Выбор параметров электрохимического кондиционирования оборотной воды при подготовке алмазосодержащих кимберлитов к пенной сепарации

Основной причиной снижения извлечения алмазов методом пенной сепарации является гидрофилизация их поверхности вследствие структурно или адгезионно закрепившихся на ней гипергенных минералов и выкристаллизованных из пересыщенной водной фазы техногенных пленок. Существенное повышение извлечения алмазов в концентрат пенной сепарации может быть достигнуто на основе комбинирования физических и физико-химических методов воздействия на твердую и жидкую фазу рудной пульпы, что определяет актуальность исследований. В качестве предмета исследований в процессе пенной сепарации использована проба кимберлитового материала с заданным содержанием алмазов крупностью 1,5–2 мм. Результатами термодинамических расчетов и экспериментальных исследований обоснована необходимость применения электрохимического кондиционирования оборотной воды для повышения эффективности очистки поверхности алмазов в операции пенной сепарации при применении технологии тепловой обработки исходного рудного питания. Использование бездиафрагменного электрохимического кондиционирования оборотной воды повышает эффективность термохимического растворения гидрофилизирующих образований на поверхности алмазов за счет снижения концентрации ионов кальция и карбоната, а также смещения рН среды до 6,1–6,5. Проведенными измерениями краевого угла смачивания показано, что максимальный эффект увеличения гидрофобности поверхности алмазов достигается при совместном применении тепловой и электрохимической обработки. Лабораторными исследованиями показана возможность повышения извлечения алмазов при флотации с применением электрохимического кондиционирования оборотной воды с 65,7 до 91,4 %. Выбраны оптимальные параметры бездиафрагменной электрохимической обработки оборотной воды цикла пенной сепарации в условиях применения технологии тепловой обработки пульпы: плотность тока 175–200 А/м² и расход электроэнергии 1,2–1,5 кВтч/м³. Проведенными на обогатительной фабрике № 3 Мирнинского ГОКа (г. Мирный, Якутия) испытаниями показано, что применение разработанного режима интенсификации процесса пенной сепарации с применением тепловой обработки пульпы и электрохимической бездиафрагменной обработки оборотной воды позволяет повысить извлечение алмазов из класса +0,5–2 мм на 4,9–5,1 %.

1. Куренков И. И. О свойствах поверхности алмаза в связи с извлечением из руд. В: Труды Института горного дела им. А. А. Скочинского. М.: Изд. АН СССР. 1957;4:241–251.

2. Чантурия В. А., Двойченкова Г. П., Тимофеев А. С., Подкаменный Ю. А. Исследование минеральных образований на поверхности алмазных кристаллов и условий их деструкции в процессах переработки текущих и отвальных хвостов алмазоизвлекающих фабрик. Горный журнал. 2019;(2):61–65. https://doi.org/10.17580/gzh.2019.02.12

3. Zhang J., Kouznetsov D., Yub M. et al. Improving the separation of diamond from gangue minerals. Minerals Engineering. 2012;36–38:168–171. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2012.03.015

4. Dvoichenkova G., Chanturiya V., Morozov V., Podkamenny Y., Kovalchuk O. Analysis of distribution of secondary minerals and their associations on the surface of diamonds and in derrivative products of metasomatically altered kimberlites. Inzynieria Mineralna. 2019;(1(43)):43–46. https://doi.org/10.29227/IM-2019-01-07

5. Макарский И. В., Адодин Е. И., Тарасова Л. Г. Совершенствование термохимических методов глубокой очистки алмазов. Горный журнал. 2011;(1):89–91.

6. Коваленко Е. Г. Обоснование и выбор условий удаления минеральных пленок с поверхности алмаза при тепловой обработке. В: Материалы международной конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья». Екатеринбург; 2014. С.170–173.

7. Dvoichenkova G. P., Morozov V. V., Podkamennyi Yu. A., Chernysheva E. N. The formation of crystalline mineral covers on the surface of diamonds and their destruction with the use of electrochemically treated water products. In: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020;459:052098. https://doi.org/10.1088/1755-1315/459/5/052098

8. Pestriak I., Morozov V., Otchir E. Modelling and development of recycled water conditioning of coppermolybdenum ores processing. International Journal of Mining Science and Technology. 2019;29(2):313–317. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2018.11.028

9. Чантурия В. А., Рязанцева М. В., Двойченкова Г. П., Миненко В. Г., Копорулина Е. В. Модификация поверхности породообразующих минералов алмазосодержащих кимберлитов в условиях взаимодействия с техногенными и электрохимически обработанными водами. Физико-технические проблемы раз- работки полезных ископаемых. 2017;(1):127–134.

10. Зеер Г. М., Фоменко О. Ю., Ледяева О. Н. Применение сканирующей электронной микроскопии в решении актуальных проблем материаловедения. Журнал Сибирского Федерального Университета. Серия: Химия. 2009;2(4):287–293. URL: http://elib.sfu-kras.ru/bitstream/handle/2311/1656/01_zeer.pdf;jsessionid=9EEDB70EDC99B0F248737B1BAAE0B0C9?sequence=1

11. Chukanov N., Chervonnyi A. Infrared Spectroscopy of Minerals and Related Compounds. Springer International Publishing Switzerland; 2016. 1109 р.

12. Коровкин М. В., Ананьева Л. Г. Инфракрасная спектроскопия карбонатных минералов. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2016. 96 с.

13. Тимакова Е. Физическая химия. Химическая термодинамика. Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет; 2016. 119 с.

14. Киселев М. Г., Савич В. В., Павич Т. П. Определение краевого угла смачивания на плоских поверхностях. Вестник Белорусского национального технического университета. 2006;(1):38–41. URL: https://rep.bntu.by/bitstream/handle/data/7007/%d0%a1.%2038-41.pdf?sequence=1&isAllowed=y

15. Намиот А. Ю. Растворимость газов в воде. Справочное пособие. М.: Недра; 1991. 177 с.

16. Myerson A., Erdemir D., Lee A. (eds.) Handbook of industrial crystallization. Cambridge: Cambridge University Press; 2019. Рр. 76–114.

17. Риббе П. Х., Ридер Р. Дж., Голдсмит Дж. Р. и др. Карбонаты. Минералогия и химия. (Пер. с англ.) Ридер Р. Дж. (ред.). М.: Мир, 1987. 494 с.

18. Пестряк И. В. Моделирование и исследование физико-химических процессов при кондиционировании оборотных вод. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2015;(4):143–150.

19. Ryznar J. W. A new index for determining the amount of calcium carbonate formed by water. Journal of the American Water Works Association. 1944;(36):472–486.