Применение реагентов в форме обратной микроэмульсии для флотации сульфидов свинца и цинка

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. Paul B.K., Moulik S.P. Microemulsions: An overview. J. Dispers. Technol. 1997. Vol. 18. No. 4. P. 301—367. DOI: 10.1080/01932699708943740.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. Холмберг К., Йенссон Б., Кронберг Б., Линдман Б. Поверхностно-активные вещества и полимеры в водных растворах. Пер. с англ. М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.

10. Mcсlements D.J. Nanoemulsions versus microemulsions: terminology, differences, and similarities. Soft. Matter. 2012. Vol. 8. No. 6. Р. 1719—1729.

11. 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.

12. Hussin A.M. Ahmed, Jan Drzymala. Upgrading difficultto-float coal using microemulsion. Miner. Metallurg. Proces. 2012. Vol. 29. No. 2. Р. 88—96.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

24. 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.

25. Georgieva A., Panayotova K., Bogdanov B., Stefanov Z. Microemulsions — properties, application and perspectives. Sci. Technol. 2012. Vol. 2. No. 4. P. 1—5.

26. 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.

27. 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.