Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия

Т. Н. Александрова, заведующая кафедрой обогащения полезных ископаемых, профессор, докт. техн. наук, эл. почта: Aleksandrova_TN@pers.spmi.ru
Е. А. Лушина, аспирант кафедры обогащения полезных ископаемых, эл. почта: lushina_ea@mail.ru

Представлены результаты исследования влияния ионного состава жидкой фазы пульпы на технологические показатели обогащения медно-никелевой руды. Установлено снижение поверхностного натяжения на границе раздела фаз жидкость – газ для растворов хлоридов натрия, кальция и магния в концентрациях 1 и 5 г/л. На основании результатов исследования предложен следующий ряд хлоридсодержащих солей в порядке снижения поверхностного натяжения в дистиллированной воде:CaCl₂ > MgCl₂ > NaCl. Минимальное значение этого параметра установлено для хлорида натрия в концентрации 5 г/л — 50,25 мН/м. В результате исследования влияния пенообразователей на поверхностное натяжение в дистиллированной воде определен ряд поверхностно-активных веществ в порядке снижения поверхностной активности: Т66 > Т80 > ОПСБ > МИБК > сосновое масло. Установлен ряд пенообразователей по мере снижения их поверхностно-активных свойств в присутствии исследуемых хлоридсодержащих солей в воде: Т66 > Т80 > ОПСБ > МИБК > сосновое масло. Для пенообразователя Т-66 концентрацией 1 % (расход 50 г/т) поверхностное натяжение на границе раздела жидкость – газ в присутствии хлоридсодержащих солей составило 21,56 мН/м. При флотации с использованием растворов солей (CaCl2, MgCl₂, NaCl) установлено снижение содержаний меди и никеля во флотационном концентрате ввиду депрессирующего эффекта ионов кальция. Рост извлечения полезных компонентов в концентрат коррелируется повышением поверхностно-активных характеристик пенообразователей при наличии хлоридсодержащих солей в воде ввиду наличия ионов хлорида натрия, вероятно, снижающих депрессирующий эффект ионов кальция.

Вклад авторов:
Т. Н. Александрова — разработка концепции исследования, постановка цели и задач исследования; интерпретация полученных результатов и написание текста статьи;
Е. А. Лушина — систематизация и подготовка данных, проведение экспериментальных исследований.

1. Litvinenko V. S., Tsvetkov P. S., Dvoynikov M. V., Buslaev G. V. Barriers to implementation of hydrogen initiatives in the context of global energy sustainable development // Journal of Mining Institute. 2020. Vol. 244, Iss. 4. P. 428–438. DOI: 10.31897/PMI.2020.4.5
2. Литвиненко В. С., Петров Е. И., Василевская Д. В., Яковенко А. В. и др. Оценка роли государства в управлении минеральными ресурсами // Записки Горного института. 2023. Т. 259. С. 95–111. DOI: 10.31897/PMI.2022.100
3. Игнаткина В. А. Селективные реагентные режимы флотации сульфидов цветных и благородных металлов из упорных сульфидных руд // Цветные металлы. 2016. № 11. С. 27–33.
4. Александрова Т. Н., O'Коннор С. Переработка платино-металльных руд в России и Южной Африке: состояние и перспективы // Записки Горного института. 2020. Т. 244. С. 462– 473. DOI: 10.31897/pmi.2020.4.9
5. Александрова Т. Н., Прохорова E. О. Модификация свойств породообразующих минералов при флотации // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023. № 12. С. 123–138. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_12_0_123
6. Бажин В. Ю., Музипов А. З. Механизмы образования мелких частиц при переработке руды и проблемы их удаления из печи // Нанофизика и наноматериалы : Сборник научных трудов Международного симпозиума, посвященного 110-летию В. Б. Алесковского и 115-летию Л. А. Сена, Санкт-Петербург, 23–24 ноября 2022. С. 34–39.
7. Кусков В. Б., Ильин Е. С. Изучение процесса окускования различных видов сырья экструзионным методом // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 6-1. С. 279–289. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_279
8. Матвеева Т. Н., Громова Н. К., Минаев В. А. Количественная оценка адсорбционного слоя комбинированного диэтилдитиокарбамата на халькопирите и арсенопирите методом измерения параметров рельефа поверхности // Цветные металлы. 2018. № 7. С. 27–32.
9. Ромашев А. О., Николаева Н. В., Гатиатуллин Б. Л. Формирование адаптивного подхода с применением технологии машинного зрения для определения параметров осаждения продуктов обогащения // Записки Горного института. 2022. Т. 256. С. 677–685. DOI: 10.31897/PMI.2022.77
10. Николаева Н. В., Каллаев И. Т. Особенности процесса измельчения медно-молибденовых руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2024. № 1. С. 52–66. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_1_0_52
11. Афанасова А. В., Абурова В. А. Укрупнение низкоразмерных благородных металлов из углеродистых материалов с применением микроволновой обработки // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2024. № 1. С. 20–35. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_1_0_20
12. Vallejos P., Yianatos J., Grau R., Yañez A. Evaluation of flotation circuits design using a novel approach // Minerals Engineering. 2020. Vol. 158. DOI: 10.1016/J.MINENG.2020.106591
13. Машевский Г. Н., Ушаков Е. К., Яковлева Т. А. Цифровая технология оптимизации дозирования сернистого натрия при флотации медной руды // Обогащение руд. 2021. № 3. С. 18–33.
14. Яковлева Т. А., Ромашев А. О., Машевский Г. Н. Оптимизация дозирования флотационных реагентов при флотации руд цветных металлов с применением цифровых технологий // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 6-2. С. 175–188. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_175
15. Игнаткина В. А., Макавецкас А. Р., Каюмов А. А., Аксенова Д. Д. Анализ причин ухудшения технологических показателей флотации медьсодержащей сульфидной руды при камерной отработке медно-колчеданных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2021. № 9. С. 5–22. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_9_0_5.4
16. Александрова Т. Н., Кузнецов В. В., Иванов Е. А. Исследование влияния ионов жесткости воды на флотируемость медно-никелевых руд // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 6-1. С. 263–278. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_61_0_263
17. Tao D. Recent advances in fundamentals and applications of nanobubble enhanced froth flotation: A review // Minerals Engineering. 2022. Vol. 183. DOI: 10.1016/J.MINENG.2022.107554
18. Manono M. S., Corin K. C., Wiese J. G. The effect of ionic strength of plant water on foam stability: A 2-phase flotation study // Mine rals Engineering. 2013. Vol. 40. P. 42–47.
19. Corin K. C., Tetlow S., Manono M. S. Considering the action of frothers under degrading water quality // Minerals Engineering. 2022. Vol. 181. DOI: 10.1016/J.MINENG.2022.107546
20. Afanasova A. V., Aburova V. A., Prokhorova E. O., Lushina E. A. Investigation of the influence of depressors on flotation-active rock-forming minerals in sulphide goldbearing ore flotation // Mining Inf. Anal. Bull. 2022. Vol. 6, Iss. 2. P. 161–174. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_161
21. Dong J., Liu Q., Yu L., Subhonqulov S. H. Activation mechanism of copper ion in arsenopyrite flotation in high pH value // Minerals Engineering. 2022. Vol. 179. DOI: 10.1016/J.MINENG.2022.107465
22. Pattanaik A., Venugopal R. Investigation of adsorption mechanism of reagents (surfactants) system and its applicability in iron ore flotation – An overview // Colloid and Interface Science Communications. 2018. Vol. 25. P. 41–65. DOI: 10.1016/J.COLCOM.2018.06.003
23. Manono M. S., Corin K. C. Considering specific ion effects on froth stability in sulfidic Cu-Ni-PGM ore flotation // Minerals. 2022. Vol. 12, Iss. 3. DOI: 10.3390/min12030321
24. Quinn J. J., Kracht W., Gomez C. O., Gagnon C. et al. Comparing the effect of salts and frother (MIBC) on gas dispersion and froth properties // Minerals Engineering. 2007. Vol. 20. P. 1296–1302.
25. October L. L., Corin K. C., Manono M. S., Schreithofer N. et al. A fundamental study considering specific ion effects on the attachment of sulfide minerals to air bubbles // Minerals Engineering. 2020. Vol. 151. DOI: 10.1016/j.mineng.2020.106313
26. Cao M., Bu H., Li S., Meng Q. et al. Impact of differing water hardness on the spodumene flotation // Minerals Engineering. 2021. Vol. 172. DOI: 10.1016/J.MINENG.2021.107159
27. Zhan R., Yang Z., Bloom I., Pan L. Significance of a solid electrolyte interphase on separation of anode and cathode materials from spent Li-ion batteries by froth flotation // ACS Sustainable Chemistry & Engineering. 2021. Vol. 9. P. 531–540. DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c07965
28. Zhu B., Liu Y., Wang P., Liu R. et al. Influence of inorganic salt additives on the surface tension of sodium dodecylbenzene sulfonate solution // Processes. 2023. Vol. 11. DOI: 10.3390/pr11061708
29. Li B., Shi Q., Liu D., Jin S. et al. The effect of nascent calcium carbonate inhibiting the flotation behavior of calcite // Minerals Engineering. 2020. Vol. 180. DOI: 10.1016/J.MINENG.2022.107478
30. Saavedra Moreno Y., Bournival G., Ata S. Foam stability of flotation frothers under dynamic and static conditions // Separation and Purification Technology. 2021. Vol. 274. DOI: 10.1016/J.SEPPUR.2020.117822
31. Castro S., Miranda C., Toledo P., Laskowski J. S. Effect of frothers on bubble coalescence and foaming in electrolyte solutions and seawater // International Journal of Mineral Processing. 2013. Vol. 124. P. 8–14.
32. Wen J., Shi K., Sun Q., Sun Z. et al. Measurement for surface tension of aqueous inorganic salt // Front. Energy Res. 2018. Vol. 6. DOI: 10.3389/fenrg.2018.00012

33. Колмаков К. М. Химия поверхностных явлений (коллоидная химия) : учеб.-метод. пособие. — Пенза : Изд-во ПГУ, 2017. — 322 с.
34. Заводовский А. Г. Зависимость поверхностного натяжения водного раствора хлорида натрия от концентрации и температуры // Вестник кибернетики. 2024. Т. 23, № 1. С. 75–80. DOI: 10.35266/1999-7604-2024-1-10
35. Федорова А. А., Улитин М. В. Поверхностное натяжение и адсорбция электролитов на границе раздела фаз водный раствор – газ // Журнал физической химии. 2007. Т. 81, № 7. С. 1278–1281.
36. Абрамов А. А. Флотационные методы обогащения : учебник. — 3-е изд., перераб. и доп. — М. : Горная книга, 2008. — 711 с.