Автореферат: Синтез, исследование и применение импортозамещающих вспенивателей для флотационного обогащения медно-молибденовых руд

Пенообразующая способность синтезированных вспенивателей изменяется также при изменении соотношения исходных реагентов и продолжительности времени реакции их получения. Для всех изученных вспенивателей ЭАФК, ТЭБ, ТМСБ, и ТИАБ она улучшается как с переходом условий получения от 1:3 к 1:4, так и от продолжительности реакции получения от 3 час. к 6-ти часам (рис.5). Влияние соотношения реагентов особенно более ярко выражено в случае использования в качестве исходных реагентов для получения вспенивателя отходов производства, т.к. здесь сказывается, по-видимому, роль посторонних по сравнению с основным взаимодействующим с кротоновым альдегидом ингредиентом включений.

Рис.5. Пенообразование в водных растворах ТМСБ в зависимости от концентрации: 1- ТМСБ- 1:3-3, 2- ТМСБ- 1:3-6, 3- ТМСБ- 1:4-3, 4- ТМСБ- 1:4-6.

Рис.6. Изотермы адсорбции синтезированных пенообразователей из растворов на границе раздела фаз вода-воздух: 1- ЭАФК, 2- ТЭБ, 3- ТМСБ, 4- Т-92, 5- ТИАБ: (получены в условиях 1:3-3).

Закономерности изменения пенообразующих способностей синтезированных ПАВ и устойчивости генерированных ими пен корреллируют с величинами и характером адсорбции из раствора вспенивателей на границе раздела вода-воздух (рис.6). Сопоставление представленных изотерм адсорбции с зависимостями пенообразования и устойчивостью пен показывает, что последовательность роста величины адсорбции от вида вспенивателя и его концентрации, определяет пенообразующую способность реагентов и устойчивость образованных ими пен. Это свидетельствует о том, что именно адсорбция молекул пенообразователей, а также адсорбционные их слои обусловливают свойства образуемых пен и интенсивность их формирования.

Как видно из представленных изотерм последовательность изменения величины адсорбции от вида пенообразователя сохраняется постоянной как для реагентов, полученных при соотношении компонентов исходного сырья 1:3 с продолжительностью реакции 3 часа, так и для реагентов, полученных при том же соотношении реагентов, но с продолжительностью реакции 6 часов. Для вспенивателей, полученных в условиях 1:4-3, последовательность изменения величин адсорбции в ряду вспенивателей несколько иная.

Рис.7. Зависимость изменения объема генерированной пены от рН среды в 1%-ных растворах пенообразователей: 1- ЭАФК- 1:4-3, 2- ТМСБ- 1:4-3, 3- ТЭБ- 1:4-3, 4- ТИАБ- 1:4-3.

В растворах всех полученных ПАВ - пенообразователей генерирование пены усиливается с возрастанием рН (рис.7); оно особенно сильно имеет место начиная с рН = 4 и имеет максимальное значения при рН = 10 и больше, что указывает на то, что по пенообразующим свойствам синтезированные вспениватели отвечают требованиям, предъявляемым к ним условиями применения при обогащении медно-молибденовых руд.

Интересно, что объем генерируемой пены в растворах ПАВ увеличивается как при их получении в удлиненных условиях реакции, так и при увеличении массовой доли взаимодействующего с КА (КФ) компонента в составе исходного сырья; так, ЭАФК, полученный при продолжительности реакции 6 часов при одном и том же соотношении компонентов в исходной сырьевой смеси, лучше генерирует пену в растворе, чем ЭАФК, полученный при продолжительности реакции равной трем часам (рис.8).

Рис.8. Зависимость изменения объема генерированной пены от рН среды в 1%-ных растворах пенообразователей: 1- ЭАФК- 1:3-3, 2- ЭАФК- 1:3-6, 3- ЭАФК- 1:4-3, 4- ЭАФК- 1:4-6.

Рис.9. Зависимость изменения объема генерированной пены от температуры в 1%-ных растворах пенообразователей:1-ТЭБ-1:3-3, 2-ТЭБ- 1:3-6, 3-ТЭБ- 1:4-3, 4-ТЭБ- 1:4-6.

Такие же зависимости указанных параметров наблюдается и при изучении ТЭБ, ТМСБ, ТИАБ.

Аналогично возрастают объемы генерируемых пен в растворах ПАВ при повышении температуры (рис.9). Для всех ПАВ в интервале температур от 20 до 70 0С объемы пен увеличиваются в 2,0-2,5 раза, что может быть связано с улучшением их растворимости.

Объемы генерируемых пен в растворах разной концентрации у реагентов, полученных в условиях 1:4-3, разные и по кратности пены, созданные за 30 с., различаются. В концентрированных растворах лучше генерируют пены растворы ТЭБ, ТМСБ и ТИАБ. (Таб.1).

Пены, генерированные в растворах всех синтезированных вспенивателей, по дисперсности отвечают требованиям, предъявляемым к пенам, применяемым при флотации медно- молибденовых руд. Они отвечают также по параметрам устойчивости, которая должна быть не очень высока, т.к. они должны обеспечить только проведение процесса флотации до перехода ценных компонентов руды в поверхностный пенный слой, и далее разрушаться. пенообразователь отход химический растворитель

В табл.1 представлены параметры, характеризующие качество пен, генерированных в 1 % - ных растворах ПАВ.

Таблица 1 Параметры, характеризующие качество пен, генерированных в 1 % - ных растворах синтезированных вспенивателей

Исследование эффективности действия синтезированных вспенивателей на флотационное обогощение медно-молибденовых руд.

Синтезированные ПАВ испытывались в лабораторных условиях в качестве вспенивателей при флотации медно-молибденовых руд месторож-дений Кальмакыр и Сари-Чеку. Были поставлены опыты как в открытом, так и в замкнутом (по принципу непрерывного процесса) циклах, результаты опытов оценивались по выходам концентратов. Именно такие испытания соз-данных реагентов дают единственно прямые результаты об их пригодности для применения при флотации руд с единовременной оценкой приемлемости (оптимальности) степени дисперсности создаваемых пен с их помощью.

Опыты поставлены по режиму медно-обогатительной фабрики (МОФ) АГМК: - тонина помола руды: +0,21 мм. - 6,0-8,9 %, - 0,071мм. - 58,7-64,0 %; расход в г/т ксантогената - 25,0, веретенного масла - 6,0, извести - 1200-1500 (активность 85,7 %) до рН - 10,5-11,5 ед.

Эффективность действия испытуемого пенообразователя оценивалась в сравнении с стандартным пенообразователем Т-92, используемом в настоя-щее время на АГМК. В опытах использованы разные партии руды, поэтому эффективность изученных вспенивателей в сравнении с Т-92 рассматривает-ся в каждом конкретном случае руды отдельно. При флотации тонину помола руды в пределах опыта, плотность пульпы, расход воздуха для создания пены выдерживали на одном уровне.

Влияние реагента 1,1,3 - триэтоксибутана (ТЭБ). По результатам усреднения данных 3х опытов в открытом цикле реагент ТЭБ 1:3-3 проявляет аналогичный эффект по извлечению меди, (88,14 %) что и вспениватель Т-92 (88,24 %) при одних и тех же расходах 40 г/т руды. В отличие от Т-92, под действием ТЭБ содержание меди в концентрате на 0,5 % больше, что свидетельствует об улучшении качества концентрата. Это очень важно с практической точки зрения.

Тенденция по улучшению качества концентрата сохраняется и в опытах по замкнутому циклу и распространяется также на содержание золота; в этих опытах содержание меди в концентрате увеличивается на 2,73 %, золота - на 3,5 %, а молибдена - сохраняется на одном уровне.

Таблица 2. Результаты лабораторных опытов по флотационному обогащению руды м. Кальмакыр в замкнутом цикле при совместном использовании Т-92 и ТЭБ

Исследована возможность совместного использования пенообразовате-лей Т-92 и ТЭБ, а также влияние на показатели флотации различных доз (расходов) реагентов при совместном применении двух собирателей, т.к. последнее может позволить уменьшить расход пенообразователя при сохранении или улучшении его эффективности.

Совместное применение реагентов Т-92 и ТЭБ приводит к повышению содержания металлов (меди, молибдена, золота) в концентрате (улучшение качества концентрата), а извлечение их остается на прежнем уровне, т.е. в условиях раздельного применения вспенивателей; извлечение молибдена при этом увеличивается существенно на - 6,4-6,9 % (табл. 2).

В этих исследованиях расход импортируемого стандартного вспенивателя Т-92 был сокращен на 30 г/т (с 40 г/т до 5-10 г/т), который был заменен предложенным ТЭБ - 1:3-3, что весьма важно с точки зрения решения задачи импортозамещения и имеет большое практическое значение.

Весьма интересен установленный факт о том, что частичная замена (на 30 %) применяемого совместно с пенообразователем собирателя (в нашем случае - бутилового ксантогената калия - БКК, аэрофлотом - бутиловым тиофосфатом калия - БТФ) при сохранении общего расхода собирателя (25 г/т) позволяет снизить расход Т-92 на одну треть, а ТЭБ-1:3-3 - в 2 раза при одновременном увеличении извлечения меди на 0,5 единицу. При этом также заметно улучшается качество концентрата за счет увеличения содержания в нем меди (с 14,00 % повышается до 16,8 %) и золота (с 17,8 % повышается до 21,5 %). Частичная замена БКК на БТФ, по-видимому приводит к углублению степени гидрофобизации поверхности частиц минералов, что способствует такому значительному уменьшению расходов пенообразователей.

Влияние реагентов серии ЭАФК. Исследования показали, что все разновидности синтезированного ЭАФК способны генерировать в растворе пены, позволяющие обеспечить извлечение (83,00-84,91 %) меди при флотации руды, близкое к извлечению (86,88 %) от действия Т-92. При переходе от ЭАФК - 1:2-3 к ЭАФК - 1:4-3, а также от расхода 40 г/т к расходу 60 г/т действие реагента несколько усиливается.

Действие ЭАФК - 1:4-6 на флотацию руд, содержащих различные коли-чества меди (от 0,17 до 0,48 %) оказалось различным. Так, реагент на флота-цию бедны по меди руд оказывает относительно более сильное воздействие, чем Т-92.

Под воздействием ЭАФК 1:4-6, в сравнении с Т-92, увеличиваются также выходы золота (3,90 %) и серебра (1,9 %), а выход молибдена, напротив, несколько уменьшается. Далее, при флотации руды с увеличением содержания в ней меди до 0,33 и 0,48 % (руда 7-8 секций и руда №25, соответственно), указанная разница по эффективности действия между ЭАФК - 1:4 и Т-92 несколько выравнивается с сохранением незначительного преимущества (на 0,4-0,9 %) Т-92.

Эта же картина наблюдается при загрублении помола руды (+0,2 мм - 25 %, - 0,071 мм - 50 %). Однако вспениватель ЭАФК 1:4-6 сохранияет свою конкурентоспособность с Т-92.

В опытах по флотации руд м. Кальмакыр в замкнутом цикле мы попытались с целью уменьшения расхода Т-92 частично заменить его вспенивателем ЭАФК - 1:4-6. Замена Т-92 реагентом ЭАФК на 30 % приводит к увеличению выхода меди и молибдена на 2,4 % при расходе смеси 60 г/т и на 1,6 и 0,5 %, соответственно, при расходе смеси 50 г/т.

Превосходящие Т-92 эффекты по извлечению меди и молибдена из руды получены при расходах смесей (50-60 г/т), больших чем расход стандартного вспенивателя (30 г/т). Однако это может быть вполне приемлемым, если учитывать, что в данном случае производится полная либо частичная замена пенообразователя (Т-92), приобретаемого на валюту, вспенивателем (ЭАФК), полученным на основе отхода местного производства, что может обеспечить полное либо частичное импортозамещение, приводящее к экономии валютных средств.

Поэтому, на основании этих исследований, вспениватели ЭАФК могут быть рекомендованы к применению в практике флотационного обогащения медно-молибденовых руд.

Влияние реагентов тримоноспиртбутана (ТМСБ) и триизоамилбутана (ТИАБ). Исследовано влияние на процесс флотации руд ТМСБ - 1:2-3, 1:3-3, 1:3-3 очищенный, 1:3-6 и 1:4-3, а также ТИАБ. Установ-лено, что с переходом от ТМСБ 1:2-3 к 1:4-3 его эффективность действия не-сколько ослабевает, по-видимому, из-за повышения содержания в нем наряду с основным продуктом также, продуктов, полученных в результате взаимо-действия с КФ примесных этилового, пропилового и др. спиртов, которые могут оказать ухудшающее действие на свойства образуемой пены. Опти-мальным эффектом действия обладает ТМСБ - 1:3-3 при расходе 40 г/т руды (извлечение меди 86,03 %), который почти аналогичен с эффектом действия Т-92 (извлечение меди 86,88 %). В опытах с другой партией руды по эффективности ТИАБ при том же расходе превосходит (84,31), Т-92 (84,13).

Таблица 3. Результаты лабораторных опытов на пробе руды м. Кальмакыр в замкнутом цикле на вспенивателей Т-92 и ТМСБ-1:3-3.