Анализ кинетики течения смачивающих пленок в процессах флотации

Работа направлена на получение новых знаний в области гидродинамического взаимодействия гидрофобных поверхностей с целью повышение извлечения микродисперсий минералов методом флотации. Для повышения извлечения мелкодисперсного золота использован эффект высокой скорости налипания мелких частиц на крупные путем введения в пульпу минералов-носителей в виде чернового концентрата, выделенного из части руды. В этом режиме разделения минералов во флотационной системе одновременно увеличивается содержание целевого компонента, что способствует росту его извлечения в товарный продукт. Причем в операции, выдающей товарный продукт, аэрацию флотационной системы в течение короткого времени (примерно 15–25% от общего) осуществляют пузырьками воздуха, заполненными теплоносителем – горячим водяным паром – с целью дополнения сил, участвующих в разделении минералов, поверхностными силами структурного происхождения. В принятом режиме флотации влияние поверхностных течений под действием касательных напряжений – капиллярноконцентрационного, термокапиллярного и термоосмотического потоков – на кинетику утончения и прорыва межфазной пленки предложено учитывать в виде поправки к длине скольжения жидкости в гидрофобном зазоре. Величина поправки выражается в долях предельной толщины смачивающей пленки, определяемой из условия неизменности ее толщины при равенстве потоков в межфазном зазоре – вытекающего (за счет действия прижимной силы) и втекающего (течений Марангони и термоосмотического потока). На пробах золотосодержащих руд двух месторождений выполнены эксперименты по флотации золота в условиях, моделирующих непрерывный процесс. Показаны технологические преимущества разработанной схемы и режима флотации микродисперсий золота в сравнении с базовой технологией.

Евдокимов С. И., Гусева Е. А., Константинова М. В., Филюшина Е. В., Тынченко Я. А. Анализ кинетики течения смачивающих пленок в процессах флотации // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 11-1. – С. 207–225. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_111_0_207.

Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда (соглашение № 23-27-00093).

Евдокимов Сергей Иванович — канд. техн. наук, доцент, e-mail: eva-ser@mail.ru, Cеверо-Кавказский горно-металлургический институт (государственный технологический университет), Гусева Елена Александровна¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: el.guseva@rambler.ru,
Константинова Марина Витальевна¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: mavikonst@mail.ru,
Филюшина Елена Владимировна^2,3 — канд. техн. наук, доцент, e-mail: ies_ief@mail.ru,
Тынченко Ядвига Александровна^2,3 — аспирант, e-mail: t080801@yandex.ru,
¹ Иркутский Национальный исследовательский технический университет,
² Сибирский государственный университет науки и технологий им. М.Ф. Решетнёва,
³ Сибирский федеральный университет.

Евдокимов С.И., e-mail: eva-ser@mail.ru.

1. Xing Y., Xu M., Gui X., Cao Y., Rudolph M., Butt Y.-J., Kappl M. The role of surface forces in mineral flotation // Current Opinion in Colloid & Interface Science. 2019, vol. 44, pp. 143—152. DOI: 10.1016/j.cocis.2019.11.005.

2. Герасименко Т. Е., Рубаева И. О., Максимов Р. Н., Васильев В. В. Особенности взаимодействия полидисперсных частиц в процессах флотации микродисперсий золота // Устойчивое развитие горных территорий. — 2023. — Т. 15. — № 1. — С. 97—113. DOI: 10.21177/1998-4502-2023-15-1-97-113.

3. Евдокимов С. И., Герасименко Т. Е., Максимов Р. Н., Клыков Ю. Г. Анализ сопряженного тепломассопереноса при аэрозольной флотации золота из россыпей // Устойчивое развитие горных территорий. — 2022. — Т. 14. — № 2. — С. 163—175. DOI: 10. 21177/1998-4502-2022-14-2-163-175.

Литературу с п. 4 по п. 27 смотри в REFERENCES.

28. Матвеева Т. Н. Флотационные реагенты для извлечения тонковкрапленного золота из труднообогатимых руд и техногенных продуктов // Устойчивое развитие горных территорий. — 2021. — Т. 13. — № 2. — С. 201—207. DOI: 10.21177/1998-4502-2021-13-2-201-207.

29. Pan L., Jung S., Yoon R.-H. A fundamental study on the role of collector in the kinetics of bubble-particle interaction // International Journal of Mineral Processing. 2012, vol. 106-109, pp. 37—41.

30. Wang J., Yoon R.-H., Morris J. AFM surface force measurements conducted between gold surface treated in xanthate solutions // International Journal of Mineral Processing. 2013, vol. 122, pp. 13—21. DOI: 10.1016/j.minpro.2013.03.005.

31. Kemppinen J., Aaltonen A., Sihvonen T., Leppinen J., Siren H. Xanthate degradation occurring in flotation process waters of a gold concentrator plant // Minerals Engineering. 2015, vol. 80. DOI: 10.1016/j.mineng.2015.05.014.

32. Санакулов К. С., Воробьев А. Е., Козырев Е. Н., Ляньцзы Ч. Физико-химические свойства наночастиц золота в рудах и катализаторах // Устойчивое развитие горных территорий. — 2022. — Т. 14. — № 4. — С. 676—684. DOI: 10.21177/1998-4502-2022-14-4676-684.

Литературу с п. 33 по п. 40 смотри в REFERENCES.

41. Евдокимов С. И., Герасименко Т. Е. Разработка режима флотации золотосодержащих руд смесью воздуха с водяным паром // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2021. — № 2. — С. 162—177. DOI: 10.15372/FTPRPI20210217.

42. Kondrakhin V. P., Klyuev R. V., Sorokova S. N., Efremenkov E. A., Valuev D. V., Mengxu Q. Mathematical modeling and multi-criteria optimization of design parameters for the gyratory crusher // Mathematics. 2023, vol. 11, no. 10, article 2345. DOI: 10.3390/math11102345.

43. Евдокимов С. И., Паньшин А. М., Солоденко А. А. Минералургия. Т. 2. Успехи флотации. — Владикавказ: ООО НПКП «МАВР», 2010. — 992 с.