Выбор температурных режимов кондиционирования и флотации алмазосодержащих кимберлитов компаундными собирателями

Условием устойчивого закрепления собирателя на поверхности алмазов и их флотации являются применение собирателей оптимального фракционного состава и выбор необходимого температурного режима технологических операций. С целью определения параметров режима флотации алмазов установлены закономерности фазовых переходов асфальтено-смолистых фракций при повышении температуры и разбавлении мазута Ф-5 дизельной технической фракцией. Показано, что увеличение температуры собирателя приводит к переводу асфальтено-смолистых фракций в растворенное и тонкодисперсное состояние. В еще большей мере решению задачи растворения асфальтено-смолистых фракций способствует добавление средне- и низкомолекулярных фракций нефти, например, дизельной технической фракции.
Показано, что реагенты КМ-10, КМ-14 и КМ-18, представляющие собой компаунды мазута Ф-5 с дизельной технической фракцией (10–18 % ДФ), характеризуются оптимальной вязкостью и способностью вытеснять водную фазу с поверхности алмаза, что обеспечивает возможность устойчивой гидрофобизации и высокую флотируемость алмаза. Выбран оптимальный температурный режим, который предполагает поддержание температуры в операции кондиционирования с собирателем +30–40 °С, при котором достигается максимальная склонность компаундных собирателей к селективному закреплению на поверхности алмазов, характеризуемая величиной краевого угла смачивания.
Флотационными опытами подтверждено, что наилучшие результаты достигаются при температуре среды +30–40 °С в операции кондиционирования и +14–24 °С при флотации. При +24 °С наилучшие результаты получены для относительно менее разбавленных мазутов КМ-10 и КМ-14, полученных разбавлением мазута Ф-5 дизельной технической фракцией с объемной долей разбавителя 10 и 14 %. Достигнутое извлечение алмазов при флотации на 3,8–4,5 % выше, чем при использовании базового собирателя – мазута Ф-5. При +14 °С лучше проявляет собирательные свойства мазут с большим разбавлением – КМ-18 с объемной долей дизельной технической фракции 18 %.
Оптимальные составы собирателя и режим подготовки питания и флотации апробированы на установке пенной сепарации, где показали возможность повышения извлечения алмазов в концентрат на 2,3–4,5 %. Даны рекомендации по применению теплового кондиционирования в цикле пенной сепарации и поддержанию температуры среды в операции кондиционирования +30–40 °С и в операции пенной сепарации +14–24 °С.

1. Chanturiya V. A. Innovation-based processes of integrated and high-level processing of natural and technogenic minerals in Russia. In: Proceedings of 29th International Mineral Processing Congress. September 17–21, 2018, Moscow. Canadian Institute of Mining, Metallurgy and Petroleum; 2019. Pp. 3–12.

2. Махрачев А. Ф., Двойченкова Г. П., Лезова С. П. Исследование и оптимизация состава компаундных собирателей для пенной сепарации алмазов. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018;(11):178–185. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-11-0-178-185

3. Верхотурова В. А., Елшин И. В., Немаров А. А. и др. Научное обоснование и выбор оптимального варианта по восстановлению гидрофобных свойств поверхности алмазов из руды трубки «Интернациональная». Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014;(8):51–56. URL: http://journals.istu.edu/vestnik_irgtu/journals/2014/08

4. Злобин М. Н. Технология крупнозернистой флотации при обогащении алмазосодержащих руд. Горный журнал. 2011;(1):87–89.

5. Двойченкова Г. П., Морозов В. В., Чантурия Е. Л., Коваленко Е. Г. Выбор параметров электрохимического кондиционирования оборотной воды при подготовке алмазосодержащих кимберлитов к пенной сепарации. Горные науки и технологии. 2021;6(3):170–180. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2021-3-170-180

6. Морозов В. В., Лезова С. П. Применение комбинированных собирателей на основе нефтепродуктов для пенной сепарации алмазосодержащих кимберлитов. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2020;(12):137–146. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2020-12-0-137-146

7. Коваленко Е. Г. Выбор и оптимизация температурного режима процесса пенной сепарации кимберлитов. В: Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья. Материалы XXVI Национальной научно-технической конференции, проводимой в рамках XIX Уральской горнопромышленной декады. 26–27 мая 2021 г., Екатеринбург. Екатеринбур: Уральский государственный горный университет; 2021. С. 63–68.

8. Алексеенко В. В., Воронов Д. В., Каташевцев М. Д., Пахомовский А. Н. Исследование гранулометрического состава эмульсий с помощью оптического микроскопа и методом автоматизированного распознавания объектов на цифровой фотографии. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015;(2):99–104.

9. Бахметьев В. В., Сычев М. М. Исследование микроструктуры сплавов с использованием компьютерной программы «ВИДЕОТЕСТ». СПб.: СПбГТИ(ТУ); 2011. 17 с. URL: http://tom.technolog.edu.ru/files/vidtest.pdf

10. Опыт измерения вязкости нефтепродуктов с помощью синусоидального вибровискозиметра SV-10 А&D Company, Ltd (Япония). Экспозиция Нефть Газ. 2007;(22):16–17. URL: http://en.runeft.ru/upload/iblock/6d1/6d14ccb867ca2e3639a0b3567a53eee4.pdf

11. Киселев М. Г., Савич В. В., Павич . П. Определение краевого угла смачивания на плоских поверхностях. Вестник Белорусского национального технического университета. 2006;(1):38–41. URL: https:// rep.bntu.by/handle/data/7007

12. Каюмов А. А., Игнаткина В. А., Бочаров В. А. и др. Исследование флотационных свойств мономинеральных фракций сульфидов цветных металлов с использованием различных сульфгидрильных собирателей с разной молекулярной структурой. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2016;(11):226–237. URL: https://giab-online.ru/files/Data/2016/11/226_237_11_2016.pdf

13. Верхотуров М. В., Амелин С. А., Коннова Н. И. Обогащение алмазов. Красноярск: ИПК СФУ; 2009. 207 p.

14. Liu L., Cheng G., Yu W., Yang Ch. Flotation collector preparation and evaluation of oil shale. Oil Shale. 2018;35(3):242–253. https://doi.org/10.3176/oil.2018.3.04

15. Kasomo R. M., Ombiro S., Rop B., Mutua N. M. Investigation and comparison of emulsified diesel oil and flomin C 9202 as a collector in the beneficiation of ultra-fine coal by agglo-flotation. International Journal of Oil, Gas and Coal Engineering. 2018;6(4):74–80. https://doi.org/10.11648/j.ogce.20180604.15

16. Tukhvatullina A. Z., Kuryakov V. Supramolecular structures of oil systems as the key to regulation of oil behavior. Petroleum & Environmental Biotechnology. 2013;4(4):1–8. https://doi.org/10.4172/2157-7463.1000152

17. Лезова С. П., Пестряк И. В. Выбор фракционного состава компаундных собирателей для пенной сепарации алмазов. В: Материалы XХVI Национальной научно-технической конференции «Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья». 26–27 мая 2021 г., Екатеринбург. Екатеринбург: Уральский государственный горный университет; 2021. С. 177–181.

18. Морозов В. В., Чантурия В. А., Двойченкова Г. П., Чантурия Е. Л. Анализ гидрофобных взаимодействий в системе алмаз-органическая фаза – неорганический люминофор при модифицировании спектрально-кинетических характеристик алмазов. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2022;(2):94–104. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20220209