gscienceMining Science and Technology (Russia)Горные науки и технологии2500-0632The National University of Science and Technology MISiIS (NUST MISIS)10.17073/2500-0632-2023-12-196gscience-693Research ArticleBENEFICIATION AND PROCESSING OF NATURAL AND TECHNOGENIC RAW MATERIALSОБОГАЩЕНИЕ, ПЕРЕРАБОТКА МИНЕРАЛЬНОГО И ТЕХНОГЕННОГО СЫРЬЯElectrochemical action on the flotation beneficiation of ordinary iron ore concentrateИспользование электрохимических воздействий в процессе флотационного дообогащения рядового железорудного концентратаhttps://orcid.org/0009-0007-8644-7055РахимовХ. К.RakhimovKh. K.

Рахимов Хусрав Каюмович – аспирант кафедры обогащения и переработки полезных ископаемых и техногенного сырья.

Москва

Khusrav K. Rakhimov – PhD-Student of the Department of Enrichment and Processing of Mineral Resources and Technogenic Raw Materials, University of Science and Technology MISIS.

Moscow

rakhimov.khusrav@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5757-4799ЧантурияЕ. Л.ChanturiyaE. L.

Чантурия Елена Леонидовна – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры обогащения и переработки полезных ископаемых и техногенного сырья, Университет науки и технологий МИСИС; ИПКОН РАН.

Москва

Scopus ID 57196009376; ResearcherID J-4214-2014; AuthorID 67982

Elena L. Chanturiya – Dr. Sci. (Eng.), Professor, Professor of the Department of Enrichment and Processing of Mineral Resources and Technogenic Raw Materials, University of Science and Technology MISIS; Research Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources of the Russian Academy of Sciences.

Moscow

Scopus ID 57196009376; ResearcherID J-4214-2014; AuthorID 67982

elenachan@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9668-9716ШехиревД. В.ShekhirevD. V.

Шехирев Дмитрий Витальевич – кандидат технических наук, старший научный сотрудник, доцент кафедры обогащения и переработки полезных ископаемых и техногенного сырья.

Москва

Scopus ID 57170910700; AuthorID 589402

Dmitry V. Shekhirev – Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher, Associate Professor of the Department of Enrichment and Processing of Minerals and Technogenic Raw Materials, University of Science and Technology MISIS.

Moscow

Scopus ID 57170910700; AuthorID 589402

shekhirev@list.ruУниверситет науки и технологий МИСИСРоссияUniversity of Science and Technology MISISRussian FederationУниверситет науки и технологий МИСИС; Институт проблем комплексного освоения недр им. академика Н.В. Мельникова Российской академии наук (ИПКОН РАН)РоссияUniversity of Science and Technology MISIS; N.V. Melnikov Institute for the Problems of Integrated Subsoil Development, Russian Academy of Sciences (IPKON RAS)Russian Federation202404042024912129Copyright © Rakhimov K.K., Chanturiya E.L., Shekhirev D.V., 20242024Рахимов Х.К., Чантурия Е.Л., Шехирев Д.В.Rakhimov K.K., Chanturiya E.L., Shekhirev D.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mst.misis.ru/jour/article/view/693

One of the main challenges in processing fresh ferruginous quartzites is to obtain high-quality iron ore concentrates containing more than 70% total iron and less than 1.8% silica to produce DR pellets and hot Briquetted Iron (HBI). Currently, it is widely recognized that the most effective methods to achieve high-quality iron ore concentrates is through reverse flotation using cationic amine collectors in an alkaline medium. However, due to the very fine impregnation of magnetite in quartz, the insufficiently complete release of magnetite even with fine grinding, and the proximity of the flotation (surface) behavior of the separated minerals, high-quality concentrates are not always achievable in the flotation process. Consequently, exploring methods to enhance the efficiency of flotation separation of minerals and improve concentrate quality remains a pertinent issue. Historical studies have shown that electrochemical treatment can adjust the properties of reagents, enhance their effect on specific minerals, and thus control the flotation process. The efficiency of quartz and other silicates flotation by amines significantly depends on the ratio of ionic and molecular forms of the reagent in aqueous solutions of the collector and in the flotation pulp. Altering this ratio can impact the outcomes of reverse cationic flotation of iron ores. It is feasible to change the ratio of the amine forms through electrochemical oxidation or reduction of the reagent solution. Moreover, the electrochemical treatment facilitates the dispersion of the amine in the aqueous medium and its physical adsorption on minerals. Therefore, electrochemical pretreatment of amines can be considered a promising method for intensifying the reverse flotation of iron ore. This paper presents research results aimed at improving the quality of the oversize of the fine screening of ordinary magnetite concentrate from Mikhailovsky GOK, named after A.V. Varichev, through the use of electrochemically treated solutions of cationic amine class collectors in the process of reverse cationic flotation. The research findings confirmed the feasibility of using preliminary diaphragmless electrochemical treatment of reagents Tomamine RA-14 and Lilaflot 811M (esters of monoamine of different composition) for the targeted modification of their properties and for increasing the efficiency of reverse flotation. Consequently, the silica content in the flotation cell product decreased from 1.66–1.7% to 1.51–1.56, with the grade of total iron exceeding 70%.

Одной из основных задач при переработке неокисленных железистых кварцитов является получение высококачественных железорудных концентратов, содержащих более 70 % железа общего и менее 1,8 % кремнезема для получения DR-окатышей и горячебрикетированного железа. В настоящее время общепризнано, что наиболее эффективным способом получения высококачественных железорудных концентратов является обратная флотация катионными собирателями аминами в щелочной среде, однако из-за тончайшей вкрапленности магнетита в кварц, недостаточно полного раскрытия магнетита даже при тонком измельчении, а также из-за близости флотационных (поверхностных) свойств разделяемых минералов даже в процессе флотации не всегда возможно выделить высококачественные концентраты. В этой связи остается актуальным поиск способов повышения эффективности флотационного разделения минералов и повышения качества концентрата.

Ранее проведенными исследованиями показано, что с помощью электрохимической обработки можно регулировать свойства реагентов, усиливать их воздействие на определенные минералы и таким образом управлять процессом флотации. Поскольку эффективность флотации кварца и других силикатов аминами в существенной мере зависит от соотношения ионной и молекулярных форм реагента в водных растворах собирателя и во флотационной пульпе, изменение этого соотношения может влиять на результаты обратной катионной флотации железных руд. Изменение соотношения форм амина возможно при электрохимическом окислении или восстановлении раствора реагента. Кроме того, электрохимическая обработка способствует диспергации амина в водной среде и его физической адсорбции на минералах. Соответственно, предварительная электрохимическая обработка аминов может рассматриваться как одно из перспективных направлений интенсификации обратной флотации железных руд.

В статье представлены результаты поисковых исследований по улучшению качества надрешетного продукта тонкого грохочения рядового магнетитового концентрата Михайловского ГОКа им. А.В. Варичева за счет использования в процессе обратной катионной флотации электрохимически обработанных растворов катионных собирателей класса аминов.

Результаты поисковых исследований подтвердили возможность применения предварительной бездиафрагменной электрохимической обработки реагентов Tomamine РА-14 и Lilaflot 811M (эфиров моноамина различного состава) для направленного модифицирования их свойств и повышения эффективности обратной флотации надрешетного продукта: содержание кремнезема в камерном продукте снизилось с 1,66–1,7 % до 1,51–1,56 при содержании железа общего более 70 %.

неокисленные железистые кварцитымагнетитовый концентратобратная катионная флотацияаминыэлектрохимическая обработкаfresh ferruginous quartzitesmagnetite concentratereverse cationic flotationamineselectrochemical treatmentReferencesВаричев А.В., Кретов С.И., Кузин В.Ф. Крупномасштабное производство железорудной продукции в Российской Федерации. Под науч. ред. В.Ф. Кузина. М.: Изд-во МГГУ; 2010. 395 с.Varichev A.V., Kretov S.I., Kuzin V.F. Large-scale iron ore production in the Russian Federation. Under the scientific ed. of В. F. Kuzin. Moscow: MGGU Publishing House; 2010. 395 p. (In Russ.)Исмагилов Р.И., Козуб А.В., Гридасов И.Н., Шелепов Э.В. Современные направления повышения эффективности переработки железистых кварцитов на примере АО «Михайловский ГОК им. А.В. Варичева». Горная промышленность. 2020;(4):98–103. https://doi.org/10.30686/1609–9192-2020-4-98-103Ismagilov R.I., Kozub A.V., Gridasov I.N., Shelepov E.V. Case study: advanced solutions applied by JSC Andrei Varichev Mikhailovsky GOK to improve ferruginous quartzite concentration performance. Russian Mining Industry. 2020;(4):98–103. (In Russ.) https://doi.org/10.30686/1609–9192-2020-4-98-103Исмагилов Р.И., Чантурия Е.Л., Шехирев Д.В. Прогнозная оценка технологических показателей при обогащении железистых кварцитов. Устойчивое развитие горных территорий. 2022;14(4):529–545. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2022-14-4-529-545Ismagilov R.I., Chanturiya E.L., Shekhirev D.V. Prognostical assessment of technological indicators of ferruginous quartzites enrichment. Sustainable Development of Mountain Territories. 2022;14(4):529–545. (In Russ.) https://doi.org/10.21177/1998-4502-2022-14-4-529-545Исмагилов Р.И., Чантурия Е.Л., Шелепов Е.В. и др. Инновационная технология переработки магнетитовых концентратов для производства DRI-окатышей на АО «Михайловский ГОК имени А.В. Варичева». В: Материалы международной конференции «Современные проблемы комплексной и глубокой переработки минерального сырья природного и техногенного происхождения» Плаксинские чтения – 2022. Владивосток: Изд-во ДФУ; 2022. C. 5–14.Ismagilov R.I., Chanturiya E.L., Shelepov E.V. et al. Innovative technology of magnetite concentrate processing for DRI pellets production at JSC “Mikhailovsky GOK named after A.V. Varichev”. In: Proceedings of the international conference “Current problems of complex and deep processing of mineral raw materials of natural and anthropogenic origin” Readings from Plaksin-2022. Vladivostok: DFU Publ; 2022. Pp. 5–14. (In Russ.)Nikolaeva N.V., Aleksandrova T.N., Afanasova A., Chanturiya E.L. 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.1c00129Nikolaeva N.V., Aleksandrova T.N., Afanasova A., Chanturiya E.L. 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.1c00129Исмагилов Р.И., Чантурия Е.Л., Шехирев Д.В., Рахимов Х.К. Экспериментальная оценка эффективности катионных собирателей при обратной флотации надрешетного продукта тонкого грохочения рядового магнетитового концентрата Михайловского ГОКа имени А.В. Варичева. В: Современные проблемы комплексной и глубокой переработки природного и нетрадиционного минерального сырья. Материалы Международной конференции (Плаксинские чтения – 2023). М.: Изд-во «Спутник +»; 2023. С. 251–254.Ismagilov R.I., Chanturiya E.L., Shekhirev D.V., Rakhimov Kh.K. Experimental evaluation of the efficiency of cationic collectors in reverse flotation of the oversize of fine screening of ordinary magnetite concentrate from Named after A.V. Varichev Mikhailovsky GOK. In: Current problems of complex and deep processing of natural and non-traditional mineral raw materials. Proceedings of the International Conference (Readings from Plaksin – 2023). Moscow: Sputnik+ Publishing House; 2023. Pp. 251–254. (In Russ.)Araujo A.C., Vianna P.R.M., Peres A.E.C. Reagents in iron ores flotation. Minerals Engineering. 2005;18(2):219–224. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2004.08.023Araujo A.C., Vianna P.R.M., Peres A.E.C. Reagents in iron ores flotation. Minerals Engineering. 2005;18(2):219–224. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2004.08.023Papini R.M., Brandão P.R.G., Peres A.E.C. Cationic flotation of iron ores: amine characterisation and performance. Minerals & Metallurgical Processing. 2001;18:5–9. https://doi.org/10.1007/BF03402863Papini R.M., Brandão P.R.G., Peres A.E.C. Cationic flotation of iron ores: amine characterisation and performance. Minerals & Metallurgical Processing. 2001;18:5–9. https://doi.org/10.1007/BF03402863Vieira A.M., Peres A.E.C. The effect of amine type, pH, and size range in the flotation of quartz. Minerals Engineering. 2007;20(10):1008–1013. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2007.03.013Vieira A.M., Peres A.E.C. The effect of amine type, pH, and size range in the flotation of quartz. Minerals Engineering. 2007;20(10):1008–1013. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2007.03.013Ma X., Marques M., Gontijo C. Comparative studies of reverse cationic /anionic flotation of Vale iron ore. International Journal of Mineral Processing. 2011;100(3–4):179–183. https://doi.org/10.1016/j.minpro.2011.07.001Ma X., Marques M., Gontijo C. Comparative studies of reverse cationic /anionic flotation of Vale iron ore. International Journal of Mineral Processing. 2011;100(3–4):179–183. https://doi.org/10.1016/j.minpro.2011.07.001Lima N.P.,Valadão G.E.S., Peres A.E.C. Effect of amine and starch dosages on the reverse cationic flotation of an iron ore. Minerals Engineering. 2013;45:180–184. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2013.03.001Lima N.P.,Valadão G.E.S., Peres A.E.C. Effect of amine and starch dosages on the reverse cationic flotation of an iron ore. Minerals Engineering. 2013;45:180–184. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2013.03.001Filippov L.O., Severov V.V., Filippova I.V. An overview of the benefication of iron ores via reverse cationic flotation. International Journal of Mineral Processing. 2014;127:62–69. https://doi.org/10.1016/j.minpro.2014.01.002Filippov L.O., Severov V.V., Filippova I.V. An overview of the benefication of iron ores via reverse cationic flotation. International Journal of Mineral Processing. 2014;127:62–69. https://doi.org/10.1016/j.minpro.2014.01.002Nakhaei F., Irannajad M. Reagent types in flotation of iron oxide minerals: A review. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2018;39(2):89–124. https://doi.org/10.1080/08827508.2017.1391245Nakhaei F., Irannajad M. Reagent types in flotation of iron oxide minerals: A review. Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2018;39(2):89–124. https://doi.org/10.1080/08827508.2017.1391245Filippov L.O., Filippova I.V., Severov V.V. The use of collector’s mixture in the reverse cationic flotation of magnetite ore: the role of Fe-bearing silicates. Minerals Engineering. 2010;23(2):91–98. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2009.10.007Filippov L.O., Filippova I.V., Severov V.V. The use of collector’s mixture in the reverse cationic flotation of magnetite ore: the role of Fe-bearing silicates. Minerals Engineering. 2010;23(2):91–98. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2009.10.007Filippov L.O., Duverger A., Filippova I.V., Kasaini H., Thiry J. Selective flotation of silicates and Ca-bearing minerals: the role of non-ionic reagent on cationic flotation. Minerals Engineering. 2012;36–38:314–323. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2012.07.013Filippov L.O., Duverger A., Filippova I.V., Kasaini H., Thiry J. Selective flotation of silicates and Ca-bearing minerals: the role of non-ionic reagent on cationic flotation. Minerals Engineering. 2012;36–38:314–323. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2012.07.013Чантурия В.А., Назарова Г.Н. Электрохимическая технология в обогатительно-гидрометаллургических процессах. М.: Наука; 1977. 160 с.Chanturiya V.A., Nazarova G.N. Electrochemical technology in hydrometallurgical beneficiation processes. Moscow: Nauka Publ.; 1977. 160 p. (In Russ.)Чантурия В.А., Дмитриева Г.М., Трофимова Э.А. Интенсификация обогащения железных руд сложного вещественного состава. М.: Наука; 1988. 206 с.Chanturiya V.A., Dmitrieva G.M., Trofimova E.A. Intensification of beneficiation of iron ores of complex material composition. Moscow: Nauka Publ.; 1988. 206 p. (In Russ.)Рябой В.И. Катионные реагенты. В: Физико-химические основы теории флотации. М.: Наука; 1983. С. 167–181.Ryaboy V.I. Cationic reagents. In: Physico-chemical fundamentals of flotation theory. Moscow: Nauka Publ.; 1983. Pp. 167–181. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.