Применение отечественных полимерных анионоактивных депрессоров при флотации забалансовой оталькованной медно-никелевой руды

Были выполнены экспериментальные исследования по флотации малосульфидной медно-никелевой руды, содержащей флотоактивные магниевые силикаты, в частности тальк, с применением в качестве депрессоров органических полимерных анионоактивных реагентов, содержащих карбоксильные и гидроксильные группы. Исследовали следующие реагенты, содержащие карбоксильные группы: карбоксиметилированные целлюлоза и крахмал; полиакриловая кислота и ее производные; гумат натрия. Также изучали сополимеры окиси этилена с этилендиамином и глицерином, содержащие гидроксильные группы. Цель исследования – выявление новых эффективных отечественных депрессоров флотоактивных силикатов, селективно действующих при флотации малосульфидной медно-никелевой руды, по сравнению с действием зарубежного депрессора Depramin 347. Влияние реагентов-депрессоров на поверхностные свойства талька определяли по значениям силы отрыва пузырька воздуха и электрокинетического потенциала. Установлено, что для реагентов, содержащих карбоксильные группы, депрессирующая способность убывает в следующей последовательности: карбоксиметилцеллюлоза → карбоксиметилированный крахмал → полиакриловая кислота → гумат натрия. Это обусловлено уменьшением кислотных свойств реагентов, убыванием их адсорбционного сродства к тальку и снижением доли активных карбоксильных групп, принимающих участие в формировании электрокинетического потенциала. При этом выявлена тенденция к возрастанию депрессирующей способности образцов карбоксиметилцеллюлозы с увеличением степени замещения. В то же время реагенты, содержащие гидроксильные группы, практически не оказывают депрессирующего действия на тальк. Полученные данные обосновывают применение отечественных промышленных образцов карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ 7Н, ПАЦ-Н), в частности в качестве депрессоров талька при флотации медно-никелевой руды, что позволяет снизить содержание в концентрате талька, являющегося вредной примесью. 

1. Becker M., Harris P.J., Wiese J.G., Bradshaw D.J. Mineralogical characterisation of naturally floatable gangue in Merensky Reef ore flotation. International Journal of Mineral Processing. 2009;93(3-4):246—255. https://doi.org/10.1016/j.minpro.2009.10.004

2. Kusuma Andreas M., Liu Qingxia, Zeng Hongbo. Understanding interaction mechanisms between pentlandite and gangue minerals by zeta potential and surface force measurements. Minerals Engineering. 2014;69:15—23. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2014.07.005

3. Bulatovic S.M. Handbook of flotation reagents. Chemistry, theory and practice. Flotation sulfide ores. Amsterdam: Elsevier, 2007. 448 p.

4. Zhao K., Gu G., Wang C., Rao X., Wang X., Xiong X. The effect of a new polysaccharide on the depression of talc and the flotation of a nickel-copper sulfide ore. Minerals Engineering. 2015;77:99—106. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2015.02.014.5,8,13,14

5. Beattie David A., Huynh Le, Kaggwa Gillian B.N., Ralston John. The effect of polysaccharides and polyacrylamides on the depression of talc and the flotation of sulphide minerals. Minerals Engineering. 2006;19(6-8):598—608. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2005.09.011

6. Лавриненко А.А., Кузнецова И.Н., Саркисова Л.М., Шрадер Э.А., Копыльцов А.А. Влияние молекулярного веса карбоксиметилированных крахмалов на их депрессирующее действие при флотации оталькованной платинометалльной Cu—Ni руды. В сб.: Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья: Материалы XХVII Международной научно-технической конференции, проводимой в рамках XX Уральской горнопромышленной декады (г. Екатеринбург, 7—8 апреля 2022 г.). Екатеринбург: ИП Русских А.В., 2022. С. 216—219.

7. Zhang Chenxu, Tan Yiping, Yin Fengxiang, Wu Jiamei, Wang Lichang, Cao Jian. The influence of branched chain length on different causticized starches for the depression of serpentine in the flotation of pentlandite. Minerals. 2022;12:1081. https://doi.org/10.3390/min12091081

8. Khoso Sultan Ahmed, Hu Yuehua, Liu Runqing, Tian Mengjie, Sun Wei, Gao Ya, Han Haisheng, Gao Zhiyong. Selective depression of pyrite with a novel functionally modified biopolymer in a Cu—Fe flotation system. Minerals Engineering. 2019;135:55—63. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2019.02.044

9. Morris G.E, Fornasiero D., Ralston J. Polymer depressants at the talc-water interface adsorption isotherm, microflotation and electrokinetic studies. International Journal of Mineral Processing. 2002;67:211—227.

10. Parolis L.A.S., Groenmeyer G.V., Harris P.J. Equilibrium adsorption studies of polysaccharides on talc: The effects of molecular weight and charge and the influence of metal cations. Mining, Metallurgy & Exploration volume. 2005;22:12—16.

11. McFadzean B., Dicks P., Groenmeyer G., Harris P., O’Connor C. The effect of molecular weight on the adsorption and efficacy of polysaccharide depressants. Minerals Engineering. 2011;24(5):463—469.

12. Khraisheh M., Holland C., Creany C., Harris P., Parolis L. Effect of molecular weight and concentration on the adsorption of CMC onto talc at different ionic strengths. International Journal of Mineral Processing. 2005;75: 197—206. https://doi.org/10.1016/j.minpro.2004.08.012

13. Parolis Lesley A.S., Rene van der Merwe, Groenmeyer Gary V., Harris Peter J. The influence of metal cations on the behaviour of carboxymethyl celluloses as talc depressants. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2008;317(1-3):109—115. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2007.10.001

14. Wiese J.G., Harris P.J., Bradshaw D.J. The use of very low molecular weight polysaccharides as depressants in PGM flotation. Minerals Engineering. 2008;21(6):471—482. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2008.02.013

15. Mierczynska-Vasilev Agnieszka, Beattie David A. Adsorption of tailored carboxymethyl cellulose polymers on talc and chalcopyrite: Correlation between coverage, wettability, and flotation. Minerals Engineering. 2010;23(11-13):985—993.

16. Jenkins P., Ralston J. Adsorption of a polysaccharide at the talc-aqueous solution interface. Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Asp. 1998;139:27—40.

17. Кузнецова И.Н., Лавриненко А.А., Шрадер Э.А., Саркисова Л.М. Снижение извлечения флотоактивных силикатов в коллективный концентрат при флотации малосульфидной платинометалльной руды. Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2019;5:200—208. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2019-05-0-200-208

18. Khoso Sultan Ahmed, Gao Zhiyong, Tian Mengjie, Hu Yuehua, Sun Wei. Adsorption and depression mechanism of an environmentally friendly reagent in differential flotation of Cu—Fe sulphides. Journal of Materials Research and Technology. 2019;8(6):5422—5431. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.09.00

19. Khoso Sultan Ahmed, Hu Yuehua, Liu Runqing, Tian Mengjie, Sun Wei, Gao Ya, Han Haisheng, Gao Zhiyong. Selective depression of pyrite with a novel functionally modified biopolymer in a Cu—Fe flotation system. Minerals Engineering. 2019;135:55—63. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2019.02.044

20. Zhivkov A.M. Electric properties of carboxymethyl cellulose. In: Cellulose — fundamental aspects. Eds. T. van de Ven, L. Godbout. London: IntechOpen, 2013. P. 197—226.

21. Lefnaoui S., Moulai-Mostefa N. Synthesis and evaluation of the structural and physicochemical properties of carboxymethyl pregelatinized starch as a pharmaceutical excipient. Saudi Pharmaceutical Journal. 2015;23:698—711.

22. Wiśniewska M., Urban T., Grządka E., Zarko V.I., Gun’ko V.M. Comparison of adsorption affinity of polyacrylic acid for surfaces of mixed silica—alumina. Colloid and Polymer Science. 2014;292:699—705.

23. Laird D.A., Koskinen W.C. Triazine soil interactions. In: The triazine herbicides. Eds. LeBaron H.M., McFarland J.E., Burnside O.C. Amsterdam: Elsevier B.V., 2008. P. 275—299.

24. Bazar J.A., Rahimi M., Fathinia S., Jafari M., Chipakwe V., Chelgani S.C. Talc flotation: An overview. Minerals. 2021;11:662.

25. Morris G.E., Fornasiero D., Ralston J. Polymer depressants at the talc-water interface: adsorption isotherm, microflotation and electrokinetic studies. International Journal of Mineral Processing. 2002;67:211—227.

26. Duowei Yuan, Lei Xie, Xingwei Shi, Longsheng Yi, Guofan Zhang, Hao Zhang, Qi Liu, Hongbo Zeng. Selective flotation separation of molybdenite and talc by humic substances. Minerals Engineering. 2018;117: 34—41.