Влияние предварительной сонохимической обработки депрессоров шламов на эффективность сильвиновой флотации

Влияние предварительной сонохимической обработки депрессоров шламов на эффективность сильвиновой флотации

Автор: Буров В.Е., Пойлов В.З., Хуан Ч., Чернышев А.В., Кузьминых К.Г.

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

Рубрика: Обогащение и переработка минерального и техногенного сырья

Статья в выпуске: 4 т.7, 2022 года.

Бесплатный доступ

Основной источник калийных удобрений - сильвинитовые руды, состоящие в том числе из галита (NaCl), силикатных и глинисто-карбонатных шламов (глинисто-солевых шламов). Обогащение природных калийных руд главным образом осуществляется флотационным методом, при котором происходит разделение KCl, NaCl и глинисто-солевых шламов. Исследование направлено на выявление влияния предварительной сонохимической обработки реагентов-депрессоров - КМЦ и крахмала - на динамическую вязкость, размер агрегатов, электрокинетический потенциал растворов этих реагентов и на эффективность сильвиновой флотации. Установлено, что сонохимическая обработка растворов депрессоров уменьшает размер агрегатов молекул крахмала более чем в 133 раза, агрегатов молекул КМЦ - с 6 до 4 нм. Выявлено, что сонохимическое воздействие на раствор анионного КМЦ с увеличением акустической мощности смещает электрокинетический потенциал в область отрицательных значений, при этом сонохимическая обработка любой акустической мощности не влияет на дзета-потенциал неионогенного крахмала. Установлено, что сонохимическая обработка понижает динамическую вязкость растворов КМЦ и крахмала: вязкость раствора КМЦ при максимальной акустической мощности 420 Вт снижается на 44 %, вязкость раствора крахмала при той же акустической мощности ультразвука - на 70 %. Кроме того, предварительная сонохимическая обработка депрессоров сильвиновой флотации способствует увеличению извлечения KCl и снижению содержания шламов во флотационном концентрате. Также показана возможность снижения расхода обработанного ультразвуком депрессора. Полученные результаты целесообразно апробировать в опытно-промышленных условиях.

Еще

Обогащение, сильвиновая флотация, ультразвук, депрессор, глинисто-солевой шлам, карбоксиметил- целлюлоза, крахмал, дзета-потенциал, динамическая вязкость, извлечение

Короткий адрес: https://sciup.org/140296156

IDR: 140296156   |   УДК: 622.7   |   DOI: 10.17073/2500-0632-2022-08-09

Effect of sonochemical pretreatment of slurry depressors on sylvin flotation performance

The main source of potassium fertilizers is sylvinite ores consisting primarily of halite (NaCl), silicate and clay-carbonate slurries (clay-salt slurries). Processing of natural potash ores is mainly carried out by the flotation method, which separates KCl, NaCl, and clay-salt slurry. The research is aimed at revealing the effect of sonochemical pretreatment of the depressor reagents, CMC and starch, on dynamic viscosity, aggregate size, electrokinetic potential of these reagent solutions and sylvin flotation performance. It has been established that sonochemical treatment of depressor solutions decreases the size of aggregates of starch molecules by more than 133 times and that of aggregates of CMC molecules from 6 to 4 nm. It has been revealed that sonochemical treatment of anionic CMC solution shifts the electrokinetic potential towards the area of negative values with an increase in acoustic power, while sonochemical treatment of any acoustic power has no effect on the zeta potential of nonionic starch. It has been found that the sonochemical treatment lowers the dynamic viscosity of CMC and starch solutions: the viscosity of CMC solution at a maximum acoustic power of 420 W decreases by 44 % and the viscosity of starch solution at the same acoustic (ultrasonic) power decreases by 70 %. Furthermore, sonochemical pretreatment of sylvin flotation depressors contributes to an increase in KCl recovery and a decrease in the slurry content in the flotation concentrate. The possibility of reducing the consumption of ultrasonic treated depressor is also demonstrated. It is expedient to test the obtained findings in pilot-plant conditions.

Еще

Список литературы Влияние предварительной сонохимической обработки депрессоров шламов на эффективность сильвиновой флотации

  • Huang Z., Cheng C., Zhong H. et al. Flotation of sylvite from potash ore by using the Gemini surfactant as a novel flotation collector. Minerals Engineering. 2019;132:22-26. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2018.11.055
  • Li E., Du Z., Yuan S., Cheng F. Low temperature molecular dynamic simulation of water structure at sylvite crystal surface in saturated solution. Minerals Engineering. 2015;83:53-58. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2015.08.012
  • Li E., Du Z., Li D., Cheng F. Specific ion effects of salt solutions on colloidal properties of octadecylamine hydrochloride. Journal of Surfactants and Detergents. 2017;20(2):483-491. https://doi.org/10.1007/s11743-016-1923-7
  • Wang X., Miller J. D., Cheng F., Cheng H. Potash flotation practice for carnallite resources in the Qinghai Province, PRC. Minerals Engineering. 2014;66-68:33-39. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2014.04.012
  • Батурин Е. Н., Меньшикова Е. А., Блинов С. М. и др. Проблемы освоения крупнейших калийных месторождений мира. Современные проблемы науки и образования. 2012;(6):613-621. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=7513
  • Дихтиевская Л. В., Шломина Л. Ф., Осипова Е. О. и др. Флотационное обогащение калийных руд. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук. 2019;55(3):277-287. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2019-55-3-277-287
  • Du H., Ozdemir O., Wang X. et al. Flotation chemistry of soluble salt minerals: from ion hydration to colloid adsorption. Mining, Metallurgy & Exploration. 2014;31(1):1-20. https://doi.org/10.1007/BF03402344
  • Cao Q., Du H., Miller J. D. et al. Surface chemistry features in the flotation of KCl. Minerals Engineering. 2010;23(5):365-373. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2009.11.010
  • Chaikovskiy I. I., Korotchenkova O. V., Trapeznikov D. E. A new genetic type of leaching zone in salts of the Verkhnyaya Kama potassium salt deposit: hydrochemical, mineralogical, and structural indicators. Lithology and Mineral Resources. 2019;54(4):308-319. https://doi.org/10.1134/S0024490219040023
  • Чайковский И. И. Эпигенетическая трансформация калийных и магниевых руд Верхнекамского месторождения солей. В: Рудогенез: материалы международной конференции. Миасс, Екатеринбург, 2-7 февраля 2008. С. 331-338.
  • Кибанова М. С., Лановецкий С. В. Исследование влияния реагентов-депрессоров шламов на технологические показатели основной сильвиновой флотации хлорида калия. Молодежная наука в развитии регионов. 2021;1:301-303.
  • Чернышев А. В., Черепанова М. В. Совершенствование стадии шламовой флотации в переработке сильвинита. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. 2020;(1):113-129. URL: http://vestnik.pstu.ru/biohim/archives/?id=&folder_id=9158
  • Ведрова В. В., Середкина О. Р., Рахимова О. В. Способы переработки глинисто-солевых шламов в производстве калийных удобрений. Молодежная наука в развитии регионов. 2018;1:228-230.
  • Иванов А. Г. Дифференциация минералов галопелитов в процессе флотационного обогащения сильвинитовых руд Верхнекамского месторождения. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Геология, нефтегазовое и горное дело. 1999;(1):74-76. URL: https:// repository.geologyscience.ru/bitstream/handle/123456789/9106/p142.pdf?sequence=1&isAllowed=y
  • Можейко Ф. Ф., Поткина Т. Н., Шевчук В. В., Стефанович С. Ч. Интенсификация процессов обезвоживания глинисто-солевых дисперсий, модифицированных высокомолекулярными защитными реагентами-депрессорами. Труды БГТУ №3. Химия и Технология Неорганических Веществ. 2015;(3):35-40. URL: https://elib.belstu.by/bitstream/123456789/14999/1/mozheyko-f.-f.-potkina-t.-n.-shevchuk-v.-v.-stsefanovich-s.-ch.-intensification-of-dehydration.pdf
  • Олиферович Д. С., Шилин Л. Ю., Батюков С. В., Пригара В. Н. Анализ и учет факторов, влияющих на технологический процесс флотации калийных руд. Доклады Белорусского Государственного университета информатики и радиоэлектроники. 2009;(2):59-66. URL: https://libeldoc.bsuir.by/bitstream/123456789/31635/1/Oliferovich_The.PDF
  • Титков С. Н., Гуркова Т. М., Пантелеева Н. Н. и др. Активация катионной флотации калийных и калийно-магниевых руд с применением новых реагентов. Обогащение руд. 2005;(6):37-42.
  • Кибанова М. С., Лановецкий С. В. Обзор флотационных реагентов, используемых в технологии обогащения сильвинитовых руд. Молодежная наука в развитии регионов. 2020;1:287-291.
  • Xuemin Q., Hongying Y., Guobao C. et al. Inhibited mechanism of carboxymethyl cellulose as a galena depressant in chalcopyrite and galena separation flotation. Minerals Engineering. 2020;150:106273. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2020.106273
  • Liu P., Gao W., Zhang X. et al. Effects of ultrasonication on the properties of maize starch/stearic acid/sodium carboxymethyl cellulose composite film. Ultrasonics Sonochemistry. 2021;72:105447. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2020.105447
  • Iida Y., Tuziuti T., Yasui K. et al. Control of viscosity in starch and polysaccharide solutions with ultrasound after gelatinization. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2008;9(2):140-146. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2007.03.029
  • Sujka M., Jamroz J. Ultrasound-treated starch: SEM and TEM imaging, and functional behaviour. Food Hydrocolloids. 2013;31(2):413-419. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2012.11.027
  • Chen Y., Truong V. N. T., Bu X., Xie G. A review of effects and applications of ultrasound in mineral flotation. Ultrasonics Sonochemistry. 2020;60:104739. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.104739
  • Пойлов В. З., Буров В. Е., Галлямов А. Н., Федотова О. А. Сонохимическая активация раствора солянокислого амина, используемого в качестве собирателя в технологии флотации сильвинитовых руд. Обогащение руд. 2021;(5):15-26. https://doi.org/10.17580/or.2021.05.04
  • Burov V. E., Gallyamov A. N., Fedotova O. A., Poilov V. Z. The ultrasonic treatment influence on pH solution of hydrochloric amine. In: All-Russian Scientific and Practical Conference “Chemistry. Ecology. Urbanistics». 2021. Vol. 2. Pp. 224-227. URL: https://ceu.pstu.ru/wp-content/uploads/2021/06/Himiyaekologiyaurbanistika_Tom-2.pdf
  • Liu H., Du Y. M., Kennedy J. F. Hydration energy of the 1,4-bonds of chitosan and their breakdown by ultrasonic treatment. Carbohydrate Polymers. 2007;68(3):598-600. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2006.11.004
  • Liu P., Wang R., Kang X. et al. Effects of ultrasonic treatment on amylose-lipid complex formation and properties of sweet potato starch-based films. Ultrasonics Sonochemistry. 2018;44:215-222. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2018.02.029
  • Savitri E., Juliastuti S. R., Handaratri A. et al. Degradation of chitosan by sonication in very-lowconcentration acetic acid. Polymer Degradation and Stability. 2014;110:344-352. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2014.09.010
  • Wu Z., Qiao D., Zhao S. et al. Nonthermal physical modification of starch: An overview of recent research into structure and property alterations. International Journal of Biological Macromolecules. 2022;203:153-175. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.01.103
  • Huang J., Wang Z., Fan L., Ma S. A review of wheat starch analyses: Methods, techniques, structure and function. International Journal of Biological Macromolecules. 2022;203:130-142. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.01.149
  • Титков С. Н. Активация действия катионных реагентов-собирателей. Записки Горного института. 2005;165:191-195. URL: https://pmi.spmi.ru/index.php/pmi/article/view/8289
  • Бочаров В. А., Хачатрян Л. С., Игнаткина В. А., Баатархуу Ж. О выборе способов разделения сульфидного медно-молибденового концентрата с использованием высокомолекулярных органических депрессоров. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2007;(8):235-242.
  • Shen H., Guo Y., Zhao J. et al. The multi-scale structure and physicochemical properties of mung bean starch modified by ultrasound combined with plasma treatment. International Journal of Biological Macromolecules. 2021;191:821-831. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.09.157
  • Осипович А. Э., Вахрушев В. В., Казанцев А. Л. и др. Влияние ультразвуковой обработки на водную эмульсию солянокислого амина. Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. 2014;(3):89-96. URL: https://vestnik.pstu.ru/biohim/archives/?id=&folder_id=4235
  • Xu M., Xing Y., Gui X., Cao Y., Wang D., Wang L. Effect of Ultrasonic Pretreatment on Oxidized Coal Flotation. Energy Fuels. 2017;31(12):14367-73. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.7b02115
  • Deb Barma S., Sathish R., Baskey P. K., Biswal S. K. Chemical beneficiation of high-ash indian noncoking coal by alkali leaching under low-frequency ultrasonication. Energy Fuels. 2018;32(2):1309-1319. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.7b03291
  • Barma S. D. Ultrasonic-assisted coal beneficiation: a review. Ultrasonics Sonochemistry. 2019;50:15-35. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2018.08.016
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp