Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ФЛОКУЛЯНТОВ «BESFLOC»

Никаноров А.В. 1 Минеева Т.С. 1 Федоров С.Н. 1
1 Национальный Исследовательский Иркутский Государственный Технический Университет
В статье приведены данные сопоставительных исследований промышленных флокулянтов, такие как полиакриламид и флокулянты марки Besfloc, для интенсификации процессов сгущения флотационных пульп золотосодержащих минералов. Рассмотрена возможность промышленной замены полиакриламида (базовый реагент) флокулянтами марки Besfloc (К-4000, К-4020, К-4032, К-4041, К-4043 и К-4045) производства компании KOLON LIFE SCIENCE, INC (Южная Корея), так как они являются наиболее близкими по активности к базовому реагенту, а также выбор оптимальной дозировки каждого из исследуемых флокулянтов на золото извлекательной фабрики ООО «Соврудник». Представлены результаты по оптимизации расходов флокулянтов. Приведено графическое представление динамики осаждения пульпы для различных флокулянтов. К промышленным испытаниям рекомендованы Besfloc К-4020 с расходом 5 г/т, К-4034 и К-4046 – 3 г/т.
адсорбция.
ПАА
оптимальные параметры
сгущение
флокулянты
золотосодержащие минералы
Флотационные пульпы
1. Белобородов В. И., Шаманский В. А., Машович А. Я., Никаноров А. В. Физико-химические методы контроля свойств растворов реагентов, предназначенных для обогащения кальциевых руд. Депонирована в ОНИИТЭХИМ, Черкассы. – 1987. № 47-ХП87. – С. 7
2. Зеленов В. И. Методика исследования золотосодержащих руд. – М.: Недра, 1978. – 302 с.
3. Небера В. П. Флокуляция минеральных суспензий. – М.: Недра, 1983. – 288 с.
4. Никаноров А. В., Ершов П. Р., Полонский С. Б. Система интегральных параметров для оценки активности основных классов флотационных реагентов: монография. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2001. – 74 с.
5. Никаноров А. В. Исследование межионных взаимодействий реагентов с кальциевыми минералами при флотации / А. В. Никаноров: дис… канд. техн. наук. – Иркутск, 1989. – 97 с.

Адсорбция реагентов-флокулянтов на границе раздела твердое вещество – раствор имеет важное практическое значение. Флокулянт выполняет две основных задачи: определяет устойчивость коллоидных систем и регулирует смачивание. Вследствие сложности взаимодействий, протекающих в такого рода системах, единое согласованное представление, которое удовлетворительно объясняло бы процесс адсорбции для разнообразных комбинаций ПАВ – твердое вещество, в настоящее время еще не выработано [1, 3].

Наиболее широкое применение в качестве реагентов-флокулянтов получили полиэлектролиты – соединения с длинноцепочечными молекулами, несущие способные к ионизации группы и имеющие следующую структуру:

[ ─ СН2 – СН (Х) ─ ]n

где: Х – сильная кислотная группа, например – СООН, либо любая катионная группа.

Свернутая в растворе в клубок молекула полиэлектролита меняет конфигурацию после того, как некоторое число ее сегментов адсорбируется на поверхности. После установления контакта между одним из сегментов и поверхностью адсорбция соседних сегментов увеличивается. В результате участки, контактирующие с поверхностью, чередуются с выходящими в раствор петлями, а оба конца макромолекулярной цепи могут свободно выходить в раствор в виде хвостов [4, 5].

Адсорбция полиэлектролитов – достаточно сложный процесс, особенно для таких как полиакриламид, и при высокой ионной силе растворов или очень низкой плотности заряда на поверхности полиэлектролита должна быть подобна адсорбции полимеров, а в таких системах раствор, практически не содержащий полимера, находится в равновесии с практически насыщенным адсорбентом. Десорбция полимера маловероятна, поскольку молекула, адсорбированная например 10–100 сегментами, может десорбироваться только при одновременном освобождении всех этих сегментов. По этой причине перегруппировка адсорбированных молекул занимает очень много времени, т.е. адсорбция практически необратима [4].

В связи с невозможностью реализации непосредственной оценки активности раствора полиакриламида в работе [4, 5] был предложен косвенный метод оценки активности флокулянта по отношению к стандартизированной пластифицированной поверхности. Метод основан на отклонении от функции Нернста отклика ион-селективного электрода на потенциалопределяющий ион в присутствии флокулянта.

Наиболее близкими по активности к полиакриламиду (базовый реагент) оказались флокулянты марки «BESFLOC».

Целью настоящей работы являлось определение наиболее эффективного флокулянта «BESFLOC» (К-4000, К-4020, К-4032, К-4041, К-4043 и К-4045), выбор оптимальной дозировки каждого из исследуемых реагентов.

Исследования по сгущению флотоконцентрата проводили по методике, описанной В. И. Зеленовым [2]. Опыты проводили в цилиндрах объемом 500 мл. Для создания рН на уровне 10,3÷10,6 добавляли известковое молоко. Флокулянты подавали в виде водных растворов концентрацией 0,001 %, которые готовили непосредственно перед применением. Использовали свежую пульпу флотационного концентрата, полученную в процессе обработки руды с содержанием 80 % класса – 0,071 мм, при Ж:Т = 6,27 и плотностью твердого 3 г/см3. Расход флокулянтов «BESFLOC» составлял 1, 3 и 5 г/т.

Полученные результаты сравнивали с базовым методом осветления пульпы (флокулянт – полиакриламид с расходом 5 г/т).

Динамика осаждения пульпы для базового флокулянта (ПАА) представлена на рис. 1.

Скорости осаждения υ (м/сут) в зоне свободного падения для определения оптимальных расходов флокулянтов определялись по формуле:

где h1 и τ1 координаты точки А, мм.

Значения рассчитанных скоростей осаждения различных флокулянтов приведены в таблице 1.

Рис. 1. Динамика осаждения пульпы для базового флокулянта (ПАА с расходом 5 г/т).

Таблица 1

Скорость осаждения флокулянтов «BESFLOC»

Расход флокулянта, г/т

Флокулянты «BESFLOC»

 

ПАА

К

4000

К

4020

К

4032

К

4034

К

4041

К

4043

К

4045

К

4046

1

117,00

167,56

98,85

89,83

79,83

118,45

68,74

3

193,26

219,39

177,60

327,27

164,94

142,34

172,80

340,36

5

278,03

373,20

178,29

295,20

201,60

285,78

276,92

374,40

280,00

По результатам исследований оптимальный расход для флокулянтов «BESFLOC» К-4000, К-4020, К-4032, К-4041, К-4043 и К-4045 составляет 5 г/т, для «BESFLOC» К-4034 и К-4046 – 3 г/т.

При отстаивании пульпы флотоконцентрата по базовому варианту сразу наблюдается граница раздела осветленного и уплотненного слоев. На четвертой минуте формируется четкая граница, осадок уплотняется. Чистый слив наблюдается через 20 минут отстаивания.

При использовании флокулянтов «BESFLOC» К-4032 и К-4041 граница раздела осветленного и уплотненного слоев в течение первых пяти минут эксперимента размыта и наблюдается с трудом. Мутный слив наблюдается в течение 30 минут с начала отстаивания. К тому же скорости осаждения флокулянтов «BESFLOC» ниже, чем ПАА, поэтому в дальнейшем эти реагенты не рассматривались.

Использование флокулянта К-4000 дает возможность получить достаточно чистый слив через 6 минут с начала отстаивания. Скорость осаждения при этом такая же, как при использовании ПАА.

При использовании флокулянтов «BESFLOC» К-4043 и К-4045 через 25 минут отстаивания в сливе много мелких взвешенных частиц. При расходе флокулянта 1 г/т до 2 минут не наблюдалась граница между осветленным и уплотненным слоями. Скорости осаждения для флокулянтов «BESFLOC» К-4043, К-4045 и используемого в настоящее время ПАА практически сопоставимы.

Для флокулянта «BESFLOC» К-4034 мутный слив наблюдается до 15 минут.

Использование флокулянта «BESFLOC» К-4020 при расходе 5 г/т обеспечивает наибольшую скорость осаждения, мелкие взвешенные частицы наблюдаются в сливе до 30 минут с начала эксперимента.

Оптимальное сочетание скорости осаждения и качества слива получено с использованием флокулянта «BESFLOC» К-4046. Но при этом изменяется рН на 1,8–2,0 ед.

Для более точной оценки эффективности флокулянтов рассчитали отношение жидкого к твердому (R1), удельную площадь сгущения (П, м2/т.сут) и удельную нагрузку на сгуститель (q, т/м2.сут):

,

где Т – масса твердого (г) в каждой порции пульпы;

,

где R – массовое отношение жидкого к твердому в исходной пульпе;

.

Таблица 2

Параметры сгущаемости пульпы

Флокулянт

Параметры сгущения

υ, м/сут

R1

П, м2/т*сут

q, т/м2*сут

ПАА

280,00

0,79

0,032

31,25

«BESFLOC» К-4000

278,03

0,72

0,035

28,57

«BESFLOC» К-4020

373,20

0,81

0,029

34,48

«BESFLOC» К-4034

327,27

0,78

0,025

40,00

«BESFLOC» К-4043

285,78

0,70

0,037

27,03

«BESFLOC» К-4045

276,92

0,66

0,027

37,04

«BESFLOC» К-4046

340,36

0,60

0,027

37,04

Полученные данные, приведенные в таблице 2, свидетельствуют о возможности замены полиакриламида флокулянтами «BESFLOC» К-4020, К-4034 или К-4046.

С целью окончательного выбора оптимального флокулянта были проведены дополнительные опыты на свежеотобранной порции пульпы флотационного концентрата с содержанием 97 % класса – 0,071 мм при Ж:Т = 2,72 и плотностью 2,95 г/см3.

Динамика осаждения пульпы рассматриваемыми флокулянтами приведена на рис. 2.

Наибольшая скорость осаждения достигается в случае флокулянта «BESFLOC» К-4020, мелкие взвешенные частицы наблюдаются в сливе до 15 минут с начала опыта.

Для флокулянта «BESFLOC» К-4034 мутный слив наблюдается до 7 минут с начала эксперимента.

При использовании флокулянта «BESFLOC» К-4046 мелкие взвешенные частицы наблюдаются в сливе до 13 минут с начала опыта.

Рис. 2. Динамика осаждения пульпы для различных флокулянтов с расходом 5 г/т.

Таблица 3

Параметры сгущаемости пульпы

Флокулянт

Параметры сгущения

υ, м/сут

R1

П, м2/т*сут

q, т/м2*сут

ПАА

216,8

3,4

0,108

9,1

«BESFLOC» К-4020

374,4

3,1

0,064

15,5

«BESFLOC» К-4034

365,8

3,6

0,064

15,5

«BESFLOC» К-4046

243,8

3,6

0,096

10,4

Параметры сгущаемости пульпы при использовании рассматриваемых флокулянтов приведены в таблице 3 и существенно отличаются от данных таблицы 2, что объясняется различным содержанием класса – 0,071 мм, плотностью пульпы и отношением Ж:Т. Но несмотря на это, исследуемые флокулянты оказывают аналогичное действие.

На основании проведенных лабораторных исследований флокулянтов «BESFLOC» принято решение о промышленных испытаниях флокулянтов «BESFLOC» К-4020 (с расходом 5 г/т), К-4034 и К-4046 (с расходом 3 г/т).

Предварительный расчет расхода флокулянта «BESFLOC» на промышленные испытания приведен в таблице 4.

Таблица 4

Расчет расхода флокулянта «BESFLOC» на промышленные испытания

Содержание твердого в пульпе, %

Продолжительность сгущения, ч

Расход флокулянта «BESFLOC», г/т

3

5

 

 

9

1

4,05

6,75

24

97,20

162,00

15 суток

1458,00

2430,00

 

14

1

6,30

10,50

24

151,20

252,00

15 суток

2268,00

3780,00

Рецензенты:

Белоусова Наталья Викторовна, д.х.н., профессор, заведующая кафедрой МЦМ СФУ, г. Красноярск.

Яковлева Ариадна Алексеевна, д.т.н., профессор кафедры химии и пищевой технологии им. проф. В. В. Тутуриной, Иркутский государственный технический университет, г. Иркутск.


Библиографическая ссылка

Никаноров А.В., Минеева Т.С., Федоров С.Н. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ФЛОКУЛЯНТОВ «BESFLOC» // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 1.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=8207 (дата обращения: 09.12.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074