ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА РАСТВОР АМИНА В ПРОЦЕССЕ ФЛОТАЦИИ ЖЕЛЕЗОРУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Одним из перспективных способов интенсификации и повышения эффективности флотации железных руд является электрохимическая технология. Электрохимическая обработка (ЭХО) позволяет направленно изменять состав и флотационную активность реагентов, синтезировать новые соединения за счет инициирования реакций окисления, разложения, полимеризации, влиять на направление реакций гидролиза, изменять критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ). С помощью ЭХО возможно направленное регулирование поверхностных свойств минералов и повышение их контрастности, управление ионным составом жидкой фазы, величиной рН и окислительно-восстановительного потенциала пульпы [5–10, 12, 13, 15].

Применение электрохимических методов в промышленных процессах позволяет заменить дефицитные виды реагентов на более дешевые и доступные, получить продукты высокой степени чистоты и отказаться от применения химических окислителей и восстановителей, что в большинстве случаев приводит к значительному экономическому эффекту. Впервые научные основы, промышленные технологии и аппараты для электрохимической обработки были разработаны в ИПКОН РАН еще в 70-х [1, 5, 6, 9, 13, 14].

Электрохимическая обработка растворов флотореагентов измененяет их химический состав, соотношение ионной, молекулярной и мицеллярной форм реагента, влияет на ход реакций гидролиза, увеличивает концентрацию наиболее активных ионов, критическую концентрацию мицеллообразования, степень дисперсности труднорастворимых в воде реагентов и др.

В данной статье отражены результаты исследований реагента различными методами, а также флотации кварца и пенного продукта контрольной флотации магнетитового концентрата МГОК первичным амином после его электрохимической обработки в различных режимах.

С целью выявления механизма повышения эффективности флотации кварца электрохимически обработанным раствором амина были проведены исследования форм его сорбции на поверхности минерала в ИПКОН РАН с использованием ИК-Фурье спектроскопии на образцах пенных и камерных продуктов флотации кварца. Исследованиями ИК-Фурье спектроскопии установлено, что на поверхности частиц кварца камерного продукта флотации во всех исследованных случаях присутствие ионной формы собирателя выражено значительно сильнее, чем на поверхности частиц кварца пенных продуктов, т.е. на частицах кварца, которые остались в камере флотомашины, преобладает ионная (химическая) форма сорбции амина [11].

Для изучения форм нахождения амина в растворе до и после ЭХО был использован рефрактометрический метод. Выявлено, что в результате ЭХО в бездиафрагменном электролизере снижается поляризация раствора амина (рис 1). Это свидетельствует об уменьшении количества поляризованных ионов и образовании в обработанном растворе молекул, которые, в сочетании с ионной формой, улучшают флотируемость кварца [3, 4]. Закрепление молекул амина осуществляется посредством водородной связи с гидроксилами поверхности, а адсорбция положительно заряженных катионов собирателя происходит электростатически в двойном электрическом слое на отрицательно заряженной поверхности минерала. Закрепление молекул амина также возможно в виде ион-молекулярного комплекса состава 1:1, образующегося в объеме раствора путем образования координационной связи с поверхностью минерала [2].

Влияние ЭХО на ККМ раствора амина определяли на фотоэлектроколориметре КФК-2 с добавлением флуоресцеина.

Как известно, в мицеллах гидрофильные участки группируются на поверхности, а гидрофобные направлены внутрь (рис.2). Поэтому реагент в мицеллярной форме увеличивает гидрофильность поверхности кварца, тем самым ухудшая ее флотируемость.

Определено, что мицеллообразование необработанного амина начинается с самых малых его концентраций (8,3 мг/л), а после электрохимической обработки ККМ повышается в два раза (16,4 мг/л) (рис. 3). Следовательно, улучшается собирательная способность реагента-амина за счет разрушения мицеллярных форм и образования ионных и молекулярных форм при его электрохимической обработке.

Под влиянием ЭХО возможен гидролиз амина с образованием, наряду с ионами, его молекул, что и приводит к повышению собирательной активности реагента.

Эффективность применения     ЭХО     амина подтвердилась     в лабораторных условиях при флотации пенного продукта основной флотации магнетитового концентрата магнитной сепарации Михайловского ГОКа. Из пробы, содержащей 49,2 % железа общего и 23 % оксида кремния, с использованием электрохимической технологии подготовки реагентов было выделено 45 % хвостов (пенного продукта) при снижении в них содержания железа на 1,5 % и увеличении содержания железа в концентрате на 2,6 

Содержание оксида кремния в магнетитовом концентрате сокращается на  5,46 % и достигает 6,72 %.

 Из  анализа полученных результатов  следует, что  выход  пенного продукта существенно (на 5–8 %) выше при использовании электрохимически обработанного реагента (амина) по сравнению с нулевыми опытами во всем диапазоне расхода или концентрации амина в пульпе (30 г/т = 8,82 мг/л; 45 г/т = 13,24 мг/л; 68 г/т = 20 мг/л) (рис.4).

Таким образом, выявлено, что электрохимическая обработка изменяет форму нахождения амина в растворе и повышает его ККМ, что позволяет повысить качество магнетитового концентрата при флотации.

Список литературы

 

 

1.                Авдохин В. М., Губин С. Л. Основные направления развития процессов глубокого обогащения железных руд // Прогрессивные технологии комплексной переработки минерального сырья / Под ред. В. А. Чантурия. – М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2008, с. 164 - 179.

 2.                Авдохин В. М., Губин С. Л. Обратная катионная флотация тонкодисперсных железорудных концентратов // ГИАБ. – 2006. –№6.

3.                Богданов О. С., Максимов И.И., Поднек А.К., Янис Н.А. Теория и технология флотации руд, Москва, «Недра», 1990.

4.                Рябой В.И. Катионные реагенты // Богданов О.С., Гольман А.М. и др. Физико-химические основы теории флотации. М.: Наука, 1983. С. 167 - 181.

5.                Чантурия В.А. Перспективы устойчивого развития горноперерабатывающей   индустрии    России     //     Прогрессивные технологии комплексной переработки минерального сырья / Под ред. В. А. Чантурия. – М.: Издательский дом «Руда и металлы», 2008, с. 5 – 22.

6.                Чантурия В. А., Вигдергауз В. Е. Электрохимия сульфидов: Теория и практика флотации – М.: Наука, 1993. – 206 с.

7.                Чантурия В.А., Дмитриева Г.М., Трофимова Э.А. Интенсификация обогащения железных руд сложного вещественного состава – М.:Наука, 1988. 206 с.

8.                Чантурия В. А., Лунин В. Д. Электрохимические методы интенсификации процесса флотации. М.: Наука, 1983.

9.                Чантурия В.А., Назарова Г.Н. Электрохимическая технология в обогатительно-гидрометаллургических процессах. М., Наука, 1977, 160 с.

10.           Чантурия Е.Л., Гзогян С.Р. Современное состояние теории и практики получения высококачественных магнетитовых концентратов  //     Горный    информационно-аналитический   бюллетень    (научно- технический журнал). Отдельные статьи (специальный выпуск). – 2012. – №12. – С. 3–31. – М.: издательство «Горная книга».

11.           Чантурия Е.Л., Рязанцева М.В., Томская Е.С., Вишкова А.А., Новикова         Н.Г.,  Краснов               А.Н.    О    перспективах   использования электрохимической технологии водоподготовки и обработки реагентов для повышения эффективности флотационного обогащения черновых магнетитовых  концентратов  на   примере  железистых          кварцитов   // Горный      информационно-аналитический      бюллетень       (научно- технический журнал). Отдельные статьи (специальный выпуск). – 2012.– №12. – С. 32–47. – М.: издательство «Горная книга».

 12.           Чантурия Е. Л., Томская Е.С. Интенсификация процесса  флотации         кварца             из    железистых   кварцитов   с    использованием электрохимической обработки реагентов. // Горный информационно- аналитический бюллетень (научно-технический журнал), № 5, 2014, стр. 73-78

13.           Чантурия Е. Л., Чантурия В. А., Журавлева Е. С. Перспективы использования  электрохимической технологии  водоподготовки  при флотационном обогащении медно-цинковых руд. // Цветные металлы.№ 1. 2016 г. С. 13-19.

 14.           Шафеев Р.Ш., Сальников М.А., Чантурия В.А. и др. Промышленные         испытания          метода                 предварительной электрохимической обработки ксантогената перед подачей в процесс флотации. – ЦНИИН, «Цветная металлургии», 1970, № 8.

15.           Шафеев Р.Ш., Чантурия В.А., Стуруа Р.И. и др. Применение электрохимических      методов      в      процессе      флотации.      М.: Цветметинформация, 1971. 68 с.