Совершенствование режима пенной сепарации при обогащении гипергенно измененных алмазосодержащих кимберлитов

Эффективным направлением снижения потерь мелких алмазов из кимберлитовых месторождений является совершенствование режима пенной сепарации и, в частности, выбор температурного и реагентного режимов основных технологических операций. Важным условием эффективности разрабатываемой технологии является учет состава водной фазы, которой существенно усложняется в условиях замкнутого водооборота. С использованием термодинамических расчетов и физико-химических исследований определены причины снижения эффективности процесса пенной сепарации в условиях водооборота, заключающиеся в гидрофилизации поверхности алмазов кристаллизующимися карбонатными и силикатными минеральными пленками и последующего закрепления на них тонких шламовых классов, а также снижении интенсивности действия применяемых реагентов в водной фазе с высокой минерализацией. Результатами термодинамического моделирования определены условия разрушения гидрофилизирующих покрытий и восстановления природной гидрофобности алмазов. Выбран температурный режим операций тепловой обработки, кондиционирования рудного питания с собирателем и непосредственно процесса пенной сепарации, обеспечивающий максимальное извлечение алмазов в концентрат при высокой селективности процесса. Предложено применять компаундные собиратели на основе мазута Ф-5 и дизельной технической фракции, сохраняющие свои характеристики в сильно минерализованных средах. Предложено использовать неосаждаемые ионами кальция реагенты-диспергаторы шламовых классов породных и кимберлитовых минералов. Разработанный режим прошел апробацию на полупромышленной автоматизированной установке пенной сепарации, где показал возможность снижения потерь алмазов на 9,8–10,7%.

Морозов В. В., Коваленко Е. Г., Двойченкова Г. П., Поливанская В. В. Совершенствование режима пенной сепарации при обогащении гипергенно измененных алмазосодержащих кимберлитов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2024. – № 1. – С. 5–19. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_1_0_5.

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,
Двойченкова Галина Петровна — д-р техн. наук, ведущий научный сотрудник, Институт проблем комплексного освоения недр РАН; Мирнинский политехнический институт, филиал Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова, e-mail: dvoigp@mail.ru, ORCID ID: 0000-0003-3637-7929,
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. Верхотуров М. В., Амелин С. А., Коннова Н. И. Обогащение алмазов // Международный журнал экспериментального образования. — 2012. — № 2. — С. 61.

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

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

4. Zhang J., Kuznetsov D., Yub M. Improving the separation of diamond from vein minerals // Minerals Engineering. 2012, vol. 36-38, no. 6, pp. 168—171. DOI: 10.1016/j.mineng.2012.03.015 168171.

5. Морозов В. В., Двойченкова Г. П., Коваленко Е. Г., Тимофеев А. С. Обоснование степени замыкания водооборота в цикле пенной сепарации алмазосодержащих кимберлитов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 12. — C. 5—19. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_12_0_5.

6. Верхотурова В. А., Елшин И. В., Немаров А. А., Толстой М. Ю., Островская Г. Х. Научное обоснование и выбор оптимального варианта по восстановлению гидрофобных свойств поверхности алмазов из руды трубки «Интернациональная» // Вестник Иркутского государственного технического университета. — 2014. — № 8(91). — С. 50—56.

7. 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. DOI: 10.17073/2500-0632-2022-10-23.

8. Двойченкова Г. П., Коваленко Е. Г., Тимофеев А. С., Подкаменный Ю. А. Повышение эффективности пенной сепарации алмазосодержащего материала за счет комбинированной очистки поверхности алмазов от шламовых гидрофилизирующих покрытий // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 10. — С. 20—38. DOI: 10. 25018/0236_1493_2022_10_0_20.

9. Pestryak I. V. Modeling and analysis of physicochemical processes in recirculating water conditioning // Journal of Mining Science. 2015, vol. 51, no. 4, pp. 811—818. DOI: 10.1134/ S1062739115040189.

10. Vilasó-Cadre J., Nolasco-Cuenca M., Ávila-Márquez D., Arada-Pérez A., Gutiérrez-Castañeda E., Reyes-Domínguez I., Blanco-Flores A. Evaluation of the statistical reliability of microflotation experiments using a hallimond flotation cell // Canadian Metallurgical Quarterly. 2022. DOI: 10.1080/00084433.2022.2160899.

11. Mahoney J., Monroe C., Swartley А. М. Surface analysis using X-ray photoelectron spectroscopy // Spectroscopy Letters. 2020, vol. 53, no. 10, pp. 726—736. DOI: 10.1080/00387010.2020.1824197.

12. El-Azazy M., El-Shafie A. S., Al-Saad K. Introductory chapter / Infrared Spectroscopy — Principles and Applications, 2023, 220 p. DOI: 10.5772/intechopen.109139.

13. Huhtamaki T., Tian X., Korhonen Y., Robin R. Determination of the wetting characteristics of the surface by measuring the wetting angle // Nature Protocols. 2018, vol. 13, pp. 1521— 1538. DOI: 10.1038/s41596-018-0047-0.

14. Батушкин А. Н., Байченко А. А. Оценка собирательных свойств аполярных реагентов в аппарате беспенной флотации // Вестник Кузбасского государственного технического университета. — 2005. — № 6(51). — С. 73—75.

15. Аликина Ю. А. Калашникова Т. А., Голубева О. Ю. Сорбционная способность алюмосиликатов группы каолинита различной морфологии // Физика и химия стекла. — 2021. — Т. 47. — № 1. — С. 56—64.

16. Зинчук Н. Н. Об особенностях исследований постмагматических и гипергенных изменений кимберлитовых пород // Отечественная геология. — 2021. — № 5. — С. 26—42. DOI: 10.47765/0869-7175-2021-10026.

17. Hero A. O., Fleury G. Pareto-optimal methods of gene ranking: Genomic signal processing // Journal of VLSI Signal Processing. 2004, vol. 38, no. 3, pp. 259—275. DOI: 10.1023/B: VLSI.0000042491.03225.cf.

18. Engel T., Reid P. Physical chemistry: Thermodynamics, statistical thermodynamics, and kinetics. 2020, 682 p.

19. Voigt M., Marieni C., Clark D., Gislason S., Oelkers E. Evaluation and refinement of thermodynamic databases for mineral carbonation // Energy Procedia. 2018, vol. 146, pp. 81—91. DOI: 10.1016/j.egypro.2018.07.012.

20. Lunevich L. Aqueous silica and silica polymerisation / Desalination — Challenges and Opportunities. 2019. DOI: 10.5772/intechopen.84824.

21. Baltakis K., Yauberti R., Siautsiunas R., Kaminskas R. The effect of SiO2 modification on the formation of calcium silicate hydrate // Materials Science-Poland. 2007, vol. 25, no. 3, pp. 663—670.

22. Морозов В. В., Пестряк И. В., Коваленко Е. Г., Лезова С. П., Поливанская В. В. Повышение эффективности пенной сепарации алмазов на основе оптимизации состава собирателя и температурного режима // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 8. — С. 135—147. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_8_0_135.

23. Дерягин Б. В., Чураев Н. В., Муллер В. М. Поверхностные силы. — М.: Наука, 1985. — 398 с.

24. Ткач Н. С., Амёхина А. В., Слепенчук А. А., Еськин А. А. Влияние концентрации электролита на эффективность флотационного извлечения. Обзор работ // Международный научно-исследовательский журнал Research Journal of International Studies. — 2013. — № 6(13). — С. 56—60.

25. Wang B., Yunjun Peng Yu The effect of salt water on mineral flotation is a critical review // Mineral Development. 2014, vol. 66, pp. 13—24. DOI: 10.1016/j.mineng.2014.04.017.