Environmental Resource - Economized Processes of Recycling Mineral Raw Materials of Complex Composition

The results of the studies on the justification of technological processes providing recycling of the warehoused ferruginous quartzites of complex composition and waste non-ferrous metals allowing to receive additional commodity products are given. The example of amphibole and biotite varieties of ferruginous quartzites of CMA and tailings of copper-zinc sulphide Ural ores determines the reasons of ineffective use of traditional technology solutions for recycling. The reasons of environmental hazards concerning varieties of technogenic mineral substances to the environment are identified. The presence in ferruginous quartzites complex composition of various silicates, carbonates and iron sulphides change their technological properties. So to get the iron concentrate from them suggests a new combination of technological operations performed in specially selected operating conditions. The specifics of the presence of mineral components in solid mineral wastes of nonferrous metal ores indicates the possibility of obtaining additional marketable products. With the use of laboratory multiscale modelling and physical methods of analysis regularities of variation of fractionation, separation and mineral concentration operations efficiency by varying its composition and the various influencing factors are identified. To improve the efficiency of the individual technological operations it is recommended to use different techniques, using physical and physico-chemical effects on the polymineral systems. The flow diagrams for the considered varieties of technogenic processing of mineral substances, allowing them to obtain standared quality products (metal-containing concentrates), and the results of their testing are submitted. The suggested technological solutions can reduce the amount of environmentally hazardous mineral substance, hosted in technogenic formations

ВЫБОР СУЛЬФГИДРИЛЬНЫХ СОБИРАТЕЛЕЙ ПРИ ФЛОТАЦИИ СУЛЬФИДОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ УПОРНЫХ РУД ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

Methods of selection of selective collectors are analyzed. The procedure of calculation of characteristics of absolute rigidity, absolute electronegativity, and reaction ability of compounds is presented. The correspondence between the results of theoretical calculations of the reaction ability of sulfhydril collectors and experimental results of adsorption and flotation of monomineral fractions of chalcopyrite, galenite, and pyrite by sulfhydril collectors is revealed. The prediction of the collecting activity based on calculations is complicated by the features of the chemical composition of natural sulfides and defectiveness of the surface associated with the genesis of ore minerals in the deposit is revealed. Dithiophosphates and thionocarbamates are isolated as main components of selective compositions of collectors for flotation of pyrite ores of nonferrous metals based on theoretical and experimental investigations. It is shown by the complex of adsorption investigations in conditions of nonfrothing flotation and analysis of the IR frustrated total internal reflection (FTIR) spectra of concentrates of nonfrothing flotation that the nonoptimal ratio of components weakly active relative to pyrite leads to a considerable increase in pyrite floatability. Sorption of components of the sulfhydril collector and pyrite floatability increase with the fraction of a nonionogenic collector in the composition lower than 40–60%. The action mechanism, which determines the action selectivity of sulfhydril collectors during the flotation of sulfides, is determined.Проведен анализ методов выбора селективных собирателей. Приведена методика расчета показателей абсолютной жесткости, абсолютной электроотрицательности, реакционной способности соединений. Выявлено соответствие между результатами теоретических расчетов реакционной способности сульфгидрильных собирателей и экспериментальными результатами адсорбции, флотации сульфгидрильными собирателями мономинеральных фракций халькопирита, галенита, пирита. Прогноз собирательной активности на основе расчетов осложнен особенностями химического состава природных сульфидов, дефектностью поверхности, связанными с генезисом минералов руды в месторождении. На основе теоретических и экспериментальных исследований выделены дитиофосфаты и тионокарбаматы как основные компоненты селективных композиций собирателей для флотации колчеданных руд цветных металлов. Комплексом адсорбционных исследований в условиях беспенной флотации, анализом ИК-спектров МНПВО концентратов беспенной флотации показано, что неоптимальное соотношение слабоактивных по отношению к пириту компонентов приводит к значительному увеличению флотируемости пирита. При доли неионогенного собирателя в композиции менее 40–60 % возрастают суммарная сорбция компонентов сочетания сульфгидрильных собирателей и флотируемость пирита. Сформулирован механизм действия, который определяет селективность действия композиций сульфгидрильных собирателей при флотации сульфидов

ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ ПОВЕРХНОСТИ УЛЬТРАТОНКИХ СУЛЬФИДОВ И ФЛОТОАКТИВНОСТЬ МИНЕРАЛОВ

The paper shows the results obtained in experimental studies of zeta potential of ultrafine sulfides (chalcopyrite, tennantite, galena, sphalerite, pyrite, pyrrhotite); floatability of mono-mineral flotation grade sulfide fractions (–0,1 + 0,05 mm) in the mechanical flotation cell; floatability of sludges (–0,041 + 0,010 mm) in the Hallimond tube with adsorption under foamless flotation conditions. The method for preparation of ultrafine powders and sulfhydryl collectors for zeta potential measurement is provided. The paper studies zeta potential of mineral particle surface and insoluble forms of sulfhydryl collectors in the pH range from 2,0 to 12,5 (acidic medium was prepared using H2SO4, alkali medium was prepared using NaOH or Ca(OH)2). The obtained zeta potentials of sulfides were different for sodium hydroxide and lime media. In NaOH medium at pH> 9,5 zeta potential values of all sulfides were negative; in Ca(OH)2 medium at pH > 11 they had positive zeta potential values (1–18 mV); chalcopyrite zeta potential values are positive in the studied range pHCa(OH)2 = 9,0÷12,5. Isoelectric points were identified for chalcopyrite (pH = 6,5 and 8,8), tennantite (pH = 3,0), sphalerite (pH = 5,1 and 6,4), pyrite (pH = 3,1 and 8,9) and pyrrhotite (pH = 7,0) in sulfuric acid and sodium hydroxide medium; for tennantite and sphalerite (pH = 12,0), galena (pH = 11,2), pyrite (pH = 9,5 and 11,2), pyrrhotite (pH = 9,5 and 12,1) in lime medium. Measurements of zeta potential values of ultrafine sulfide particles make it possible to define more exactly the mechanism of interaction between sulfhydryl collectors and sulfides, associate non-selective extraction of sulfide sludges in high-alkali lime medium with the electrostatic component contribution during adhesion of ultrafine sulfide particles on bubbles and their mechanical removal to the froth.Изложены результаты экспериментальных исследований электрокинетического потенциала (ЭКП) ультратонких сульфидов (халькопирит, теннантит, галенит, сфалерит, пирит, пирротин); флотируемости мономинеральных фракций сульфидов флотационной крупности (–0,1 + 0,05 мм) в механической флотомашине; флотируемости шламов (–0,041 + 0,010 мм) в трубке Халлимонда с адсорбцией в условиях беспенной флотации. Приведена методика подготовки ультратонких порошков и сульфгидрильных собирателей к измерению ЭКП. Изучены ЭКП поверхности частиц минералов и нерастворимых форм сульфгидрильных собирателей в диапазоне рН от 2,0 до 12,5 (кислая среда создавалась с использованием H2SO4, щелочная – NaOH или Ca(OH)2) – были получены разные результаты ЭКП сульфидов для среды гидроксида натрия и извести. В среде NaOH при рН > 9,5 у всех сульфидов значения ЭКП отрицательные; в среде Ca(OH)2 при рН > 11 они имеют положительные ЭКП (1–18 мВ); у халькопирита ЭКП положительны в исследованном диапазоне pHCa(OH)2 = = 9,0÷12,5. Установлены значения точки нулевого заряда: в среде серной кислоты и гидроксида натрия – для халькопирита (рН = 6,5 и 8,8), теннантита (рН = 3,0), сфалерита (рН = 5,1 и 6,4), пирита (рН = 3,1 и 8,9) и пирротина (рН = 7,0); в известковой среде – для теннантита и сфалерита (рН = 12,0), галенита (рН = 11,2), пирита (рН = 9,5 и 11,2), пирротина (рН = 9,5 и 12,1). Измерения ЭКП ультратонких частиц сульфидов позволяют уточнить механизм взаимодействия сульфгидрильных собирателей с сульфидами, связать неселективное извлечение шламов сульфидов в высокощелочной известковой среде с вкладом электростатической составляющей при адгезии ультратонких частиц сульфидов на пузырьках и их механическим выносом в пенный продукт

Флотоактивность и расчетная реакционная способность сульфидных минералов и золота

The paper provides the results of theoretical reactivity calculations for gold, molybdenum, stibnite, galena, chalcopyrite, arsenopyrite and pyrite in comparison with such experimental data as the floatability of monomineral fractions with butyl xanthate, wetting angle values, changes in the kinetics of the mineral electrode potential. The following calculation series in terms of reactivity and oxidizing ability were established by calculation: Au < Sb2S3 < MoS2 < PbS < CuFeS2 < FeAsS < FeS2. During the Hallimond tube flotation, natural gold grains demonstrated the highest recovery (70 %) in the рН = 5÷7 range compared to all the studied sulfides. Molybdenite and stibnite are floated at the level of 50 % under the same conditions. As pH increases towards the alkaline region, a decrease in the floatability of all sulfides except for chalcopyrite is observed. It was established that the highest recovery is achieved when the required time of conditioning with the collector is the inverse of their reactivity. The measured wetting angle of a drop of water on an untreated surface has the highest value (78°) for a gold plate, and the lowest one (67°) for pyrite, but the latter features the greatest increase in the wetting angle (by 15°) after treatment with butyl xanthate at a concentration of 10–4 mol/l and pH = 6. For molybdenite, treatment with butyl xanthate has practically no effect on the measured wetting angle. The Sb2S3 < PbS < CuFeS2 < FeAsS < FeS2 series is determined according to the electrode potential in the рН = 2.0÷5.6 range. Theoretical calculations and experimental data obtained when studying monofractions of sulfides and gold showed that experimental conditions (pH, conditioning time, collector concentration) significantly affect the floatability. The calculated reactivity of chemical sulfide compounds and gold in comparison with experimental results proved the importance of maintaining certain flotation conditions to create contrast in the floatability of minerals.Изложены результаты теоретических расчетов реакционной способности золота, молибденита, стибнита, галенита, халькопирита, арсенопирита и пирита в сравнении с экспериментальными данными, такими как флотоактивность мономинеральных фракций бутиловым ксантогенатом, величина краевого угла смачивания, изменение кинетики электродного потенциала минеральных электродов. Расчетным методом установлен следующий расчетный ряд по реакционной способности и способности к окислению: Au < Sb2S3 < MoS2 < PbS < CuFeS2 < FeAsS < FeS2. При флотации в трубке Халлимонда природные золотины демонстрируют наиболее высокое извлечение (70 %) в диапазоне рН = 5÷7 по сравнению со всеми исследованными сульфидами. Молибденит и стибнит в тех же условиях флотируются на уровне 50 %. С ростом рН в щелочную область до рН = 12 наблюдается снижение флотоактивности всех сульфидов, за исключением халькопирита. Установлено, что для получения наиболее высоких показателей извлечения требуемая продолжительность кондиционирования с собирателем обратна величине их реакционной способности. Измеренный краевой угол смачивания капли воды на необработанной поверхности имеет наибольшее значение (78°) для золотой пластины, а наименьшее (67°) для пирита, но у последнего отмечен максимальный прирост краевого угла смачивания (на 15°) после обработки бутиловым ксантогенатом при концентрации 10–4 моль/л и рН = 6. Для молибденита обработка бутиловым ксантогенатом практически не влияет на измеренную величину краевого угла смачивания. По величине электродного потенциала в области рН = 2,0÷5,6 определен следующий ряд: Sb2S3 < PbS < CuFeS2 < FeAsS < FeS2. Теоретическими расчетами и в ходе экспериментов по изучению монофракций сульфидов и золота установлено, что условия их проведения (величина рН, продолжительность кондиционирования, концентрация собирателя) значительно влияют на флотоактивность. Результаты расчетов реакционной способности химических сульфидных соединений и золота в сопоставлении с экспериментальными данными подтверждают важность поддержания определенных условий флотации для создания контрастности во флотируемости минералов

Повышение технологических показателей флотации бедных тонковкрапленных шеелитовых руд

The paper describes the results of studying ways to improve the contrast of calcite and scheelite technological properties using water glass combined with aluminum, zinc, iron, magnesium sulphate salts, a mixture of water glass and calcium chloride, sodium carboxymethyl cellulose (CMC), combinations of sodium oleate with low-polar compounds (neonol, fatty isoalcohols), liquid phase and oleate ultrasound treatment. The monomineralic fraction of calcite floated by mechanical cell demonstrated that the minimum recovery of calcite is achieved by combining the Fe(II) salt and water glass (3(4) : 1). When f loating lean sheelite ore with a high carbonate modulus on domestic water, the combined use of water glass and CaCl2 reduces the floatability of calcium. Calcium chloride added to water glass on recycling water leads to a certain increase in the rough concentrate yield (13.8 to 14.1 %) with a significant decrease of WO3 recovery to the finished selection concentrate (72.7 to 53.3 %) and a deterioration in the concentrate quality. Replacement of water glass with CMC did not show satisfactory results. Ultrasonic treatment of pulp, liquid phase, collector leads to a certain increase in the calcite floatability, possibly due to the higher liquid phase temperature and increased proportion of the oleate ionic form. The use of neonols in the reagent scheme of flotation of scheelite-containing ore with a high carbonate modulus found no evidence of a decrease in the flotatability of calcite obtained when studying monomineralic calcite fractions unlike fatty isoalcohols that provided better concentrates in the selection cycle in comparison with a single oleate.Изложены результаты исследований повышения контрастности технологических свойств кальцита и шеелита за счет совместного применения жидкого стекла с солями сульфатов алюминия, цинка, железа, магния, смеси жидкого стекла и хлористого кальция, карбоксиметилцеллюлозы натрия (КМЦ), сочетаний олеата натрия с малополярными соединениями (неонол, жирные изоспирты), а также данные по ультразвуковой обработке жидкой фазы и олеата. При флотации мономинеральной фракции кальцита в механической флотомашине наименьшее извлечение кальцита достигается при совместном использовании соли железа (II) и жидкого стекла (3(4) : 1). При флотации бедной шеелитовой руды с высоким карбонатным модулем на водопроводной воде совместное применение жидкого стекла и CaCl2 снижает флотоактивность кальцита. На оборотной воде добавка хлористого кальция к жидкому стеклу приводит к некоторому росту выхода чернового концентра (с 13,8 до 14,1 %) при значительном снижении извлечения WO3 в готовый концентрат селекции (с 72,7 до 53,3 %) и ухудшении качества концентрата. Замена жидкого стекла на КМЦ не показало удовлетворительных результатов. УЗ-обработка пульпы, жидкой фазы, собирателя обуславливает некоторое повышение флотоактивности кальцита – возможно, за счет роста температуры жидкой фазы, увеличения доли ионной формы олеата. Использование неонолов в реагентном режиме флотации шеелитсодержащей руды с высоким карбонатным модулем не подтвердило снижения флотоактивности кальцита, полученного при исследовании мономинеральных фракций кальцита, в отличие от жирных изоспиртов, которые позволили получить более качественные концентраты в цикле селекции в сравнении с одним олеатом