotation. Fuel. 2020. Vol. 262. Art. 116627. DOI: 10.1016/j.fuel.2019.116627.Paula Romyne de Morais Cavalcante Neitzke, Tereza N. Castro Dantas, M. Carlenise P.A. Moura, Antônio E. Clark Peres, Afonso Avelino Dantas Neto. Depressants in nanoemulsion systems applied to quartz and hematite microflotation. J. Mater. Res. Technol. 2019. Vol. 8(6). Р. 5529—5535. DOI: 10.1016/j.jmrt.2019.09.021.Paula Romyne de Morais Cavalcante Neitzke, Tereza N. Castro Dantas, M. Carlenise P.A. Moura, Antônio E. Clark Peres, Afonso Avelino Dantas Neto. Depressants in nanoemulsion systems applied to quartz and hematite microflotation. J. Mater. Res. Technol. 2019. Vol. 8(6). Р. 5529—5535. DOI: 10.1016/j.jmrt.2019.09.021.Maria Carlenise P.A. Moura, Afonso Avelino Dantas Neto, Antonio Eduardo C. Peres, Paula Romyne M.C. Neitzke, Tereza Neuma de Castro Dantas. Microemulsions and nanoemulsions applied to iron ore flotation. J. Mater. Res. Technol. 2019. Vol. 8 (3). P. 2978—2986. DOI: 10.1016/j.jmrt.2019.05.005.Maria Carlenise P.A. Moura, Afonso Avelino Dantas Neto, Antonio Eduardo C. Peres, Paula Romyne M.C. Neitzke, Tereza Neuma de Castro Dantas. Microemulsions and nanoemulsions applied to iron ore flotation. J. Mater. Res. Technol. 2019. Vol. 8 (3). P. 2978—2986. DOI: 10.1016/j.jmrt.2019.05.005.Qiao X., Liu A., Li Z., Fan J., Fan P., Fan M. Preparation and properties of dodecylamine microemulsion for the fltation of quartz and magnetite. Miner. Eng. 2021. Vol. 164. Art. 106821. DOI: 10.1016/j.mineng.2021.106821.Qiao X., Liu A., Li Z., Fan J., Fan P., Fan M. Preparation and properties of dodecylamine microemulsion for the fltation of quartz and magnetite. Miner. Eng. 2021. Vol. 164. Art. 106821. DOI: 10.1016/j.mineng.2021.106821.You X., Li L., Lyu X. Flotation of molybdenite in the presence of microemulsified collector. Physicochem. Probl. Miner. Process. 2017. Vol. 53(1). Р. 333—341.You X., Li L., Lyu X. Flotation of molybdenite in the presence of microemulsified collector. Physicochem. Probl. Miner. Process. 2017. Vol. 53(1). Р. 333—341.Ahmed H.A.M., Aljuhani M.S., Drzymala J. Flotation after a direct contact of flotation reagents with carbonate particles. Pt. 1. Model investigations. Physicochem. Probl. Miner. Process. 2013. Vol. 49(2). P. 713—723.Ahmed H.A.M., Aljuhani M.S., Drzymala J. Flotation after a direct contact of flotation reagents with carbonate particles. Pt. 1. Model investigations. Physicochem. Probl. Miner. Process. 2013. Vol. 49(2). P. 713—723.Кондратьева А.А., Брагин В.И. Повышение эффективности флотации свинцово-цинковых руд с использованием бинарных реагентов. В сб. Инновационные процессы комплексной и глубокой переработки минерального сырья (Плаксинские чтения 2013): Матер. Междунар. совещ. (г. Томск, 16—19.09.2013). Томск: Изд-во ТПУ, 2013. С. 203—206.Kondratieva A.A., Bragin V.I. Improving the efficiency of flotation of lead-zinc ores using binary reagents. In: Innovatsionnye protsessy kompleksnoi i glubokoi pererabotki mineral’nogo syr’ya (Plaksinskie chteniya 2013): Materialy Mezhdunarodnogo soveshchaniya (Tomsk, Sept. 16—19, 2013). Tomsk: TPU, 2013. Р. 203—206 (In Russ.).Georgieva A., Panayotova K., Bogdanov B., Stefanov Z. Microemulsions — properties, application and perspectives. Sci. Technol. 2012. Vol. 2. No. 4. P. 1—5.Georgieva A., Panayotova K., Bogdanov B., Stefanov Z. Microemulsions — properties, application and perspectives. Sci. Technol. 2012. Vol. 2. No. 4. P. 1—5.Lawrence M.J., Rees G.D. Microemulsion-based media as novel drug delivery systems. Adv. Drug. Del. Rev. 2012. Vol. 64. P. 175—193. DOI: 10.1016/j.addr.2012.09.018.Lawrence M.J., Rees G.D. Microemulsion-based media as novel drug delivery systems. Adv. Drug. Del. Rev. 2012. Vol. 64. P. 175—193. DOI: 10.1016/j.addr.2012.09.018.Можейко Ф.Ф., Поткина Т.Н., Гончарик И.И., Шевчук В.В. Влияние аполярных реагентов на качественно-количественные показатели флотации желваковых руд. Химия и технология неорганических веществ. 2013. No. 3. С. 123—130.Mozheiko F.F., Potkina T.N., Goncharik I.I., Shevchuk V.V. Influence of apolar reagents on qualitative and quantitative indicators of flotation of nodular ores. Chemistry and technology of inorganic substances. Khimiya i tekhnologiya neorganicheskikh veshchestv. 2013. No. 3. Р. 123—130 (In Russ.).

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