Повышение эффективности флотационного обогащения комплексных руд с использованием методов прямой потенциометрии

Повышение эффективности флотационного обогащения комплексных руд с использованием методов прямой потенциометрии

Автор: Яковлева Т.А., Ромашев А.О., Машевский Г.Н.

Журнал: Горные науки и технологии @gornye-nauki-tekhnologii

Рубрика: Обогащение и переработка минерального и техногенного сырья

Статья в выпуске: 2 т.9, 2024 года.

Бесплатный доступ

Флотационное обогащение играет ведущую роль при переработке большинства типов руд. Эффективность данного передела в большей степени обеспечивается правильным подбором режимов работы, выбором наиболее селективных реагентов и определением их оптимального расхода. Несмотря на очевидную важность данного вопроса классическим подходом к определению данных параметров является постановка плана эксперимента с последующей обработкой полученных результатов. Между тем проведение подобного рода исследований не раскрывает сущности физико-химических процессов, происходящих в пульпе, а результаты, полученные на одном образце, могут не соответствовать оптимуму при изменении исходных характеристик пробы. Целью данной работы является разработка и реализация методического подхода с использованием методов прямой потенциометрии при исследовании руд на обогатимость флотационным методом. Получаемые данные от ионоселективных сенсоров позволяют в значительной мере расширить картину происходящих в процессе флотации преобразований и учесть возможные негативные факторы, препятствующие эффективному протеканию процесса. Для реализации поставленной цели проведен сравнительный анализ двух подходов к постановке опытов по флотационному обогащению на примере комплексных сульфидных руд. На первом этапе проведено исследование по флотационному обогащению при помощи постановки D-оптимального факторного эксперимента, включающего 20 опытов по подбору оптимальных расходов реагентов-модификаторов с получением качественных показателей. На втором этапе поставлены опыты по флотации с применением электрохимического контроля с помощью рН, Ag2S, Pt и мембранных электродов. В результате разработана универсальная блок-схема проведения флотационных исследований с ионоселективными сенсорами, позволяющая реализовать данный подход на различных рудах. Полученные результаты позволили интенсифицировать процесс обогащения, повысив его эффективность на 7,8 %, при сокращении расхода подаваемых реагентов. Помимо этого, полученные данные позволили выявить ряд негативных факторов, влияющих на результат. В заключение предложена модель для реализации данного подхода на предприятиях, включающая внедрение «интеллектуального помощника» оператора флотации на основе инициализированных электрохимических моделей.

Еще

Флотация, флотационное обогащение, комплексные руды, методы прямой потенциометрии, ионометрия, оптимизация, электроды, обогащение, моделирование, реагенты, планирование эксперимента, ph, ag2s, pt-электроды

Короткий адрес: https://sciup.org/140306908

IDR: 140306908   |   DOI: 10.17073/2500-0632-2023-08-145

Список литературы Повышение эффективности флотационного обогащения комплексных руд с использованием методов прямой потенциометрии

  • Литвиненко В. С., Петров Е. И., Василевская Д. В. и др. Оценка роли государства в управлении минеральными ресурсами. Записки Горного института. 2023;259:95–111. https://doi.org/10.31897/pmi.2022.100 Litvinenko V. S., Petrov E. I., Vasilevskaya D. V. et al. Assessment of the role of the state in the management of mineral resources. Journal of Mining Institute. 2023;259:95–111. https://doi.org/10.31897/pmi.2022.100
  • Юрак В. В., Душин А. В., Мочалова Л. А. Против устойчивого развития: сценарии будущего. Записки Горного института. 2020;242:242–247. https://doi.org/10.31897/pmi.2020.2.242 Yurak V. V., Dushin A. V., Mochalova L. A. Vs sustainable development: scenarios for the future. Journal of Mining Institute. 2020;242:242–247. https://doi.org/10.31897/pmi.2020.2.242
  • Цыгляну П. П., Ромашева Н. В., Фадеева М. Л., Петров И.В. Инжиниринговые проекты в топливно-энергетическом комплексе России: актуальные проблемы, факторы и рекомендации по развитию. Уголь. 2023;(3):45–51. https://doi.org/10.18796/0041-5790-2023-3-45-51 Tsyglianu P. P., Romasheva N. V., Fadeeva M. L., Petrov I. V. Engineering projects in the Russian fuel and energy complex: actual problems, factors and recommendations for development. Ugol’. 2023;(3):45–51. (In Russ.) https://doi.org/10.18796/0041-5790-2023-3-45-51
  • Romasheva N. V., Babenko M. A., Nikolaichuk L. A. Sustainable development of the Russian Arctic region: environmental problems and ways to solve them. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022;(10–2):78–87. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_102_0_78
  • Александрова Т. Н., Афанасова А. В., Кузнецов В. В., Абурова В. А. Выбор параметров флотации сульфидных медно-никелевых руд на основе анализа распределения компонентов по флотируемости. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022;(1):131–147. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_1_0_131 Aleksandrova T. N., Afanasova A. V., Kuznetsov V. V., Aburova V. A. Selection of copper–nickel sulfide ore flotation parameters based on floatability ranking of flotation components. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022;(1):131–147. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_1_0_131
  • Васильева М. А., Волчихина А. А., Морозов М. Д. Оборудование и технологии для проведения работ по дозакладке выработанного пространства. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021;(6):133–144. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_6_0_133 Vasilyeva M. A., Volchikhina A. A., Morozov M. D. Re-backfill technology and equipment. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2021;(6):133–144. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2021_6_0_133
  • Zhou C., Zhao Y., Liu C. et al. Fluidization expansion of novel generation dense medium and flow regime transition in gas-solid separation fluidized bed. Fundamental Research. 2023. https://doi.org/10.1016/j.fmre.2023.02.008
  • 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):161–174. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_62_0_161 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 gold-bearing ore flotation. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022;(6–2):161–174. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_62_0_161
  • Александрова Т. Н. Ключевые направления переработки углеродистых пород. Записки Горного института. 2016;220:568–572. https://doi.org/10.18454/pmi.2016.4.568 Aleksandrova T. N. Key directions in processing carbonaceous rocks. Journal of Mining Institute. 2016;220:568–572. https://doi.org/10.18454/pmi.2016.4.568
  • Александрова Т. Н., O’Коннор С. Переработка платинометалльных руд в России и Южной Африке: состояние и перспективы. Записки Горного института. 2020;244:462–473. https://doi.org/10.31897/pmi.2020.4.9 Aleksandrova T. N., О’Connor C. Processing of platinum group metal ores in Russia and South Africa: current state and prospects. Journal of Mining Institute. 2020;244:462–473. https://doi.org/10.31897/pmi.2020.4.9
  • Бодуэн А. Я., Петров Г. В., Кобылянский А. А., Булаев А. Г. Сульфидное выщелачивание медного концентрата с высоким содержанием мышьяка. Обогащение руд. 2022;(1):14–19. https://doi.org/10.17580/ or.2022.01.03 Boduen A. Ya., Petrov G. V., Kobylyansky A. A., Bulaev A. G. Sulfide leaching of high-grade arsenic copper concentrates. Obogashchenie Rud. 2022;(1):14–19. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/or.2022.01.03
  • Nikolaeva N. V., Aleksandrova T. N., Chanturiya E. L., Afanasova A. V. Mineral and technological features of magnetite-hematite ores and their influence on the choice of processing technology. ACS Omega. 2021;6(13):9077–9085. https://doi.org/10.1021/acsomega.1c00129
  • Zhang D., Gao X. A digital twin dosing system for iron reverse flotation. Journal of Manufacturing Systems. 2022;63:238–249. https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2022.03.006
  • Ohenoja M., Koistinen A., Hultgren M. et al. Continuous adaptation of a digital twin model for a pilot flotation plant. Minerals Engineering. 2023;198:108081. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2023.108081
  • Bendaouia A., Abdelwahed E. H., Qassimi S. et al. Digital Transformation of the Flotation Monitoring Towards an Online Analyzer. In: Smart Applications and Data Analysis. SADASC 2022. Communications in Computer and Information Science. Springer, Cham. 2022;1677. https://doi.org/10.1007/978-3-031-20490-6_26
  • Абраров А. Д., Дациев М. С., Чикильдин Д. Е., Федотов Д. Н. Система оптимизации процесса коллективной флотации Талнахской обогатительной фабрики на основе алгоритмов машинного обучения. Цветные металлы. 2022;(2):87–93. https://doi.org/10.17580/tsm.2022.02.11 Abrarov A. D., Datsiev M. S., Chikildin D. E., Fedotov D. N. Optimization of bulk flotation process at Talnakh Concentrator based on machine learning algorithms. Tsvetnye Metally. 2022;(2):87–93. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/tsm.2022.02.11
  • Александрова Т. Н., Ушаков Е. К., Орлова А. В. Метод типизации медно-цинковых руд сложного состава с применением нейросетевых моделей. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020;(5):140–147. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-5-0-140-147 Aleksandrova T. N., Ushakov E. K., Orlova A. V. Method of complex copper–zinc ore typification using neural network models. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2020;(5):140–147. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-5-0-140-147
  • Aleksandrova T., Nikolaeva N., Kuznetsov V. Thermodynamic and experimental substantiation of the possibility of formation and extraction of organometallic compounds as indicators of deep naphthogenesis. Energies. 2023;16(9):3862. https://doi.org/10.3390/en16093862
  • Машевский Г. Н., Петров А. В., Люра М.и др. Развитие новой линии продукции Outotec электрохимического контроля процесса флотации. Цветные металлы. 2010;(2):93–95. Mashevskyi G. N., Petrov A. V., Lyyra M. et. al. Development of new series of Outotec products for electrochemical control of flotation process. Tsvetnye Metally. 2010;(2):93–95. (In Russ.)
  • Göktepe F. Effect of pH on pulp potential and sulphide mineral flotation. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences. 2002;26(4):309–318.
  • Horwood C., Stadermann M. Evaluation of a Ag/Ag2S reference electrode with long-term stability for electrochemistry in ionic liquids. Electrochemistry Communications. 2018;88:105–108. https://doi.org/10.1016/j.elecom.2018.02.005
  • Tatarnikov A. V., Sokolskaya I., Shneerson Ya. M. et al. Treatment of platinum flotation products. Platinum Metals Review. 2004;48(3):125–132. https://doi.org/10.1595/003214004X483125132
  • Liao L. W., Li M. F., Kang J. et al. Electrode reaction induced pH change at the Pt electrode/electrolyte interface and its impact on electrode processes. Journal of Electroanalytical Chemistry. 2013;688:207–215. https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2012.08.031
  • Balatovic M. Handbook of flotation reagents: chemistry, theory and practice. Flotation of Sulfide Ores. Elsevier; 2007. 445 p. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-53029-5.x5009-6
  • Woodcock J. T., Jones M. H. Chemical environment in Australian lead-zinc flotation plant pulps: II, Collector residualsm metals in solution, and other parameters. In: Proceedings of the Australasian Institute of Mining and Metallurgy.1970;235:61–76.
  • Титов Д. В. Использование геофизических методов для оценки технологических свойств руд колчеданно-полиметаллических месторождений. Известия Томского политехнического университета. 2006;309(4):40–47. Titov D. V. Applying geophysical methods to assessing the technological properties of ores of sulfide polymetallic deposits. Izvestiya Tomskogo Politekhnicheskogo Universiteta. 2006;309(4):40–47. (In Russ.)
  • 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):175–188. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_62_0_175 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. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2022;(6–2):175–188. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_62_0_175
  • Vidal-Iglesias F. J., Solla-Gullón J., Rodes A. et al. Understanding the Nernst equation and other electrochemical concepts: an easy experimental approach for students. Journal of Chemical Education. 2012;89(7):936–939. https://doi.org/10.1021/ed2007179
  • Tan S. Y., Chia V. Y. Y., Hölttä-Otto K., Anariba F. Teaching the Nernst equation and faradaic current through the use of a designette: an opportunity to strengthen key electrochemical concepts and clarify misconceptions. Journal of Chemical Education. 2020;97(8):2238–2243. https://doi.org/10.1021/acs.jchemed.9b00932
  • Napier-Munn T. J. Statistical methods for mineral engineers – How to design experiments and analyse data. Queensland, Australia: Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre; 2014. 627 p.
  • Goos P., Jones B., Syafitri U. I-optimal design of mixture experiments. Journal of the American Statistical Association. 2016;111(514):899–911. https://doi.org/10.1080/01621459.2015.1136632
  • Mancenido M. V., Pan R., Montgomery D. C., Anderson-Cook C. M. Comparing D-optimal designs with common mixture experimental designs for logistic regression. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems. 2019;187:11–18. https://doi.org/10.1016/j.chemolab.2019.02.003
  • Машевский Г. Н., Ушаков Е. К., Яковлева Т. А. Цифровая технология оптимизации дозирования сернистого натрия при флотации медной руды. Обогащение руд. 2021;(3);18–23. https://doi.org/10.17580/or.2021.03.04 Mashevskiy G. N., Ushakov E. K., Yakovleva T. A. Digital technology for optimizing the sodium sulphide dosage during copper ore flotation. Obogashchenie Rud. 2021;(3);18–23. (In Russ.) https://doi.org/10.17580/or.2021.03.04
  • Aleksandrova T., Nikolaeva N., Kuznetsov V. Thermodynamic and experimental substantiation of the possibility of formation and extraction of organometallic compounds as indicators of deep naphthogenesis. Energies. 2023;16(9);3862. https://doi.org/10.3390/en16093862
  • Александрова Т. Н., Прохорова Е. О. Модификация свойств породообразующих минералов при флотации. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(12):123–138. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_12_0_123 Aleksandrova T. N., Prokhorova E. O. Modification of properties of rock-forming minerals during flotation. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2023;(12):123–138. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_12_0_123
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp