Комплексная оценка флотационных реагентов по их влиянию на потери металлов и селективность флотации

Предложен метод быстрой оценки средней флотируемости минералов по данным кинетического опыта, без нахождения спектра флотируемости, при котором первые моменты распределения вычисляются по коэффициентам полиномиальной аппроксимации логарифмической формы кинетики. На примере медно-никелевой руды показано, что применение этого метода эффективно в многопараметрической задаче сравнительной оценки реагентов. Оцениваемые параметры (их 10) включали среднюю флотируемость целевых минералов (халькопирита и пентландита), пирротина и породы; коэффициенты селективности флотации целевых минералов относительно пирротина и породы; уровни потерь меди и никеля с хвостами коллективной флотации. Наглядное представление взаимозависимостей параметров достигается использованием диаграмм, отображающих влияние флотационных реагентов на группы параметров: среднюю флотируемость, коэффициенты селективности, потери металлов и селективность относительно породы. Определено влияние бутилового ксантогената, аэрофлота, дизельного топлива, а также депрессоров пустой породы – карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) и подкисленного жидкого стекла (при суммарном расходе собирателей – 130 г/т, дизельного топлива – 5–10 г/т, КМЦ – 200 г/т, жидкого стекла – 500 г/т) на оцениваемые параметры в условиях коллективной флотации. Установлено, что добавки аэрофлота и дизельного топлива к основному реагенту- собирателю – ксантогенату – повышают селективность флотации пентландита и халькопирита относительно пирротина и породообразующей составляющей. Введение в реагентный режим подкисленного жидкого стекла увеличивает селективность флотации сульфидов никеля и меди относительно породы. Добавки КМЦ ухудшают селективность флотации меди. Количественные эффекты каждого отдельного параметра учтены в интегральной рейтинговой оценке перспективности применения сочетаний реагентов для медно-никелевой руды по совокупности 10 параметров. Предложенный метод может быть в дальнейшем использован при массовой сравнительной оценке флотационных реагентов.

1. Ai G., Yang X., Li X. Flotation characteristics and flotation kinetics of fine wolframite. Powder Technol. 2017. Vol. 305. P. 377—381. http://dx.doi.org/10.1016/j.powtec.2016.09.068.

2. Yalcin E., Kelebek S. Flotation kinetics of a pyritic gold ore. Int. J. Miner. Process. 2011. Vol. 98. P. 48—54. DOI: 10.1016/j.minpro.2010.10.005.

3. Zhang J., Subasinghe N. Development of a flotation model incorporating liberation characteristics. Miner. Eng. 2016. Vol. 98. P. 1—8. http://dx.doi.org/10.1016/j.mineng.2016.05.021.

4. Rahman R.M., Ata S., Jameson G.J. The effect of flotation variables on the recovery of different particle size fractions in the froth and the pulp. Int. J. Miner. Process. 2012. Vol. 106—109. P. 70—77. DOI:10.1016/j.minpro.2012.03.001.

5. Vinnett L., Marion C., Grammatikopoulos T., Waters K.E. Analysis of flotation rate distributions to asses erratic performances from size-by-size kinetic tests. Miner. Eng. 2020. Vol. 149. Art. 106229. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2020.106229.

6. Szczerkowska S., Wiertel-Pochopien A., Zawala J., Larsen E., Kowalczuk P.B. Kinetics of froth flotation of naturally hydrophobic solids with different shapes. Miner. Eng. 2018. Vol. 121. P. 90—99. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2018.03.006.

7. Ma G., Xia W., Xie G. Effect of particle shape on the flotation kinetics of fine coking coal. J. Cleaner Product. 2018. Vol. 195. P. 470—475. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.05.230.

8. Eskanlou A., Huang Q., Chegeni M. H., Khalesi M. R., Abdollahy M. Determination of the mass transfer rate constant in a laboratory column flotation using the bubble active surface coefficient. Miner. Eng. 2020. Vol. 156. Art. 106521. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2020.106521.

9. Kowalczuk P.B., Zawala J. A relationship between time of three-phase contact formation and flotation kinetics of naturally hydrophobic solids. Colloids Surf., A. 2016. Vol. 506. P. 371—377. http://dx.doi.org/10.1016/j.colsurfa.2016.07.005.

10. Николаев А.А., Со Ту, Горячев Б.Е. Исследование закономерностей кинетики флотации неактивированного сфалерита композициями сульфгидрильных собирателей флотометрическим методом. ГИАБ. 2015. No. 9. С. 86—95.

11. Zhu H., Li Y., Lartey C., Li W., Qian G. Flotation kinetics of molybdenite in common sulfate salt solution. Miner. Eng. 2020. Vol. 148. Art. 106182. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2020.106182.

12. Wang Z., Si J., Song Z., Zhang P., Wang J., Hao Y., Li W., Zhang P., Miao S. Precise and instrumental measurement of thermodynamics and kinetics of froth flotation by langmuir-blodgett technique. Colloids Surf., A. 2020. Vol. 605. Art. 125337. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2020.125337.

13. Imaizumi T., Inoue T. Kinetic considerations of froth flotation. In: Proc. 6th Int. Mineral Processing Congress (Cannes). 1963. P. 581—593.

14. Тихонов О.Н. Закономерности эффективного разделения минералов в процессах обогащения полезных ископаемых. М.: Недра, 1984.

15. Рубинштейн Ю.Б., Филиппов Ю.А. Кинетика флотации. М.: Недра, 1980.

16. Sibanda V., Khan R., Danha G. The effect of chemical reagents on flotation performance of a pentlandite ore: An attainable region approach. Powder Technol. 2019. Vol. 352. P. 462—469. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2019.04.062.

17. Feng B., Zhang W., Guo Y., Peng J., Ning X., Wang H. Synergistic effect of acidified water glass and locust bean gum in the flotation of a refractory copper sulfide ore. J. Cleaner Product. 2018. Vol. 202. P. 1077—1084. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.08.214.

18. Kapur P.C., Mehrotra S.P. Estimation of the flotation rate distributions by numerical inversion of the Laplace transform. Chem. Eng. Sci. 1974. Vol. 29. P. 411—415.

19. Рябов В.М. Численное обращение преобразования Лапласа. СПб.: Изд-во СПбУ, 2013.

20. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. 3-е изд. М.: Наука, 1986.

21. Коновалов С.А., Тихонов О.Н. Флотометрический анализ с применением вариационного принципа в методе регуляризации. Цветная металлургия. 1982. No. 1. C. 100—105.

22. Pascual R.L., Whiten W.J. The determination of floatability distribution from laboratory batch cell tests. Miner. Eng. 2015. Vol. 83. P. 1—12. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2015.08.007.

23. Harris C.C., Chakravarti A. Semi-batch froth flotation kinetics: species distribution analysis. Trans.-Soc. Min. Eng., AIME. 1970. Vol. 247. P. 162—172.

24. Bu Xiangning, Xie Guangyuan, Peng Yaoli, Ge Linhan, Ni Chao. Kinetics of flotation. Order of process, rate constant distribution and ultimate recovery. Physicochem. Probl. Miner. Process. 2016. Vol. 53. P. 342—365.

25. Королюк В.С., Портенко Н.И., Cкороход А.В., Турбин А.Ф. Справочник по теории вероятностей и математической статистике. М.: Наука, 1985.