автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.08, диссертация на тему:Основы теории и практика разработки флотационных реагентов и процессов для глубокого обогащения бедных комплексных руд редких металлов с целью создания малоотходных производств

На правах рукописи Для служебного пользования

Экз. № ^

КУРКОВ Александр Васильевич

ОСНОВЫ ТЕОРИИ И ПРАКТИКА РАЗРАБОТКИ ФЛОТАЦИОННЫХ РЕАГЕНТОВ И ПРОЦЕССОВ ДЛЯ ГЛУБОКОГО ОБОГАЩЕНИЯ БЕДНЫХ КОМПЛЕКСНЫХ РУД РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ С ЦЕЛЬЮ СОЗДАНИЯ МАЛООТХОДНЫХ

ПРОИЗВОДСТВ

Специальность 05.15.08 - Обогащение полезных ископаемых

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1999

оЯгОЯ-//? 0г /^с^др

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском институте химической технологии Министерства Российской Федерации по атомной энергии

Научный консультант: доктор технических наук, профессор В.В.Шаталов

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, академик РАН

доктор технических наук, профессор доктор технических наук, профессор

Чантурия В.А. Якубович И.А. Бочаров В.А.

Ведущее предприятие - Всероссийский проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии (ВНИПИ промтехнологии)

Защита состоится " " июня 1999 г. в г- час. на заседании диссертационного совета при Всероссийском научно-исследовательском институте химической технологии (ВНИИХТ) по адресу: 115230, Москва, Каширское шоссе, 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИХТ Автореферат разослан " ^ " мая 1999 г.

Справки по телефонам 324-8979, 324 -8264 факс 324-5441

Ученый секретарь диссертационного совета канд.техн.наук у , Кочубеева С.Л.

¿¿^ггрДсЖА^

\

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Редкие металлы широко используются в оборонной промышленности, атомной технике, электронике, при производстве товаров народного потребления и служат катализатором развития новейших технологий и производств. Использование редких металлов определяет развитие производительных сил в стране. Сопутствующее этим металлам олово применяется в электронике и при производстве товаров народного потребления.

Литий, бериллий, тантал и ниобий распоряжением правительства РФ от 16 января 1996 г. № 50-р отнесены к стратегическим металлам. Для сохранения источников редкометального сырья в России разработана Федеральная целевая программа "Либтон" (Добыча, производство и потребление лития и бериллия. Развитие производства тантала, ниобия и олова на предприятиях Министерства Российской Федерации по атомной энергии), утвержденная постановлением правительства от 10.11.96. Программа является основой стратегического развития Забайкальского региона от горнорудного до горнометаллургического комплекса предприятий редкометальной промышленности при комплексной переработке руд. Базовым предприятием Забайкальского рудно-металлургического региона выбран Забайкальский горно-обогатительный комбинат, располагающий разведанной минерально-сырьевой базой лития, бериллия, тантала и ниобия (как минимум на двадцатилетний период), горно-обогатительными производствами и инфраструктурой. В первую очередь на данном предприятии подлежат переработке комплексные руды Завитинского литиево-бериллиевого и Этыкинского тантало-ниобиевого месторождений.

Данные руды характеризуются сложным многокомпонентным минеральным составом. С точки зрения современного подхода к комплексному использованию сырья все минеральные компоненты руды потенциально являются промышленно-полезными. Такой подход равносилен открытию и освоению новых месторождений и в широком плане решает задачи охраны окружающей среды. Близость технологических свойств минералов рудного комплекса и бедность руд по ряду компонентов требует создания комбинированных схем глубокого обогащения, в которых особое место занимает флотационный процесс.

Флотационный процесс следует рассматривать как одно из важнейших достижений 20 века в области извлечения минералов. Присущая этому методу высокая производительность на единицу капитальных затрат, низкие операционные расходы, высокая избирательность и операционная гибкость обеспечивает рост его влияния на технологию будущего. Подобно многим технологиям в области переработки сырьевых материалов он разрабатывался многие

годы в результате огромного объёма имперической и интуитивной работы с комплексными рудами. Большинство основополагающих исследований в области флотации связано с проблемой объяснения почему существующие технологии работают так или иначе. Настоящее знание основ флотации всё еще далеко от состояния, когда процесс может быть запроектирован, оптимизирован и управляем на основе фундаментальных принципов, огромное значение имеет накопление практических данных. Главным ключом успеха промышленного флотационного процесса является разработка специфического реагентного режима, определяющего физико-химическое состояние объёма пульпы и поверхностей раздела фаз системы. Сейчас мы находимся на той стадии, когда дальнейшее продвижение флотационного процесса требует более глубокого понимания ключевых моментов создания таких режимов и фундаментальных принципов, на которых они базируются.

Цель работы. Решение научной проблемы создания комплекса флотационных процессов на базе современной концепции подбора сочетания реагентов, направленной на интенсификацию и повышение селективности флотационного разделения несульфидных минералов, для решения задачи глубокого обогащения бедных руд редких металлов Завитинского и Этыкинского месторождений и создания эффективных малоотходных производств.

Идея работы заключается в установлении и использовании закономерностей взаимодействия несульфидных минералов с собирателями для выбора основного собирателя и дополнительных органических дифильных реагентов (реагентов вторичного действия) по отношению к базовому режиму флотации для регулирования кислотно-основных и донорно-акцепторных свойств формирующегося на поверхности минерала гидрофобного ассоциата в направлении повышения интенсивности и селективности флотационного разделения минералов и создании на этой основе эффективных флотационных процессов для комплексных руд редких металлов.

Методы исследований. Общая методика исследований в работе основана на применении основных положений теоретической органической и неорганической химии к исследованию несульфидных флотационных систем. В работе использованы газохроматографический метод тепловой десорбции, экстракционно-спектрофотометрический метод, методы хромотографии, флотации чистых минералов в трубке Халлимонда, методы химического, спектрофотометрического, рентгено-спектрального, атомно-адсорбционного, нейтроно-активационного анализа твердой и жидкой фаз флотационных систем, метод микрокалориметрических измерений, метод диффузного отражения в ИК-области, метод определения электрокинетического потенциала, метод определения гранулометрического состава на приборе-анализаторе "Седиграф 5000 Э", лабораторные, опытно-промышленные

и промышленные технологические исследования флотации руд, лабораторные и опытно-промышленные исследования сорбционной очистки сбросных вод.

Научная новизна. Изучены и систематизированы закономерности взаимодействия собирателей и их сочетаний с несульфидными минералами.

Предложена концепция подбора структуры основного собирателя в направлении увеличения разности в прочности его закрепления на извлекаемых и депрессируемых минералах путем изменения отдельных энергетических вкладов в общую энергию взаимодействия минерала и реагента с учетом его кислотно-основных и донорно-акцепторных свойств для достижения наибольшего соответствия электронной структуры солидофильной группы реагента и электронной структуры активного центра извлекаемого минерала.

Введено понятие реагентов вторичного действия (РВД) - дифильных органических соединений, способных изменять кислотно-основные и донорно-акцепторные свойства основного собирателя на поверхности минерала и соответственно энергию взаимодействия собирателя, его жесткость и соотношение форм его закрепления на поверхности минерала за счет образования с основным собирателем ассоциатов посредством водородных связей.

Показано, что в основе выбора структуры РВД лежат закономерности образования водородных связей, что позволяет разделить их по механизму действия на три группы: 1) амфифильные реагенты, образующие водородную связь как по атому кислорода так и по атому водорода (спирты, гидроксилсодержащие соединения), 2) органические кислоты, содержащие анионы: Я-СОСГ, Я-БОз", Я-ОБОз", Я-Р032~, 3) органические нейтральные вещества, содержащие группировки: С=0, Б=0, Р=0 (эфиры карбоновых и фосфоновых кислот, амиды карбоновых, фосфорных и сульфокислот).

Установлена общая закономерность - условиям оптимальной селективной флотации минерала в конкретной несульфидной флотационной системе соответствует совокупность следующих явлений: оптимальное соотношение кислотно-основных и донорно-акцепторных свойств минерала и собирателя; осуществление максимальной сорбции собирателя на его поверхности при наличии двух форм сорбции (хемосорбция и физическая сорбция); близкое к изоэлектрическому состояние поверхности в результате формирования гидрофобного слоя; наличие эффекта гидрофобной флокуляции тонких частиц флотируемого минерала и диспергированного состояния у депрессируемых минералов.

Установлено, что весь комплекс явлений регулируется изменением структуры основного собирателя и использованием его в сочетании с реагентом вторичного действия.

На основании предложенной концепции разработаны новые эффективные собиратели: из класса жирных кислот (жирные кислоты микробного жира, очищенное от нейтральных веществ талловое масло лиственной древесины), выделенные из сульфатного мыла от варки древесины нейтральные вещества, собиратель класса функциональнозамещенных фосфоновых кислот (а-амино-гексилиден-1,1-дифосфоновая кислота), собиратели класса аминных солей алкилсульфатов и алкилбензолсульфонатов (moho-, ди- и триэтаноламинные соли), собиратель класса

функциональнозамещенных аминов (амидоамин синтетических жирных кислот) и РВД: алифатические спирты с длиной радикала С8-С22, декстрамин, ксилилендиамин, полиакриламид, карбоновые кислоты, содержащиеся в отходах производств, калиевая соль ди(алкилполигликолевого)эфира фосфорной кислоты,

нитрилотриметилфосфоновая кислота, сульфосукцинаматы,

синтетические моющие средства на основе алкилсульфатов, диалкилфосфиты, N-метилоламиды алкилфосфорных кислот, эфиры пентаэритрита таллового масла лиственной древесины, а также научно обоснованные реагентные режимы глубокого обогащения комплексных несульфидных руд.

Предложено создание аппаратов для улучшения инфраструктуры флотационного процесса на основе разделения рабочего объема на каналы, наложения пульсаций на весь объем пульпы в аппарате и осуществления принудительной выгрузки пескового материала.

Новизна разработанных флотореагентов, флотационных процессов и оборудования защищена 36 авторскими свидетельствами на изобретения.

Практическая значимость. В результате проведенного комплекса исследований решена сложная и весьма трудоемкая научно-техническая задача - разработаны флотационные процессы обогащения бедных редкометалльных руд для создания малоотходных производств, обеспечивающие гораздо большую эффективность в сравнении с известными базовыми технологиями.

Использование небольших добавок дополнительных реагентов самых разных классов органических соединений на соответствующих стадиях технологического процесса в соответствии с разработанной концепцией действия сочетаний реагентов во флотационной системе позволяет решать самые разнообразные задачи флотации: повышение селективности процесса, повышение извлечения ценных компонентов, сокращение общего расхода флотореагентов и операций флотации, интенсификация процесса, создание рациональных схем полного оборота воды.

Разработаны опытно-промышленные образцы противоточных пульсационных аппаратов для операций классификации рудных материалов в границах крупности 10-200 мкм, подготовительных

операций и флотации: пульсациоиный пластинчатый классификатор, колонный классифицирующий аппарат, колонная пульсационная флотомапшна, создающие условия дальнейшего повышения эффективности флотационных процессов.

Разработанные флотационные процессы и оборудование в совокупности с другими методами обогащения, сорбционной очистки сточных вод и гидрометаллургии позволили решить важную народнохозяйственную проблему - создать уникальную малоотходную технологию переработки бедных комплексных сподуменовых руд Завитинского месторождения, не имеющую аналогов в отечественной и зарубежной практике. Осуществление разработанной технологии позволяет извлекать из руды практически все ценные компоненты, использовать отвальные хвосты в виде товарных продуктов и организовать полный оборот воды.

Малоотходная технология переработки сподуменовых руд с полным оборотом воды экспонировалась на Выставке Достижений народного хозяйства и награждена Золотой и Серебряной медалями ВДНХ.

Данная технология при обогащении богатых сподуменовых руд зарубежных месторождений обеспечивает более высокие технологические показатели по сравнению с известными аналогами мировой практики. При обогащении руд месторождений Коральпина (Австрия) и Гринбушес (Австралия) получены высокие технологические показатели с переводом в высококачественную товарную продукцию ~87% рудного материала. Этот факт дает основание рассматривать разработанные процессы обогащения комплексных сподуменовых руд как важный технологический резерв для освоения достаточно богатых отечественных сподуменовых месторождений «Кольского пегматитового пояса».

Разработанные флотационные процессы на основе сочетания реагентов ИМ-50 и аспарала-Ф позволяют обеспечить высокую степень обогащения тантала, ниобия и олова (200-300) в условиях наличия топаза и полного оборота воды и исключить применение специальных методов очистки высокоминерализованных

оборотных вод в технологии основного производства по переработке руд Этыкинского месторождения. Флотационные технологии глубокого обогащения хвостов основного производства позволяют получать слюдяной литиевый концентрат и высококачественный калиевый полевой шпат со всем спектром сопутствующей продукции, несмотря на очень низкое содержание оксида лития и микроклина в этом виде сырья. На основе этих эффективных процессов флотации решена важная народнохозяйственная задача - разработана и предложена для проектирования уникальная малоотходная технология переработки бедных комплексных танталовых руд Этыкинского месторождения. В мировой практике нет примеров технологий по производству всего спектра конечной продукции из столь бедного сырья.

По результатам опытно-промышленных испытаний применение разработанной комбинированной технологии обогащения для руды Орловского месторождения повышает товарное извлечение тантала в грубый танталовый концентрат на 23% в сравнении с достигнутым на действующей обогатительной фабрике Орловского ГОКа по развернутой трехстадийной схеме гравитационного обогащения. При этом испытанная технология более компактна.

Разработанные флотационные процессы являются достаточно универсальными. Так, режим флотационной доводки с использованием сочетания реагентов ИМ-50 и аспарала-Ф позволяет повышать качество Та-№-8п гравитационных концентратов различного генезиса, содержащих большое количество (65-85%) наиболее трудно отделяемых минералов, таких как топаз, гранат, турмалин. Достигнутое извлечение тантала флотационным способом в высококачественные концентрату не уступает таковому на стадии гидрометаллургии (более 95%). Процесс обладает высокой эффективностью, достаточной универсальностью и простотой и может быть рекомендован для широкого использования в доводочных отделениях обогатительных фабрик, а также на гидро- и пирометаллургических заводах, перерабатывающих танталовые, ниобиевые и оловянные концентраты.

Разработана малоотходная технология извлечения редких щелочных элементов из грейзеновых руд Этыкинского месторождения, составным элементом которой является флотационное обогащение низкосортного сырья, создающая технологическую базу для организации высокоэффективного производства литиевой продукции из нового сырьевого источника - грейзенов.

Создан задел по дальнейшему совершенствованию флотационных процессов за счет освоения и применения целого ряда новых реагентов, таких как ТЭАСАС, МКД, ЭПЭТМ, Оксифос-Б и др.

Создана прочная технологическая база для выполнения программы «Либтон» по выпуску тантала, ниобия, олова, наращиванию производства лития из альтернативного сырьевого источника и другой дополнительной продукции.

Показана возможность широкого высокоэффективного применения разработанных флотационных процессов в технологиях переработки широкого спектра несульфидного рудного сырья в России и их предложения в качестве конкурентных технологий для зарубежных объектов.

Реализация работы. Результаты исследований прошли

крупномасштабные опытно-промышленные, промышленные испытания, частично внедрены в промышленную практику на Забайкальском ГОКе и реализованы в проектах промышленных цехов и предприятий.

Суммарный экономический эффект от внедрения разработанных флотационных процессов для малоотходной технологии переработки комплексных сподуменовых руд Завитинского месторождения составил

1,62 млн. рублей. Экономический эффект разработок, реализованных в выполненных проектах цехов для реализации малоотходного производства, составляет 12,08 млн. руб. в год в ценах до 1991 года.

На основании выданных исходных данных на разработанную технологию переработки руд Этыкинского месторождения выполнен проект рудоперерабатывающего предприятия. Ввод в эксплуатацию I очереди предприятия обеспечит выпуск следующей товарной продукции: гидроксида тантала; пентаоксида ниобия; лития углекислого; хлорида лития. Это дает возможность получить в ценах 1991 г. годовую прибыль до 102,5 млн. рублей. Срок окупаемости капиталовложений в промышленное строительство предприятия составит 6 лет и будет значительно ниже нормативного (8,3 года). На следующем этапе дополнительно рассматривается комплексная переработка руд с получением полевошпатовой и оловянной и других видов продукции. При этом представляется возможным довести срок окупаемости общих капиталовложений в промстроительство до 3,5 - 4 лет, а с реализацией только части полевошпатовой продукции - до 2 лет.

На основании разработанной технологической схемы выполнено ТЭО целесообразности строительства горно-металлургического комплекса по выпуску гидроксида лития на базе Этыкинского месторождения грейзенов с использованием среднемировых цен на карбонат лития. Срок окупаемости комплекса составляет около 5 лет.

Основные положения, вынесенные на защиту. Закономерности взаимодействия несульфидных минералов с реагентами. Положение о реагентах вторичного действия. Концепция выбора структуры основного собирателя и реагентов вторичного действия. Новые реагенты собиратели и реагенты вторичного действия. Экспериментальные данные по изучению явлений взаимодействия несульфидных минералов с реагентами. Флотационные процессы комплексного обогащения бедных редкометальных руд. Рациональные технологические решения организации полного оборота воды. Технологии малоотходных производств на основе флотационных процессов глубокого обогащения несульфидных руд.

Апробация работы. Основное содержание работы и отдельные ее положения докладывались и обсуждались на XII, XIX, XX Международных конгрессах по обогащению полезных ископаемых (Сан-Пауло, Бразилия, 1977 г.; Сан-Франциско, США, 1995 г.; Аахен, Германия, 1997 г.), на Международной конференции «Применение науки о поверхности в передовых флотационных технологиях» (Наантали, Финляндия, 1996 г.), на II Конгрессе обогатителей СНГ (Москва, 1999 г.), на Международном совещании «Проблемы комплексной переработки минерального сырья и охраны окружающей среды» (Плаксинские чтения-98) (Петрозаводск, 1998 г.), на научных семинарах в рамках «Недели горняка» 1997-1999 гг., на Международном симпозиуме (Прага, ЧСФР, 1990), на I Отраслевой конференции

«Центротех-90» (Минск, 1990 г.), на XII Всесоюзном совещании "Применение колебательных спектров к исследованию неорганических и координационных соединений" (Минск, 1989 г.), на VII Всесоюзной конференции по химии и технологии редких щелочных элементов (Апатиты, 1988 г.), на Секции НТС Минатома "Комплексная переработка сырья для атомной промышленности" (Москва, 1988 г.), на II Отраслевой конференции по производству лития (Новосибирск, 1985), на II Отраслевой конференции по рудоподготовке и обогащению (Малышево, 1982 г.), на Отраслевой конференции по производству лития (Красноярск, 1979 г.), на IV Технологической конференции по бериллию (Усть-Каменогорск, 1978), на технических советах Забайкальского ГОКа (Первомайский, 1978 - 1991гг.), на секциях НТС отдела обогащения полезных ископаемых ВНИИХТ, на ВДНХ СССР (1985,1986 гг.)

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 29 статей, получено 36 авторских свидетельств на изобретения. Результаты работы изложены в 35 научных отчетах и 8 исходных данных на проектирование.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, десяти разделов, заключения и выводов, списка литературы (498 наименований) и содержит 493 страниц машинописного текста, 100 рисунков, 86 таблиц.

1. Современное представление о химической связи. Взаимодействие поверхности минерала с водой. Взаимодействие флотационных реагентов

с минералами

Концепция жестких и мягких кислот и оснований позволяет провести четкую грань между сульфидными и несульфидными рудами и обозначить оптимальную по степени жесткости структуру собирателя для флотации руд определенного минерального состава.

Несульфидные руды представлены минералами класса А (жесткими кислотами), катионы которых имеют низкий ионный потенциал, высокий потенциал ионизации и высокую электроотрицательность. Прочность их связи с реагентом (жестким основанием) обусловлена высокой долей ионности связи и большой разностью энергий низшей свободной орбитали (НСМО) и высшей занятой орбиталью (ВЗМО). Значительный вклад s- и р-состояний, обусловленный спецификой строения катионов металлов в МО A-минералов, создает предпосылки для взаимодействия их с О-донорными реагентами (оксипадрильными собирателями), образующими преимущественно с- и я-связи. Минералы, в которых присутствуют такие металлы, представлены в основном оксидами, окоигидратами, силикатами, карбонатами, фосфатами и т.д.

Сульфидные руды, напротив, являясь минералами класса В, имеют акцепторный атом малой электроотрицательности, высокой поляризуемости, который легко окисляется, а взаимодействие их с сульфгидрильными собирателями сопровождается образованием очень прочных химических связей, обусловленных близостью энергий НСМО и ВЗМО и высокой степенью их ковалентности.

В соответствии с принципом Пирсона энергетически выгодным является взаимодействие жестких кислот (минералов несульфидных руд) с жесткими основаниями (оксиги др ильными собирателями) и взаимодействие мягких кислот (сульфидных минералов) с мягкими основаниями (сульфгидрильными собирателями).

С точки зрения термодинамики при взаимодействии О-донорных реагентов с минералами А-типа значение изменения энтальпии должно быть небольшим, а изменение энтропии положительным и доминантным. Напротив, в случае взаимодействия минералов B-типа с S-донорными реагентами, изменение энтальпии должно быть отрицательным и доминантным, а изменение энтропии небольшим: положительным или отрицательным. Это согласуется с селективностью действия рассмотренных типов реагентов.

Оксигидрильные собиратели, в отличие от сульфогидрильных, не имеют вакантных d- и р-орбит и не в состоянии образовать дативную связь с минеральной поверхностью. Эти реагенты являются малоизбирательными, т.к. реагируют также с минералами класса В и минералами промежуточного типа.

В связи с этим поиск способов повышения избирательности их действия является первостепенной задачей при обогащении окисленных РУД-

Металлы, образующие с кислородом преимущественно ионные связи (Li, Ве, Ca), имеют основной характер. При взаимодействиии с водой они склонны к гидролизу с образованием химической связи Ме-ОН. По мере возрастания степени ковалентности связи Ме-ОН увеличивается прочность этой связи и усиливаются кислотные свойства оксидов, склонность к гидролизу уменьшается, а способность к гидратации, обусловленная донорно-акцепторным взаимодействием оксида и воды, значительно возрастает.

Жесткие растворители (Н2О, ROH) сольватируют преимущественно жесткие катионы и реагируют с протонами. Если основание образует ВС с протоном (Н2О, ROH, RCOOH), то его жесткость уменьшается. Поэтому путем гидратации и сольватации анионных оснований (собирателей) протонными реагентами можно ослабить свойства, характеризующие класс А. Во флотационной системе, состоящей из жестких оснований - реагентов, имеющих значительную протоноакцепторную способность, и жестких кислот -окисленных руд, гидратированных жестким растворителем (НгО), созданы уникальные условия для образования огромного количества

ВС, сеть которых пронизывает всю флотационную систему. Чем больше молекул участвует в образовании комплексов с водородной связью, тем эффективнее происходит перераспределение электронного заряда по ряду последовательно связанных друг с другом молекул, тем сильнее водородные связи и выше их энергия. Водородные связи обладают рядом особенностяей, которые должны учитываться при рассмотрении флотационных явлений.

ОСОБЕННОСТИ ВОДОРОДНОЙ СВЯЗИ (ВС) _ХАН + ВУ-> ХА-Н...ВУ-» ХА~...Н-ВУ+ ->ХА~ + Н-ВУ+_

1.ВС осуществляется между акцептором типа ХАН с высоко электроотрицательным атомом А, высокой степенью ионносги связи А-Н и большим положительным эффективным зарядом на водородном атоме, и молекулой-донором типа ВУ, которая содержит атом В с одной или более неподеленными парами электронов.

2.Учасгие в ВС проявляется у групп ХА-Н, где атом X обнаруживает сильное сродство к электрону (И, 0,14)._

3.В линейном фрагменте А-Н...В происходит общий сдвиг валентной электронной плотности от В к А, перераспределение электронного заряда затрагивает практически все атомы молекул ВУ и ХАН.

4. По своей природе ВС является разновидностью донорно-акцепторной связи. Происходит увеличение дипольного момента комплекса с ВС по сравнению с геометрической суммой дипольных моментов изолированных молекул ВУ и ХАН._

5. Специфика водородной связи связана с электронной структурой атома водорода (не имеет электронной оболочки, в 105 раз меньше других ионов, обладает исключительно высокой подвижностью, способностью глубоко внедряться в электронные оболочки других атомно-молекулярных частиц).

б.Чем больше энергия ВС, тем меньше энергия, необходимая для возникновения

промежуточного комплекса ХА...НВУ._

7.ВС обладают свойством аддитивности: вовлечение в систему взаимодействий большого числа молекул приближает суммарную энергию ВС к энергии химической связи.

Реакция образования поверхностного соединения всегда представляет собой реакцию замещения одного лиганда (например, ОН") другим (реагентом). В результате различия ЭО лигандов происходит перераспределение электронной плотности по системам связей, что приводит к компенсационной зависимости длин, частот, зарядов и энергий связей.

В качестве базовых принципов взаимодействия минерала с собирателем можно рассматривать следующие:

1. Тип химической связи минерала и ее энергия определяют механизм, прочность и характер закрепления флотореагента на его поверхности. Во взаимодействии участвуют все виды химической связи. Энергия химических связей различна: ионно-ковалентных-меняется от нескольких до 100 ккал/моль, донорно-акцепторных связей - от десятых долей до 20 ккал/моль, водородной связи колеблется в пределах 1-8 ккал/моль, прочность межмолекулярных связей еще ниже. Каждый из перечисленных видов связи вносит свой вклад в общую энергию взаимодействия всех компонентов флотационной системы. Прочность

связи минерала с собирателем характеризуется разностью энергии НСМО минерала и ВЗМО собирателя: чем меньше эта разность, тем выше прочность поверхностного соединения.

2. Закрепление реагентов-собирателей на поверхности минерала осуществляется за счет образования химической (координационной) связи между реагентом и минералом (хемосорбция) и за счет сил межмолекулярного взаимодействия (физическая сорбция), причем эффективная флотация минералов обеспечивается только при наличии и оптимальном соотношении обеих форм сорбции собирателя.

3. Сформированы две общие теории взаимодействия собирателей с минералами: первая-рассматривает это взаимодействие как донорно-акцепторное, в котором минерал, являющийся акцептором электронов, образует с собирателем - донором электронов, поверхностное соединение с координационной связью; вторая теория определяет это взаимодействие как кислотно-основное, где роль кислоты выполняет минерал, а роль основания - флотореагент.

4. В результате различия ЭО лигандов, образования ВС происходит перераспределение электронной плотности по системам связей всех взаимодействующих компонентов, что приводит к компенсационной зависимости длин, частот, зарядов и энергий связей. Из принципа Пирсона, теории взаимного влияния лигандов следует, что наиболее прочное и избирательное закрепление реагента на минерале имеет место в том случае, когда связь реагент-минерал по своим основным характеристикам (длина, энергия, координационное число и т.д.) приближается к связи в кристаллической решетке минерала. Это достигается в том случае, если ВЗМО реагента по своей энергии и симметрии наиболее близка к НСМО литерала.

Совместное нахождение в несульфидных минералах близких по электронному строению, а значит и химическим свойствам, элементов делает их разделение одной из наиболее сложных технологических задач, определяющей прогресс развития всего процесса обогащения. Низкая селективность и ограниченный ассортимент оксигидрильных собирателей для флотации несульфидных руд, отсутствие критериев для выбора оптимальной для данного типа руд структуры как основного, так и дополнительного собирателя в значительной степени сдерживают внедрение прогрессивных технологий в области обогащения минерального сырья.

2. Разработка новых собирателей и реагентов вторичного действия для селективной флотации несульфидных руд

Для повышения селективности извлечения ценных минералов надо увеличить энергию взаимодействия ценных минералов на фоне уменьшения, неизменности или в крайнем случае слабого увеличения энергии взаимодействия с минералами пустой породы.

При решении большого числа проблем нет необходимости иметь точные количественные данные, достаточно знать лишь ход их изменения. В таком случае используют ряд упрощенных модельных подходов, в рамках которых облегчается обобщение экспериментального и теоретического материала и прогнозирование общих закономерностей.

Во взаимодействии собирателя с несульфидными минералами участвуют все виды химической связи, которые вносят свой вклад в общую энергию взаимодействия всех компонентов флотационной системы. Изменяя должным образом строение флотационных реагентов (ФР), можно целенаправленно изменять энергию высшей занятой молекулярной орбита ли реагента (Евзмо). При этом взаимодействие минерала и ФР следует рассматривать с единой позиции кислотно-основных и донорно-акцепторных взаимодействий, в которых принимают участие электрофильные реагента (минералы - кислоты Льюиса, акцепторы элемронов) и нуклеофильные реагенты (ФР -основания Льюиса, доноры электронов). При этом кислотность и основность (донорно-акцепторная способность) - это относительные свойства, которые проявляются только в присутствии как минимум двух компонентов кислотно-основного (донорно-акцепторного)

взаимодействия.

Энергия взаимодействия собирателя с поверхностью минерала является функцией многих факторов, однако в общем виде это взаимодействие может быть представлено схемой ( рис. 1).

Собиратель I Вода I Минерал

Еда

/О I-----------------1 I----------Н - ОМе (гидратация)

Я - С/ Еш. I Еммв I

ХОН I-----------------1----------------1---------- НО - Ме (гидролиз)

Епов. Ехс—

I------------1-------------------------1

Н об. = Езл.+ Еда.+ Е ммв +Е„о^

I--------------------------------------------------------1_

Е.6.. общая энергия взаимодействия; Еы. - энергия электростатического взаимодействия; Еда -энергия донорно-акцепторного взаимодействия; Ей. . сумма энергии химических связей; Еммв - энергия межмолекулярного взаимодействия (энергия индукционного, ориентационного, дисперсионного взаимодействий и водородного связывания); Е™«. -поверхностная энергия.

Рис. 1. Принципиальная схема взаимодействия минерала с собирателем

Анион собирателя ответственен за Езл., его протонированная форма (-ОН - группа) - за образование ВС и участие собирателя в процессе димеризации, двоесвязанный атом кислорода - за Еда, а углеводородный радикал - за Ехс.. Т.е. полярная часть молекулы

определяет интенсивность химического и межмолекулярного взаимодействия, аполярная, - ответственна в основном за его поверхностные свойства, являясь при этом инструментом воздействия на Еэл.. Изменяя энергию этих составляющих путем изменения строения собирателя, можно обеспечить максимальное различие в прочности закрепления его на минеральной поверхности ценного минерала и пустой породы.

Однако в рамках одного собирателя возможности изменения его структуры довольно ограничены и дороги. В несульфидной флотационной системе созданы все условия для образования ВС, что позволяет перераспределение электронной плотности между взаимодействующими компонентами. Поэтому изменить энергию взаимодействия собирателя с поверхностью минерала можно путем его использования в сочетанию! с органическим дифильным реагентом, способным образовывать с ним ассоциаты посредством ВС. В соответствии с их функцией по отношению к базовому режиму флотации такие дополнительные реагенты правильно называть -реагентами вторичного действия (РВД). Как правило, в условиях базового режима флотации РВД, взятые отдельно, обладают относительно слабыми собирательными свойствами по отношению к извлекаемому минералу или обнаруживают их отсутствие. Роль РВД заключается в изменении кислотно-основных и донорно-акцепторных свойств основного собирателя на поверхности минерала, снижении его жесткости и величины Бвзмо за счет образования с ним ассоциатов на поверхности минерала. При этом, чем выше селективность основного собирателя, тем выше эффективность флотационного действия его ассоциата с РВД.

В качестве РВД может выступать один или несколько реагентов кислого, основного или нейтрального характера. РВД имеют в составе молекулы одну или несколько полярных и легко поляризуемых группировок, способных к водородным связям.

Взаимодействие основного собирателя и РВД осуществляется посредством водородных связей. Соответственно в основе выбора структуры дополнительных собирателей лежат закономерности образования ВС.

На основании предложенной концепции разработаны новые реагенты собиратели: жирные кислоты (жирные кислоты микробного жира, очищенное от нейтральных веществ талловое масло лиственной древесины - ОТМЛД), выделенные из сульфатного мыла от варки древесины нейтральные вещества, собиратель класса функциональнозамещенных фосфоновых кислот (а-амино-гексилиден-1,1-дифосфоновая кислота), собиратели класса аминных солей алкилсульфатов и алкилбензолсульфонатов (moho-, ди- и триэтаноламинные (ТЭАСАС) соли), собиратель класса

функциональнозамещенных аминов (амидоамин синтетических жирных

кислот) и РВД: алифатические спирты с длиной радикала С8-С22, декстрамин, ксилилендиамин (МКД), полиакриламид, карбоновые кислоты, содержащиеся в отходах производств, калиевая соль ди(алкилполигликолевого)эфира фосфорной кислоты (Оксифос-Б), нитрилотриметилфосфоновая кислота, сульфосукцинаматы,

синтетические моющие средства на основе алкилсульфатов, диа лкилфосфиты, N -метило ламиды алкилфосфорных кислот, эфиры пентаэритрита таллового масла лиственной древесины (ЭПЭТМ).

Упрощенная схема применения композиций собирателей ( рис. 2) дает представление об энергетических вкладах каждого из рассмотренных групп реагентов, а значит об изменении соотношения форм закрепления на поверхности минерала.

Еэл. Еда.

I-----------1---------------------X без димеризации

I

I-------1------------------------1 димеризация

|ДЕ

I-----------1---------- -----------1--------1 |ДЕ ЯР(0)Я2

I--------1------------ -----------1------1 |ДЕ кислоты

I----------1----------- -----------1-------1 спирты

Рис. 2. Упрощенная схема изменения составляющих энергии взаимодействия минерала с композициями собирателя и РВД

Изучение и применение РВД является одним из наиболее эффективных резервов совершенствования современных флотационных процессов. Применение РВД в сочетании с основным собирателем может заменить дорогостоящий процесс создания селективного собирателя для решения многих задач флотационного обогащения несульфидных руд. Использование небольших добавок РВД на соответствующих стадиях технологического процесса позволяет повысить селективность операций флотации, в том числе и на фоне полного оборота воды, резко сократить общий расход флотореагентов и время флотации.

Предложенный механизм действия сочетаний реагентов позволяет целенаправленно подойти к подбору структуры как собирателя, так и РВД и эффективно управлять процессом флотации в направлении повышения селективности. При этом разработка селективного режима флотации несульфидного минерала сводится к обеспечению максимального соответствия электронной структуры собирателя и минерала за счет предварительной подготовки поверхности минералов с помощью модификаторов, выбора наиболее эффективного основного собирателя и корректировка энергии его закрепления на минерале РВД. Соблюдение этого условия должно сопровождаться минимальным зарядом поверхности , гидрофобизированного минерала и

возникновением эффекта селективной гидрофобной флокуляции его тонких частиц.

3. Исследование некоторых аспектов флотационных систем с минеральными комплексами несульфидных руд

В результате изучения широкого круга флотационных систем с помощью выбранного комплекса методов, достаточно адекватно отражающих суть флотационных процессов применительно к несульфидным рудам, подтвержден ряд закономерностей.

Взаимодействие минерала и флотореагента можно рассматривать как равновесный кислотно-основной и донорно-акцепторный процесс. Введением регуляторов, модификаторов и собирателей можно целенаправленно изменять кислотно-основные и донорно-акцепторные свойства поверхности минералов. Анионы жирных кислот взаимодействуют с поверхностью минералов в соответствии с выраженностью их кислотных свойств.

Подтверждена гипотеза о взаимодействии основного собирателя и РВД, усиливающем хемосорбцию основного собирателя.

Обработка поверхности флотируемого минерала собирателем минимизирует абсолютную величину дзета-потенциала, причем, наибольшее снижение этой величины наблюдается при использовании сочетания собирателя и РВД.

Гидрофобную флокуляцию тонких частиц минерала можно рассматривать как макроэффект, который связан с формированием гидрофобного слоя на поверхности минерала, достаточного для его успешной флотации.

Установлена общая закономерность - условиям оптимальной селективной флотации минерала в конкретной флотационной системе соответствует совокупность следующих явлений:

- оптимальное соотношение кислотно-основных и донорно-акцепторных свойств минерала и собирателя;

- осуществление максимальной адсорбции собирателя на его поверхности при наличии двух форм сорбции (хемосорбция и физическая сорбция);

- близкое к изоэлектрическому состояние поверхности в результате формирования гидрофобного слоя;

наличие эффекта гидрофобной флокуляции тонких частиц флотируемого минерала и диспергированного состояния у депрессируемых шшералов.

Весь комплекс этих явлений регулируется применением основного собирателя в сочетании с реагентом вторичного действия.

4. Разработка малоотходной технологии переработки бедных комплексных руд Завитинского месторождения. Проверка эффективности разработанной технологии при обогащении богатых сподуменовых руд зарубежных месторождений

На основании установленных закономерностей разработан ряд технологических процессов, позволяющих создать малоотходную технологию переработки комплексных руд Завитинского месторождения. Осуществление разработанной технологии позволяет извлекать из руды практически все ценные компоненты, использовать отвальные хвосты в виде товарных продуктов и организовать полный оборот воды. Выход всех товарных продуктов от руды составляет 80%.

- Разработан и внедрен в промышленную практику технологический режим коллективного цикла сподумено-берилловой флотации с использованием талловых масел лиственной и смешанной древесины в сочетании с РВД - высшими алифатическими изоспиртами фракции С12-Cie, обеспечивший повышение экономической эффективности обогащения руд и наращивание производительности обогатительной фабрики.

- Разработана и внедрена в промышленную практику технология флотационного извлечения тантала из коллективного сподумено-бериллового концентрата с использованием аспарала-Ф, позволившая повысить извлечение тантала на предприятии на 6-8%.

- Разработана и испытана в промышленных условиях технология получения товарных кварцевого и полевошпатового концентратов из хвостов коллективного цикла флотации с использованием бифторида аммония и катионного собирателя в сочетании с РВД полиакриламидом. На базе этой технологии выполнен проект на строительство цеха по производству 220 гас. т кварцевого и 400 тыс. т в год полевошпатового концентратов при полном обороте воды.

- Разработана, испытана в промышленных условиях и частично внедрена многоконтурная технология поциклового оборота вод с организацией двух циклов оборота воды - щелочного и сульфатного. Специфически действующими примесями, требующими ограничения их содержания, являются соли жесткости и сульфат-ион. Их пороговые концентрации составляют: 1,5 мг-экв./л и 400 мг/л соответственно. Для оборотной воды щелочного цикла требуется простейшая технология кондиционирования - осветление в сгустителе или хвостохранилшце. Для сульфатных вод необходима дополнительная очистка от солей жесткости и сульфат-иона до пороговых концентраций на катионите КУ-2 в Na-форме и на анионите АМ в гидроксильной или карбонатной форме. На основании выданных исходных данных выполнен проект на строительство цеха очистки оборотных вод обогатительной фабрики, исключающий сброс в гидрографическую сеть.

- Создан задел дальнейшего повышения эффективности операций флотации за счет использования разработанных новых собирателей, РВД и опытно-промышленных аппаратов для операций классификации и флотации: пульсационного пластинчатого классификатора, колонного классифицирующего аппарата, колонной пульсационной флотомашины.

Применение разработанных процессов флотации для обогащения богатых сподуменовых руд месторождений Коральпина (Австрия) и Гринбушес (Австралия) обеспечивает получение высокосортных сподуменовых концентратов с извлечением в них лития более 90% и попутным получением нерудных концентратов, что позволяет перевести в высококачественную товарную продукцию ~87% материала руды.

5. Разработка технологии глубокого обогащения комплексных Та-ГЧЬ руд Этыкинского месторождения.

На основании установленных закономерностей разработан ряд технологических процессов, позволяющих создать интенсивную гравитационно-флотационно-гидрометаллургическую технологию глубокой малоотходной переработки комплексных руд Этыкинского месторождения. Разработанные процессы позволяют перевести более 50% рудного материала в высококачественную товарную продукцию

Разработана и испытана в опытно-промышленных условиях с полным оборотом воды флотационная технология основного производства - получения коллективного Та-№>-8п концентрата для гидрометаллургической переработки, включающая:

- щелочную коллективную флотацию тантало-ниобиевых минералов и олова реагентом ИМ-50 в сочетании с РВД- аспаралом-ф, позволяющую осуществлять оборот воды после осветления в хвостохранилшце;

- эффективный режим флотационной доводки щелочного коллективного концентрата в кислой среде с тем же сочетанием реагентов, селективный по отношению к топазу и позволяющий осуществлять оборот высокоминерализованных вод в этом цикле после их простого осветления.

Разработанаа технология глубокого флотационного обогащения хвостов основного производства с получением основных составляющих рудного комплекса в виде индивидуальных концентратов:

- разработан и испытан в опытно-промышленных условиях с общим оборотом воды с основным циклом обогащения руд технологический режим получения слюдяного литиевого концентрата, пригодного для гидрометаллургической переработки, с использованием катионного собирателя в сочетании с Оксифосом-Б:

- разработана и испытана в укрупненных условиях с поцикловым оборотом воды технология получения высококачественного микроклинового концентрата и сопутствующей продукции из низкомодульного питания.

Создан задел по дальнейшему совершенствованию разработанных флотационных процессов за счет освоения и применения целого ряда новых реагентов, таких как ТЭАСАС, МКД, ЭПЭТМ, Оксифос-Б и др.

На основании выданных исходных данных на разработанную технологию переработки руд Этыкинского месторождения выполнен проект и ведется строительство обогатительной фабрики.

6. Проверка возможности применения разработанных для руд Этыкинского месторождения технологий на других объектах

Проведена проверка эффективности разработанных процессов для ряда рудных объектов Забайкальского региона:

Проведены опытно-промышленные испытания разработанной комбинированной гравитационно-флотационной схемы на руде Орловского месторождения на опытной фабрике Забайкальского ГОКа. За период опытно-промышленных испытаний товарное извлечение тантала в грубый танталовый концентрат на 23% выше, достигнутого на действующей обогатительной фабрике Орловского ГОКа по развернутой трехстадийной схеме.

Осуществлена оценка эффективности разработанного процесса флотационной доводки на пробах гравитационных концентратов, полученных из коренных руд Этыкинского, Орловского и Кулиндинского месторождений, а также из россыпи Этыкинского месторождения. Данные концентраты содержат до 83% наиболее трудно отделяемых минералов, таких как топаз, 1ранат, турмалин. Извлечение металлов в концентраты, содержащие по 8-22% Та, №>, Бп составило 9498%.

Процесс слюдяной литиевой флотации прошел укрупненные испытания и рекомендован в составе флотационно-гидрометаллургической технологии для ТЭО по комплексной переработке литиевых грейзеновых руд Этыкинского месторождения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе дано решение научной проблемы оптимизации флотации несульфидных минералов на основе обоснованной концепции применения основных реагентов-собирателей в сочетании с реагентами вторичного действия. Разработаны новые флотационные реагенты, флотационные процессы и оборудование, в совокупности с другими методами обогащения, сорбционной очистки сточных вод и гидрометаллургии, решающие важную народнохозяйственную проблему - создание' уникальных малоотходных технологий переработки бедных комплексных сподуменовых руд Завитинского месторождения, танталовых руд Этыкинского месторождения и

литиевых грейзеиовых руд Этыкинского месторождения, не имеющие аналогов в отечественной и зарубежной практике и являющиеся базовыми для производства редких металлов в стране. Разработанные флотационные процессы высокоэффекгавны для других объектов по переработке несульфидных руд отечественных и зарубежных месторождений.

1. Предложена концепция подбора структуры основного собирателя в направлении увеличения разности в прочности его закрепления на извлекаемых и депрессируемых минералах путем изменения отдельных энергетических вкладов в общую энергию взаимодействия минерала и реагента с учетом его кислотно-основных и донорно-акцепторных свойств для достижения наибольшего соответствия электронной структуры солидофильной группы реагента и электронной структуры активного центра извлекаемого минерала.

2. Введено понятие реагентов вторичного действия (РВД) -дифильных органических соединений, способных изменять кислотно-основные и донорно-акцепторные свойства основного собирателя на поверхности минерала и соответственно - энергию взаимодействия собирателя, его жесткость и соотношение форм его закрепления на поверхности минерала за счет образования с основным собирателем ассоциатов посредством водородных связей.

3. Показано, что в основе выбора структуры РВД лежат закономерности образования водородных связей, что позволяет разделить их по механизму действия на три группы: 1) амфифильные реагенты, образующие водородную связь как по атому кислорода, так и по атому водорода (спирты, гидроксилсодержащие соединения), 2) органические кислоты, содержащие анионы: R-СОСГ, R-SCV, R-OSO3", R-PO32", 3) органические нейтральные вещества, содержащие группировки: С=0, S=0, Р=0 (эфиры карбоновых и фосфоновых кислот, амиды карбоновых, фосфорных и сульфокислот).

4. На основании предложенной концепции разработаны новые эффективные собиратели: из класса жирных кислот (жирные кислоты микробного жира, очищенное от нейтральных веществ талловое масло лиственной древесины), выделенные из сульфатного мыла от варки древесины нейтральные вещества, собиратель класса функциональнозамещенных фосфоновых кислот (а-амино-гексилиден-1,1-дифосфоновая кислота), собиратели класса аминных солей алкилсульфатов и алкилбензолсульфонатов (moho-, ди- и триэтаноламинные соли), собиратель класса функциональнозамещенных аминов (амидоамин синтетических жирных кислот) и РВД: алифатические спирты с длиной радикала С8-С22, декстрамин, ксилилендиамин, полиакриламид, карбоновые кислоты, содержащиеся в отходах производств, калиевая соль ди(алкилполигликолевого)эфира фосфорной кислоты, нитрилотриметилфосфоновая кислота, сульфосукцинаматы,

синтетические моющие средства на основе алкилсульфатов, диалкилфосфиты, И-метилоламиды алкилфосфорных кислот, эфиры пентаэритрита таллового масла лиственной древесины.

5. В результате изучения широкого круга флотационных систем с помощью выбранного комплекса методов, достаточно адекватно отражающих суть флотационных процессов применительно к несульфидным рудам, установлена общая закономерность - условиям оптимальной селективной флотации минерала в конкретной несульфидной флотационной системе соответствует совокупность следующих явлений: оптимальное соотношение кислотно-основных и донорно-акцепторных свойств минерала и собирателя; осуществление максимальной сорбции собирателя на его поверхности при наличии двух форм сорбции (хемосорбция и физическая сорбция); близкое к изоэлектрическому состояние поверхности в результате формирования гидрофобного слоя; наличие эффекта гидрофобной флокуляции тонких частиц флотируемого минерала и диспергированного состояния у депрессируемых минералов. Установлено, что весь комплекс этих явлений регулируется изменением структуры основного собирателя и использованием его в сочетании с реагентом вторичного действия.

6. На примере флотационного обогащения редкометальных, оловянных, флюоритовых руд показано, что использование небольших добавок дополнительных реагентов самых разных классов органических соединений на соответствующих стадиях технологического процесса в соответствии с разработанной концепцией действия сочетаний реагентов во флотационной системе позволяет решать самые разнообразные задачи флотации: повышение селективности процесса, повышение извлечения ценных компонентов, сокращение общего расхода флотореагентов и операций флотации, интенсификация процесса, создание рациональных схем полного оборота воды.

7. Разработаны научно обоснованные , флотационные процессы глубокого обогащения комплексных несульфидных руд с полным оборотом воды:

- технология флотации сподумена и берилла с использованием таллового масла лиственной древесины и алифатических изоспиртов;

- технология извлечения колумбита из флотационного коллективного литиево-бериллиево-танталового концентрата с использованием сульфосукцинамата в кислой среде;

- технология флотации минералов тантала и ниобия и касситерита в щелочной и в сильнокислой средах с использованием сочетания реагента ИМ-50 и аспарала-Ф;

- технология флотации литиевых слюд из руд различного генезиса с использованием сочетания катионного собирателя и Оксифоса-Б или изоспиртов фракции С12-С16;

- технология флотационного разделения кварц-полевошпатовых хвостов редкометальных производств на индивидувльные товарные концентраты с получением K-полевого шпата с использованием сочетания катиоиного собирателя АНП-2 и полиакриламида.

8. Создан задел по дальнейшему совершенствованию флотационных процессов за счет освоения и применения целого ряда новых реагентов собирателей и РВД, таких как ОТМЛД, ТЭАСАС, МКД, ЭПЭТМ, Оксифос-Б и др.

9. На основе разделения рабочего объема на каналы, наложения пульсаций на весь объем пульпы в аппарате, осуществление принудительной выгрузки пескового материала разработаны опытно-промышленные образцы противоточных пульсационных аппаратов для операций классификации рудных материалов в границах крупности 10-200 мкм, подготовительных операций и флотации: пульсационный пластинчатый классификатор, колонный классифицирующий аппарат, колонная пульсационная флотомашина, улучшающие инфраструктуру флотационных процессов.

10. Разработанные флотационные процессы и оборудование в совокупности с другими методами обогащения, сорбционной очистки сточных вод и гидрометаллургии позволили решить важную народнохозяйственную проблему - создать уникальную малоотходную технологию переработки бедных комплексных сподуменовых руд Завитинского месторождения, не имеющую аналогов в отечественной и зарубежной практике. Осуществление разработанной технологии позволяет извлекать из руды практически все ценные компоненты, увеличивая долю товарной продукции с 25 до 80% в условиях полного оборот воды.

11. Разработанная флотационная технология переработки сподуменовых руд обеспечивает более высокие технологические показатели по сравнению с зарубежной практикой при обогащении богатых руд месторождений Коралышна (Австрия) и Гринбушес (Австралия). Извлечение лития в высокосортные сподуменовые концентраты возрастает с 75-80 до 90-93%,а получение из хвостов высококачественных товарных концентратов увеличивает долю товарной продукции до 87%.. Этот факт дает основание рассматривать разработанные процессы обогащения комплексных сподуменовых руд кадважный технологический резерв для освоения достаточно богатых отечественных сподуменовых месторождении «Кольского пегматитового пояса».

12. При переработке бедных комплексных руд Этыкинского месторождения разработанные флотационные процессы позволяют обеспечить высокую степень обогащения тантала, ниобия и олова (200300) в условиях наличия топаза и полного оборота воды, в т.ч. высокоминерализованных вод, предусматривают получение слюдяного литиевого концентрата и калиевого полевого шпата с попутной продукцией из убогого забалансового сырья - хвостов основного

производства. На основе использования разработанных процессов флотации в сочетании с процессами гравитации и гидрометаллургии решена важная народнохозяйственная задача - разработана и предложена для проектирования уникальная малоотходная технология переработки бедных комплексных танталовых руд Этыкинского месторождения. Технология обеспечивает перевод в высококачественную товарную продукцию 50% рудного материала. Извлечение тантала на стадии обогащения в условиях полного оборота воды составляет 74%, что существенно превосходит достигнутый уровень на предприятиях СНГ (50-60%) и не уступает зарубежным предпрятиям, перерабатывающим богатые руды.

13. Подтверждена эффективность разработанной комбинированной гравитационно-флотационной технологии обогащения танталсодержащих руд для руд других месторождений. Результатами опытно-промышленных испытаний установлено повышение товарного извлечения тантала из руды Орловского месторождения в грубый танталовый концентрат на 23% в сравнении с достигнутым на обогатительной фабрике Орловского ГОКа по развернутой трехстадийной схеме гравитационного обогащения. При этом количество оборудования может быть сокращено в несколько раз.

14. Разработан достаточно универсальный, простой и эффективный процесс флотационной доводки Та-МЬ-Бл гравитационных концентратов различного генезиса, содержащих большое количество (65-85%) наиболее трудно отделяемых минералов, таких как топаз, гранат, турмалин. Достигнутое извлечение тантала флотационным способом в высококачественные концентраты не уступает таковому на стадии гидрометаллургии (более 95%). Процесс может быть рекомендован для широкого использования в доводочных отделениях обогатительных фабрик, а также на гидро- и пиромегаллургических заводах, перерабатывающих танталовые, ниобиевые и оловянные концентраты.

15. Разработана малоотходная технология извлечения редких щелочных элементов из трейзеновых руд Этыкинского месторождения, составным элементом которой является флотационное обогащение низкосортного сырья, создающая технологическую базу для организации высокоэффективного производства литиевой продукции из нового сырьевого источника - грейзенов.

16. Результаты исследований прошли крупномасштабные опытно-промышленные, промышленные испытания, частично внедрены в промышленную практику на Забайкальском ГОКе и реализованы в проектах промышленных цехов и предприятий.

Суммарный экономический эффект от внедрения разработанных флотационных процессов для малоотходной технологии переработки комплексных сподуменовых руд Завитинского месторождения составил 1,62 млн. рублей. Экономический эффект разработок, реализованных в

выполненных проектах цехов для реализации малоотходного производства, составляет 12,08 млн. руб. в год в ценах до 1991 года.

На основании выданных исходных данных на разработанную технологию переработки руд Этыкинского месторождения выполнен проект рудоперерабатывающего предприятия. Ввод в эксплуатацию I очереди предприятия, предусматривающей выпуск товарной танталовой и литиевой продукции, дает возможность получить в ценах 1991 г. годовую прибыль 102,5 млн. рублей. Срок окупаемости капиталовложений в промышленное строительство предприятия составит 6 лет и будет значительно ниже нормативного (8,3 года). На следующих этапах освоения рассматривается комплексная переработка руд с получением полевошпатовой и оловянной и других видов продукции. При этом представляется возможным довести срок окупаемости общих капиталовложений в промстроительство до 3,5 - 4 лет, а с реализацией только части полевошпатовой продукции - до 2 лет. Ведется строительство промышленного предприятия.

На основании разработанной технологической схемы выполнено ТЭО целесообразности строительства горно-металлургического комплекса производительностью до 10 тыс. т гидроксида лития в год на базе Этыкинского месторождения грейзенов. Срок окупаемости комплекса составляет около 5 лет.

В результате проведенного комплекса исследований создана прочная технологическая база для выполнения программы «Либтон» по выпуску тантала, ниобия, олова, наращиванию производства лития из альтернативных сырьевых источников и получению другой дополнительной продукции в стране.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Полькин С.И., Адамов Э.В., Курков A.B., Плаксина Л.Д. Флотация касситерита из труднообогатимых шламистых продуктов. - В сб. "Обогащениеруд", Иркутск, вып. 2, 1974, с. 3-11.

2. Полькин С.И., Адамов Э.В., Зарахани А.И., Курков A.B. Регулирование пенообразующих свойств реагента ИМ-50 при флотации касситерита из шламов. Н.-т. бюллетень. Цветная металлургия, № 1, 1976, с. 20-22.

3. Курков A.B., Полькин С.И., Адамов Э.В. Флотация касситерита из старых отвалов Новосибирского оловозавода. Н.-т. бюллетень. Цветная металлургия. 1977, № 15, с. 9-10.

4. A.c. № 612440 (СССР). Способ флотации оловосодержащих руд./ Полькин С.И., Адамов Э.В., Курков A.B., МКИ В 03 D 1/00, 1976.

5. A.c. № 540423 (СССР). Способ флотации минералов редких металлов и олова./ Полькин С.И., Адамов Э.В. Курков A.B., Ветров С.И. МКИ В ОЗ D 1/00, 1976.

6. A.c. № 784926 (СССР). Способ доводки карбонатных флюоритсодержащих концентратов./ Курков A.B., Глазунова Р.И., Руденко Б.Я. и др. Опубл. в Б.И. 1980, № 45. МКИ В 03 D 1/00.

7. A.c. № 825364 (СССР). Собиратель для флотации медно-молибденовых руд./ Глазунов JI.A., Мещанинова В.И., Курков A.B., и др. Опубл. в Б.И. 1981, № 16. МКИ В 03 D 1/02.

8. Курков A.B., Щербакова С.Н., Горохов И.Н., Пастухова И.В. Применение фосфорорганических соединений в качестве дополнительных реагентов при флотации несульфидных руд -Горный информационно-аналитический бюллетень, 1998, вып. № 6, с. 113-118.

9. A.c. № 130297 (СССР). Собиратель для флотации бериллиево-флюоритовых руд./ Г.НАникина, Р.И.Глазунова, В.М.Голов, Ю.П.Казанцев, А.В.Курков и др., 1979.

10.А.С. № 1830287 (СССР) Способ флотации несульфидных руд./ Курков A.B., Глазунова Р.И., Молодкина И.А., Фейгус Э.И., и др. Опубл. в Б.И., 1993, № 28. МКИ В 03 D 1/04.

11 .A.c. № 977043 (СССР) Собиратель для флотации руд./ Курков A.B., Молодкина И .А., Рябов C.B. Опубл. в Б.И., 1982, № 44, с. 28. МКИ В 03 D 1/02.

12.А. с. № 1225619 (СССР). Собиратель для флотации руд./ Курков A.B., Молодкина И.А., Колесникова М.П., Усков С. М. и др. Опубл. в Б.И., 1986, №15. МКИ В 03 D 1/02.

13.А. с. № 523714 (СССР). Собиратель для флотации касситерита./ Полькин С.И., Адамов Э.В., Курков A.B., СясинЮ.С., Колпакова И.Д., Балашова Т.М., Дятлова Н.М. МКИ В 03 D 1/02, 1976.

14.А. с. № 142890 (СССР). Способ разделения коллективных литиево-бериллиевых, тантало-ниобиевых концентратов./ Зайцев В.Г., Курков A.B., Воробьев А.Д. и др., 1980.

15.А. с. № 1425926 (СССР). Собиратель для флотации редкометальных и оловянных руд./ Курков A.B., Жуков Д.А., Молодкина И.А., Колесникова М.П., МКИ В 03 D 1/02, 1988.

16.А.С. № 1058136 (СССР). Собиратель для флотации руд./ Курков A.B., Молодкина И.А., Колесникова М.П., А.М. Егоров и др. Опубл. в Б.И., 1985, № 14, с.12. МКИ В 03 D 1/02.

17.А.С. № 1372718 (СССР). Собиратель для флотации руд./ Курков A.B., Жуков Д.А., Молодкина И.А., Колесникова М.П., Гущина Р.П., Ушкова Н.Д. МКИ В 03 D 1/02, 1987.

18.A.c. № 1553181 (СССР). Способ флотации несульфидных руд./ Курков A.B., Жуков Д.А., Молодкина И.А., Усенко А.И. и др. Опубл. в Б.И., 1990, № 12, МКИ В 03 D 1/02.

19.А.С. № 933117 (СССР). Собиратель для флотации несульфидных руд./ Аникина Г.Н., Голов В.М., Егоров Н.В., Курков A.B., КуготП.Ф. и др. Опубл. в Б.И., 1982, № 21, МКИ В 03 D 1/02.

20.A.c. № 222939 (СССР). Способ обогащения бериллийсодержапщх руд и продуктов./ Курков A.B., Колесникова М.П., Молодкина И.А., Попов Ю.Г. и др., 1985.

21.A.c. № 218741 (СССР). Способ флотации несульфидных руд./Курков A.B., Молодкина И.А., Колесникова М.П., Усенко А.И. и др., 1985.

22.А.С. № 1027885 (СССР). Способ флотации несульфидных руд./ Курков A.B., Болдырев В.А., Кротков А.И., Руденко Б .Я. и др. МКИ В 03 D 1/00, 1983.

23.А.С. № 132766 (СССР). Способ обогащения сподумено-берилловых руд./ Курков A.B., Ушкова Н.Д., Воробьев А.Д., Елохин Ф.С. и др., 1979

24.А.С. № 251216 (СССР). Способ флотационного обогащения комплексных тантало-ниобиевых руд и продуктов./ Курков A.B., Воробьев А.Д., Глазунова Р.И., Усенко А.И., Руденко БЛ., Попов Ю.Г., 1987.

25.А .с. № 251303 (СССР). Способ флотационного обогащения комплексных тантало-ниобиевых руд и продуктов./ Курков A.B., Глазунова Р.И., Руденко БЛ., Попов Ю.Г., Михайловский В.Г., Литвинов В.А., 1987.

26.A.C. № 307337 (СССР). Собиратель для флотации несульфидных руд./ Курков A.B., Сокальская Л.И., Пастухова И.В., Жукова Н.Г., Глазунова Р.И. и др., 1990.

11.A.c. № 1575399 (СССР). Способ флотации несульфидных руд./ Курков A.B., Сокальская Л.И., Пастухова И.В., Глазунова Р.И., Молодкина И .А., Усенко А.И., Руденко Б.Я., Литвинов В.А. МКИ В 03 D 1/02, 1990.

18.A.c. № 1676662 (СССР). Способ флотации несульфидных руд./ Курков A.B., Фейгус Э.И., Белов А.О., Молодкина И.А., Усенко А.И., Руденко Б Л., Попов В.Г., Литвинов В.А., Михайловский В.Г. Опубл. в Б.И., 1991, №34, с.32. МКИ В 03 D 1/001.

L9.A.C. № 263304 (СССР). Модификатор для флотации руд./Курков A.B., Глазунова Р.И., Скриниченко М.Л., Сокальская Л.И., Пастухова И.В., Усенко А.И., Попов Ю.Г., Руденко Б .Я., Литвинов В .А., 1987.

10.А. с. № 799821 (СССР). Способ обогащения кварцсодержащих пегматитов и гранитов./ Курков A.B., Колесникова М.П. , Елохин Ф.С., Руденко Б Л., Попов Ю.Г., Усенко А.И., Киркижова Г.В. Опубл. в Б.И., 1981, № 4, с. 24, МКИ В 03 D 1/00.

> 1.A.c. № 264724 (СССР). Модификатор для флотации несульфидных руд. / Курков A.B., Скриниченко М.Л., Сокальская Л.И., Пастухова И.В., и др., 1987.

>2.А.с. № 503385 (СССР). Способ флотации касситерита./ Полькин С.И., Адамов Э.В., Курков A.B., Дятлова Н.М., Рудомино М.В., Чурилина Н.В., Никитина Л.В., МКИ В 03 D 1/00, 1975.

33.Курков A.B., Молодкина И.А. Применение нейтральных веществ в качестве флотореагента. - Цветные металлы, 1985, № 2, с. 97-98.

34.Курков A.B., Молодкина И.А., Усков С.М. Испытание нового собирателя для флотации руд. - Цветные металлы, 1987, № 5, с. 101102.

35.Курков A.B., Шаталов В.В., Молодкина И.А., Глазунова Р.И. Новые реагенты-собиратели для флотации несульфидных руд. - В сб.: Symposum prakovniku banskeho prumyslu hornicka pribram ve vede a technice. Sekce N, ЧСФР, 1990, c. 277-284.

36.Курков A.B., Молодкина И.А., Глазунова Р.И. Новые реагенты-собиратели для флотации несульфидных руд. - Вопросы атомной науки и техники. Серия: Геология и горное дело. 1990, вып. 2, с. 24-29.

37.Polkin S.I., Adamov E.V., Kurkov А.У., VetrovI.S., Berger G.S. The Teoretical Principles of the Use of Organophosphoric Compoundes for Complex Processing of Rare Metals and Tin Ores. - XII In. Miner. Process. Congr. Spesial Publication, V.2, Sao Paulo, Brazil, 1977, p. 53-72.

38.Полькин С.И., Адамов Э.В., Курков A.B., Сясин Ю.А. Исследование и разработка реагентных режимов селективной флотации из труднообогатимых шламистых продуктов. - В сб.: Комбинированные методы обогащения при комплексной переработке минерального сырья. М.: Наука, 1977, 37-43.

39.Полькин С.И., Адамов Э.В., Курков A.B. Технологии флотационного извлечения касситерита из шламов сложного состава. - В кн.: Современное состояние и перспективы развития теории флотации. М.: Наука, 1979, с. 107-115.

40.Полькин С.И., Адамов Э.В., Курков A.B. Флотация касситерита из шламов фосфоновыми кислотами. - Известия ВУЗов. Цветная металлургия, 1975, № 5, с. 3-6.

41.Полькин С.И., Адамов Э.В., Курков A.B. Флотация касситерита из железосодержащих шламов селективными собирателями. - В сб.: Обогащение руд, Иркутск, 1975, вып. 3, с. 154-158.

42.Курков A.B., Воробьев А.Д., Руденко БЛ., Зайцев В.Г., Глазунова Р.И. Применение аспарала-Ф при флотации флюоритовых руд. -Цветные металлы, 1982, № И, с. 96-97.

43.Курков A.B., Жуков Д.А., Молодкина И.А. Применение триэтаноламиновой соли алкилсульфата в качестве флотореагента. -Цветные металлы, 1986, № 4, с. 89-90.

44.Курков A.B., Жуков Д.А., Молодкина И.А. Применение аминных солей алкилсульфатов в качестве флотореагентов. - Цветные металлы, 1988, №11, с. 102-103.

45.Kurkov AV., Shatalov V.V., Molodkina I.A New Classes of Reagents for Non-sulphide ores. - Proceedings of the XIX In. Miner. Proc. Congr., v.3: Flotation Operating Practices and Fundamentals. Littelton, Colorado, USA, 1995, p. 259-261.

16.Голов В.М., Курков A.B., Аникина Г.Н., Кугот П.Ф., Недорезов А.Н., Егоров Н.В. Применение комбинированного собирателя для флотации флюоритовых карбонатных руд. - Цветные металлы, 1985, №7, с. 90.

17.Kurkov А.V., Shatalov V.V., Boldyrev V.A., Zarubin A.I. Processes on surface of ninerals in a non-sulphide flotation system evalueted by mycrocalorimetric measurements. - Application of surface science to advancing flotation technology, Engineering Foundation Conferences: Naantaly, Finland, 1996, p. 12

Ш.Хорозова О.Д., Иванова B.A., Курков A.B., Усенко А.И. Изучение сорбции флотореагентов на поверхности минералов методом ИК-спектроскопии диффузного отражения. - В сб.: Применение колебательных спектров к исследованию неорганических и координационных соединений. - XII Всесоюзное совещание, 20-22 сентября 1989 г., Минск, с. 233

19.Иванова В.А., Курков A.B., Молодкина И.А., Хорозова О.Д. Изучение сорбции флотореагентов на поверхности минералов методом ИК-спектроскопии диффузного отражения. - Вопросы атомной науки и техники, серия: Геология игорное дело, 1990, выпуск 2, с. 20-24.

Ю.Иванова В.А., Курков A.B., Молодкина И.А., Хорозова О.Д. Изучение сорбции флотореагентов на поверхности минералов методом ИК-спектроскопии диффузного отражения. - Цветные металлы, 1992, № 9, с. 73-75.

П.А.с. № 1044603 (СССР). Пластинчатый классификатор./ Толкачев В.А., Аксенов A.A., Чугреев A.A., Курков A.B. и др. Опубл. в Б.И. 1990, № 18, с. 58, МКИ В01 21/00.

>2.А.с. № 1530198 (СССР). Аппарат для контактирования твердой и жидкой фаз./ Аксенов A.A., Чугреев A.A., Курков A.B. и др. Опубл. в Б.И. 1990, № 18, МКИ ВОЗ В 5/62, В01 Д 21/00.

53.А. с. № 1669564 (СССР). Колонная флотационная машина. / Аксенов A.A., Чугреев A.A., Толкачев В.А., Курков A.B. и др. Опубл. в Б.И. 1989 , № 47, МКИ ВОЗ Д 1/22.

>4.Курков A.B., Чугреев A.A., Аксенов A.A., Толкачев В.А. Пластинчатый классификатор пульсационного типа - новый аппарат для подготовки пульпы. - Цветные металлы, 1992, № 8, с. 67-69.

>5. A.c. № 290463 (СССР). Способ обогащения литиевых руд. /Аксенов A.A., Чугреев A.A.. Толкачев В.А., Курков A.B. и др., 1989.

¡б.Зайцев В.Г., Курков A.B., Руденко Б Л. и др. О возможности использования новых собирателей для флотационного доизвлечения колумбита из продуктов сложного состава. - В сб.: Технология редких, рассеянных и радиоактивных элементов. М., 1979, вып. 3(6), с 70-75.

>7.Ласкорин Б.Н., Курков A.B., Руденко БЛ., Зайцев В.Г., Богданов Г.М. Извлечение тантала из бедных продуктов комбинированными

методами.- В сб.: Специальные вопросы атомной науки и техники. Серия-редкие металлы. М., ВНИИХТ, 1980, вып. 1(12), с.45-53.

58. Курков A.B., Зайцев В.Г., Воробьев А.Д. и др.Извлечение тантало-ниобиевых минералов из продуктов переработки комплексных пегматитов. - Цветные металлы, 1981, № 6, с. 109-111.

59 .А. с. № 327564 (СССР). Способ переработки бедных тантало-ниобиевых концентратов. / Шаталов В.В., Курков A.B., Глазунова Р.И., Шарапов Б.Н. и др., 1991.

60. А. с. №241701 (СССР). Способ переработки низкосортных тантало-ниобиевых концентратов. / Курков A.B., Попов Ю.Г., Руденко Б Л., Воропаева В.А., Усенко А.И., Харлов В.Г., Михайловский В.Г., 1986.

61.Курков A.B., Колесникова М.П., Киркижова Г.В. и др. О получении кварцевого и полевошпатового концентратов из отвальных хвостов.-Цветные металлы, 1984, № 4, с. 91-97.

62.А. с. №271549 (СССР). Способ обогащения руд редких металлов./ Шаталов В.В., Скриниченко M.JI., Курков A.B., Стрелков JI.A. и др.

63.А .с. 311861 (СССР). Способ обогащения редкометальных руд./ Шаталов В.В., Курков А.В., Глазунова Р.И., Аксенов А.А., Чугреев А.А., Харитонов А.Д., Усенко А.И., Руденко Б Л., 1990.

64.Курков А.В., Шаталов В.В., Глазунова Р.И. Флотационная технология глубокого обогащения хвостов редкометального производства. Горный информационно-аналитический бюллетень, 1997, №2, с. 76-83.

65.Kurkov AV., Shatalov V.V., Glasunova R.I. Flotation technology fo rhigh enrichment of rare metal production tails. - XX In. Min. Process. Congr., v. 3: Flotation and other Physical-Chemical Processes. GMDB, Clausthal-Zellerfeld, Germany, 1997, p. 705 - 713.

1988.