Совместное применение жидкого стекла и полисахаридов при флотации оталькованных медно-никелевых руд

Рассмотрено совместное действие полисахаридов (карбоксиметилированной целлюлозы и карбоксиметилированного крахмала) с жидким стеклом при флотации оталькованной медно-никелевой руды. На основании анализа результатов флотации, оценки гидрофобности и поверхностного заряда минералов показано, что композиция карбоксиметилированных полисахаридов и жидкого стекла гидрофилизирует поверхность талька более эффективно, чем каждый из реагентов по отдельности. При этом одно жидкое стекло почти не депрессирует поверхность талька. Эффективная депрессия флотоактивных силикатов достигается при последовательной подаче полисахарида и жидкого стекла. В этих условиях жидкое стекло вносит существенный вклад в увеличение отрицательного заряда поверхности частиц талька. Эффект проявляется в большей мере для композиции с крахмалом, имеющим более низкую степень замещения по сравнению с целлюлозой. В результате существенно падает извлечение флотоактивных магнийсодержащих силикатов при небольшом снижении извлечения сульфидов. С целью определения особенностей механизма депрессии талька и сульфидных минералов при флотации на основании полученных данных по значениям электрокинетического потенциала и силы отрыва были выполнены расчеты по расширенной теории ДЛФО. Установлено, что для сульфидных минералов потенциальный барьер их взаимодействия с пузырьком воздуха отсутствует при применении любых композиций исследованных депрессоров. Предложен следующий механизм взаимодействия: в случае, если в первую очередь подается жидкое стекло, то гидрофилизация базальной поверхности талька весьма незначительна по причине затруднения закрепления ионов SiO(OH)^–; напротив, когда сначала вводится карбоксиметилированный полисахарид, происходит существенная гидрофилизация поверхности талька карбоксильными группами вследствие гидрофобного взаимодействия между соответствующими участками макромолекулы и базальной поверхности талька.

1. Srdyan M. Bulatovic. Handbook of flotation reagents: Chemistry, theory and practice. Vol. 2: Flotation of Gold, PGM and Oxide Minerals. Amsterdam: Elsevier Science, 2010. 230 р.

2. Лавриненко А.А., Кузнецова И.Н., Лусинян О.Г., Гольберг Г.Ю. Применение отечественных полимерных анионоактивных депрессоров при флотации забалансовой оталькованной медно-никелевой руды. Известия вузов. Цветная металлургия. 2023;29(5):5—14. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2023-5-5-14

3. Feng B., Lu Y.P., Feng Q.M., Zhang M.Y., Gu Y.L. Talc-serpentine interactions and implications for talc depression. Minerals Engineering. 2012a;32:68—73. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2012.03.004

4. Cawood S.R., Harris P.J., Bradshaw D.J. A simple method for establishing whether the adsorption of polysaccharides on talc is a reversible process. Minerals Engineering. 2005;18:1060—1063. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2005.01.012

5. Wiese J., Harris P., Bradshaw D. The response of sulphide and gangue minerals in selected Merensky ores to increased depressant dosages. Minerals Engineering. 2007;20:986—995. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2007.03.008

6. 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. https://doi.org/10.1016/S0301-7516(02)00048-0

7. Beattie David A., Huynh Le, Kaggwa Gillian B.N., Ralston J. 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

8. Афанасова А.В., Абурова В.А., Прохорова Е.О., Лушина Е.А. Исследование влияния депрессоров на флотоактивные породообразующие минералы при флотации сульфидных золотосодержащих руд. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022; (6-2):161—174. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2022-62-0-161

9. Брагин В.И., Бурдакова Е.А., Усманова Н.Ф., Кинякин А.И. Комплексная оценка флотационных реагентов по их влиянию на потери металлов и селективность флотации. Известия вузов. Цветная металлургия. 2021;27(5):4—12. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2021-5-4-12

10. Лыгач А.В., Игнаткина В.А. Изучение флотационных свойств основных минералов, содержащихся в желваковых фосфоритах Егорьевского месторождения. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018;8:163—175. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-8-0-163-175

11. Tao Long, Huahua Zhao, Yaping Wang, Wei Yang, Sha Deng, Wei Xiao, Xuechen Lan, Qian Wang. Synergistic mechanism of acidified water glass and carboxymethyl cellulose in flotation of nickel sulfide ore. Minerals Engineering. 2022;181:107547. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2022.107547

12. Глембоцкий В.А., Классен В.И. Флотационные методы обогащения. Учебник для вузов: 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1981. 304 с.

13. Ji-Wei Xue, Hua-Zhen Tu, Jin Shi, Yan-Ni An, He Wan, Xian-Zhong Bu. Enhanced inhibition of talc flotation using acidified sodium silicate and sodium carboxymethyl cellulose as the combined inhibitor. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2023;30(7): 1310—1319. https://doi.org/10.1007/s12613-022-2582-5

14. Kupka N., Möckel R., Rudolph M. Acidified water glass in the selective flotation of scheelite from calcite, Part I: performance and impact of the acid type. Physicochemical Problems of Mineral Processing. 2020;56(2):238—251. https://doi.org/10.37190/ppmp19101

15. Molifie A., Becker M., Geldenhuys S., McFadzean B. Investigating the reasons for the improvement in flotation grade and recovery of an altered PGE ore when using sodium silicate. Minerals Engineering. 2023;195:108024. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2023.108024

16. Feng Bo, Luo Xianping, Wang Jinqing, Wang Pengcheng. The flotation separation of scheelite from calcite using acidified sodiumsilicate as depressant. Minerals Engineering. 2015;80:45—49. http://dx.doi.org/10.1016/j.mineng.2015.06.017

17. Silva J.P.P., Baltar C.A.M., Gonzaga R.S.G., Peres A.E.C., Leite J.Y.P. Identification of sodium silicate species used as flotation depressants. Minerals & Metallurgical Processing. 2012;29(4):207—210. https://doi.org/10.1007/bf03402458

18. Weiqing Wang, Hongbin Wang, Qiang Wua, Yu Zhenga, Yating Cui, Wu Yanc, Jie Deng, Tiefeng Peng. Comparative study on adsorption and depressant effects of carboxymethyl cellulose and sodium silicate in flotation. Journal of Molecular Liquids. 2018;268:140—148. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.07.048

19. Bo Feng, Yi-Ping Lu, Qi-Ming Feng, Peng Ding, Na Luo. Mechanisms of surface charge development of serpentine mineral. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013;23(4):1123—1128. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(13)62574-1

20. Weiqing Wang, Hongbin Wang, Qiang Wua, Yu Zheng, Yating Cui, Wu Yan, Jie Deng, Tiefeng Peng. Comparative study on adsorption and depressant effects of carboxymethyl cellulose and sodium silicate in flotation. Journal of Molecular Liquids. 2018;268:140—148. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.07.048

21. Bazaar J.A., Rahimi M., Fathinia S., Jafari M., Chipakwe V., Chelgani S.C. Talc flotation — an overwiew. Minerals. 2021;11(662):19. https://doi.org/10.3390/min11070662

22. Чантурия В.А., Недосекина Т.В., Федоров А.А. Некоторые особенности взаимодействия сульфгидрильных собирателей класса ксантогенатов и дитиокарбаматов с пиритом и арсенопиритом. Цветные металлы. 2000;(5):12—15.

23. Лавриненко А.А., Гольберг Г.Ю., Шрадер Э.А., Саркисова Л.М., Кузнецова И.Н. Поверхностные взаимодействия частиц талька с пузырьками воздуха в присутствии депрессора карбоксиметилцеллюлозы. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021;(11):68—79. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2021-11-0-68

24. Aimara P., Bacchin P. Slow colloidal aggregation and membrane fouling. Journal of Membrane Science. 2010; 360(1-2):70—76. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2010.05.001