Физико-химические основы создания и применения новых реагентов для интенсификации флотационных процессов обогащения сульфидных полиметаллических руд

Проведены укрупненные лабораторные исследования по селективному разделению коллективного медно-свинцового концентрата, полученного из полиметаллической руды Артемьевского месторождения с применением ПФМ в цикле селекции. Действие ФМ сравнивалось с сульфитной технологией селекции, которая не дает качественного разделения медно-свинцового концентрата. Извлечение свинца в свинцовый концентрат составляет меньше 40 %.

Таблица 7 - Реакции окисления различных форм восстановителей и галенита в присутствии ПФМ

При использовании ПФМ (расход 3 кг/т) получен медный концентрат, содержащий 31% (вес.) меди; 2,7 % (вес.) свинца при извлечении меди 83,9 %. В свинцовом концентрате содержание свинца составляет 53,0 % (вес.), меди - 3,19 % (вес.) при извлечении свинца - 74,6 %. Новый депрессор галенита позволяет исключить из процесса селекции сульфит натрия (3-4 кг/т) и железный купорос (5-6 кг/т) и получить качественные разноименные концентраты с высоким извлечением.

4. Физико-химические основы получения наноразмерных активаторов и депрессоров, изучение их коллоидно-химических и флотационных свойств

Использование наноразмерных активаторов и депрессоров для интенсификации флотационных процессов является перспективным направлением на современном этапе развития технологических процессов. Поэтому были исследованы способы получения наноразмерного активатора гидроксида меди (II) и наноразмерного депрессора гидроксида цинка для сфалерита.

Найден оптимальный способ получения наноразмерного активатора на основе оксигидроксида меди (II) и депрессора - оксигидроксида цинка. Рентгенофазовым анализом и методом ИК-спектроскопии установлено, что активатор оксигидроксид меди (II), полученный из хлорида меди (II) и гидроксида натрия методом химической конденсации и депрессор оксигидроксид цинка находятся в трех формах: 1) в виде Cu₂(OH)₂CI₂, Zn₂(OH)₂CI₂; 2) в виде Cu(OH)CI, Zn(OH)CI и 3) в виде Cu₂(OH)₃CI, Zn₂(OH)₃CI. Также они могут существовать в виде многоядерных гидрокомплексов, в основном, биядерных комплексов следующего состава:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Для выяснения влияния ультразвуковой обработки на степень агрегации или дезагрегации частиц оксигидроксидов меди (II) и цинка были отобраны более устойчивые их коллоидные растворы различной массовой концентрации, разных соотношений реагирующих компонентов и осадки. Ультразвуковая обработка проводилась в течение 3 мин. с частотой 22 кГц. При этом обнаружено, что количество диспергированных частиц значительно увеличивается. Полученные золи диализировали и средние размеры частиц определяли спектрофотометрическим и электронномикроскопическим методами.

Исследована флотируемость сфалерита разработанными депрессорами и активаторами в зависимости от рН среды и их размеров. На рисунке 6 представлены результаты флотируемости сфалерита по цианидной технологии с применением сульфата цинка и цианида натрия и по бесцианидной технологии с применением депрессора сфалерита наноразмерного оксигидроксида цинка. Из приведенных данных видно, что в области рН = 8,5-12 в обоих случаях наблюдается стабильная депрессия сфалерита, но в случае применения оксигидроксида цинка депрессия на 3-4 % по извлечению хуже, чем при использовании сульфата цинка и цианида натрия.

На рисунке 7 представлены результаты флотируемости сфалерита при разном расходе нового наноразмерного активатора оксигидроксида меди (II). Опыты проводились при оптимальном рН=10. Из приведенных данных видно, что наилучшая флотируемость сфалерита наблюдается при расходе нового активатора 15 мг/л. Дальнейшее увеличение расхода активатора дает резкое снижение флотируемости сфалерита. Проведены исследования по определению оптимальных условий флотации при селекции полиметаллических руд в присутствии наноразмерного депрессора цинковых минералов оксигидроксида цинка в сравнении с цианидной технологией.

Было получено несколько наноразмерных депрессоров (№ 1,2,3,4). Три депрессора (№ 1,2,3) - отрицательно заряженные, один (№ 4) - положительный. Оптимальным является нанодепрессор № 4, цинк депрессируется на 81,4 %, извлечение меди и свинца в коллективный медно-свинцовый концентрат составляет 71,9 и 58,8 %, соответственно. При этом получен коллективный медно-свинцовый концентрат с содержанием меди - 13,8 %, свинца - 22,1 %.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проведены исследования по определению оптимальных условий флотации при селекции полиметаллических руд в присутствии наноразмерного активатора цинковых минералов оксигидроксида меди в сравнении с общепринятым активатором медным купоросом. Результаты опытов представлены в таблице 8. В результате опытов с применением традиционного активатора медного купороса получен цинковый концентрат, содержащий 33,85 % цинка при извлечении 91,2 %. Данный цинковый концентрат содержит 0,93 % меди и 1,6 % свинца. В случае использования наноразмерного активатора оксигидроксида меди установлен его оптимальный расход в основной цинковой флотации 200 г/т. В результате получен цинковый концентрат, содержащий 52,7 % цинка при извлечении 87,8 %. При этом цинковый концентрат содержит 0,8 % меди и 1,5 % свинца.

Таблица 8 - Результаты флотации полиметаллической руды Артемьевского месторождения с применением медного купороса и наноразмерного активатора

Активность оксигидроксида меди (II) и депрессирующая способность оксигидроксида цинка может быть объяснена следующими явлениями:

- во-первых, электростатическим притяжением положительно заряженных частиц к отрицательно заряженному минералу - сфалериту с образованием наноразмерных адсорбционных слоев;

- во вторых, закрепление в кинетическом режиме наноразмерного активатора или депрессора на поверхности минерала - сфалерита можно уподобить процессу изотермической возгонки (испарение) малых капель и конденсации пара на более крупных, который объясняется капиллярным явлением, т.е. в этом случае для твердых частиц «испарение» представляет растворение (поверхностных молекул) мелких частиц. С уменьшением размеров частиц доля таких поверхностных молекул возрастает. В результате происходит диффузия малых частиц с «растворенными» молекулами у поверхности к макрочастицам (крупным), имеющим изоморфную с мелкими частицами структуру. Идет как бы «поглощение» (коагуляция) мелких частиц крупными. Этот эффект усиливается в движущейся среде, когда среда обтекает крупную частицу, но радиус сечения захвата мелких частиц больше и это способствует их сближению с крупными.

Проведены работы по отработке замкнутой технологической схемы бесцианидного обогащения метаколлоидных руд с применением наноразмерного депрессора и активатора на примере руды Артемьевского месторождения. Результаты флотации представлены в таблице 9.

Таблица 9 - Результаты флотации полиметаллической руды Артемьевского месторождения с применением наноразмерных депрессора и активатора в замкнутом цикле

В результате проведения замкнутого цикла получен медно-свинцовый концентрат с содержанием меди 12,2 %, свинца - 20,8 %, цинка - 11,5 % при извлечении меди - 79,2 %, свинца - 83,7%; цинковый концентрат с содержанием цинка 45,3 % при извлечении 75,6 %.

5. Устойчивость полимерсодержащих дисперсных систем

Одним из важнейших факторов, оказывающих влияние на свойства ма-кромолекул в адсорбционных слоях, являются гидрофобность полимерных цепей. Увеличение гидрофобности цепей катионных полиэлектролитов приводит к росту адсорбции их макромолекул на поверхности иодида серебра и полистирольного латекса и связанному с нею изменению электрокинетического по-тенциала, смачиваемости водой этих частиц, а также устойчивости указанных выше дисперсий. Установлено, что ассоциация катионного полиэлектролита с анионным ПАВ на границе раздела твердое тело-вода сопровождается снижением (вплоть до перезарядки) -потенциала частиц золя и латекса и изменением их сродства к дисперсионной среде. Это приводит к заметному усилению флокулирующего действия полиэлектролитов, а в области перезарядки частиц - усилению стабилизирующего действия макромолекул. На основании изучения спектрофотометрических, вискозиметрических и электрокинетических характеристик полистирольного латекса в присутствии катионных полиэлектролитов различной природы и их комплексов с поликислотами установлено, что нарушение устойчивости латекса происходит как за счет снижения заряда и потенциала частиц, так и вследствие образования мостичных связей и гетерокоагуляции. Исследовано влияние полиакриловой (ПАК) и полиметакриловой (ПМАК) кислот, полиэтиленгликоля (ПЭГ) и их композиции на устойчивость отрицательно заряженного монодисперсного безэмульгаторного полистирольного латекса. Показано, что с ростом молекулярной массы ПЭГ и гидрофобности полимерных цепей слабых полимерных кислот адсорбция их макромолекул на поверхности частиц полистирольного латекса увеличивается. Установлено, что синергизм флокулирующего действия поликомплексов ПАК-ПЭГ и ПМАК-ПЭГ обусловлен образованием мостичных связей при больших межчастичных расстояниях. Такое предположение подтверждено оценкой толщины адсорбционных слоев на основе электрофоретических измерений. При этом для ПЭГ толщина адсорбционных слоев на поверхности латекса составила 9-11 нм. Толщина адсорбционных слоев смесей, например, ПЭГ-ПМАК в области n = [ПЭГ]/[ПАК] = 0,3 - 0,6 составила 14-19 нм. Предпринята попытка количественного учета вклада энергии отталкивания, обусловленного наличием полимерной оболочки, в суммарную энергию взаимодействия коллоидных частиц, содержащих адсорбированный ПЭГ, ПАК, и смеси ПАК-ПЭГ и ПМАК-ПЭГ. Расчет изменения свободной энергии системы, связанной с взаимодействием адсорбированных полимерных цепей, проведен по теории Хесселинка, Врия и Овербека, учитывающей экспоненциальный характер распределения плотности сегментов адсорбированных петель с расстоянием. Установлено, что на сравнительно малых межчастичных расстояниях значительную роль играет осмотический эффект, обусловленный повышением концентрации сегментов адсорбированных макромолекул в области их перекрывания. На более далеких расстояниях основную роль играют конфигурационные эффекты, связанные с уменьшением числа конформации полимерных цепей в области перекрытия из-за ограничения степеней их свободы.

С целью проверки изложенных теоретических выводов было изучено влияние электролитов на устойчивость полистирольного латекса в присутствии ПЭГ, ПМАК и их комплексов. Между результатами адсорбционных измерений и опытов по стабилизации имеется полная корреляция: чем лучше данный образец адсорбируется, тем при меньшей его концентрации в золе наступает рост коагулирующих концентраций противоионов.

Известно, что наиболее действенным способом повышения эффективности процессов разделения твердой и жидкой фаз (осветления, сгущения, фильтрования и обезвоживания) является применение синтетических полимерных флокулянтов. Наибольшего количества флокулянтов требует операция обезвоживания концентратов, тонкодисперсных шламов, отходов флотации на ленточных фильтр-прессах. В связи с этим были проведены опыты по фильтрации свинцового и цинкового концентратов на лабораторном вакуум-фильтре в отсутствии и в присутствии смесей полиэтиленоксида (ПЭО) и карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) при их мольном соотношении 1:1. При фильтрации свинцового концентрата с плотностью 42 % был получен положительный эффект при расходе флокулянта 16-45 г/т. В случае фильтрации цинковых концентратов с плотностью 38 % хорошие результаты были получены при расходе 15-56 г/т.

При сравнении с контрольными опытами без использования реагентов, при добавлении флокулянта производительность фильтров при обезвоживании свинцового концентрата увеличилась на 29 % при влажности 19-21 %, а цинкового концентрата - на 22 % при влажности 17,3-18,4 %. Результаты укрупненных лабораторных испытаний показали увеличение производительности фильтра на 20-30 % и достижение легкого съема осадка с поверхности фильтра.

Заключение

Краткие выводы по результатам диссертационных исследований

1 Квантово-химическим методом предсказана реакционная способность новых сульфгидрильных флотореагентов гетероциклического строения по сравнению с ксантогенатами. На основе изучения коллоидно-химических характеристик сульфгидрильных флотореагентов тетрагидропиранового ряда серии КСК установлено, что они обладают одновременно пенообразующими и собирательными свойствами. По усилению этих свойств реагенты можно расположить в следующий ряд: КСК-3 < КСК-5 < КСК-6 < КСК-7 < КСК-9. Показано, что новые флотореагенты обладают двойственной функцией - основная часть молекул, адсорбируясь на границе жидкость-газ является пенообразователем, а другая часть, закрепляясь на поверхности минерала ксантогенатной группой проявляет собирательные действия.

2 Установлено, что при мольном соотношении 1:1 смеси БКс и ДЭДК достигается наиболее благоприятное дисперсионное взаимодействие углеводородных радикалов, которое выражается в усилении гидрофобизирующего действия композиционного реагента. Гидрофобизирующее действие индивидуальных аэрофлотов, вспенивателя и смесевого аэрофлота, синтезированного из смеси нормального и изостроения спиртов, оценено кинетическими и термодинамическими характеристиками адсорбции их на границе раздела жидкость-газ. Установлено, что наибольшей скоростью установления равновесия на границе жидкость-газ обладают аэрофлоты изостроения и смесевой аэрофлот, соответственно у них сильнее выражены собирательные свойства. Флотационные исследования золотосодержащей руды Тишинского месторождения с использованием смесевого аэрофлота показали, что извлечение золота во флотационный концентрат возросло на 3,1%, а качество повысилось на 8,5% при снижении расхода вспенивателя на 50 %.

3 Разработаны комплексообразующие флотореагенты, обладающие свойством образовывать металламинные комплексы, и, одновременно, способные изменить заряд пузырьков, интенсифицирующих процесс флотации. Показано, что флотируемость сульфидных минералов в присутствии Б-ТЭТА зависит от концентрации сульфидных ионов в системе и от изменения потенциала минеральной поверхности, соответствующего максимальной физической адсорбции Б-ТЭТА. Селективную флотацию сульфидных минералов можно регулировать по величине разности значений потенциалов их поверхностей. Установлен механизм взаимодействия БКс в сочетании с БПЭПА с поверхностью золотосодержащих минералов и самородного золота, заключающийся в образовании комплексного соединения - БКс-БПЭПА золота (I) на поверхности самородного золота и БКс-БПЭПА железа (II) на поверхности пирита. Использование их оптимальной смеси позволяет повысить извлечение золота во флотационный концентрат до 3 % при снижении расхода БКс на 18-20 %.

4 При использовании в цикле селекции коллективного медно-свинцового концентрата ФМ содержание меди в медном концентрате по сравнению с сульфитной технологией увеличивается с 26,7 до 30,8 %; содержание свинца в медном концентрате уменьшается с 12,7 до 5,3 %. Извлечение меди в медный концентрат составляет 82,4 %. Содержание свинца в свинцовом концентрате по сравнению с сульфитной технологией увеличивается с 43,5 до 51,8 %; содержание меди в свинцовом концентрате 1,57 %. Извлечение свинца в свинцовый концентрат составляет 74 %. Использование ПФМ при разделении медно-свинцового концентрата позволяет исключить из процесса флотации железный купорос и сульфит натрия. Полученные результаты показали, что применение ПФМ существенно улучшает показатели селективного разделения коллективного медно-свинцового концентрата на медный и свинцовый концентраты по сравнению с сульфитной технологией.

5 Установлено, что предлагаемый наноразмерный депрессор - оксигидроксид цинка не уступает по депрессирующему действию базовым депрессорам - сульфату цинка и цианиду натрия, при этом расход нового депрессора в 1,5 раза меньше по сравнению с классическим депрессором. Показано, что в случае применения нового активатора - оксигидроксида меди (II) извлечение сфалерита составило 85,9 %, тогда как при применении медного купороса - 82,7 %, а без активатора - 76,06%. Активизирующее действие наноразмерного оксигидроксида меди (II) и депрессирущая способность оксигидроксида цинка объяснены электростатическим притяжением положительно заряженных частиц к отрицательно заряженному минералу - сфалериту с образованием наноразмерных адсорбционных слоев.

6 Установлено, что неионные полимеры и анионные полиэлектролиты, адсорбируясь на нескольких частицах, вызывают их слипание по механизму "мостикообразования", тогда как в случае сильно заряженных катионных полиэлектролитов дестабилизация происходит в основном за счет нейтрализации поверхностного заряда и потенциала частиц. Также было показано, что в зависимости от плотности заряда макромолекул, степени жесткости макромолекулярной цепи, концентрации электролитов в системе и содержания дисперсной фазы может иметь место переход от одного механизма флокуляции к другому.

7 Проведены опыты по фильтрации свинцового и цинкового концентратов на лабораторном вакуум-фильтре в отсутствии и в присутствии смесей ПЭО и КМЦ при их мольном соотношении 1:1. При сравнении с контрольными опытами без использования реагентов, при добавлении флокулянта производительность фильтров при обезвоживании свинцового концентрата увеличилась на 29% при влажности 19-21%, а цинкового концентрата - на 22% при влажности 17,3-18,4 %. Результаты испытаний показали увеличение производительности фильтра на 20-30 % и достижение легкого съема осадка с поверхности фильтра.

Оценки полноты решения поставленных задач. На основании результатов физико-химических, коллоидно-химических и квантово-химических исследований созданы и использованы флотореагенты, модификаторы и композиционные флокулянты для интенсификации флотационного обогащения сульфидных полиметаллических руд Артемьевского, Шалкиинского, Текелийского месторождений, золотосодержащих руд Акбакайского, Тишинского месторождений и медной руды Жезказгана. Задачи, поставленные при обосновании направления и этапов исследования, выполнены полностью.

Разработка рекомендаций и исходные данные по конкретному использованию результатов. Данные, полученные в результате укрупненно-лабораторных испытаний с использованием созданных флотореагентов, модификаторов и композиционных флокулянтов на полиметаллических рудах Артемьевского, Шалкиинского, Текелийского месторождений, золотосодержащих рудах Акбакайского, Тишинского месторождений и медной руде Жезказгана достаточны для промышленного испытания и внедрения в горно-обогатительные отрасли Казахстана.

Оценка технико-экономического уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной области. Экономический эффект при переработке 1 млн. т полиметаллической руды в год по предлагаемой технологии с применением ферромагнитного материала (при разделении коллективного медно-свинцового концентрата) составит 24,6 млн. долларов США. Расчет условного экономического эффекта показывает, что прибыль при переработке 1 млн. т золотосодержащей руды в год с применением смесевого аэрофлота составит 14,7 млн. долларов США.

Оценка научного уровня выполненной работы в сравнении с лучшими достижениями в данной области. Диссертационная работа и представленные в ней результаты соответствуют современному научно-техническому уровню. Технические решения, полученные в диссертации, защищены 5 предпатентами, 3 инновационными патентами, 1 патентом.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ

1 Тусупбаев Н.К., Мусабеков К.Б., Наурызбаева Р.Н. Влияние водорастворимых полимеров и ПАВ на устойчивость минеральных суспензий //Сб. получение и применение промывочных и тампонажных дисперсий в бурении. Наукова думка.- Киев, 1984. - С.131-136.

2 Тусупбаев Н.К., Мусабеков К.Б., Айдарова С.Б., Мырзахметов М., Абитаев М.Т., Курбакова Г.Г. Применение новых флокулянтов на обогатительной фабрике ПО «Балхашмедь» //Цветная металлургия, 1991. - С.24-25.

3 Мusabekov K.B., Tussupbayev N.K., Kudaіbergenov S.E. Іnteractіon of synthetіc polyampholytes wіth dіsperse partіcles //Macromol. Chem. Phys. -1998.- V. 199. - P.401-408.

4 Tussupbayev N.K. Multicomponent hydrodisppersions //International microsymposium «Colloids and surfaces».- Almaty, 1998.-P. 17-18.

5 Тусупбаев Н.К. Влияние дифильных полиэлектролитов на устойчивость гидродисперсий //Вестник КазГУ.- Сер. хим., 1998.- № 3.- С.9 -15.

6 Тусупбаев Н.К. Устойчивость гидродисперсии в присутствии катионных полиэлектролитов и ПАВ //Вестник КазГУ.-Сер. хим., 1998.- № 3. - С.16-20.

7 Тусупбаев Н.К., Айнакулова Ж.М., Боранбаев Б.Ж., Дармагамбетова К., Бусурманова А.Ч., Мусабеков К.Б., Устойчивость гидродисперсий в присутствии поликомплексов //Материалы XVI Менделеевского съезда по общей и прикладной химии.- Москва, 1998. - С.221-222.

8 Тусупбаев Н.К. Изучение адсорбции и структуры адсорбционного слоя полиэтиленгликоля и его комплексов с анионными полиэлектролитами на полистирольном латексе //Наука и техника Казахстана, 2002.- № 1. - С. 103-111.

9 Тусупбаев Н.К. О механизме стабилизации полистирольного латекса добавками полиэтиленгликоля и его комплексов с анионными полиэлектролитами //Наука и техника Казахстана, 2002.- № 1. - С.111-118.

10 Предпатент 11405 РК. Способ осветления суспензии красных шламов /Тусупбаев Н.К., Мусабеков К.Б., Дармагамбетова К.Х.; опубл. 12.08.2001; бюл. № 4.

11 Предпатент 12380 РК. Способ очистки шахтных вод от ионов тяжелых металлов /Тусупбаев Н.К., Муздыбаева Ш.А., Айдарова С.Б., Мусабеков К.Б.; опубл. 17.12.2002; бюл. № 12.

12 Тропман Э.П., Тусупбаев Н.К., Троеглазова А.В., Семушкина Л.В., Абдыкирова Г.Ж., Михайлов А.М., Турысбеков Д.К. Синтез диалкилдитиофосфорных кислот на основе бутилового спирта и фракции спиртов R-C₄H₉-C₃H₇-C₆H₁₃ //Труды Международной конференции Металлургия ХХI века - состояние и стратегия развития. - Алматы, 2006. - С.125-130.

13 Абдыкирова Г.Ж., Кенжалиев Б.К., Тусупбаев Н.К., Фетисова Р.П., Биттеев А.Б., Абдиев К.Ж. Сорбция бутилового ксантогената и модифицирующей добавки бутилполиэтиленполиамина на поверхности золотосодержащих минералов //Труды Международной конференции Металлургия ХХI века - состояние и стратегия развития. - Алматы, 2006. - С. 153-155.

14 Предпатент 18442 РК. Способ флотации золота из хвостов гравитационного обогащения упорной золотосодержащей руды /Тусупбаев Н.К., Абдыкирова Г.Ж., Биттеев А.Б., Абдиев К.Ж., Фетисова Р.П., Турысбеков Д.К., Сажин Ю.Г., Калдыбаева Ж.А., Акурпекова А.К., Кенжалиев Б.К.; опубл. 15.05.2007; бюл. № 5.

15 Тропман Э.П., Тусупбаев Н.К. Физико-химические свойства новых реагентов-собирателей //Сб. научных трудов ВНИИцветмет. - Инновационные разработки для горно-металлургической промышленности.- Усть-Каменогорск, 2007. -С.67-71.

16 Tusupbaev N.K. Develop of non-cyanide technology of metal-colloid ore-dressing by using nanosize adjuvants and depressors //III International Conference on Colloid Chemistry and Physicochemical Mehchanics. Dedicated to the bicentennial of discovery of electrokinetic phenomena by F.F. Reuss. URSS Моscow, 2008. -P.87-88.

17 Предпатент 19554 РК. Способ переработки труднообогатимой тонковкрапленной свинцово-цинковой руды /Бектурганов Н.С., Турысбеков Д.К., Тусупбаев Н.К., Семушкина Л.В., Абдыкирова Г.Ж., Сагимбекова Н.Б., Муханова А.А., Фетисова Р.П., Кенжалиев Б.К., Кожахметов Т.И.; опубл. 16.06.2008; бюл. № 6.

18 Тусупбаев Н.К., Семушкина Л.В., Шаутенов М.Р., Cулейменова У.Я., Калиева Р.С., Онаев М.И. Исследование пенообразующей способности нового флотореагента тетрагидропиранового ряда //Вестник КазНТУ, 2008.- № 5. - С. 152-156.

19 Бектурганов Н.С., Тусупбаев Н.К., Семушкина Л.В., Турысбеков Д.К., Калдыбаева Ж.А. Использование нового сульфгидрильного пенообразователя при селективном разделении меди и свинца //Новости науки Казахстана, 2008.- № 3.- С. 62-65.

20 Турысбеков Д.К., Бектурганов Н.С., Тусупбаев Н.К., Семушкина Л.В. Технология применения композиционного реагента при флотации полиметаллических руд //Новости науки Казахстана, 2008.- № 3.- С. 66-69.

21 Бектурганов Н.С., Тусупбаев Н.К., Семушкина Л.В., Турысбеков Д.К., Калиева Р.С., Шаутенов М.Р., Нурахметова Г.Б. Разделение коллективного медно-свинцового концентрата с новым модификатором - катализатором окисления //Горный журнал Казахстана, 2008.-№ 8.-С. 9-13.

22 Тусупбаев Н.К. О возможном механизме депрессии галенита с помощью парамагнитного материала //Комплексное использование минерального сырья, 2008.- № 6.- С. 49-55.

23 Тусупбаев Н.К. Коллоидно-химические и депрессирующие характеристики наноразмерного оксигидроксида цинка //Комплексное использование минерального сырья, 2008.- № 6.- С. 56-65.

24 Предпатент 20209 РК. Cпособ разделения медно-свинцового концентрата /Тусупбаев Н.К., Бектурганов Н.С., Турысбеков Д.К., Семушкина Л.В., Муханова А.А., Калдыбаева Ж.А.; опубл. 17.11.2008; бюл. № 11.

25 Тусупбаев Н.К. Устойчивость гидродисперсий аэросила в присутствии полиэлектролитов и их комплексов //Узбекский химический журнал, 2008.- № 2.- С. 18-22.

26 Тусупбаев Н.К. Устойчивость полимерсодержащих дисперсных систем //Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 4, 2008.- Вып.3. - С.95-103.

27 Тропман Э.П., Тусупбаев Н.К., Михайлов А.М., Арабаев Р.А. Влияние некоторых физико-химических характеристик на флотационные свойства диалкилдитиофосфатов, полученных путем комбинирования исходного сырья //Цветные металлы, 2008.- № 5.- С.15-17.

28 Aidarova S.B., Tussupbayev N.K., Musabekov K.B., Sharipova A. The coagulation features of latex nanoparticles //5th International Con-ference Interfaces Against Pollution 2008, Kyoto, Japan, June 1-4.- 2008.-Р.210.

29 Инновационный патент 21101 РК. Способ переработки полиметаллической медно-свинцово-цинковой руды /Бектурганов Н.С., Тусупбаев Н.К., Калугин С.Н., Семушкина Л.В., Калдыбаева Ж.А.; опубл. 15.04.2009; бюл. № 4.

30 Инновационный патент 22030 РК. Способ флотации полиметаллической медно-свинцово-цинковой руды /Бектурганов Н.С., Тусупбаев Н.К., Калугин С.Н., Семушкина Л.В., Калиева Р.С., Сулейменова У.Я., Кайржанова Н.С., Калдыбаева Ж.А.; опубл. 15.12.2009; бюл. № 12.

31 Тусупбаев Н.К., Семушкина Л.В., Калиева Р.С., Кайржанова Н.С., Сулейменова У.Я. Применение экологически безопасного наноразмерного активатора сфалерита при флотации полиметаллической руды //«Энерготехнологии и ресурсосбережение».- Одесса, 2009. - № 6.- С. 46-48.

32 Абдыкирова Г.Ж., Тусупбаев Н. К., Шоинбаев А.Т., Фетисова Р.П., Сулейменова У.Я., Кшибеков Б.Д. Влияние активирующей добавки на флотируемость мономинералов золотосодержащей руды //Сб. научных трудов АО «ЦНЗМО».- Металлургия, обогащение, материаловедение, 2009.- Вып.1.- С.149-153.

33 Бектурганов Н.С., Тусупбаев Н. К., Калугин С.Н., Шоинбаев А.Т., Семушкина Л.В., Калиева Р.С., Калдыбаева Ж.А., Сулейменова У.Я. Действие нового флотационного реагента на флотацию полиметаллических сульфидных руд //Сб. научных трудов АО «ЦНЗМО».- Металлургия, обогащение, материаловедение, 2009.- Вып.1.-С.145-148.

34 Бектурганов Н.С., Тусупбаев Н.К., Сёмушкина Л.В., Калиева Р.С., Кайржанова Н.С., Омарова К.И. Экологически безопасный наноразмерный активатор сфалерита на основе оксигидроксида меди //Труды VII Конгресса обогатителей стран СНГ.- Москва, 2009.-2 с.

35 Бектурганов Н.С., Тусупбаев Н. К., Турысбеков Д. К., Сёмушкина Л.В., Муханова А.А., Мухамедилова А.М. Селекция медно-свинцового коллективного концентрата Артемьевского месторождения с использованием катализатора окисления //Материалы VII Конгресса обогатителей стран СНГ.- Москва, 2009 г.- 2 с.

36 Бектурганов Н.С., Тусупбаев Н. К., Сёмушкина Л.В., Калиева Р.С., Турысбеков Д. К., Калдыбаева Ж.А. Применение нового флотореагента тетрагидропиранового ряда во флотации полиметаллических сульфидных руд //Материалы VII Конгресса обогатителей стран СНГ.- Москва, 2009 г.- 2 с.

37 Бектурганов Н.С., Тусупбаев Н.К., Сёмушкина Л.В., Калиева Р.С. Коллоидно-химические и флотационные характеристики новых флотореагентов тетрагидропиранового ряда //Цветные металлы, 2010. - № 4. - С. 29-32.

38 Бектурганов Н.С., Тусупбаев Н.К., Турысбеков Д.К., Семушкина Л.В., Муханова А.А. Влияние парамагнитных материалов на селекцию коллективного медно-свинцового концентрата //Цветные металлы, 2010.-№ 4. - С. 26-28.

39 Тусупбаев Н.К., Бектурганов Н.С., Турысбеков Д.К., Семушкина Л.В., Муханова А.А., Калдыбаева Ж.А. Способ разделения медно-свинцового концентрата /Заключение о выдаче Инновационного патента РК от 22.06.2010 г.

40 Инновационный патент 22496 РК. Способ обогащения сульфидных полиметаллических руд /Тропман Э.П., Тусупбаев Н. К., Грицай С.Г., Вохрышева Л.Е.; опубл. 17.05.2010; бюл. № 5.

41 Тусупбаев Н.К., Семушкина Л.В., Ержанова Ж.А., Билялова С.М. Новый парамагнитный депрессор для селекции медно-свинцового концентрата полиметаллической руды Артемьевского месторождения. - Труды Международной научно-практической конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья», Екатеринбург. «Уральский государственный горный университет», 13-17 апреля 2010.- С.166-169.

42 Тусупбаев Н.К. Особенности действия бутилтриэтилентетрамина при селективной флотации сульфидных минералов.- «Энерготехнологии и ресурсосбережение», Одесса, 2010. - № 5.-С.45-49.

Т?сіпбаев Несіпбай ?уанды??лы

ЖА?А РЕАГЕНТТЕРДІ ЖАСАУды? ФИЗИКА-ХИМИЯЛЫ? НЕГІЗі Ж?НЕ СУЛЬФИДТІ полиметалды КЕНДЕРДІ ФЛОТАЦИЯЛЫ? БАЙЫТУ ?РДІСІН ?АР?ЫНДАТУ ?шін ?ОЛДАНУ

Диссертациялы? ж?мыс физика-химиялы? негіздеріне с?йене отырып флотореагенттер, т?рлендіргіштер ж?не флокулянттарды жасап ж?не оларды сульфидті полиметалды кендерді флотациялы? байыту ?рдісін ?ар?ындату ?шін ?олдану?а арнал?ан.

Тетрагидропиран ?атарыны? КСК сериялы сульфгидрилді флотореагенттеріні? коллоидты-химиялы? сипаттамаларын аны?тау негізінде, олар?а бірден к?бікт?згіштік ж?не жина?ышты? ?асиеттер т?н екендігі аны?талды. Квантты-химиялы? ?діспен жа?а сульфгидрилді флотореагенттерді? ксантогенаттармен салыстыр?анда?ы реакциялы? ?абілеттіліктері болжанды.

Бутил ксантогенаты (БКс) мен диэтилдитиокарбаматты? молдік ?атынасы 1:1 шамасында к?мірсутекті радикалдарды? дисперсиялы? ?рекеттесуіні? е? ?олайлы жа?дайда болатынды?ы композициялы? реагентті? гидрофобтануыны? к?шеюі ар?ылы бай?алды. Б?л ?сер жекелеген компоненттерді? ж?не оларды? ?оспаларыны? с?йы?ты?-газ шекарасында адсорбциялану ?абатында жина?талу коэффициентіні? т?жірибелік м?ндермен есептеленуі ар?ылы ?осымша д?лелденді. ?алыпты ж?не изо??рылымды спирттер ?осындыларынан синтезделген жекеленген ж?не ?оспалы аэрофлоттарды? гидрофобтануы, оларды? с?йы?ты?-газ шекарасында адсорбциялануыны? кинетикасымен ба?аланды. Б?л ??былыстар синергетикалы? п?рменділікті? бай?алуымен байланысты болуы м?мкін.

Металламинді кешен т?зумен ?атар флотация ?рдісін ?ар?ындата алатын о? та?балы к?бік т?зе алатын ?абілеті бар кешен т?згіш флотореагенттер жасалынды. Сульфидті минералдарды? бутил?шэтилентетрамин (Б-?ЭТА) ?атысуында флотациялануы ж?йедегі сульфид иондарыны? концентрациясы мен Б-?ЭТА-ні? физикалы? адсорбциялануыны? максималды шамасына с?йкес келетін, минерал беті потенциалыны? ?згеруіне байланысты екендігі к?рсетілді. Сульфидті минералдарды? та?дамалы б?лінуін, оларды? беттік потенциалдар м?ндеріні? айырмашылы?ы ар?ылы реттеуге болатыны к?рсетілді.

Бутил ксантогенатыны? бутилполиэтиленполиаминмен (БПЭПА) композициясы алтын??рамды ж?не алтын минералдарыны? бетімен ?рекеттесуіні? механизмі оларды? бетінде БКс-БПЭПА алтын (I) ж?не БКс-БПЭПА темір (II) - кешенді ?осылыстар т?зілуімен т?сіндірілетіні на?тыланды. Оларды? ?оспасыны? о?тайлы жа?дайын ?олдану, алтын??рамды концентрат?а алтынны? б?лінуін 3 %-?а к?теретіні, сонымен ?атар бутил ксантогенатыны? шы?ыны 18-20 %-?а т?мендейтіні к?рсетілген.

Ортаны? рН м?ні 5,5-6,5 шамасында галенитті? тиімді бас?ышы ж?не ж?йені? ?р т?рлі тоты?сыздандыр?ыштарыны? тоты?тыр?ышы бола алатын ферромагнитті материал дайындалды. Оны? тоты?тыр?ыш ?абілеті ?алыпты жа?дайда галенит ж?не ?р т?рлі тоты?сыздандыр?ыштар?а ?атысты термодинамикалы? есептеулермен д?лелденді. Галенитті? жа?а бас?ышын ?олдану, та?дамалы б?ліну ?рдісінен натрий сульфиті мен темір купоросын алып тастап, б?лінуі жо?ары ?рі сапалы ?рт?рлі концентраттар алу?а м?мкіндік беретіні к?рсетілді. Мыс бойынша б?лінуі 83,9 %-ды ??райтын, мысты? м?лшері 31 % (мас.), ?ор?асын 2,7 % (мас.) болатын мыс концентраты ж?не ?ор?асын бойынша б?лінуі - 74,6 % ??райтын, ?ор?асынны? м?лшері 53,0 % (мас.), мыс - 3,19 %-ды (мас.) болатын ?ор?асын концентраты алынды.

Ал?аш рет бас?ышты? ж?не белсендіргіштік ?абілеті жа?ынан д?ст?рлі реагенттер - мырыш сульфаты мен натрий цианиді ж?не мыс купоросынан кем т?спейтін, мырыш минералы - сфалериті? нано?лшемді бас?ышы - мырыш оксигидрооксиді мен нанобелсендіргіш - мыс (II) оксигидрооксиді синтезделді. Сонымен ?атар жа?а бас?ыш пен белсендіргішті? шы?ыны негізгі реагенттерге ?ара?анда технологиялы? к?рсеткіштерді жа?сарта отырып, 1,5-4 есе аз ж?мсалады. Жа?а нанобелсендіргіш - мыс (II) оксигидрооксидін ?олдан?анда сфалеритті? б?лінуі 85,9 %, ал мыс купоросын ?олдан?анда оны? б?лінуі 82,7 %-ды, белсендіргішті ?олданба?анда 76,06 %-ды ??райтыны к?рсетілген. Коллоидты-химиялы? к?рсетулер негізінде реагенттерді? белсендіргіш ж?не бас?ышты? ?абілеттеріні? механизмі аны?талды.

Таби?аты ?рт?рлі суда еритін полимерлерді? макромолекуларыны? заряды мен дифильдігін т?рлендіру ж?не алмастырып ?осу ар?ылы композициялы? ж?не ??рылым т?зуші флокулянттар жасалынды. ?р т?рлі ?лгідегі дисперстік ж?йелерді? (латекстер, к?міс иодиді, аэросил) жо?арыда айтыл?ан реагенттерді? ?атысуында флокуляциялау механизмі аны?талды. Макромолекулалар заряды ты?ызды?ына, макромолекулалы? тізбекті? ?аттылы? д?режесіне, ж?йедегі электролиттер концентрациясына ж?не дисперстік фазаны? м?лшеріне байланысты флокуляция механизмдеріні? ауысу м?мкіндігі к?рсетілді. Дайындал?ан флокулянттар, байыту ?німдерін ?оюландыру мен с?зу ?рдісінде ?оюлану жылдамды?ын ?сіретініні, с?згіш матаны? ?німділігін 20-30 %-?а жо?арылататыны ж?не с?згіш бетінен ш?гіндіні? о?ай ажыратылатыны к?рсетілді.

Диссертацияда?ы техникалы? шешілімдер 5 алдын-ала патент, 3 инновациялы? патент ж?не 1 патенттермен ?ор?ал?ан.

?сыныл?ан, ферромагнитті материалды ?олдану технологиясы бойынша бірікті мыс-?ор?асын концентратын б?лудегі экономикалы? тиімділік 24,6 млн. америкалы? долларды ??райтыны есептелген. Экономикалы? тиімділікті? шартты есептеулері 1 млн. тонна алтын??рамды кенді ?оспалы аэрофлотты ?олданып ??дедегенде 14,7 млн. америкалы? доллар табыс келетіндігі к?рсетілді.

Tussupbayev Nessipbay Kuandykovich

PHYSICAL CHEMICAL BASES OF THE DEVELOPMENT AND APPLICATION OF THE AGENTS FOR THE INTENSIFICATION OF THE FLOTATION IN THE COMPLEX SULPHIDE ORES CONCENTRATION

The aim of this study is the development of flotation agents, modifiers and flocculants for the intensification of the flotation in the complex sulphide ores concentration.

We have synthesized the new series (named KSK) of sulfhydryl flotation agents. The colloidal chemical study showed that they possess as frother, as collector properties. The quantum chemical study of the electronic structure of the KSK series agents revealed intriguing details of their reactivity.

We found an optimal molar ratio (1:1) of butyl xanthogenate (BX) and diethyldithiocarbamate, when dispersion interaction between their non-polar groups is the strongest, which in turn increases hydrophobic effect of the composite. The effect was estimated indirectly from the calculation of the packing coefficient of separate components and their mixture in adsorption layer of the liquid-gas phase boundary from experimental data. Hydrophobic effect of the distinct flotation agents and the combined agent, obtained by mixing n- and i-alcohols, was estimated from the kinetics of their adsorption at the liquid-gas phase boundary. The synergetic effect was observed for the combined agent.

We synthesized unique flotation agents, which, on one hand, can form amine complexes with metal ions, and on the other, they can form positively charged bubbles intensifying the flotation. We showed that the flotability of sulphide minerals in the presence of butyltriethylamine (B-TEA) depends on the concentration of sulphide ions in the system, as well as, on the change of potential of mineral surface, corresponding to the maximum of adsorption of B-TEA, but pH independent. The selectivity of the sulphide minerals flotation can be controlled via difference in potentials of their surfaces.

The mechanism of interaction between combination of BX and butylpolyethylenepolyamine (BPEPA) and the surface of gold minerals and native gold was established. They form a complex compound BX-BPEPA of gold (I). Similar complex BX-BPEPA of iron (II) is formed on the surface of pyrite. The BX and BPEPA combination utilization raised gold extraction to 3%, at simultaneous decrease of BX rate by 18-20%.

We created a ferromagnetic material, which effectively depresses galena in pH range 5.5-6.5 and oxidizes a series of reductants in the system. The oxidative capacity of the material towards the reductants was confirmed by thermodynamic calculations.

The use of the new galena depressant makes possible to exclude sodium sulphite and copperas from the selection process and to produce high-quality concentrates. The new copper concentrate contains 31% (mass percentage) of copper; 2.7% of lead with the extraction degree of copper at 83.9%. The lead concentrate contains 53.0% of lead; 3.19% of copper with the extraction degree of lead at 74.6%.

For the first time the nanosized depressant (zinc oxyhydroxide) and activator (copper (II) oxyhydroxide) of sphalerite were synthesized. They demonstate an efficiency comparable to the widely used depressant (zinc sulphate and sodium cyanide) and activator (copper sulphate). The important result is that the rate of the new agents is decreased by 1.5-4 times at the simultaneous enhancement of the technological indicators. The new activator increases the extraction of sphalerite to 85.9 %, while copper sulphate gives 82.7%, without activator this number drops to 76.06%. The activation and depression mechanisms were established on the basis of colloidal chemical analysis.

The new composite flocculants were created by the combination and modification of water-soluble polymers of different nature, amphiphilicity and the charge of the macromolecule. We found the mechanisms of flocculation of model disperse systems (latex, silver iodide, aerosil) in the presence of the newly synthesized reagents. We demonstrated that depending on the charge density of the macromolecules, macromolecular chain hardness, electrolyte concentration and disperse phase composition one mechanism can prevail over the other. The new flocculants show a high rate of thickening, increase in efficiency of fabric filter by 20-30% and easier precipitate removal from the filter.

Technical solutions developed in the thesis are protected by 5 prepatents, 3 innovational patents and 1 patent.

The economic effect of the processing of 1 MLN t. of complex ore by the technology using the ferromagnetic material in the separation of copper-lead concentrate is 24.6 MLN of US dollars per year.

The economic effect of the processing of 1 MLN t. of gold ore by using combined flotation agent is 14.7 MLN of US dollars per year.

Размещено на Allbest.ru