ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 538.911
DOI: 10.18503/1995-2732-2026-24-2-5-13
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы). Весьма близкие свойства флюорита и кальцита определяют сложность их флотационного разделения при обогащении средне- и высококарбонатных флюори-товых руд. Химическое сродство флюорита и кальцита, обусловленное наличием в узлах кристаллической ре-шетки минералов катионов Са2+, определяет их физико-химические характеристики, ограничивает эффектив-ность селективного флотационного разделения этих минералов и требуют новых подходов совершенствования реагентных режимов. Цель работы. Определение адсорбционных центров в структурах флюорита и кальцита для изыскания селективно действующих реагентов при обогащении труднообогатимых флюоритовых руд. Ис-пользуемые методы. Результаты получены с использованием программного комплекса Materials Studio в мо-дуле Forcite Plus, метода Charge Equilibration (QEQ) для расчѐта зарядов на атомах кальцийсодержащих минера-лов, метода Эвальда для вычисления кулоновских взаимодействий. Новизна. Впервые в работе представлен сравнительный анализ реакционной способности поверхности флюорита и кальцита через изучение по Малли-кену распределения атомных зарядов и оценки влияния электронных заселенностей для связи Са — Х (где Х — F, О, С) при изучении свойств кристаллических решеток разделяемых минералов. Результат. Путем молеку-лярно-динамического моделирования выявлены активные хемосорбционные центры флюорита и кальцита, представленные атомами Ca с общим зарядом, соответственно равным 1,41 e – для флюорита и 1.45 e – для кальцита. Установлено, что контрастность флотационного разделения между флюоритом и кальцитом практи-чески отсутствует и может быть достигнута подбором современных флотационных реагентов с заранее задан-ными свойствами, определѐнными молекулярно-динамическими расчѐтами реакционной способности извлекае-мого ценного компонента флюорита. Практическая значимость. Повышение селективности флотации трудно-обогатимых флюоритовых руд достигается применением предварительной дезактивации кальцита в начале технологического цикла при последующей флотации активированного флюорита.
Ключевые слова
Кристаллическая решетка, флюорит, кальцит, заряд по Малликену, флотация, смачивае-мость, моделирование.
Для цитирования
Молекулярно-динамические аспекты прогнозирования свойств структур кальцийсодержащих минералов для повышения их селективности / Дегодя Е.Ю., Ляо Синцзинь, Медяник Н.Л., Шадрунова И.В., Карелина Ю.А., Гмызина Н.В. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2026. Т. 24. №2. С. 5-13. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2026-24-2-5-13
1. Государственный доклад «О состоянии и использова-нии минерально-сырьевых ресурсов Российской Фе-дерации в 2022 году» / Министерство природных ре-сурсов и экологии Российской Федерации. М., 2023. 640 с.
2. Дегодя Е.Ю., Шадрунова И.В., Медяник Н.Л. Совре-менное состояние и тенденции в развитии технологий обогащения флюоритовых руд //Инновационные про-цессы комплексной и глубокой переработки природ-ного и нетрадиционного минерального сырья (Плак-синские чтения – 2025), г. Екатеринбург, 29 сентября – 4 октября 2025 г. : материалы международной конфе-ренции. Екатеринбург : Изд-во «Форт-Диалог Исеть», 2025. С. 74-76.
3. Применение смесей собирателей при флотации тон-ковкрапленных карбонатно-флюоритовых руд / Л. А. Киенко, Л. А. Саматова, О. В. Воронова, Л. Н. Плюс-нина // Обогащение руд. 2009. № 3. С. 25-28. EDN KWAEMB.
4. К проблеме снижения температуры флотации при обогащении карбонатно-флюоритовых руд / Л. А. Ки-енко, Л. А. Саматова, В. Воронова, С. А. Кондратьев // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2010. № 3. С. 97-104. EDN MSNTEN.
5. Киенко Л.А., Саматова Л.А., Воронова О.В. К пробле-ме повышения селективности флотации при обогаще-нии карбонатно-флюоритовых руд месторождений Приморского края // Горный журнал. 2013. № 12. С. 63-67. EDN RUCOWJ.
6. Киенко Л.А., Воронова О.В. Использование высокосе-лективных модификаторов при флотации карбонатно-флюоритовых руд Приморья // Горный информацион-но-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2015. № S30. С. 213-219. EDN UQCPER.
7. Киенко Л.А., Воронова О.В., Шагина Ж.А. Повыше-ние эффективности флотации флюорита на основе применения ультразвуковой обработки пульпы // Гор- ный информационно-аналитический бюллетень (науч-но-технический журнал). 2016. № S21. С. 233-241. EDN WRKMBR.
8. Патент № 2826138 C1 Российская Федерация, МПК B03D 1/02 (2006/01). Способ флотации карбонатно-флюоритовых руд : заявл. 26.12.2023 : опубл. 04.09.2024 /А. И. Сосипаторов, А. Н. Слепнев, А. Г. Перетолчин, А. В. Фефелов; патентообладатель ООО «Эгитинский ГОК Плюс».
9. Патент № 2840149 C1 Российская Федерация, МПК B02C 23/00, B02C 1/02. Способ дробления флюорито-вых руд : заявл. 04.12.2024 : опубл. 19.05.2025 / Е. Ю. Дегодя, С. Е. Гавришев, И. А. Пыталев, Н. В. Гмызина; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Магнитогорский государственный технический уни-верситет им. Г. И. Носова».
10. Киенко Л.А., Воронова О.В. Исследования перспектив применения электролизной обработки жидкой фазы пульпы с целью интенсификации процесса флотации тонких частиц // Научные основы и практика перера-ботки руд и техногенного сырья : материалы XХVII Международной научно-технической конференции, проводимой в рамках XX Уральской горнопромыш-ленной декады, Екатеринбург, 07–08 апреля 2022 года. Екатеринбург: ИП Русских А.В., 2022. С. 186-190. EDN MKKOIB.
11. Соложенкин П.М., Дегодя Е.Ю., Шавакулева О.П. Модифицированные жирные кислоты, их молекуляр-ное моделирование для прогноза флотации руд ще-лочноземельных элементов // Вестник Магнитогорско-го государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2015. № 3(51). С. 16-22. EDN ULEZEF.
12. Медяник Н.Л. Реализация принципа «структура-свойство/активность-свойство для направленного вы-бора реагентов-собирателей // Новые технологии обо-гащения и комплексной переработки труднообогати-мого природного и техногенного минерального сырья: матер. междунар. совещания «Плаксинские чтения». Екатеринбург: Изд-во «Форт-Диалог-Исеть», 2021. С. 213–217.
13. Медяник Н.Л., Чантурия В.А., Шадрунова И.В. Кван-тово-химический метод выбора реагента-собирателя и его использование в процессе флотационного извлече-ния катионов цинка и меди (II) из техногенных вод горных предприятий // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2012. № 1. С. 154-164.
14. Минералогическая энциклопедия: пер. с англ. / под ред. К. Фрея. Л.: Недра, 1985. 512 с.