CC BY
3
ГИАБ. Горный информационно-аналитический бюллетень / MIAB. Mining Informational and Analytical Bulletin, 2023;(12):123-138 ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ / ORIGINAL PAPER
УДК 622.7 DOI: 10.25018/0236_1493_2023_12_0_123
МОДИФИКАЦИЯ СВОЙСТВ ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ МИНЕРАЛОВ ПРИ ФЛОТАЦИИ
Т.Н. Александрова1, E^. Прохорова1
1 Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия, e-mail: [email protected]
Аннотация: Изучение свойств породообразующих минералов и их модификации для более эффективного разделения ценных компонентов и пустой породы при переработке минерального сырья является актуальной задачей ввиду ухудшения качества рудного сырья, тонкой вкрапленности минералов в пустую породу и увеличения содержания флотоактивных частиц пустой породы, что приводит к загрязнению и снижению качества концентрата. В качестве методов воздействия на поверхность породообразующих минералов были выбраны низкотемпературная обработка и обработка минералов реагентами. Объектом исследования были мономинеральные фракции кварца и кальцита и сульфидная золотосодержащая руда. Исследование влияния низкотемпературной обработки на значение свободной энергии поверхности показало ее увеличение для кварца и кальцита, как минералов пустой породы, на 18,04 и 20,94 мН/м соответственно. Увеличение происходит за счет повышения полярной составляющей, что позволяет снизить извлечение пустой породы во флотационные концентраты. Исследование влияния воздействия низких температур на процесс флотации мономинеральных фракций кварца и кальцита показало снижение их извлечения на 1,73% и 2,08%. Обоснован реагентный режим флотации сульфидных золотосодержащих руд, характеризующихся высоким содержанием породообразующих минералов, на основе комбинации органического и неорганического депрессоров.
Ключевые слова: флотация, низкотемпературное воздействие, сульфидная золотосодержащая руда, краевой угол смачивания, свободная энергия поверхности, породообразующие минералы, депрессоры.
Благодарность: Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект 23-47-00109).
Для цитирования: Александрова Т. Н., Прохорова E. О. Модификация свойств породообразующих минералов при флотации // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2023. - № 12. - С. 123-138. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_12_0_123.
Modification of properties of rock-forming minerals during flotation
T.N. Aleksandrova1, E.O. Prokhorova1
1 Empress Catherine II Saint-Petersburg Mining University, Saint-Petersburg, Russia, e-mail: [email protected]
© Т.Н. Александрова, E^. Прохорова. 2023.
Abstract: Examination and modification of properties of rock-forming minerals toward more efficient separation of valuable components from barren rock in the course of processing is a topical problem considering the worse quality of ore, very fine dissemination of minerals in barren rocks and the higher content of barren rock particles showing the increased flotation response, which contaminate and downgrade concentrate. The chosen methods to treat the surface of rock-forming minerals were processing by low temperatures and by reagents. The test subject was the monomineral quartz and calcite fractions and sulfide gold-bearing ore. The studies of the low-temperature effect on the value of free energy of mineral surface show its increase by 18.04 mN/m and 20.94 mN/m in quartz and calcite as the barren rock minerals, respectively. The increase results from the growth of the polar component, which enables reduction in the barren rock yield in flotation concentrates. The studies of the low temperature effect on the flotation of monomineral fractions of quartz and calcite show the decrease in their recovery by 1.73% and 2.08%, respectively. The reagent mode proposed for flotation of sulfide gold-bearing ore with high content of rock-forming minerals is based on the combination of the organic and inorganic depressants.
Key words: flotation, low temperature effect, sulfide gold-bearing ore, wetting angle, free surface energy, rock-forming minerals, depressants.
Acknowledgements:The study was supported by the Russian Science Foundation, Project No. 23-47-00109.
For citation: Aleksandrova T. N., Prokhorova E. O. Modification of properties of rock-forming minerals during flotation. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2023;(12):123-138. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_12_0_123.
Введение
Рациональное пользование природными ресурсами — одно из направлений развития экономики Российской Федерации [1], что требует совершенствования методов переработки минерального сырья и снижения экологической нагрузки горнодобывающего сектора за счет более полного извлечения ценных компонентов. Ввиду постепенного снижения содержания ценных компонентов в земной коре и истощения минеральных ресурсов [2] все чаще вовлекаются в переработку бедные и труднообогати-мые руды, происходит освоение, разра-
ботка и развитие новых месторождений, из-за чего появляется необходимость введения новых операций и методов в процесс обогащения руд. Одним из районов, обладающих богатой минерально-сырьевой базой полезных ископаемых, является Арктическая зона. Данная территория богата цветными и благородными, а также черными, редкими и редкоземельными металлами, алмазами и углем [3]. В современном мире выделяется следующая градация температурных воздействий (рис. 1) (по рекомендации 13-го конгресса Международного института холода в 1971 г).
Умеренные Низкие Криогенные
(273,15 К-200 К) (200 К-120 К) (ниже 120 К до 0 К)
Рис. 1. Градация температурных воздействий Fig. 1. Gradation of temperature effects
Проблемы освоения арктической зоны заключаются в основном в технико-экономических параметрах, связанных с экономически выгодной возможностью извлечения полезных ископаемых, труднодоступном расположении месторождений и особенностях местности для строительства промплощадок. В настоящее время, ввиду развития транспортной системы и ухудшения минерально-сырьевой базы, вовлечение данных месторождений в разработку становится все более целесообразным [4].
Для максимально полного извлечения полезных ископаемых подбираются и разрабатываются схемы переработки минерального сырья, отличающиеся видами и количеством операций [5], ввиду неоднородности и различий в минералогическом и химическом составе руд, поступающих на обогащение [6]. Минералогический состав руды [7] и ее различные параметры [8] значительно влияют на подбор схемы обогащения. Флотация является одним из наиболее распространенных и универсальных методов из-за возможности разделения минералов, обогащение которых невозможно другими методами. Для повышения комплексности использования минерального сырья методы обогащения комбинируются не только между собой, но и с химическими методами переработки [9].
Физико-химические свойства руд, измененные вследствие климатических особенностей территории, связанных с развитием многолетнемерзлых пород, в ходе которого происходит концентрирование в них ряда химических элементов и образование своеобразных криогенных руд [10], недостаточно изучены. Вследствие промерзания-оттаивания руд и почв некоторых районов криолитозо-ны, а также их отработки в процессе добычи происходит миграция некоторых элементов в виде растворенных солей, что может повлиять на вторичные из-
менения минералов [11]. Повышенный окислительный потенциал в промерзающих породах обеспечивается повышением растворимости кислорода при понижении температуры, а увеличение кислотности — криогенным концентрированием образующегося при окислении сульфидов сернокислого раствора [12]. В процессе данных изменений происходит унификация поверхностных свойств породообразующих минералов при возрастании общей степени их гидрофоб-ности и увеличении легкофлотируемых шламов, что отрицательно сказывается на флотации путем ухудшения качества концентратов [13].
Одной из главных проблем при извлечении ценных компонентов является высокое содержание породообразующих минералов в исходном сырье. Изучение поверхностных свойств и их модификации помогает спрогнозировать флотационное поведение породообразующих минералов [14, 15], а также подобрать наиболее эффективный реагентный режим флотации [16]. Флотация основана на различной смачиваемости минералов, на которую влияют разнообразные факторы [17], а также на различных механизмах поверхностного их взаимодействия [18]. Размер и форма частиц, а также их морфология влияют на результирующую гидрофобность и смачиваемость [19]. Параметр смачиваемости характеризуется величиной краевого угла смачивания [20], с помощью которого возможно оценить адсорбцию различных реагентов на поверхности минералов [21]. В результате анализа информации по изменению краевого угла смачивания породообразующих минералов в зависимости от различных параметров обработки и способа измерения была произведена систематизация данных, представленных в табл. 1.
В каждой области определение краевого угла различно. В работе [31] пред-
Изменение краевых углов смачивания при разных факторах воздействия на поверхность минералов
Variation of contact angles of wetting under different factors of influence on the surface of minerals
Минерал Краевой угол смачивания 9, ° Параметр обработки Ссылки
Кварц 20,0 * 67,1 без обработки [22], [23], [24]
34,0 * 43,0 влияние шероховатости поверхности образцов [23]
15,0 * 38,0 влияние температуры и относительной влажности [22]
44,2 ^ 85,1 обработка ПАВ [25], [26]
9,0 * 80,0 влияние рН [26], [27]
29,9 ^ 26,9 добавление ионов Са2+ и С032- [28]
Кальцит 40,0 * 80,0 без обработки [26], [29]
50,0 * 78,0 обработка ПАВ [26]
40,0 * 53,0 влияние рН [26]
53,0 * 65,0 обработка олеатом натрия [22]
73,0 * 82,0 олеат натрия + кислород [22]
82,0 ^ 56,0 ПАВ + декстрин [30]
ставлены такие методы по его измерению, как подводный сбор микрокапель масла, сбор тумана и движение капель жидкости. В дальнейшем разработка новых методов позволит давать более точную оценку свойств минералов. В работе [32] выявлено влияние направления кристалла и порядка плотности разорванных связей на краевой угол и гидрофильные свойства минерала. Также краевой угол зависит от разных факторов (табл. 1) и методов измерения, процедур подготовки образцов, происхождения, структуры поверхности образца [33].
В работе [34] рассматривается возможность применения криогенной рентге-но-фотоэмиссионной спектроскопии в целях изучения льдостойкости и гидро-фобности твердых частиц, а также возможности последующей адсорбции бутилового ксантогената калия на их поверхности. Поскольку руды арктической зоны в силу природных условий претерпевают разнообразные изменения, то изу-
чение различий в адсорбции реагентов дает возможность спрогнозировать результаты флотации данных руд [35].
Таким образом, целью данной работы было улучшение качества концентратов переработки золотосодержащих руд Арктической зоны за счет снижения извлечения пустой породы посредством направленного регулирования свойств породообразующих минералов с применением химического и низкотемпературного воздействий.
Материалы и методы
исследования
В качестве объекта исследования были взяты мономинералы: кварц и кальцит и сульфидная золотосодержащая руда, рудная минерализация которой представлена пиритом и арсенопиритом,присутствует антимонит. Основные породообразующие минералы — кварц, гли-нисто-серицитовый материал, слюды и карбонаты. Главным ценным компонен-
том является золото, среднее содержание которого составляет 3,4 гЛ. Таким образом, дальнейший анализ ведется по элементам: Ca и Si — как элементы, представляющие породообразующие минералы, содержание которых в исходной руде 36,9 и 12,8% соответственно; для рудной минерализации, представителями пирита и арсенопирита — Fe, S, As, содержание которых в исходной руде 7,0; 0,9 и 0,4% соответственно.
Элементный анализ материалов проводился на рентгенофлуоресцентном анализаторе EDX-7000 фирмы Shimadzu. Оценка влияния низкотемпературного воздействия на мономинералы проведена с помощью дифрактометрии. Пробы были подготовлены путем истирания материала в ступке до крупности 20 мкм, после чего они были подвергнуты низкотемпературному воздействию и проанализированы на рентгеновском порошковом дифрактометре фирмы Shimadzu. Пробу предварительно помещали в кювету по 700 мг, плотно спрессовывая в форме таблетки.
Опыты флотации проводились во флотомашине Laarmann Flotation Bench
Test Machine. Пробу, предварительно измельченную в шаровой мельнице до крупности 60% класса -71 мкм, флотировали с применением комбинации депрессоров и собирателей, а именно жидкого стекла, КМК (карбокиметил-крахмала), аэрофлота, БКК (бутилового ксантогената калия). Также в процесс подавался вспениватель МИБК (метил изобутил карбинол). Концентраты и хвосты подвергались обезвоживанию и сушке, после чего проводили элементный анализ.
Для проведения оценки гидрофиль-ности кальцита и кварца был использован анализ изменения свободной поверхностной энергии (а). Свободная поверхностная энергия на границе газ-твердое обусловлена энергией разорванных связей. Данная энергия имеет две составляющие: полярная (аП) и дисперсионная (аД). Для расчета свободной поверхностной энергии использовали метод ОВРК (Оунса, Вендта, Рабеля и Кьельбле) [36], учитывающий обе составляющие свободной энергии поверхности. Данный метод основан на том, что в дисперсионную составляющую входят силы Ван-
Исходный образзец Жидкое стекло КМК
oSi onSi оСа аопСа Воздействие на поверхность
Рис. 2. Влияние воздействий на поверхностные свойства кварца и кальцита Fig. 2. Affect of influence on the surface properties of quartz and calcite
Результаты воздействия низкотемпературной обработки на поверхностные свойства образца золотосодержащей руды
Results of low-temperature treatment effects on the surface properties of a sample of gold ore
Тип обработки Краевой угол смачивания (вода), ° Краевой угол смачивания (дийодометан), ° ст, мН/м мН)м мН/м
Без обработки 34,93 39,65 66,33 39,79 26,54
Низкотемпературное воздействие 24,31 40,33 71,21 39,45 31,76
дер-Ваальса и другие неспецифические взаимодействия, а полярная включает сильные взаимодействия и водородные связи.
Результаты и обсуждения
Теоретические данные свидетельствуют о возможности направленного воздействия на поверхностные свойства породообразующих минералов. Первый этап исследований направлен на изучение изменения краевого угла смачивания и свободной энергии поверхности на образцах кварца и кальцита. Результаты исследования низкотемпературного и химического воздействий, а именно, жидкого стекла, КМК, рН (обработка образцов раствором с применением гид-роксида натрия), с расходом реагентов 50 г/т, представлены на рис. 2.
Анализ результатов воздействий показал значительное влияние низкотемпературного воздействия на поверхностные свойства минералов, увеличивающее гидрофильные свойства. В результате анализа полученных данных отмечается увеличение свободной поверхностной энергии на 18,04 мН/м у кварца и на 20,94 мН/м у кальцита. Однако для кварца наиболее сильное воздействие на поверхностные свойства оказал депрессор — жидкое стекло. Воздействие КМК и рН показали средние значения как для кварца, так и для кальцита. Исследование влияния низкотемпературного воздействия на поверхностные свойства образца золотосодержащей руды представлены в табл. 2.
Исследования поверхностных свойств образцов золотосодержащей руды до и
Рис. 3. Интенсивность линий образцов кварца при 2в = 66,0+80,0° Fig. 3. Intensity of a spectral line sample quartz by 20 = 66,0+80,0°
<$ll* 61.4" 6«..°" 66.'w б»-5" 6&.ft" Рис. 4. Часть дифрактограммы с раздвоенными пиками (29 = 67,52+68,70°) Fig. 4. Part of the diffraction pattern with bifurcate peak (29 = 67,52+68,70°)
Межплоскостное расстояние не имеет значительных изменений, но присутст-
после низкотемпературного воздействия показали увеличение гидрофильности поверхности, также отмечается увеличение свободной энергии поверхности и полярной составляющей, что может предполагать увеличение гидрофильно-сти породообразующей минерализации.
На втором этапе исследований было рассмотрено влияние низкотемпературного воздействия на структурные свойства породообразующих минералов посредством дифрактометрии. Результаты воздействия на кварц представлены на рис. 3 и 4.
вует изменение интенсивности линий, раздвоение пика на 68,2241°, а также существенное уменьшение пиков после 75° после заморозки. Для лучшего рассмотрения был выделен участок дифрактограммы с 67,52° до 68,70° и разделен на три зоны (рис. 4 и табл. 3).
В результате низкотемпературного воздействия пик в зоне 2 стал более явным, прибор зафиксировал его как раздвоение одного пика на два. Кварц является одним из наиболее устойчивых мине-
Рис. 5. Интенсивность линий образцов кальцита при 20 = 55,0+60,0" Fig. 5. Intensity of a spectral line sample calcite by 20 = 55,0+60,0°
Значения изменений интенсивности линий от угла 29 в зависимости от воздействия (к рис. 4)
Values of line intensity changes from the angle 29 depending on the impact (to Fig. 4)
Зона 1 Зона 2 Зона 3
29, ° Интенсивность линий I, % 29, ° Интенсивность линий I, % 29, ° Интенсивность линий I, %
без воздействия после крио после заморозки без воздействия после крио после заморозки без воздействия после крио после заморозки
67,52 0,732 1,279 0,722 67,92 3,634 4,485 3,253 68,32 8,249 6,344 5,509
67,54 0,797 1,484 0,779 67,94 3,608 4,553 3,299 68,34 7,896 5,969 5,486
67,56 0,824 1,722 0,813 67,96 3,543 4,519 3,173 68,36 7,269 5,440 5,120
67,58 0,941 1,961 0,848 67,98 3,334 4,451 3,024 68,38 6,550 4,707 4,558
67,60 1,177 2,336 0,985 68,00 3,098 4,417 2,749 68,40 5,661 4,008 3,963
67,62 1,634 2,848 1,191 68,02 2,981 4,690 2,508 68,42 4,850 3,496 3,447
67,64 2,223 3,615 1,592 68,04 3,125 4,962 2,577 68,44 4,406 3,001 3,001
67,66 3,033 4,553 2,199 68,06 3,700 5,576 2,840 68,46 4,053 2,575 2,737
67,68 3,935 5,406 2,955 68,08 4,471 6,259 3,241 68,48 3,817 2,353 2,577
67,70 4,746 6,003 3,917 68,10 5,295 6,685 3,848 68,50 3,504 2,132 2,462
67,72 5,399 6,463 4,662 68,12 5,988 7,060 4,341 68,52 3,216 1,995 2,291
67,74 5,779 6,446 5,028 68,14 6,563 7,196 4,742 68,54 2,837 1,808 2,119
67,76 5,792 6,003 5,040 68,16 6,916 7,111 4,673 68,56 2,458 1,620 1,959
67,78 5,491 5,321 4,616 68,18 7,138 6,753 4,524 68,58 2,053 1,364 1,672
67,80 4,994 4,638 4,020 68,20 7,112 6,429 4,375 68,60 1,673 1,126 1,329
67,82 4,419 4,127 3,413 68,22 7,021 6,429 4,272 68,62 1,320 0,989 1,031
67,84 3,935 3,871 2,989 68,24 7,269 6,395 4,226 68,64 1,046 0,853 0,790
67,86 3,739 3,939 2,886 68,26 7,674 6,497 4,593 68,66 0,928 0,784 0,687
67,88 3,634 4,110 2,944 68,28 8,079 6,617 4,994 68,68 0,784 0,750 0,596
67,90 3,648 4,280 3,058 68,30 8,276 6,514 5,349 68,70 0,654 0,699 0,561
ралов. Поэтому наиболее яркие воздействия на его свойства произошли при применении криовоздействия. Однако отмечено увеличение интенсивности линий при низкотемпературном воздействии: при криовоздействии увеличение происходит почти во всех пиках, при заморозке же только в двух пиках: 45,81° и 50,15°.
Исследования кальцита дифрактомет-рией представлены на рис. 5 и 6.
Анализ результатов показал, что межплоскостное расстояние, так же как и у кварца, не имеет значительных изменений, но присутствует изменение интенсивности линий, а также появление более явного пика в 57,5°. Кальцит более подвержен изменениям при низкотемпературной обработке, что свидетельствует увеличение и фиксация прибором пиков как после криовоздействия, так и после заморозки образцов. Более явное
увеличение одного из пиков представлено на рис. 6 и в табл. 4.
Третий этап был направлен на флотационные исследования как монофракций кварца и кальцита, так и золотосодержащей руды. Результаты опытов флотации фракций кварца и кальцита при добавлении МИБК с расходом 100 г/т до и после низкотемпературного воздействия представлены в табл. 5.
Несмотря на увеличение дисперсионной составляющей, результаты флотационных опытов кварца и кальцита подтвердили положительное влияние низких температур, заключающееся в снижении извлечения данных минералов при прямой флотации.
Анализ полученных данных позволяет обосновать реагентный режим для флотации сульфидной золотосодержащей руды с применением медного купороса с расходом 200 г/т, комбинацией собирателей, состоящей из аэрофлота (50 гД) и БКК (100 г/т), комбинацией депрессоров из жидкого стекла и КМК с расходом 50 г/т каждый (рис. 7-10), МИБК с расходом 100 гЛ.
Исследование флотации золотосодержащих руд показало повышение качества получаемого концентрата за счет применения обоснованной комбинации
Интенсивность линий I, %
3,5
— без обработки после крио после заморозки
2,5
1,5
0,5
^ ^
Угол 28, 0
Рис. 6. Часть дифрактограммы с увеличенными интенсивностями линий (29 = 57,20+57,94") Fig. 6. Part of the diffraction pattern with increase intensity of a spectral line (29 = 57,20+57,94°)
депрессоров. Степень концентрации ценных компонентов увеличивается (см. рис. 8), что свидетельствует о получении более чистого продукта — концентрата.
Fe S As
□ Без депрессора ПС обоснованной комбинацией депрессоров Рис. 7. Извлечение элементов в концентраты Fig. 7. Extraction of elements in concentrates
=г
<
Ql
9.000 8,000 7,000 6.000
У- 5.000 х о
Ьй -О X ш с:
о
4.000 3,000 2,000 1,000 0,000
»■9270,656 1Д7,
Hi i
Са
□ Без депрессора □ С обоснованной комбинацией депрессоров Рис. 8. Степень концентрации К элементов в концентратах Fig. 8. Degree of concentration K of elements in concentrates
V
n H
Fe S As
□ Без депрессора PC обоснованной комбинацией депрессоров Рис. 9. Извлечение элементов в хвосты Fig. 9. Extraction of elements in reject material
Рис. 10. Степень концентрации К элементов в хвостах Fig. 10. Degree of concentration K of elements in reject material
Значения изменений интенсивности линий от угла 29 в зависимости от воздействия (к рис. 6)
Values of line intensity changes from the angle 29 depending on the impact (to Fig. 6)
29, ° Интенсивность линий I, % 29, ° Интенсивность линий I, %
без воздействия после крио после заморозки без воздействия после крио после заморозки
56,44 0,488 0,739 0,522 56,74 1,161 1,667 1,261
56,46 0,514 0,758 0,507 56,76 1,147 1,592 1,174
56,48 0,541 0,815 0,522 56,78 1,147 1,516 1,145
56,50 0,607 0,834 0,580 56,80 1,108 1,440 1,087
56,52 0,673 0,853 0,638 56,82 1,042 1,345 1,073
56,54 0,673 0,947 0,739 56,84 1,016 1,307 1,015
56,56 0,778 1,080 0,812 56,86 1,016 1,175 0,986
56,58 0,857 1,232 0,913 56,88 0,976 1,080 0,913
56,60 0,950 1,345 1,029 56,90 0,950 0,985 0,855
56,62 1,029 1,497 1,145 56,92 0,857 0,966 0,797
56,64 1,055 1,667 1,232 56,94 0,805 0,890 0,710
56,66 1,095 1,762 1,290 56,96 0,725 0,815 0,652
56,68 1,108 1,819 1,305 56,98 0,620 0,796 0,638
56,70 1,095 1,800 1,348 57,00 0,633 0,777 0,565
56,72 1,108 1,705 1,305 57,02 0,620 0,739 0,580
Таблица 5
Результаты флотации монофракций кварца и кальцита Results of flotation of uniform quartz and calcite
Минерал Тип обработки £ , % пен.пр.
Кварц без обработки 3,75
низкотемпературное воздействие 2,02
Кальцит без обработки 6,15
низкотемпературное воздействие 4,07
Наблюдается небольшое увеличение содержания пустой породы в хвостах, однако извлечение значительно увеличивается (см. рис. 9). Степень концентрации составляет для кальцита 1,012 и 1,047, для кремния 0,992 и 1,051 без и с применением депрессора соответственно (см. рис. 10). При этом не наблюдается увеличение потери полезных компонентов с хвостами при применении депрессоров.
Заключение
В результате проведенных исследований обосновано влияние низкотемпературного воздействия на поверхностные свойства минералов, позволяющее снизить извлечение породообразующих минералов в концентрат. Отмечается, что при применении низкотемпературного воздействия для кальцита, увеличение свободной энергии поверхности и полярной составляющей на 20,35 и 6,87 мН/м
соответственно по сравнению с жидким стеклом; и на 18,87 и 10,25 мН/м соответственно по сравнению с КМК.
Низкотемпературное воздействие также увеличивает гидрофильность кварца, однако применение жидкого стекла более эффективно увеличивает свободную поверхностную энергию и полярную составляющую на 6,99 и 4,93 мН/м соответственно. Данные зависимости подтверждаются результатами флотации.
Анализ влияния низкотемпературного воздействия посредством дифракто-метрии показал увеличение интенсивности линий пиков после криовоздействия, также отмечено раздвоение пика у кварца. У кальцита наблюдается непосредственное увеличение интенсивности линий пиков после низкотемпературного воздействия. Исследование дифрактомет-рии образцов кварца и кальцита свидетельствует о наличии влияния низкотемпературного воздействия на кристаллы данных минералов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Исследование флотации сульфидной золотосодержащей руды с обоснованным реагентным режимом показало эффективное применение комбинации депрессоров: жидкого стекла и КМК с получением более чистого концентрата, о чем свидетельствует увеличение степени концентрации полезных компонентов и снижение степени концентрации породообразующих минералов в концентрате, при этом отмечается незначительное увеличение потери полезного компонента с хвостами. Наблюдается увеличение степени концентрации породообразующих минералов в хвостах, в том числе увеличение извлечения в хвосты кварца на 5,10% и кальцита на 7,16%. Увеличение свободной энергии поверхности образцов сульфидной золотосодержащей руды при применении низкотемпературного воздействия можно предполагать за счет увеличения гидрофильных свойств породообразующих минералов, присутствующих в данной руде.
1. Litvinenko V. S., Sergeev I. B. Innovations as a factor in the development of the natural resources sector // Studies on Russian Economic Development. 2019, vol. 30, pp. 637 — 645. DOI: 10.1134/S107570071906011X.
2. Ponomarenko T, Nevskaya M, Jonek-Kowalska I. Mineral resource depletion assessment: Alternatives, problems, results // Sustainability. 2021, vol. 13, no. 2, article 862. DOI: 10.3390/ su13020862.
3. Волков А. В., Галямов А. Л., Лобанов К. В. Минеральное богатство циркумарктиче-ского пояса // Арктика: экология и экономика. — 2019. — № 1(33). — C. 106 — 117. DOI: 10. 25283/2223-4594-2019-1-106-117.
4. Евдокимов А. Н., Фокин В. И., Шануренко Н. К. Золото-редкометалльное и сопутствующее оруденение западной части острова Большевик, архипелаг Северная Земля // Записки Горного института. — 2023. — С. 1 — 11. DOI: 10.31897/PMI.2022.94.
5. Aleksandrova T. N., Nikolaeva N. V, Afanasova A. V., Romashev A. O., Aburova V. A., Prokhorova E. O. Extraction of low-dimensional structures of noble and rare metals from carbonaceous ores using low-temperature and energy impacts at succeeding stages of raw material transformation // Minerals. 2023, vol. 13, no. 1, article 84. DOI: 10.3390/min13010084.
6. Tang X., Chen Y., Liu K., Peng Q., Zeng G., Ao M, Li Z. Reverse flotation separation of talc from molybdenite without addition of depressant: Effect of surface oxidation by thermal pre-treatment // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2020, vol. 594, article 124671. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2020.124671.
7. Александрова Т. Н., О'Коннор С. Переработка платинометалльных руд в России и Южной Африке: состояние и перспективы // Записки Горного института. — 2020. — Т. 244. — C. 462 — 473. DOI: 10.31897/pmi.2020.4.9.
8. Дурягина А. М., Таловина И. В., Либервирт Х., Илалова Р. К. Морфометрические параметры сульфидных руд как основа селективной рудоподготовки сырья // Записки Горного института. - 2022. - Т. 256. - С. 527-538. DOI: 10.31897/PMI.2022.76.
9. Mehdilo A., Irannajad M. Surface modification of ilmenite and its accompanied gangue minerals by thermal pretreatment: Application in flotation process // Transactions of Nonfer-rous Metals Society of China. 2021, vol. 31, no. 9, pp. 2836-2851. DOI: 10.1016/S1003-6326(21)65697-2.
10. Рогов В. В. Особенности морфологии частиц скелета криогенного элювия // Крио-сфера Земли. - 2000. - № 3(4). - C. 67-73.
Литературу с п. 11 по п. 15 и с п. 17 по п. 20 смотри в REFERENCES.
16. Кузнецов В. В., Александрова Т. Н. Разработка методов определения флотируемо-сти минералов для эффективного проектирования технологии флотации // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2022. - № 10-1. - С. 145-154. DOI: 10.25018/ 0236_1493_2022_101_0_145.
21. 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. - С. 161-174. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_161.
22. Бабенков Е. Д. Очистка сточных вод коагулянтами. - М.: Наука, 1997. - 356 c.
23. Deng Y., Xu L, Lu H., Wang H., Shi Y. Direct measurement of the contact angle of water droplet on quartz in a reservoir rock with atomic force microscopy // Chemical Engineering Science. 2018, vol. 177, pp. 445-454. DOI: 10.1016/j.ces.2017.12.002.
24. Красовский А. Н., Шмыков А. Ю., Филиппов В. Н., Васильева И. В., Мякин С. В., Осмоловская Н. А., Борисова С. В., Курочкин В. Е. Исследование поверхностных свойств покрытий смеси полистирола и полистиролсульфокислоты на плавленом кварцевом стекле // Научное приборостроение. - 2009. - Т. 19. - № 4. - С. 51-58.
25. Опанасенко О. Н., Крутько Н. П., Жигалова О. Л., Лукша О. В. Влияние химического строения катионных ПАВ на процессы смачивания породообразующих минералов // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук. - 2019. -Т. 55. - № 2. - С. 142-148. DOI: 10.29235/1561-8331-2019-55-2-142-148.
26. Sun H., Wang S., Fei L, Cao Z., Zhong H., Ma X. The selective flotation separation of rho-dochrosite against quartz and calcite with dicarboxylic amino acid-based surfactants as a novel collector // Minerals Engineering. 2022, vol. 182, article 107559. DOI: 10.1016/j.mineng.2022.107559.
27. Гзогян С. Р. Исследование состояния поверхности магнетита и кварца в ферромагнитной суспензии // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2019. -№ 5. - С. 189-199. DOI: 10.25018/0236-1493-2019-05-0-189-199.
28. Shi Q., Feng Q., Zhang G., Deng H. A novel method to improve depressants actions on calcite flotation // Minerals Engineering. 2014, vol. 55, pp. 186-189. DOI: 10.1016/j.mineng. 2013.10.010.
29. Бунин И. Ж., Рязанцева М. В., Анашкина Н. Е. Модификация физико-химических свойств кальцийсодержащих минералов при воздействии высоковольтных наносекунд-ных импульсов / Взаимодействие излучений с твердым телом: Материалы 13-й Международной конференции. - Минск: БГУ, 2019. - С. 218-220.
Литературу с п. 30 по п. 34 смотри в REFERENCES.
35. Яковлева Т. А., Ромашев А. О., Машевский Г. Н. Оптимизация дозирования флотационных реагентов при флотации руд цветных металлов с применением цифровых технологий // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2022. - № 6-2. -С. 175-188. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_175.
36. Данилов В. Е., Королев Е. В., Айзенштадт А. М., Строкова В. В. Особенности расчета свободной энергии поверхности на основе модели межфазного взаимодействия Оун-са-Вендта-Рабеля-Кьельбле // Строительные материалы. - 2019. - № 11. - С. 66-72. DOI: 10.31659/0585-430X-2019-776-11-66-72. ЕШ
REFERENCES
1. Litvinenko V. S., Sergeev I. B. Innovations as a factor in the development of the natural resources sector. Studies on Russian Economic Development. 2019, vol. 30, pp. 637-645. DOI: 10.1134/S107570071906011X.
2. Ponomarenko T., Nevskaya M., Jonek-Kowalska I. Mineral resource depletion assessment: Alternatives, problems, results. Sustainability. 2021, vol. 13, no. 2, article 862. DOI: 10.3390/ su13020862.
3. Volkov A. V., Galyamov A. L., Lobanov K. V. The mineral wealth of the Circum-Arctic Belt. Arctic: Ecology and Economy. 2019, no. 1(33), pp. 106-117. [In Russ]. DOI: 10.25283/22234594-2019-1-106-117.
4. Evdokimov A. N., Fokin V. I., Shanurenko N. K. Gold-rare metal and associated mineralization in the western part of Bolshevik Island, Severnaya Zemlya archipelago. Journal of Mining Institute. 2023, pp. 1-11. [In Russ]. DOI: 10.31897/PMI.2022.94.
5. Aleksandrova T. N., Nikolaeva N. V., Afanasova A. V., Romashev A. O., Aburova V. A., Prokhorova E. O. Extraction of low-dimensional structures of noble and rare metals from carbonaceous ores using low-temperature and energy impacts at succeeding stages of raw material transformation. Minerals. 2023, vol. 13, no. 1, article 84. DOI: 10.3390/min13010084.
6. Tang X., Chen Y., Liu K., Peng Q., Zeng G., Ao M., Li Z. Reverse flotation separation of talc from molybdenite without addition of depressant: Effect of surface oxidation by thermal pre-treatment. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2020, vol. 594, article 124671. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2020.124671.
7. Aleksandrova T. N., O'Connor C. Processing of platinum group metal ores in Russia and South Africa: current state and prospects. Journal of Mining Institute. 2020, vol. 244, pp. 462473. [In Russ]. DOI: 10.31897/pmi.2020.4.9.
8. Duryagina A. M., Talovina I. V., Lieberwirth H., Ilalova R. K. Morphometric parameters of sulphide ores as a basis for selective ore dressing. Journal of Mining Institute. 2022, vol. 256, pp. 527-538. [In Russ]. DOI: 10.31897/PMI.2022.76.
9. Mehdilo A., Irannajad M. Surface modification of ilmenite and its accompanied gangue minerals by thermal pretreatment: Application in flotation process. Transactions of Nonfer-rous Metals Society of China. 2021, vol. 31, no. 9, pp. 2836-2851. DOI: 10.1016/S1003-6326(21)65697-2.
10. Rogov V. V. Features of morphology of parricles of a skeleton cryogenic eluvium. Earth's Cryosphere. 2000, no. 3(4), pp. 67-73. [In Russ].
11. Yang X., Jiang A., Li M. Experimental investigation of the time-dependent behavior of quartz sandstone and quartzite under the combined effects of chemical erosion and freeze-thaw cycles. Cold Regions Science and Technology. 2019, vol. 161, pp. 51-62. DOI: 10.1016/j. coldregions.2019.03.008.
12. Zhang J., Deng H., Taheri A., Ke B., Liu C., Yang X. Degradation of physical and mechanical properties of sandstone subjected to freeze-thaw cycles and chemical erosion. Cold Regions Science and Technology. 2018, vol. 155, pp. 37-46. DOI: 10.1016/j.coldregions. 2018.07.007.
13. Zanin M., Ametov I., Grano S., Zhou L., Skinner W. A study of mechanisms affecting molybdenite recovery in a bulk copper/molybdenum flotation circuit. International Journal of Mineral Processing. 2009, vol. 93, no. 3-4, pp. 256-266. DOI: 10.1016/j.minpro.2009.10.001.
14. Fu X., Gao Y., Han H., Gao Z., Wang L., Sun W., Yue T. Quantization of the hydration and dodecylamine adsorption characteristics of hematite and quartz surface active sites to forecast the flotation behavior of minerals. Minerals Engineering. 2022, vol. 183, no. 3, article 107571. DOI: 10.1016/j.mineng.2022.107571.
15. Boampong L. O., Rafati R., Haddad A. S. Modelling of carbonate rock wettability based on surface charge and calcite dissolution. Fuel. 2023, vol. 331, article 125856. DOI: 10.1016/j. fuel.2022.125856.
16. Kuznetsov V. V., Aleksandrova T. N. Development of methods for determining the float-ability of minerals for effective design of flotation technology. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2022, no. 10-1, pp. 145-154. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_101_0_145.
17. Sygusch J., Rudolph M. A contribution to wettability and wetting characterisation of ultrafine particles with varying shape and degree of hydrophobization. Applied Surface Science. 2021, vol. 566, article 150725. DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.150725.
18. Xie L., Wang J., Lu Q., Hu W., Yang D., Qiao C., Peng X., Peng Q., Wang T., Sun W., Liu Q., Zhang H., Zeng H. Surface interaction mechanisms in mineral flotation: Fundamentals, measurements, and perspectives. Advances In Colloid And Interface Science. 2021, vol. 295, article 102491. DOI: 10.1016/j.cis.2021.102491.
19. Timothy N. Hunter, Erica J. Wanless, Graeme J. Jameson. Effect of esterically bonded agents on the monolayer structure and foamability of nano-silica. Colloids and Surfaces A Phys-icochemical and Engineering Aspects. 2009, vol. 334, no. 1, pp. 181-190. DOI: 10.1016/j. colsurfa.2008.10.039.
20. Feng D., Nguyen A. V. Effect of contact angle and contact angle hysteresis on the float-ability of spheres at the air-water interface. Advances In Colloid And Interface Science. 2017, vol. 248, pp. 69-84. DOI: 10.1016/j.cis.2017.07.031.
21. Afanasova A. V., Aburova V. A., Prokhorova E. O., Lushina E. A. Investigation of the influence of depressors on flotation-active rock-forming minerals in sulphide goldbearing ore flotation. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2022, no. 6-2, pp. 161-174. [In Russ]. DOI: 10.2501 8/0236_1493_2022_62_0_161.
22. Babenkov E. D. Ochistka stochnykh vod koagulyantami [Wastewater treatment with coagulants], Moscow, Nauka, 1997, 356 p.
23. Deng Y., Xu L., Lu H., Wang H., Shi Y. Direct measurement of the contact angle of water droplet on quartz in a reservoir rock with atomic force microscopy. Chemical Engineering Science. 2018, vol. 177, pp. 445-454. DOI: 10.1016/j.ces.2017.12.002.
24. Krasovsky A. N., Shmykov A. Ju., Filippov V. N., Vasiljeva I. V., Mjakin S. V., Osmolovs-kaya N. A., Borisova S. V., Kurochkin V. E. Study of the surface properties of coatings comprising a mixture of polystyrene and poly (styrenesulfonic acid) on the fused silica glass. Nauchnoe priborostroenie. 2009, vol. 19, no. 4, pp. 51-58. [In Russ].
25. Opanasenko O. N., Krutko N. P., Zhigalova O. L., Luksha O. V. Influence of the chemical structure of cation surfactants on the wetting process of rock-forming minerals. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series. 2019, vol. 55, no. 2, pp. 142148. [In Russ]. DOI: 10.29235/1561-8331-2019-55-2-142-148.
26. Sun H., Wang S., Fei L., Cao Z., Zhong H., Ma X. The selective flotation separation of rhodochrosite against quartz and calcite with dicarboxylic amino acid-based surfactants as a novel collector. Minerals Engineering. 2022, vol. 182, article 107559. DOI: 10.1016/j.mineng. 2022.107559.
27. Gzogyan S. R. Magnetite and quartz surface condition in ferro-magnetic suspension. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2019, no. 5, pp. 189-199. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236-14932019-05-0-189-199.
28. Shi Q., Feng Q., Zhang G., Deng H. A novel method to improve depressants actions on calcite flotation. Minerals Engineering. 2014, vol. 55, pp. 186-189. DOI: 10.1016/j.mineng. 2013.10.010.
29. Bunin I. Zh., Ryazantseva M. V., Anashkina N. E. Modification of physical and chemical properties of calcium-containing minerals under exposure to high-voltage nanosecond pulses. Vzaimodeystvie izlucheniy s tverdym telom: Materialy 13-y Mezhdunarodnoy konferentsii [Interaction of radiation with a solid: Proceedings of the 13th International Conference], Minsk, BGU, 2019, pp. 218-220. [In Russ].
30. Chen Y., Feng B., Yan H., Zhang L., Zhong C., Wang T., Wang H., Xu. L. Adsorption and depression mechanism of an eco-friendly depressant dextrin onto fluorite and calcite for
the efficiency flotation separation. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2022, vol. 635, article 127987. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2021.127987.
31. Zhao T., Jiang L. Contact angle measurement of natural materials. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2018, vol. 161, pp. 324—330. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2017.10.056.
32. Gao Z., Li C., Sun W., Hu Y. Anisotropic surface properties of calcite: a consideration of surface broken bonds. Colloids and Surfaces A Physicochemical and Engineering Aspects. 2017, vol. 520. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2017.01.061.
33. Wang X., Zhang Q. Role of surface roughness in the wettability, surface energy and flotation kinetics of calcite. Powder Technology. 2020, vol. 371, pp. 55 — 63. DOI: 10.1016/j. powtec.2020.05.081.
34. Mikhlin Y., Karacharov A., Tomashevich Y., Shchukarev A. Cryogenic XPS study of fast-frozen sulfide minerals: Flotation-related adsorption of n-butyl xanthate and beyond. Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena. 2016, vol. 206, pp. 65 — 73. DOI: 10.1016/ j.elspec.2015.12.003.
35. Yakovleva T. A., Romashev A. O., Mashevsky G. N. Digital technologies for optimizing the dosing of flotation reagents during flotation of non-ferrous metal ores. MIAB. Mining Inf. Anal. Bull. 2022, no. 6-2, pp. 175 — 188. [In Russ]. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_175.
36. Danilov V. E., Korolev E. V., Ayzenshtadt A. M., Strokova V. V. Features of the calculation of free energy of the surface based on the model for interfacial interaction of Owens-Wendt-Rabel-Kaelble. Stroitelnye Materialy. 2019, no. 11, pp. 66 — 72. [In Russ]. DOI: 10.31659/0585-430X-2019-776-11-66-72.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Александрова Татьяна Николаевна1 — д-р техн. наук, профессор, член-корреспондент РАН, зав. кафедрой, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0002-3069-0001, Прохорова Евгения Олеговна1 — аспирант, e-mail: [email protected], ORCID ID: 0000-0003-4208-3281,s
1 Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II. Для контактов: Прохорова Е.О., e-mail: [email protected].
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
T.N. Aleksandrova1, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Corresponding Member of Russian Academy of Sciences, Head of Chair,
e-mail: [email protected],
ORCID ID: 0000-0002-3069-0001,
E.O. Prokhorova1, Graduate Student,
e-mail: [email protected],
ORCID ID: 0000-0003-4208-3281,
1 Empress Catherine II Saint-Petersburg Mining University,
199106, Saint-Petersburg, Russia.
Corresponding author: E.O. Prokhorova, e-mail: [email protected].
Получена редакцией 03.05.2023; получена после рецензии 15.08.2023; принята к печати 10.11.2023. Received by the editors 03.05.2023; received after the review 15.08.2023; accepted for printing 10.11.2023.
