О регулировании электродных процессов для формирования контрастных технологических свойств сульфидов

Представлены результаты изучения закономерностей формирования контрастных электрохимических свойств сульфидов в условиях развития окислительно-восстановительных процессов в цикле измельчения при наличии микрогальванопары пирит-железо измельчающей среды с контролем и регулированием электродных процессов. Изучены окисление и кинетика поглощения кислорода пиритом при измельчении, представлена зависимость концентрации серосодержащих анионов при окислении пирита в диапазоне pH 6–14. Установлено, что наибольшее поглощение кислорода пиритом происходит в высокощелочной среде (pH 12). С повышением щелочности среды концентрация серосодержащих анионов возрастает в разы, особенно тиосульфат-ионов (S2O3 2–), где наблюдается снижение флотоактивности пирита. Выполнены экспериментальные измерения электродных потенциалов пиритного и стального электродов, которые позволили выявить взаимосвязь между условиями обработки, значениями электродных потенциалов и флотоактивностью сульфидов, кварца. Установлено, что величины потенциалов зависят от pH и концентрации модификаторов. Наибольшая разница потенциалов установлена при pH 11 и составляет 600 мВ в сравнении с pH 7 и 9, что предопределяет условия подавления пирита и его влияния на процесс селективной флотации. Изучено влияние порошкового металлического железа измельчающей среды на флотоактивность сульфидных минералов (FeS2, CuFeS2, ZnS ) и SiO2 в присутствии разных модификаторов при pH 7 и 11. При продолжительном измельчении (> 60 мин) протекает интенсивное окисление сульфидных минералов и железа мелющей среды (>2 кг/т), что приводит к активации флотации пирита и снижению качества концентратов. С увеличением концентрации сернистого натрия растет значение потенциала пиритного электрода в отрицательной области при значениях рН ≥ 9–11, что сопровождается снижением извлечения пирита.

Бочаров В. А., Игнаткина В. А., Абрютин Д. В., Каюмов А. А., Каюмова В. Р. (Корж) О регулировании электродных процессов для формирования контрастных технологических свойств сульфидов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2022. – № 10. – С. 39–50. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_10_0_39.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований в рамках научного проекта № 20-05-00157.

Бочаров Владимир Алексеевич¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: adminopr@misis.ru, ORCID ID: 0000-0002-8233-9635,
Игнаткина Владислава Анатольевна¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: woda@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-2552-206X,
Абрютин Дмитрий Владимирович — канд. техн. наук, заместитель генерального директора, ООО «АДВ-Инжиниринг», e-mail: abrutin@mail.ru,
Каюмов Абдуазиз Абдурашидович¹ — канд. техн. наук, ведущий инженер-технолог, e-mail: maliaby_92@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-0502-6595,
Каюмова (Корж) Виктория Романовна¹ — аспирант, e-mail: viktoriya.korzh09@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-7527-1284,
¹ НИТУ «МИСиС».

Каюмов А.А., e-mail: maliaby_92@mail.ru.

1. Leja J. Electrical characteristics of interfaces. Electrical double layer and zeta potential / Surface Chemistry of Froth Flotation. Plenum Press, New York, 1982, pp. 433—492. DOI: 10.1007/978-1-4615-7975-5_7.

2. Игнаткина В. А., Бочаров В. А., Аксенова Д. Д., Каюмов А. А. Электрокинетический потенциал поверхности ультратонких сульфидов и флотоактивность минералов // Известия вузов. Цветная металлургия. — 2017. — № 1. — С. 4—11. DOI: 10.17073/0021-34382017-1-4-12.

3. Сорокин М. М. Флотация. Модификаторы. Физические основы. Практика. — М.: МИСиС, 2016. — 372 c.

4. Moslemi H., Gharabaghi M. A review on electrochemical behavior of pyrite in the froth flotation process // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2017, vol. 47, pp. 1—18. DOI: 10.1016/j.jiec.2016.12.012.

5. Pozzo R. L., Iwasaki I. Pyrite-pyrrhotite grinding media interactions and their effects on media wear and flotation // Journal of The Electrochemical Society. 1989, vol. 136, no. 6, pp. 1734—1740. DOI: 10.1149/1.2097001.

6. Zhao Cao, Peng Wang, Wen-Bo Zhang, Xiao-Bo Zeng, Yong-Dan Cao Mechanism of sodium sulfide on flotation of cyanide-depressed pyrite // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2020, vol. 30, no. 2, pp. 484—491. DOI: 10.1016/s1003-6326(20)65228-1.

7. Bao Guo, Yongjun Peng, Gretel Parker Electrochemical and spectroscopic studies of pyrite–cyanide interactions in relation to the depression of pyrite flotation // Minerals Engineering. 2016, vol. 92, pp. 78—85. DOI: 10.1016/J.MINENG.2016.03.003.

8. Ejtemaei M., Nguyen A. V. Characterisation of sphalerite and pyrite surfaces activated by copper sulphate // Minerals Engineering. 2017, vol. 100, pp. 223—232. DOI: 10.1016/J. MINENG.2016.11.005.

9. Nicol M. The electrochemistry of chalcopyrite in alkaline solutions // Hydrometallurgy. 2019, vol. 187, pp. 134—140. DOI: 10.1016/j.hydromet.2019.05.016.

10. Плаксин И. Н., Шафеев Р. Ш., Чантурия В. А. Взаимосвязь энергетического строения кристаллов минералов с их флотационными свойствами / Труды VIII Международного конгресса по обогащению полезных ископаемых. Т. 2. — Л.: Механобр, 1969. — С. 235—245.

11. Hu Yue-Hua, Sun Wei Electrochemistry of flotation of sulfide minerals. Beijing: Tsinghua University Press, 2009, 306 p.

12. Dan Liu, Yi-Jie Wang, Yong-Jun Xian, Shu-Ming Wen Electronic structure and flotability of gold-bearing pyrite. A density functional theory study // Journal of Central South University. 2017, vol. 24, pp. 2288–2293. DOI: 10.1007/S11771-017-3640-4.

13. Каковский И. А. К вопросу о кинетике окисления смесей сульфидных минералов кислородом в водных растворах // Обогащение руд. — 1980. — № 3. — С. 3—6.

14. Митрофанов С. И., Рыскин М. Я. Электрохимические свойства минералов и адсорбция реагентов-собирателей / Труды VIII Международного конгресса по обогащению полезных ископаемых. Т. 2. — Л.: Механобр, 1969. — С. 270—280.

15. Чантурия В. А., Вигдергауз В. Е. Электрохимия сульфидов. Теория и практика флотации. — М.: Руда и металлы, 2008. — 272 с.

16. Abramov A., Önal G., Dogan Z. Physico-chemical models for activation, flotation and depression of pyrite in copper flotation / Mineral Processing on the Verge of the 21st Century. 2017. DOI: 10.1201/9780203747117.

17. Nicol M., Suchun Zhang, Tjandrawan V. The electrochemistry of pyrite in chloride solutions // Hydrometallurgy. 2018, vol. 178, pp. 116—123. DOI: 10.1016/j.hydromet.2018.04.013.

18. Dongping Tao, Yue Wang, Lin Li An electrochemical study of surface oxidation and collectorless flotation of pyrite // International Journal of Electrochemical Science. 2018, vol. 13, pp. 5971—5982. DOI: 10.20964/2018.06.32.

19. Buswell A. M., Nicol M. J. Some aspects of the electrochemistry of the flotation of pyrrhotite // Journal of Applied Electrochemistry. 2002, vol. 32, pp. 1321–1329. DOI: 10.1023/ A:1022664310845.

20. Alireza Javadi Sulphide minerals: surface oxidation and selectivity in complex sulphide ore flotation. Doctoral thesis. October 2015. Luleå University of Technology, Sweden. 48 p.

21. Каковский И. А., Косиков В. М. О количественной оценке кинетики окисления сульфидных минералов в растворе // Обогащение руд. — 1974. — № 1. — С. 28—31.

22. Yianatos J., Carrasco C., Vinnett L., Rojas I. Pyrite recovery mechanisms in rougher flotation circuits // Minerals Engineering. 2014, vol. 66–68, pp. 197–201. DOI: 10.1016/ j.mineng.2014.03.020.

23. Zhao Cao, Xumeng Chen, Yongjun Peng The role of sodium sulfide in the flotation of pyrite depressed in chalcopyrite flotation // Minerals Engineering. 2018, vol. 119, pp. 93–98. DOI: 10.1016/j.mineng.2018.01.029.

24. Yasemin Öztürk, Özlem Bıçak, Elif Özdemir, Zafir Ekmekçi Mitigation negative effects of thiosulfate on flotation performance of a Cu-Pb-Zn sulfide ore // Minerals Engineering. 2018, vol. 122, pp. 142—147. DOI: 10.1016/j.mineng.2018.03.034.

25. Yufan Mua, Yongjun Peng, Lauten R. A. The depression of pyrite in selective flotation by different reagent systems — A Literature review // Minerals Engineering. 2016, vol. 96-97, pp. 143—156. DOI: 10.1016/j.mineng.2016.06.018.