RU2725429C1 - Method for flotation concentration of ores and non-metallic mineral raw materials - Google Patents

Abstract

FIELD: mining.SUBSTANCE: proposed invention relates to mining industry, namely, to concentration of minerals by flotation method, and can be used in deep processing of ore and nonmetallic minerals. Method of flotation concentration of ores and non-metallic mineral raw material involves preparation of gas-water emulsion "oxygen-water" by electrochemical method – passing of water through anode chamber of flow membrane electrolytic cell, preparation of water-gas mixture, saturated with hydrogen bubbles, preferably with size of 50 mcm or less, by passing water-gas mixture through cathode chamber of flow membrane electrolytic cell, mixing of mineral suspension with gas-water emulsion "oxygen-water" and water-gas mixture saturated with hydrogen bubbles in flotation machine chamber, where mineral suspension is mixed and saturated with air bubbles of increased flotation size. To increase extraction of slurry productive fraction water-gas mixture saturated with hydrogen bubbles mainly with size of 50 mcm and less, after passing through cathode chamber of flow membrane electrolyzer is additionally subjected to ultrasonic treatment. Before, during or after ultrasonic treatment floatation agents – foaming agent, depressor and collector – are dosed into water-gas mixture. Collector of sodium or potassium xanthogenate is metered into gas-water emulsion "oxygen-water" for partial oxidation to dixanthogenate. Obtained emulsion is fed into a mixer with a mineral suspension simultaneously with the water-gas mixture before introduction into the flotation machine chamber.EFFECT: higher efficiency of floatation concentration of ores.1 cl

Description

Изобретение относится к горнорудной промышленности, а именно - к обогащению полезных ископаемых методом флотации, и может быть использовано при глубокой переработке рудного и нерудного минерального сырья.The invention relates to the mining industry, and in particular to the enrichment of minerals by flotation, and can be used in deep processing of ore and non-metallic mineral raw materials.

Известен способ флотационного извлечения из воды тонкодисперсных примесей методом электрофлотации [1]. Электрофлотацию осуществляют путем пропускания мелких пузырьков газа сквозь обрабатываемый объем суспензии - в случае флотации твердых включений, или эмульсии - в случае извлечения капель масла. Мелкие пузырьки газа, в основном водорода и кислорода, получают электролитическим разложением воды. Определяющую роль в процессе электрофлотации выполняют пузырьки водорода, выделяющиеся на катоде. Их размер и интенсивность образования зависят в основном от состава электролита, поверхностного натяжения на границе раздела «электрод-раствор», материала и формы электродов, плотности тока.A known method of flotation extraction of finely dispersed impurities from water by electroflotation [1]. Electroflotation is carried out by passing small gas bubbles through the treated volume of the suspension - in the case of flotation of solid inclusions, or emulsion - in the case of extracting drops of oil. Small bubbles of gas, mainly hydrogen and oxygen, are obtained by electrolytic decomposition of water. The decisive role in the process of electroflotation is played by hydrogen bubbles released at the cathode. Their size and formation intensity mainly depend on the composition of the electrolyte, the surface tension at the electrode-solution interface, the material and shape of the electrodes, and current density.

Электрофлотационный метод извлечения минеральных частиц имеет ряд недостатков, связанных с малой подъемной силой тонких пузырьков и малой скоростью всплытия минерализованных пузырьков, снижающих удельную производительность электрофлотационного аппарата. Повышение производительности электрофлотационного аппарата особенно важно при флотационном выделении минералов, содержащих цветные и благородные металлы. Указанные минералы, обладающие высокой плотностью, в большей мере уменьшают скорость подъема флотационных комплексов «пузырек-минеральные частицы» во флотоконцентрат.The electroflotation method for the extraction of mineral particles has several disadvantages associated with the low lifting force of thin bubbles and the low ascent rate of mineralized bubbles, which reduce the specific productivity of the electroflotation apparatus. Increasing the productivity of the electroflotation apparatus is especially important in the flotation separation of minerals containing non-ferrous and noble metals. These minerals with a high density, to a greater extent, reduce the rate of rise of flotation complexes "bubble-mineral particles" in the flotation concentrate.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является способ флотационного обогащения руд, содержащих сульфидные минералы и золото [2], включающий подготовку газоводной эмульсии «кислород-вода» электрохимическим методом, пропусканием воды через анодную камеру проточного мембранного электролизера, при этом одновременно минеральную суспензию насыщают пузырьками водорода, преимущественно размером 50 мкм и менее, пропуская ее через катодную камеру проточного мембранного электролизера, а после смешивания минеральной суспензии с газоводной эмульсией «кислород-вода» образовавшуюся смесь направляют в камеру флотационной машины, где ее перемешивают и насыщают пузырьками воздуха обычной флотационной крупности.The closest in technical essence and combination of essential features is the method of flotation concentration of ores containing sulfide minerals and gold [2], including the preparation of a gas-water emulsion “oxygen-water” by the electrochemical method, by passing water through the anode chamber of a flowing membrane electrolyzer, while at the same time a mineral suspension saturated with hydrogen bubbles, mainly of a size of 50 μm or less, passing it through the cathode chamber of a flowing membrane electrolyzer, and after mixing the mineral suspension with a gas-water emulsion “oxygen-water”, the resulting mixture is sent to the chamber of a flotation machine, where it is mixed and saturated with air bubbles of a conventional flotation size.

К недостаткам указанного способа следует отнести невысокое извлечение полезного компонента в пенный продукт, обусловленное малой вероятностью закрепления извлекаемых тонких частиц полезного компонента на поверхности пузырька. Малая вероятность закрепления связана со значительным понижением поверхностного натяжения на границе «газ-вода». Диспергирование газовой фазы связано с коалесценцией, то есть слиянием мелких пузырьков и образованием крупных. Введение кислородсодержащей эмульсии в водно-минеральную суспензию непосредственно в камеру флотомашины по прототипу снижает эффект активации поверхности минеральных частиц растворенным кислородом. Способ требует усовершенствования, направленного на усиление смещения равновесия в сторону мелких пузырьков и фиксации их размера в диапазоне преимущественно меньше 50 мкм.The disadvantages of this method include the low recovery of the useful component in the foam product, due to the low probability of fixing the extracted fine particles of the useful component on the surface of the bubble. The low probability of fixing is associated with a significant decrease in surface tension at the gas-water interface. The dispersion of the gas phase is associated with coalescence, that is, the fusion of small bubbles and the formation of large ones. The introduction of an oxygen-containing emulsion in a water-mineral suspension directly into the chamber of the flotation machine according to the prototype reduces the effect of activation of the surface of mineral particles with dissolved oxygen. The method requires improvement aimed at enhancing the equilibrium bias towards small bubbles and fixing their size in the range mainly less than 50 microns.

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении эффективности флотационного обогащения руд за счет снижения потерь ценных минералов в виде тонких частиц полезного компонента и повышении удельной производительности флотационной машины посредством подачи кислородсодержащей газоводной эмульсии в смеситель до подачи во флота-машину, а также обработки ультразвуком водно-газовой смеси, перемешиваемой дозированно с флотореагентами перед подачей во флотомашину. Концентрированное распределение собирателей и пенообразователей в поверхностных слоях - в пленочной воде диспергируемых ультразвуком пузырьках водорода, обеспечивает высокую вероятность сцепления мелких флотоактивных минеральных частиц с пузырьками газов и предотвращает коалесценцию мелких пузырьков.The technical result of the proposed method consists in increasing the efficiency of flotation concentration of ores by reducing the loss of valuable minerals in the form of fine particles of a useful component and increasing the specific productivity of the flotation machine by feeding an oxygen-containing gas-water emulsion to the mixer before being fed into the fleet machine, as well as ultrasonic treatment with water-gas a mixture mixed in a dosage with flotation reagents before feeding into the flotation machine. The concentrated distribution of collectors and blowing agents in the surface layers - in film water of ultrasonic dispersed hydrogen bubbles, provides a high probability of adhesion of small flotation mineral particles to gas bubbles and prevents the coalescence of small bubbles.

Технический результат достигается за счет того, что в способе флотационного обогащения руд и нерудного минерального сырья, включающем подготовку газоводной эмульсии «кислород-вода» электрохимическим методом - пропусканием воды через анодную камеру проточного мембранного электролизера, подготовку водно-газовой смеси, насыщенной пузырьками водорода преимущественно размером 50 мкм и менее, пропусканием водно-газовой смеси через катодную камеру проточного мембранного электролизера, смешивание минеральной суспензии с газоводной эмульсией «кислород-вода» и водно-газовой смесью, насыщенной пузырьками водорода в камере флотационной машины, где минеральную суспензию перемешивают и насыщают пузырьками воздуха повышенной флотационной крупности, для повышения извлечения шламовой продуктивной фракции водно-газовую смесь, насыщенную пузырьками водорода, преимущественно размером 50 мкм и менее, после пропускания через катодную камеру проточного мембранного электролизера, дополнительно подвергают ультразвуковой обработке, при этом до, во время или после ультразвуковой обработки в водно-газовую смесь дозированно вводят флотореагенты - пенообразователь, депрессор и собиратель, при этом осуществляют дозированный ввод собирателя - ксантогената натрия или калия, в газоводную эмульсию «кислород-вода» для частичного окисления до диксантогенида, и полученную эмульсию подают в смеситель с минеральной суспензией одновременно с водно-газовой смесью до ввода в камеру флотационной машины.The technical result is achieved due to the fact that in the method of flotation dressing of ores and non-metallic mineral raw materials, including the preparation of a gas-water emulsion “oxygen-water” by the electrochemical method - by passing water through the anode chamber of a flowing membrane electrolyzer, the preparation of a water-gas mixture saturated with hydrogen bubbles mainly of size 50 μm or less, by passing a water-gas mixture through the cathode chamber of a flowing membrane electrolyzer, mixing the mineral suspension with an oxygen-water gas-water emulsion and a water-gas mixture saturated with hydrogen bubbles in the chamber of a flotation machine, where the mineral suspension is mixed and saturated with air bubbles increased flotation size, to increase the extraction of sludge productive fraction, the water-gas mixture saturated with hydrogen bubbles, mainly of a size of 50 μm or less, after passing through the cathode chamber of a flowing membrane electrolyzer, is additionally subjected to sonication, in this case, before, during or after ultrasonic treatment, flotation reagents — a foaming agent, a depressant and a collector — are metered into the water-gas mixture, and a collector — sodium or potassium xanthate — is metered into the oxygen-water emulsion for partial oxidation to dixanthogenide, and the resulting emulsion is fed into a mixer with a mineral suspension simultaneously with a water-gas mixture before entering the flotation machine chamber.

Возможность формирования требуемой последовательности выполняемых действий предложенными средствами позволяет решить поставленную задачу, определяет новизну, промышленную применимость и изобретательский уровень разработки.The possibility of forming the required sequence of actions by the proposed means allows us to solve the problem, determines the novelty, industrial applicability and inventive step of development.

Для выполнения способа используются: проточный мембранный электролизер, содержащий анодную камеру - для приготовления газоводной эмульсии «кислород-вода», и катодную камеру - для приготовления водно-газовой смеси, насыщенной пузырьками водорода; ультразвуковая установка - для диспергирования водно-газовой смеси с флотореагентами - пенообразователем, депрессором и собирателем перед агитацией перемешиванием; смеситель - для агитации минеральной суспензии перемешиванием; флотационная машина - для извлечения продуктивной фракции.To perform the method, the following are used: a flowing membrane electrolyzer containing an anode chamber for preparing an oxygen-water gas-water emulsion, and a cathode chamber for preparing a water-gas mixture saturated with hydrogen bubbles; ultrasonic installation - for dispersing a water-gas mixture with flotation reagents - a foaming agent, a depressant and a collector before agitation with stirring; mixer - for agitation of a mineral suspension by stirring; flotation machine - to extract the productive fraction.

Способ реализуют следующим образом.The method is implemented as follows.

Параллельно осуществляют подготовку газоводной эмульсии «кислород-вода» электрохимическим методом - пропусканием воды через анодную камеру проточного мембранного электролизера и подготовку водно-газовой смеси. Пузырьки кислорода образуются на анодах в результате электролитического разложения воды. Водно-газовую смесь насыщают пузырьками водорода преимущественно размером 50 мкм и менее, пропусканием водно-газовой смеси через катодную камеру проточного мембранного электролизера. Для повышения извлечения шламовой продуктивной фракции водно-газовую смесь, насыщенную пузырьками водорода, преимущественно размером 50 мкм и менее, после пропускания через катодную камеру проточного мембранного электролизера, дополнительно подвергают ультразвуковой обработке. Диспергирование пузырьков водорода осуществляется до уровня менее 10 мкм. До, во время или после ультразвуковой обработки в водно-газовую смесь дозированно вводят флотореагенты - пенообразователь, депрессор и собиратель. Осуществляют дозированный ввод собирателя - ксантогената натрия или калия, в газоводную эмульсию «кислород-вода» для частичного окисления до диксантогенида и полученную эмульсию подают в смеситель с минеральной суспензией одновременно с водно-газовой смесью до ввода в камеру флотационной машины. Смешивание минеральной суспензии с предварительно приготовленной электрохимическим методом газоводной эмульсией «кислород-вода», позволяет до ввода во флотомашину насытить минеральную суспензию мелкими пузырьками кислорода. Растворение кислорода в воде повысит окислительно-восстановительный потенциал минеральной суспензии. Кислород в начальный период воздействия способствует сорбции на частицах сульфидов минеральной суспензии анионов и молекул флотационного реагента-собирателя за счет появления активных центров на поверхности гидрофобных частиц. Поверхность в частично окисленном состоянии является наиболее сорбционно активной по отношению к флотационным реагентам и, следовательно, подготовленной для образования флотационных комплексов. Селективное закрепление реагента-собирателя способствует повышению термодинамической вероятности образования флотационных комплексов с частицами извлекаемых в пенный продукт минералов. В результате коалесценции мелких минерализованных пузырьков кислорода и водорода и пузырьков обычной флотационной крупности получают флотационные комплексы, обладающие высокой скоростью всплытия, что повышает удельную производительность флотационной машины. Пузырьки воздуха обычной флотационной крупности получают известными методами: пропусканием через перфорированные устройства или дроблением воздуха механическими устройствами. Высокая вероятность образования флотационных комплексов из тонких гидрофобизированных частиц минералов, высокая скорость их транспортировки во флотационный концентрат повышают эффективность обогащения полезного компонента. Отделение минерализованных полезным компонентом пузырьков осуществляют путем их всплытия на поверхность. Образовавшаяся на поверхности пена является флотоконцентратом. Оставшуюся в объеме измельченную руду отводят на дополнительную переработку или в хвостохранилище.In parallel, the gas-water emulsion “oxygen-water” is prepared by the electrochemical method — by passing water through the anode chamber of the flow-through membrane electrolyzer and preparing the water-gas mixture. Oxygen bubbles are formed on the anodes as a result of electrolytic decomposition of water. The water-gas mixture is saturated with hydrogen bubbles predominantly of a size of 50 μm or less, by passing the water-gas mixture through the cathode chamber of a flow-through membrane electrolyzer. In order to increase the extraction of the slurry productive fraction, the water-gas mixture saturated with hydrogen bubbles, mainly of a size of 50 μm or less, is passed through an ultrasonic treatment after passing through a cathode chamber of a flow membrane electrolyzer. Dispersion of hydrogen bubbles is carried out to a level of less than 10 microns. Before, during, or after ultrasonic treatment, flotation reagents — a foaming agent, a depressant, and a collector — are metered into the water-gas mixture. A metered collector is introduced — sodium or potassium xanthate, into an oxygen-water gas-water emulsion for partial oxidation to dixanthogenide, and the resulting emulsion is fed into a mixer with a mineral suspension simultaneously with a water-gas mixture before being introduced into the chamber of a flotation machine. Mixing the mineral suspension with the oxygen-water emulsion gas-water emulsion previously prepared by the electrochemical method allows saturating the mineral suspension with small oxygen bubbles before entering the flotation machine. Dissolution of oxygen in water will increase the redox potential of the mineral suspension. Oxygen in the initial period of exposure promotes sorption on the sulfide particles of the mineral suspension of anions and flotation reagent-collector molecules due to the appearance of active centers on the surface of hydrophobic particles. The surface in a partially oxidized state is the most sorption active in relation to flotation reagents and, therefore, prepared for the formation of flotation complexes. Selective fixing of the reagent-collector increases the thermodynamic probability of the formation of flotation complexes with particles of minerals extracted into the foam product. As a result of coalescence of small mineralized oxygen and hydrogen bubbles and bubbles of ordinary flotation size, flotation complexes with a high ascent rate are obtained, which increases the specific productivity of the flotation machine. Bubbles of air of ordinary flotation size are obtained by known methods: passing through perforated devices or crushing air by mechanical devices. The high probability of the formation of flotation complexes from thin hydrophobized particles of minerals, the high speed of their transportation to the flotation concentrate increase the efficiency of enrichment of the useful component. Separation of mineralized vesicles with a useful component is carried out by their ascent to the surface. The foam formed on the surface is a flotation concentrate. The remaining crushed ore is diverted to additional processing or to the tailing dump.

Способ обеспечивает увеличение скорости транспортировки минеральной массы во флотоконцентрат, возрастает удельная производительность флотационной машины и извлечение тонких частиц минералов, снижаются потери ценных компонентов, повышается эффективность флотационного обогащения руд и нерудного минерального сырья.The method provides an increase in the rate of transportation of the mineral mass to the flotation concentrate, the specific productivity of the flotation machine and the extraction of fine particles of minerals increase, the loss of valuable components decreases, and the efficiency of flotation concentration of ores and non-metallic mineral raw materials increases.

Источники информацииSources of information

1. Яковлев С.В., Краснобородько И.Г., Рогов В.М. Технология электрохимической очистки воды. Л.: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1987, С. 165-175, 261-264.1. Yakovlev S.V., Krasnoborodko I.G., Rogov V.M. Technology of electrochemical water treatment. L .: Stroyizdat, Leningrad Branch, 1987, S. 165-175, 261-264.

2. Патент РФ №2389557. Способ флотационного обогащения руд, содержащих сульфидные минералы и золото, опубл. 20.05.2010, Бюл. №14.2. RF patent No. 2389557. Method of flotation concentration of ores containing sulfide minerals and gold, publ. 05/20/2010, Bull. No. 14.

Claims (1)

Способ флотационного обогащения руд и нерудного минерального сырья, включающий подготовку газоводной эмульсии «кислород-вода» электрохимическим методом - пропусканием воды через анодную камеру проточного мембранного электролизера, подготовку водно-газовой смеси, насыщенной пузырьками водорода преимущественно размером 50 мкм и менее, пропусканием водно-газовой смеси через катодную камеру проточного мембранного электролизера, смешивание минеральной суспензии с газоводной эмульсией «кислород-вода» и водно-газовой смесью, насыщенной пузырьками водорода в камере флотационной машины, где минеральную суспензию перемешивают и насыщают пузырьками воздуха повышенной флотационной крупности, отличающийся тем, что для повышения извлечения шламовой продуктивной фракции водно-газовую смесь, насыщенную пузырьками водорода преимущественно размером 50 мкм и менее, после пропускания через катодную камеру проточного мембранного электролизера дополнительно подвергают ультразвуковой обработке, при этом до, во время или после ультразвуковой обработки в водно-газовую смесь дозированно вводят флотореагенты - пенообразователь, депрессор и собиратель, при этом осуществляют дозированный ввод собирателя - ксантогената натрия или калия в газоводную эмульсию «кислород-вода» для частичного окисления до диксантогенида, и полученную эмульсию подают в смеситель с минеральной суспензией одновременно с водно-газовой смесью до ввода в камеру флотационной машины.A method of flotation dressing of ores and non-metallic mineral raw materials, including the preparation of a gas-water emulsion "oxygen-water" by the electrochemical method - by passing water through the anode chamber of a flowing membrane electrolyzer, preparing a water-gas mixture saturated with hydrogen bubbles of predominantly 50 μm or less, passing water-gas the mixture through the cathode chamber of a flowing membrane electrolyzer, mixing the mineral suspension with a gas-water emulsion “oxygen-water” and a water-gas mixture saturated with hydrogen bubbles in the chamber of a flotation machine, where the mineral suspension is mixed and saturated with air bubbles of increased flotation size, characterized in that for to increase the extraction of the slurry productive fraction, the water-gas mixture saturated with hydrogen bubbles predominantly 50 μm or less in size, after passing through the cathode chamber of a flowing membrane electrolyzer, is additionally subjected to ultrasonic treatment, while up to, during or after ultrasonic treatment, flotation reagents — a foaming agent, a depressant, and a collector — are metered into the water-gas mixture, and a collector — sodium or potassium xanthate or metathesis is metered into the oxygen-water emulsion for partial oxidation to dixanthogenide, and the resulting emulsion is fed in a mixer with a mineral suspension simultaneously with the water-gas mixture before entering the flotation machine chamber.