Повышение эффективности закрепления аполярных собирателей на алмазах

Перспективным путем повышения извлечения технических алмазов из кимберлитовых месторождений является выбор состава собирателей и определение температурных режимов их применения. С использованием разработанной методики определения эффективности закрепления аполярного собирателя показано, что определяющими факторами при флотации алмазов являются как адгезионная активность собирателя, характеризуемая величиной краевого угла смачивания, так и устойчивость закрепления, характеризуемая диаметром периметра смачивания каплей собирателя, удерживаемой минеральной поверхностью при подъеме уровня жидкости. Показано, что важным условием устойчивого закрепления является достаточная вязкость собирателя. С использованием экстракционно-спектральной методики оценки распределения и форм закрепления собирателя определена важная роль фракции асфальтенов и нефтяных смол для устойчивого закрепления компаундного собирателя на поверхности алмазов и их флотируемости. Показано, что асфальтен-смолистая фракция концентрируется и закрепляется на поверхности алмаза, обеспечивая ее устойчивую гидрофобизацию и устойчивое закрепление компаундного собирателя. Даны рекомендации по применению системы подогрева оборотной воды и собирателя для поддержания температуры среды в операциях кондиционирования и пенной сепарации в оптимальном диапазоне 14–24 °С. Предложены собиратели на основе мазута М-40 с добавками дизельной технологической фракции и алифатических кетонов, обеспечивающие эффективную флотацию алмазов из алмазосодержащих продуктов при низких температурах. Испытаниями разработанных собирателей КСМ-1 и КСМ-2 на автоматизированной установке пенной сепарации показана возможность увеличения извлечения алмазов в концентрат на 7,5% и сокращения расхода собирателя на 20%.

Морозов В. В., Коваленко Е. Г., Пестряк И. В., Лезова С. П., Поливанская В. В. Повышение эффективности закрепления аполярных собирателей на алмазах // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2025. – № 5. – С. 130–143. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_5_0_130.

Морозов Валерий Валентинович¹ — д-р техн. наук, профессор, профессор, e-mail: dchmggu@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-4105-944X,
Коваленко Евгений Геннадьевич — канд. техн. наук, главный инженер, Институт «Якутнипроалмаз», e-mail: kovalenkoeg@alrosa.ru, ORCID ID: 0000-0002-0320-0839,
Пестряк Ирина Васильевна¹ — д-р техн. наук, профессор, e-mail: spestryak@mail.ru,
Лезова Светлана Павловна¹ — старший преподаватель, e-mail: svlezova@mail.ru,
Поливанская Валерия Владимировна¹ — канд. техн. наук, доцент, e-mail: vpolivaskaya@mail.ru, ORCID ID: 0000-0002-1973-0914,
¹ НИТУ МИСИС.

Морозов В.В., e-mail: dchmggu@mail.ru.

1. Злобин М. Н. Технология крупнозернистой флотации при обогащении алмазосодержащих руд // Горный журнал. — 2011. — № 1. — С. 87—89.

2. Chanturiya V. A. Innovation-based processes of integrated and high-level processing of natural and technogenic minerals in Russia / Proceedings of 29th International Mineral Processing Congress. Moscow, 2019, pp. 3—12.

3. Морозов В. В., Коваленко Е. Г., Двойченкова Г. П., Пестряк И. В., Лезова С. П. Современные направления повышения эффективности пенной сепарации алмазосодержащих кимберлитов // Горные науки и технологии. — 2024. — Т. 9. — № 2. — С. 134—145.

4. Верхотуров М. В., Амелин С. А., Коннова Н. И. Обогащение алмазов // Международный журнал экспериментального образования. — 2012. — № 2. — С. 61.

5. Махрачев А. Ф. Разработка реагентов-собирателей на основе модифицированных водонефтяных эмульсий для повышения эффективности пенной сепарации алмазосодержащего сырья. Автореф. дисс. … канд. техн. наук. 25.00.23. — М.: ИПКОН РАН, 2019. — 23 с.

6. Морозов В. В., Коваленко Е. Г., Двойченкова Г. П., Чуть-Ды В. А. Выбор температурных режимов кондиционирования и флотации алмазосодержащих кимберлитов компаундными собирателями // Горные науки и технологии. — 2022. — Т. 7. — № 4. — С. 287—297.

7. Pattanaik A., Rayasam V. Application of colloids and its relevance in mineral engineering // Colloids — Types, Preparation and Applications, 2021. DOI: 10.5772/intechopen.95337.

8. Николаев А. А., Конырова А., Горячев Б. Е. Исследование смачивания сфалерита, халькопирита и пирита при обработке сульфгидрильными собирателями в солоноватой и морской воде // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2020. — № 4. — С. 164—172.

9. Пестряк И. В., Лезова С. П., Морозов В. В. Разработка методики определения количественного содержания нефтепродуктов в процессах пенной сепарации / Научные основы и практика переработки руд и техногенного сырья. Материалы XХVII Международной научно-технической конференции. — Екатеринбург, 2022. — С. 45—50.

10. Идрисов Т. С., Курбанов М. А., Кулиева У. А. Изучение воздействия УФ-излучения на смолы и асфальтеновые фракции сырой нефти методом ИК-спектроскопии // Оптика и спектроскопия. — 2020. — Т. 128. — № 12. — С. 1959—1972.

11. Ignatkina V. A., Kayumov A. A., Yergesheva N. D. Floatability and calculated reactivity of gold and sulfide minerals // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2022, vol. 63, pp. 473—481. DOI: 10. 3103/S1067821222050054.

12. Кондратьев С. А. Подходы к выбору флотационных реагентов-собирателей // Физикотехнические проблемы разработки полезных ископаемых. — 2022. — № 5. — С. 109—124.

13. Kim S. T., Boudh-Hir M.-E., Ali M. G. The role of asphaltene in wettability reversal / Proceedings of 65th SPE Annual Technical Conference, New Orleans, LA, Sep. 23 — 26, 1990, pp. 799—809. DOI: 10.2118/20700-MS.

14. Fakher S., Ahdaya M., Elturki M., Imqam A. Critical review of asphaltene properties and factors impacting its stability in crude oil // Journal of Petroleum Exploration and Production Technology. 2020, vol. 10, pp. 1183—1200. DOI: 10.1007/s13202-019-00811-5.

15. Злобин М. Н. Разработка и промышленное освоение флотационной технологии и оборудования для извлечения алмазов из руд. Автореф. дисс. … дoкт. техн. наук. 05.15.08. — Мирный: Якутнипроалмаз, 1995. — 50 с.

16. Мелик-Гайказян В. И., Емельянова Н. П., Козлов П. С., Юшина Т. И., Липная Е. Н. К исследованию процесса пенной флотации и подбору реагентов на основе механизма их действия. Сообщение 1. Обоснование выбранных методов исследования процесса // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. — 2009. — № 2. — С. 7—18.

17. Werkovits S., Hofer K., Schöberl T. R., Hofko B., Grothe H. How infrared and fluorescence spectroscopy can shed new light on the characterization of bitumen and its ageing processes // Road Materials and Pavement Design. 2023, vol. 25, S1, pp. 72—83. DOI: 10.1080/14680629.2023.2191730.

18. Chanturia V. A., Dvoichenkova G. P., Chanturia E. L., Timofeev A. S. Intensification of basic processes in separation of difficult diamond-bearing raw materials // Journal of Mining Science. 2023, vol. 59, no. 5, pр. 799—812.

19. Верхотурова В. А., Елшин И. В., Немаров А. А., Толстой М. Ю., Островская Г. Х., Федотов К. В., Шеломенцева Т. В. Научное обоснование и выбор оптимального варианта по восстановлению гидрофобных свойств поверхности алмазов из руды трубки «Интернациональная» // Вестник Иркутского государственного технического университета. — 2014. — № 8. — С. 51—56.

20. Chandio Z., Marappa Gounder R., Mukhtar H. Temperature effects on solubility of asphaltenes in crude oils // Chemical Engineering Research and Design. 2014, vol. 94, pр. 573—583. DOI: 10.1016/ j.cherd.2014.09.018.