Флотоактивность и расчетная реакционная способность сульфидных минералов и золота

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.

1. Сазерленд К.Л., Уорк И.В. Принципы флотации. М.: Металлургиздат, 1958.

2. 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.

3. Соложенкин П.М. Проблемы технологии обогащения и переработки стратегического висмутсодержащего сырья. М.: ООО «Научтехлитиздат», 2020.

4. 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.

5. 151475.

6. 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.

7. Абрамов А.А. Принципы конструирования селективных реагентов-собирателей. Физико-технические проблемы разработки месторождений полезных ископаемых. 2011. No. 1. С. 90—104.

8. Игнаткина В.А. Выбор селективных собирателей при флотации минералов, обладающих близкими флотационными свойствами. Известия вузов. Цветная металлургия. 2011. No. 1. C. 3—10.

9. 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.

10. 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.

11. Бацанов С.С. Структурная химия: Факты и зависимости. М.: Диалог-МГУ, 2000

12. 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.

13. 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.

14. hydromet.2016.06.014.

15. 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.

16. 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-

17. -0021-z.

18. Игнаткина 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.

19. Чантурия В.А., Вигдергауз В.Е. Электрохимия сульфидов: Теория и практика. М.: Руда и металлы, 2008.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. mineng.2020.106182.

24. 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.

25. 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.

26. mineng.2018.08.018.

27. 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.

28. 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.

29. 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.

30. Вигдергауз В.Е., Шрадер Э.А., Сохоров С.А. Перспективы снижения потерь молибденита при флотации. ГИАБ. 2007. No. 4. С. 390—395.

31. Глембоцкий В.А., Дмитриева Г.М., Сорокин М.М. Аполярные реагенты и их действие при флотации. М.: Наука, 1968.

32. Хофман Р. Строение твердых тел и поверхностей. М.: Мир, 1990.

33. 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.

34. 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.

35. 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.

36. 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.