УДК 622.765
DOI: 10.18503/1995-2732-2021-19-3-24-36
Аннотация
Постановка задачи. При обогащении упорных золотосодержащих руд уменьшение выхода концентрата, направляемого на вскрытие золота и последующее цианирование, значительно сокращает капитальные затраты и эксплуатационные расходы, что обеспечивает решение актуальной задачи повышения экономической эффективности производства товарной продукции. Цель работы. Повышение технико-экономических показателей переработки руд за счет уменьшения выхода концентрата, направляемого на биоокисление сульфидов, путем применения аэрации пульпы смесью воздуха с горячим водяным паром – флотации паровоздушными пузырьками. Новизна. С опорой на данные о зависимости сил гидрофильного отталкивания и гидрофобного притяжения, обусловленных отличием структуры воды в граничных слоях минералов от структуры воды в объеме, сделан вывод о возможности изменения результатов флотации за счет повышения температуры смачивающей пленки, например путем использования теплоты конденсации водяного пара. С этой целью аэрацию пульпы осуществляют смесью воздуха с горячим водяным паром. Повышение температуры смачивающей пленки является причиной роста сил гидрофильного отталкивания, стабилизирующих пленку, а потеря устойчивости смачивающей пленки связана с ростом сил гидрофобного притяжения. Результат. С использованием разработанного стенда и методики проведены измерения коэффициента теплоотдачи при различной концентрации пара в пузырьке воздуха и выявлено, что при массовой доле пара в паровоздушной смеси более 0,30 кг∙кг-1 за счет теплоты его конденсации температура воды в граничном слое всплывающего пузырька увеличивается на 11–14°С, что приводит к снижению толщины смачивающей пленки, отвечающей смене знака структурной составляющей расклинивающего давления. Практическая значимость. На пробе упорной золотосодержащей руды проведена экспериментальная апробация разработанной технологии и показано, что при ее применении содержание золота в концентрате флотации увеличивается в 1,8 раза при уменьшении выхода флотоконцентрата на 39,5% отн. и извлечение золота от операции повышается с 76,8 до 89,9%.
Ключевые слова
Упорная золотосодержащая руда, флотация, заполнение пузырьков паром, экспериментальные исследования.
Для цитирования
Евдокимов С.И., Герасименко Т.Е. Схема и режим флотации для извлечения золота из упорных руд // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2021. Т.19. №3. С. 24–36. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2021-19-3-24-36
1. Минерально-сырьевая база золота России: состояние и перспективы развития / Михайлов Б.К., Иванов А.И., Вартанян С.С., Беневольский Б.И. // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2014. № 6. С. 913.
2. Панов Р.С. О результатах и проблемах развития минерально-сырьевой базы России по итогам работ АО «Росгеология» в 2018 г. // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2019. №1. С. 45.
3. Алексеев Я.В., Корчагина Д.А Сырьевая база рудного золота России: состояние освоения и перспективы развития до 2040 г. // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2020. №45. С. 37.
4. Кашуба С.Г. Золотодобывающая отрасль России: состояние и перспективы // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2020. №45. С. 4852.
5. Заернюк В.М., Черникова Л.И., Забайкин Ю.В. Тенденции, проблемы и перспективы развития золотодобывающей отрасли России //Финансовая аналитика: проблемы и решения. 2017. Т. 10. №9. С. 972986.
6. Евдокимов С.И., Герасименко Т.Е., Троценко И.Г. Технико-экономическое обоснование эффективности совместной переработки руд и россыпей золота // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2020. Т. 18. №4. С. 1223.
7. Шихалев С.В., Минухин Л.А., Решетников И.Ф. Процессы тепло- и массоотдачи при конденсации пара из парогазовой смеси на горизонтальной плоской поверхности аппаратов с рубашкой // Техника и технология пищевых производств. 2014. №3. С. 103107.
8. Miller J.D., Wang X., Jin J., Shrimali K. Interfacial water structure and the wetting of mineral surfaces // International Journal of Mineral processing. 2016. Vol. 156. P. 6268.
9. Boinovich L., Emelyanenko A. Wetting and surface forces // Advances in Colloid and Interface Science. 2011. Vol. 165. No. 2. P. 6069.
10. Zheng J.-m., Chin W-C., Khijniak E., Khijniak E., Pollack G.H. Surfaces and interfacial water: Evidance that hydrophilic surfaces have long-range impact // Advances in Colloid and Interface Science. 2006. Vol. 127. Issue 1. P. 1927.
11. Pan L., Jung S., Yoon R.-H. Effect of hydrophobicity on the stability of the wetting films of water formed on gold surfaces // Journal of Colloid and Interface Science. 2011. Vol. 361. Issue 1. P. 321330.
12. Liang Y., Hilal N., Langston P., Starov V. Interaction forces between colloidal particles in liquid: Theory and experiment // Advances in Colloid and Interface Science. 2007. Vol. 134-135. P. 151156.
13. Liu J., Cui X., Xie L., Huang J., Zeng H. Probing effects of molecular-level heterogeneity of surface hydrophobicity on hydrophobic interactions in air/water/solid systems // Journal of Colloid and Interface Science. 2019. Vol. 557. P. 438449.
14. Mishchuk N. The model of hydrophobic attraction in the framework of classical DLVO forces // Advances in Colloid and Interface Science. 2011. Vol. 168. Issues 1–2. P. 149166.
15. Эйзенберг Д., Кауцман В. Структура и свойства воды. Л.: Гидрометиоиздат, 1975. 280 с.
16. Евдокимов С.И., Паньшин А.М., Солоденко А.А. Минералургия. В 2-х т. Т. 2. Успехи флотации. Владикавказ: ООО НПКП «МАВР», 2010. 992 с.
17. Verrelli D.I., Koh P.T.L., Bruckard W.J., Schwarz M.P. Variations in the induction period for particle–bubble attachment // Minerals Engineering. 2012. Vol. 3638. P. 219230.
18. Xia W. Role of surface roughness in the attachment time between air bubble and flat ultra-low-ash coal surface // International Journal of Mineral Processing. 2017. Vol. 168. P. 1924.
19. Albijanic B., Ozdemir O., Nguyen A.V., Bradshaw D. A review of induction and attachment times of wetting thin films between air bubbles and particles and its relevance in the separation of particles by flotation // Advances in Colloid and Interface Science. 2010. Vol. 159. P. 121.
20. Ролдугин В.И. О едином механизме действия поверхностных сил различной природы // Коллоидный журнал. 2015. Т. 77. №2. С. 214–218.
21. Ролдугин В.И., Харитонова Т.В. Осмотическое давление или декомпрессия? // Коллоидный журнал. 2015. Т. 77. №6. С. 783–791.
22. Экспериментальные исследования условий конденсации пара в присутствии неконденсирующегося газа на вертикальном многорядном коридорном пучке слабонаклоненных змеевиковых труб / Тарасов Г.И., Синицын А.Н., Бабин В.А., Большухин М.А., Антипин С.Г., Белин А.В., Васяткин А.Г. // Изв. вузов. Ядерная энергетика. 2010. №4. С. 209215.
23. Лежнин С.И., Сорокин А.Л., Прибатурин Н.А. Эволюция давления и температуры при внезапном контакте холодной воды и насыщенного пара // Труды Института механики УНЦ РАН. 2007. С. 261266.
24. Лежкин С.И., Сорокин А.Л. Моделирование эволюции импульса разрежения при контакте холодной жидкости и насыщенного пара // Теплофизика и аэромеханика. 2010. Т. 17. №3. С. 397400.
25. Эволюция межфазной поверхности тепломассообмена в барботируемом слое / Жуков В.П., Барочкин Е.В., Ненаездников А.Ю., Беляков А.Н., Росляков А.Н. // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2012. Вып. 4. С. 15.
26. Крюков А.П., Ястребов А.К. Тепломассоперенос через пленку пара с учетом движения межфазной поверхности жидкость-пар и роста температуры границы раздела фаз // Теплофизика высоких температур. 2006. Т 44. №4. С. 560567.
27. Логинов В.С., Озерова И.П. Оценка нестационарной теплоотдачи при пленочной конденсации пара на вертикальной стенке // Известия Томского политехнического университета. 2003. Т. 306. №6. С. 6769.
28. Петушков В.А., Мельситов А.Н. Двухфазное парожидкостное течение в переходных режимах // Математическое моделирование. 2003. Т. 15. №10. С. 109128.
29. Евдокимов С.И., Дациев М.С., Подковыров И.Ю. Разработка новой схемы и способа флотации руд Олимпиадинского месторождения // Изв. вузов. Цветная металлургия. 2014. №1. С. 311.
30. Евдокимов С.И., Герасименко Т.Е. Извлечение золота из руд флотацией в условиях тепломассообмена между фазами // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2017. Т. 15. №4. С. 1018.