Application of polystyrene sulfonates for the depression of magnesium-containing silicates in copper-nickel ore flotation

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

It is very urgent to increase the efficiency of depressing magnesium-containing silicates (MS) in the course of the flotation of copper-nickel ores to reduce the content of magnesium in the concentrate, which causes a significant increase in energy consumption in pyrometallurgical processing of the concentrate. The use of polymer reagents containing sulfo groups seems to be a promising area of research. However, only lignosulfonates have been studied so far in this field. The question of the effectiveness of the depressing effect of other polymer sulfonates including polystyrene sulfonates (PSS), and their comparison with polysaccharides used in industrial conditions remains unclear. The purpose of this work is to study the depressing effect of PSS on the performance of bulk flotation of copper-nickel ores. Research objectives: to experimentally compare the effectiveness of the depressing effect of PSS and a reagent from the polysaccharide class on MS; to determine the modes of PSS use to reduce the magnesium content in the concentrate without significantly reducing the recovery of copper and nickel into the bulk concentrate; to establish the effect of molecular weight and the method of obtaining PSS samples on the effectiveness of their depressing effect. Laboratory experimental studies were carried out on the bulk flotation of copper-nickel ores from the Kola Peninsula, containing 15.7% of magnesium, 0.44% of nickel and 0.25% of copper. The effect of the following polymer anionic reagents on the flotation was studied: PSSs with molecular weight ranging from 89,000 to 208,000 g/mol; polyanionic cellulose (PAC-N) was used for comparison. To increase the effectiveness of these reagents, magnesium chloride was previously added. It was found that the lowest magnesium content in the concentrate of 14.7% was achieved using a composition of magnesium chloride and PSS against 16.7% without the depressants. It was shown that PSS provides a higher recovery of copper (by 7%) and nickel (by 8%) into the concentrate than when using PAC-N, since PSS, unlike polysaccharides, does not form chelate complexes with these metals. It was also shown that for PSS samples, the molecular weight within these limits has virtually no effect on the studied ore flotation performance. New scientific knowledge has been obtained about the effect of the consumption and properties of PSS on the flotation performance. It has been shown that the practical use of this class of reagents is advisable for the flotation of copper-nickel ores with a high magnesium content in cases where it is necessary to achieve the maximum possible decreasing the content of this element in the concentrate without significantly reducing the recovery of copper and nickel.

Sobre autores

A. Lavrinenko

Research Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources of the Russian Academy of Sciences

Email: lavrin_a@mail.ru
ORCID ID: 0000-0002-7955-5273
Código SPIN: 4153-0431

G. Golberg

Research Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources of the Russian Academy of Sciences

Email: gr_yu_g@mail.ru
ORCID ID: 0000-0002-7968-3144
Código SPIN: 4294-3160

I. Kuznetsova

Research Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources of the Russian Academy of Sciences

Email: iren-kuznetsova@mail.ru
ORCID ID: 0000-0002-5980-8472
Código SPIN: 7125-6695

O. Lusinyan

Research Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources of the Russian Academy of Sciences

Email: lusinyan.oganes@yandex.ru
ORCID ID: 0000-0002-5655-1747

V. Tverskoy

MIREA – Russian Technological University, Lomonosov Institute of Fine Chemical Technologies

Email: tverskoj@mirea.ru
ORCID ID: 0000-0003-4348-8854
Código SPIN: 6845-3670

Bibliografia

  1. Боярко Г. Ю., Лаптева А. М., Болсуновская Л. М. Минерально-сырьевая база меди России: состояние, возможности развития. Горные науки и технологии. 2024;9(4):352–386. https://doi.org/10.17073/2500-0632-2024-05-248
  2. Светлов А. В., Красавцева Е. А., Горячев А. А., Поторочин Е. О. Проблема переработки бедных руд и техногенных отходов, снижение негативного влияния на окружающую среду от деятельности предприятий горнопромышленного комплекса. Вестник Кольского научного центра РАН. 2020;12(3):21–33. https://doi.org/10.37614/2307-5228.2020.12.3.003
  3. Гань Ф., Гао Л., Дай Х. и др. Разработка технологии обогащения бедной медно-никелевой руды. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2023;(5):140–151. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20230515 (Перев. вер.: Gan F., Gao L., Dai H., et al. Study on beneficiation technology for rational utilization of low-grade copper nickel symbiotic ore. Journal of Mining Science. 2023;59(5):828–839. https://doi.org/10.1134/S1062739123050150)
  4. Степанова К. Д., Казанцева М.И. Влияние вещественного состава медно-никелевых руд на процессы их обогащения. Горная промышленность. 2021;(S5–2):17–23.
  5. Xie J., Sun W., Zhao K., et al. Upgrading of talc-bearing copper-nickel sulfide ore by froth flotation using sodium phytate as depressant. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2024;687:133561. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2024.133561
  6. Zhao K., Yan W., Wang X., et al. Effect of a novel phosphate on the flotation of serpentine-containing copper-nickel sulfide ore. Minerals Engineering. 2020;150:106276. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2020.106276
  7. Yin F., Zhang Ch., Yu Y., et al. Review on the challenges of magnesium removal in nickel sulfide ore flotation and advances in serpentinite depressor. Minerals. 2024;14(10):965. https://doi.org/10.3390/min14100965
  8. Dikmen S., Ersoy B., Dikmen Z. Adsorption behaviour of ionic and non-ionic surfactants onto talc a naturally hydrophobic mineral-a comparative study. Eskişehir Technical University Journal of Science and Technology A – Applied Sciences and Engineering. 2020;21:139–152. https://doi.org/10.18038/estubtda.829712
  9. Douillard J. M., Zajac J., Malandrini H., Clauss F. Contact angle and film pressure: study of a talc surface. Journal of Colloid and Interface Science. 2002;255(2):341–351. https://doi.org/10.1006/jcis.2002.8611
  10. Galet L., Goalard C., Dodds J.A. The importance of surface energy in the dispersion behaviour of talc particles in aqueous media. Powder Technology. 2009;190(1–2):242–246. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2008.04.086
  11. Binbin Li, Guofan Zhang, Dezhi Liu, Jianhua Chen. Selective alteration mechanisms of sodium tripolyphosphate towards serpentine: Implications for flotation of pyrite from serpentine. Journal of Molecular Liquids. 2022;368(Part A):120687. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2022.120687
  12. Красавцева Е. А., Горячев А. А. Обзор способов депрессии талька при флотации медно-никелевых руд. Труды Кольского научного центра РАН. 2019;10(6–1):149–154. https://doi.org/10.25702/KSC.2307-5252.2019.6.020
  13. Liao R., Deng J., Lai H., et al. An overview of technologies and selective depressing agents for separating chalcopyrite and talc. International Journal of Metallurgical & Materials Engineering. 2018;4:146. https://doi.org/10.15344/2455-2372/2018/146
  14. Huang R., Liu J., Yang D., et al. Depression effect of CMC on sulfide ore flotation and its influencing factors. Chinese Journal of Engineering. 2024;46(4):627–636. (In Chinese) https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2023.02.28.006
  15. Лавриненко А. А., Кузнецова И. Н., Лусинян О. Г., Гольберг Г. Ю. Применение отечественных полимерных анионоактивных депрессоров при флотации забалансовой оталькованной медно-никелевой руды. Известия вузов. Цветная металлургия. 2023;29(5):5–14. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2023-5-5-14
  16. Xue J., Tu H., Shi J., et al. Enhanced inhibition of talc flotation using acidified sodium silicate and sodium carboxymethyl cellulose as the combined inhibitor. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2023;30(7):1310–1319. https://doi.org/10.1007/s12613-022-2582-5
  17. Лавриненко А. А., Кузнецова И. Н., Гольберг Г. Ю., Лусинян О. Г. Совместное применение жидкого стекла и полисахаридов при флотации оталькованных медно-никелевых руд. Известия вузов. Цветная металлургия. 2024;30(2):5–15. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2024-2-5-15
  18. Fu Y., Zhu Zh., Yao J., et al. Improved depression of talc in chalcopyrite flotation using a novel depressant combination of calcium ions and sodium lignosulfonate. Colloids and Surfaces A. 2018;558:88–94. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2018.08.056
  19. Mai Q., Zhou H., Ou L.. Flotation separation of chalcopyrite and talc using calcium ions and calcium lignosulfonate as a combined depressant. Metals. 2021;11(4):651. https://doi.org/10.3390/met11040651
  20. Лавриненко А. А., Кузнецова И. Н., Гольберг Г. Ю. Депрессия флотоактивных силикатов с применением полимерных анионоактивных реагентов. Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2024;(6):160–167. https://doi.org/10.15372/FTPRPI20240617 (Перев. вер.: Lavrinenko A. A., Kuznetsova I. N., Gol'berg G. Yu. Depression of flotation-sensitive silicates using polymeric anion active reagents. Journal of Mining Science. 2024;60(6):1022–1028. https://doi.org/10.1134/S1062739124060176)
  21. Molifie A., Becker M., Geldenhuys S., McFadzean B. Investigating the reasons for the improvement in flotation grade and recovery of an altered PGE ore when using sodium silicate. Minerals Engineering. 2023;195:108024. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2023.108024
  22. Cao J., Tian X., Luo Y., Hu X. The effect of graphene oxide on the slime coatings of serpentine in the flotation of pentlandite. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2017;522:621–627. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2017.03.043
  23. Feng B., Lu Y., Feng Q., et al. Mechanisms of surface charge development of serpentine mineral. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013;23(4):1123–1128. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(13)62574-1
  24. Wang J., Somasundaran P. Adsorption and conformation of carboxymethyl cellulose at solid-liquid interfaces using spectroscopic, AFM and allied techniques. Journal of Colloid and Interface Science. 2005; 291(1): 75–83. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2005.04.095
  25. El-Saied H., Basta A. H., Hanna A. A., El-Sayed A.M. Semiconductor properties of carboxymethyl cellulose-copper complexes. Polymer-Plastics Technology and Materials. 1999;38(5):1095–1105. https://doi.org/10.1080/03602559909351633
  26. Hosny W. M., Abdel Hadi A. K., El-Saied H., Basta A. H. Metal chelates with some cellulose derivatives. Part III. Synthesis and structural chemistry of nickel (II) and copper (II) complexes with carboxymethyl cellulose. Polymer International. 1995;37(2):93–96. https://doi.org/10.1002/pi.1995.210370202

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar


Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».