Повышение контрастности физико-химических и флотационных свойств пирротина и пентландита на основе использования электромагнитного импульсного воздействия
| Вид материала | Автореферат диссертации |
- Программа спецкурса «методы расчета физико-химических свойств веществ» для студентов, 40.47kb.
- И товарных нефтепродуктов лежат физико-химические процессы и управление этими процессами, 124.23kb.
- И товарных нефтепродуктов лежат физико-химические процессы и управление этими процессами, 151.03kb.
- И товарных нефтепродуктов лежат физико-химические процессы и управление этими процессами, 133.38kb.
- Конспекты лекций (тезисы). Тема №1: Предмет и содержание курса, 838.85kb.
- Процесс получения и свойства нанопорошков алюминия, приготовленных из массивных алюминиевых, 31.57kb.
- Задание на курсовой проект для варианта 21., 411.84kb.
- * Исследование физико-химических и сорбционных свойств синтезированных сорбентов, 26.1kb.
- Ю. П. Паракшин Проведено изучение вариабельности физико-химических свойств внутри наименьших, 177.01kb.
- 12 октября 2011 года, 27.41kb.
1 2
Анализ всех экспериментальных данных позволил впервые экспериментально установить эффект последовательного окисления поверхности пирротина с образованием оксидов (гидроксидов) и сульфатов двух- и трехвалентного железа при электромагнитном импульсном воздействии, тогда как на пентландите наблюдается образование элементной серы, что обеспечивает контрастность электрохимических, сорбционных и флотационных свойств минералов.
Влияние МЭМИ на технологические показатели флотации сульфидной медно-никелевой руды
Для исследования влияния МЭМИ на технологические показатели флотации богатой сульфидной медно-никелевой руды были выбраны режимы электроимпульсной обработки 0,5∙103 и 103 импульсов, при которых в экспериментах по мономинеральной флотации максимально проявлялся эффект разделения пирротина и пентландита. Также для сравнения были поставлены флотационные опыты по реагентному режиму, приближенному к фабричному, но без электроимпульсной обработки хвостов медной флотации (базовый опыт).
На рисунке 7 представлены технологическая схема исследований и реагентный режим флотации богатой медно-никелевой руды Талнахского месторождения, проведенных в лабораторных условиях УРАН ИПКОН РАН.
Рис. 7 – Схема проведения исследования влияния МЭМИ на флотацию богатой медно-никелевой руды
Как видно из полученных результатов (таблица 2), электромагнитная импульсная обработка хвостов медной флотации богатой медно-никелевой руды приводит к увеличению извлечения никеля в никель-пирротиновый концентрат (на 2,1–3,3 %) при улучшении его качества по никелю (на 0,26–0,39 %) по сравнению с базовым опытом (без обработки МЭМИ).
Таблица 2 – Технологические показатели флотации богатой медно-никелевой руды до и после обработки МЭМИ
Также была установлена возможность улучшения показателей флотационного обогащения смеси вкрапленных и медистых медно-никелевых руд НПР после воздействия МЭМИ. В результате импульсной обработки материала повышается извлечение ценных компонентов (меди и никеля) при флотации на 1,7–4,1 % при одновременном улучшении качественных показателей, что связано с селективным раскрытием минеральных сростков и физико-химическими изменениями поверхности сульфидов.
Таким образом, в результате проведенных исследований на примере богатой сульфидной медно-никелевой руды и смеси вкрапленных и медистых медно-никелевых руд Норильского промышленного района продемонстрирована возможность применения предварительной электромагнитной импульсной обработки минерального сырья для повышения эффективности флотационного разделения пирротина и пентландита, а также извлечения меди и никеля в соответствующие концентраты с улучшением их качества.
Заключение И ВЫВОДЫ
В диссертации на основании выполненных автором экспериментальных исследований решена актуальная научная задача обоснования механизма изменения физико-химических свойств и фазового состава поверхности пирротина и пентландита при воздействии мощных электромагнитных импульсов, что позволило обосновать оптимальные режимы обработки, обеспечивающие флотационное разделение сульфидов, имеющее важное значение при обогащении медно-никелевых руд.
Основные научные и практические результаты заключаются в следующем:
1. На основе комплекса современных физических и физико-химических методов исследования поверхности сульфидных минералов при воздействии мощных электромагнитных импульсов впервые выявлена связь химического состава поверхностных новообразований с электрохимическими, сорбционными и флотационными свойствами пирротина и пентландита.
2. Экспериментально установлено (ИК-Фурье спектроскопия, растровая электронная микроскопия, рентгеноспектральный микроанализ, химический анализ жидкой фазы) последовательное окисление поверхности пирротина с образованием оксидов (гидроксидов) и сульфатов двух- и трехвалентного железа при электромагнитном импульсном воздействии, тогда как на пентландите наблюдается образование элементной серы, что обеспечивает контрастность электрохимических, сорбционных и флотационных свойств минералов.
3. Электроимпульсная обработка приводит к разнонаправленному изменению электрохимических свойств пирротина и пентландита: увеличению отрицательного значения электродного потенциала пирротина и росту положительного значения электродного потенциала пентландита, что способствует повышению контрастности флотационных свойств минералов. Сдвиг электродного потенциала пентландита в область более положительных значений способствует адсорбции анионного собирателя (ксантогената) и гидрофобизации поверхности минерала. Переход электродного потенциала пирротина в область отрицательных значений после предварительного воздействия 103 импульсов препятствует закреплению ксантогената и снижает флотируемость минерала.
4. С использованием метода диодно-лазерной спектроскопии установлено, что в результате воздействия МЭМИ происходит более интенсивное поглощение молекул воды пирротином вследствие образования каналов пробоя, микродефектов поверхности и наноразмерных пленок сульфатов железа по сравнению с пентландитом, на котором обнаружено помимо оксидов (гидроксидов) железа и никеля образование элементной серы.
5. Для мономинеральной флотации пирротина и пентландита установлен и экспериментально обоснован оптимальный режим предварительной электромагнитной импульсной обработки (103 импульсов) минералов, при котором существенно (на 20 %) повышается контрастность их флотационных свойств.
6. Разработаны технологические режимы и параметры обработки медно-никелевых руд Норильского промышленного района МЭМИ, повышающие эффективность флотационного разделения пирротина и пентландита, извлечение меди и никеля в соответствующие концентраты с улучшением их качества:
- предварительная МЭМИ-обработка хвостов медной флотации богатой медно-никелевой руды Талнахского месторождения обеспечивает прирост извлечения никеля на 2,1 – 3,3 % при увеличении качественных показателей флотации;
- в результате электромагнитной импульсной обработки смеси вкрапленных и медистых руд НПР повышается извлечение ценных компонентов (меди и никеля) при флотации на 1,7–4,1 % при одновременном улучшении качественных показателей.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах автора:
Статьи в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ:
1. Чантурия В.А., Иванова Т. А., Хабарова И.А., Рязанцева М. В. Влияние озона при воздействии наносекундными электромагнитными импульсами на физико-химические и флотационные свойства поверхности пирротина // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. – 2007. – № 1. – С. 91-99.
2. Иванова Т.А., Бунин И.Ж., Хабарова И.А. Химическое модифицирование поверхности сульфидов при воздействии мощными электромагнитными импульсами // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М.: Изд-во МГГУ, «Горная книга». – 2008. – № 5. – С. 342-350.
3. Бунин И.Ж., Хабарова И.А., Недосекина Т.В., Гетман В.В. О способах повышения эффективности обогащения вкрапленных медно-никелевых руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. – М.: Изд-во МГГУ, «Горная книга». – 2009. – № 13. – Отдельный выпуск. Обогащение руд. – С. 42-53.
4. Иванова Т.А., Бунин И.Ж., Хабарова И.А. Об особенностях процесса окисления сульфидных минералов при воздействии наносекундных электромагнитных импульсов // Известия РАН. Серия. «Физическая». – 2008. – Т. 72. – № 10. – С. 1403-1406.
5. Чантурия В.А., Артемов В.Г., Бунин И.Ж., Волков А.А., Миненко В.Г., Травкин В.Д., Хабарова И.А. Аномальная диффузия молекул воды в дисперсных минеральных средах // Известия РАН. Серия. «Физическая». – 2011. – Т. 75. – № 5. – С. 696-699.
6. Хабарова И.А. Экспериментальное изучение структурно-химических изменений поверхности платиносодержащих сульфидов и их технологических свойств при использовании энергетических воздействий // Перспективные материалы. – 2007. – Спец. вып. (ноябрь). – С. 290-293.
7. Хабарова И.А. Электроимпульсный метод повышения эффективности обогащения вкрапленных медно-никелевых руд // Перспективные материалы. – 2008. – Спец. вып. (ноябрь). – С. 613-616.
Тезисы и статьи в материалах научных конференций:
8. Чантурия В.А., Иванова Т.А., Хабарова И.А., Рязанцева М.В. О химических превращениях на поверхности пирротина при импульсном вскрытии продуктов, содержащих благородные металлы // Материалы международного совещания «Прогрессивные методы обогащения и технологии глубокой переработки руд цветных, редких и платиновых металлов», Плаксинские чтения 2006. – Красноярск: Изд-во ГОУ ВПО «ГУЦМиЗ», ИХХТ СО РАН. – 2006. – С. 183-186.
9. Хабарова И.А. Влияние мощных наносекундных электромагнитных импульсов (МЭМИ) на состав поверхности частиц пирротина // Материалы III международной научной школы молодых ученых и специалистов «Проблемы освоения недр в ХХI веке глазами молодых»: – М.: ИПКОН РАН. – 2006. – С. 180-184.
10. Хабарова И.А., Рязанцева М.В. Влияние мощных электромагнитных импульсов на химический состав и технологические свойства сульфидных минералов // Материалы международной научно-технической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения», INTERMATIC 2006. – М.: МИРЭА. – 2006. – Ч. 1. – С. 219-222.
11. Хабарова И.А. Влияние мощных электромагнитных импульсов на физико-химические и флотационные свойства пирротина // Тезисы VII Всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Химия и химическая технология в ХХI веке». – Томск: Изд-во ТПУ. – 2006. – C. 53-54.
12. Chanturiya V.A., Bunin I.Zh., Ivanova T.A., Khabarova I.A. Effect of high-power nanosecond electromagnetic pulses on disintegration process and physics-chemical properties of sulphide minerals and noble metal-containing beneficiation products // Proceedings of the XII Balkan Mineral Processing Congress 2007. – Delphi, Greece. – 2007. – PP. 75-80.
13. Бунин И.Ж., Иванова Т.А., Хабарова И.А. Направленное изменение физико-химических свойств сульфидных минералов мощными наносекундными электромагнитными импульсами // Материалы международного совещания «Современные методы комплексной переработки руд и нетрадиционного минерального сырья», Плаксинские чтения 2007. – Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2007. – Часть 2 – C. 257–261.
14. Иванова Т.А., Бунин И.Ж., Хабарова И.А. Об использовании реагентов комплексообразователей для усиления контрастности флотационных свойств сульфидных минералов после энергетических воздействий // Труды VI конгресса обогатителей стран СНГ. – М.: Альтекс, 2007. – Т. 2. – С. 170-171.
15. Степанова В.В., Хабарова И.А. Научные основы повышения эффективности обогащения медно-никелевых платиносодержащих руд // Труды VI конгресса обогатителей стран СНГ. – М.: Альтекс, 2007. – Т. 2. – С. 162-164.
16. Степанова В.В. Хабарова И.А. Современные методы повышения эффективности обогащения медно-никелевых платиносодержащих руд // Сборник докладов VI международной научной школы молодых ученых и специалистов «Проблемы освоения недр в ХХI веке глазами молодых». – М: УРАН ИПКОН РАН. – 2007. – С. 38-42.
17. Хабарова И.А. Модификация поверхности пирротина мощными наносекундными электромагнитными импульсами // Тезисы VIII Всероссийской научно-практической конференции студентов и аспирантов «Химия и химическая технология в ХХI веке». Томск: Изд-во ТПУ. – 2007. – С. 91-92.
18. Хабарова И.А. Структурно-химические изменения поверхности сульфидных минералов при нетепловом воздействии наносекундных электромагнитных импульсов // Материалы XI Московской международной телекоммуникационной конференции студентов и молодых ученых «Молодежь и наука». Секция «Перспективные наукоемкие технологии», направление «Техническая физика и энергетика» – МИФИ. – октябрь –декабрь 2007 г. – М.: ЦНИТ МИФИ. – 2007. – Д 706.
19. Чантурия В.А., Бунин И.Ж., Хабарова И.А. Использование мощных наносекундных электромагнитных импульсов в процессах дезинтеграции тонкодисперсных минеральных комплексов благородных металлов // Сборник аннотаций докладов конференции по физике конденсированного состояния, сверхпроводимости и материаловедению. – Российский научный центр «Курчатовский институт», 26-30 ноября, 2007. – М.: РНЦ «Курчатовский институт». – 2007. – С. 186.
20. Bunin I.Zh., Khabarova I.A. Effect of High-Power Nanosecond Electromagnetic Pulses on Physical-Chemical Properties of Precious Metals Containing Sulphide Minerals // Proceedings of the XII Conference on Environment and Mineral Processing, Ostrava, Czech Republic, 2008. – Ostrava: VSB - Technical University of Ostrava, 2008. – Part I. – PP. 29-33.
21. Khabarova I.A., Stepanova V.V. Advanced technologies for high efficiency of copper-nickel PGM-containing ore processing // Proceeding: XXIV International Mineral Processing Congress, Beijing, China, 2008. – Beijing: Science Press. – 2008. – Vol. 2. – PP. 1671-1678.
22. Хабарова И.А. Поверхностные изменения сульфидных минералов при воздействии наносекундными электромагнитными импульсами. // Материалы научно-технической конференции «Молодые – наукам о земле». – М.: РГГРУ. – 2008. – С. 167.
23. Хабарова И.А. Направленное изменение физико-химических свойств поверхности сульфидных минералов и получение геоматериалов высокого качества // Труды XV международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов – 2008». – М.: МГУ, СП Мысль. – 2008. – С. 103.
24. Рязанцева М.В., Хабарова И.А. Нанообразования на поверхности сульфидов в процессе энергетических воздействий на минеральные суспензии // Труды международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий, проходящего в рамках Международного форума по нанотехнологиям «Rusnanotech 2008», 3-5 декабря, 2008, Москва, ЦВК «Экспоцентр». – М.: Роснано. – 2008. – С. 389-391.
25. Bunin I.Zh., Khabarova I.A. Effect of High-Power Electromagnetic Pulses on Technological Properties of Disseminated Copper-Nickel Ore // Proceedings of the XIII Conference on Environment and Mineral Processing, Ostrava, Czech Republic, 2009. – Ostrava: VSB - Technical University of Ostrava. – 2009. – Part I. – PP. 193-198.
26. Хабарова И.А. Микро- и нанообразования на поверхности сульфидных минералов медно-никелевых руд в процессе нетеплового воздействия наносекундными электромагнитными импульсами // Труды XVI международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов – 2009», секция «Геология», подсекция «Геохимия». – М.: МГУ, СП Мысль. – 2009. – С. 2-3.
27. Хабарова И.А. Влияние мощных наносекундных электромагнитных импульсов на технологические свойства медно-никелевых руд // Сборник тезисов докладов участников международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий, проходящего в рамках международного форума по нанотехнологиям «Rusnanotech 2009», секция «Химические технологии наноматериалов». – Москва, Экспоцентр, 2009. – М: Роснано. – 2009.
28. Хабарова И.А. Структурно-химические преобразования поверхности пентландита и пирротина при воздействии наносекундных электромагнитных импульсов // Материалы международного молодежного научного форума «Ломоносов – 2010», МГУ им. М.В.Ломоносова, секция Геология, подсекция Минералогия, 12-15 апреля 2010. – М.: МАКС Пресс, 2010.
29. Бунин И.Ж., Хабарова И.А., Копорулина Е.В. Влияние мощных наносекундных импульсов на сорбционные и флотационные свойства пирротина и пентландита // Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности: Материалы XIV Всероссийского симпозиума с участием иностранных ученых. – Москва - Клязьма, 26-30 апреля 2010. – М.: УРАН Институт физической химии и электрохимии им. А.Н.Фрумкина РАН. – 2010. – С. 186.
30. Bunin I.Zh., Khabarova I.A. Structural and Chemical Transformations of Pentlandite and Pyrrhotite under High-Power Nanosecond Pulses // Proceedings of the XIV Conference on Environment and Mineral Processing, Ostrava, Czech Republic, 2010. – Ostrava: VSB - Technical University of Ostrava, 2010. – Part II. – PP. 221-227.
31. Бунин И.Ж., Ковалев А.Т., Копорулина Е.В., Хабарова И.А. О механизмах структурно-химических преобразований поверхности сульфидных минералов в процессах электроимпульсной дезинтеграции тонкодисперсных минеральных комплексов // Физика низкоразмерных систем и поверхностей (Low Dimensional System): Труды II международного междисциплинарного симпозиума «LDS-2». – Ростов-на-Дону: Изд-во СКНЦ ВШ ЮФУ АПСН. – 2010. – C. 39-43.
32. Бунин И.Ж., Хабарова И.А., Копорулина Е.В. О механизмах диссипации энергии импульсного электромагнитного излучения и структурно-химических преобразований поверхности сульфидных минералов // Научные основы и современные процессы комплексной переработки труднообогатимого минерального сырья. Материалы международного совещания «Плаксинские чтения – 2010», Казань. – С. 64-68.
33. Хабарова И.А. Повышение эффективности флотационного разделения пирротина и пентландита и механизм воздействия высоковольтных наносекундных импульсов на структурно-химические свойства поверхности сульфидов железа и никеля // Сборник материалов VII Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов «Физико-химия и технология неорганических материалов». – М.: ИМЕТ им.А.А.Байкова РАН, 2010. – С.439-441.
34. Хабарова И.А. Повышение эффективности флотационного разделения пирротина и пентландита на основе использования воздействия наносекундных электромагнитных импульсов при обогащении медно-никелевых руд // 7 Международная научная школа молодых ученых и специалистов. 15-19 ноября 2010г. – М.: УРАН ИПКОН РАН. – С. 424-427.
35. Bunin I.Zh., Chanturiya V.A., Kovalev A.T., Khabarova I.A., Koporulina E.B. Application of High-Power Nanosecond Pulses to Flotation Separation of Sulfide Minerals // EPD Congress 2011: Proceedings of Sessions and Symposia sponsored by the Extraction and Processing Division (EPD) of The Minerals, Metals and Materials Society (TMS): Held during the TMS Annual Meeting and Exhibition, San Diego, California, USA. – 2011. – TMS: John Wiley & Sons, Inc., Publication. – Mineral Processing and Analisis. – PP. 47-54.
36. Хабарова И.А., Бунин И.Ж. Интенсификация процесса флотационного разделения пирротина и пентландита на основе использования воздействия наносекундных электромагнитных импульсов // Труды VIII Конгресса обогатителей стран СНГ. – М.: МИСиС, 2011. – Т. II. – С. 155-159.
37. Хабарова И.А. Повышение эффективности обогащения сульфидных медно-никелевых руд // Материалы международного молодежного научного форума «Ломоносов-2011». – Отв. ред. А.И. Андреев и др. [Электронный ресурс]. – М.: МАКС Пресс, 2011. – МГУ им. М.В. Ломоносов. – Секция «Геология». – DVD-ROM. – ISBN 978-5-317-03634-8.
38. Бунин И.Ж., Хабарова И.А. Экспериментальное изучение эффекта влияния наносекундных электромагнитных импульсов на физико-химические и технологические свойства сульфидных минералов // Тезисы докладов ежегодного Семинара по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (ЕСЭМПГ-2011). – М.: ОНТИ ГЕОХИ РАН. – С. 12-13.
39. Хабарова И.А., Бунин И.Ж., Недосекина Т.В. О перспективах применения высоковольтных наносекундных импульсных воздействий в процессах флотационного разделения сульфидных минералов // Новые технологии обогащения и комплексной переработки труднообогатимого природного и техногенного минерального сырья (Плаксинские чтения 2011): Материалы международного совещания, Верхняя Пышма, 19-24 сентября 2011 г. – М.: УРАН ИПКОН РАН, 2011. – (в печати).