Флотация. Сульфидные минералы : Собрание сочинений: Т. 8

ÑÎÁÐÀÍÈÅ
ÑÎ×ÈÍÅÍÈÉ

А.А. БАРЯХ
директор ГИ УрО РАН

Д.Р. КАПЛУНОВ

В.Н. ЗАХАРОВ

чл.-корр. РАН

директор ИПКОН РАН

чл.-корр. РАН

И.Ю. РАССКАЗОВ
директор ИГД ДВО РАН

В.Л. ШКУРАТНИК
зав. кафедрой МГГУ

академик МАН ВШ

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
ИЗДАТЕЛЬСТВА «ГОРНАЯ КНИГА»

À.À. ÀÁÐÀÌÎÂ

ÔËÎÒÀÖÈß
ÑÓËÜÔÈÄÍÛÅ
ÌÈÍÅÐÀËÛ

Òîì 8

2013
ÈÇÄÀÒÅËÜÑÒÂÎ ÃÎÐÍÀß ÊÍÈÃÀ
«
»

ÌÎÑÊÂÀ

УДК 622.765
ББК 33.4
 
А16

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для 
взрослых» СанПиН 1.2.1253–03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124–94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты 
прав потребителей и благополучия человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.12

УДК 622.765
ББК 33.4

Абрамов А.А.
А16  
Собрание сочинений: Т. 8: Флотация. Сульфидные минералы: Учебное пособие. Т. 8. — М.: Издательство «Горная 
книга», 2013. — 704 с.: ил. 
ISBN 978-5-98672-338-9 (в пер.)

Дано теоретическое и экспериментальное обоснование методов и способов совершенствования, оптимизации и интенсификации технологии 
флотационного обогащения сульфидных руд на основе результатов 
анализа химических, электрохимических и электрофизических свойств 
сульфидных минералов при их окислении и взаимодействии с флотационными реагентами. Показано, что приведенные в книге теоретически 
обоснованные и экспериментально подтвержденные результаты исследований и разработанные физико-химические модели оптимальных условий 
селективной флотации основных сульфидных минералов могут послужить 
основой создания принципиально новых эффективных технологических 
решений в практике обогащения руд цветных металлов, решении проблем 
полного водооборота на фабриках и охраны окружающей среды.
Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Обогащение 
полезных ископаемых» направления подготовки «Горное дело». Может 
быть использовано научными работниками, инженерами-обогатителями 
и специалистами в области автоматизации флотационных фабрик при 
совершенствовании, оптимизации и интенсификации технологических 
процессов флотационного обогащения руд цветных металлов.

© А.А. Абрамов, 2013
© Издательство «Горная книга», 2013
© Дизайн книги. 
 
Издательство «Горная книга», 2013

ISBN 978-5-98672-338-9

ПРЕДИСЛОВИЕ

Сульфидные минералы составляют более 80% цветных металлов в рудах, являются основой цветной металлургии и извлекаются из руд флотацией (Абрамов, 2005). Они используются 
в качестве модельных объектов исследования флотационного 
процесса, и полученные результаты послужили основой практически всех предложенных гипотез и теорий флотации. Хотя ни 
одна из широко известных и противоречивых гипотез и теорий 
не может объяснить всех известных фактов (Абрамов, 2008), 
в совокупности они, характеризуя разные стороны процесса, 
способствовали развитию технологии флотационного обогащения. Однако к настоящему времени наиболее известные из 
них, например «химическая теория» Таггарта, стали тормозом 
развития теории и совершенствования технологии флотации.
По данной теории условием гидрофобизации и флотации 
минерала является гетерогенная реакция с образованием на 
его поверхности объемного валентно-насыщенного соединения 
собирателя с катионом или анионом минерала типа ксантогената, олеата металла или металл-аминного комплекса. При 
этом полагают, что количество закрепившегося собирателя 
характеризует степень гидрофобности поверхности, зависит от 
кинетики протекания реакции и определяет флотируемость минерала. Поскольку процесс образования продуктов гетерогенной 
реакции не является равновесным, то использовать теоретические расчеты с применением термодинамики для обоснования 
оптимальных условий технологических процессов неправомерно. Следовательно, процесс флотации непознаваем и его 
совершенствование при флотационном обогащении каждого 
типа и сорта руды может быть достигнуто только в результате 
экспериментальных исследований.

Однако к настоящему времени установлено, что образование 
нормальных ксантогенатов или олеатов, удерживаемых на поверхности минерала в основном силами Ван-дер-Ваальса и гидрофобного взаимодействия, не может привести к ее гидрофобизации. 
Физическая адсорбция молекул или ионных пар органических 
веществ, которые закрепляются на гидрофобной поверхности 
в форме микрокапель, кластеров или гемимицелл (Абрамов, 
2008), также не может увеличить степень ее гидрофобности.
Теоретически обосновано и практически подтверждено, что 
гидрофобизация поверхности минерала обеспечивается только 
при хемосорбции собирателя на ней в результате взаимодействия 
его ионов или молекул с химически ненасыщенными атомами или радикалами поверхности и образования между ними 
ионных, ковалентных или координационных связей. Условия 
хемосорбции характеризуются кинетически независимыми 
граничными условиями гетерогенной химической реакции (Каковский, 1956) и могут быть определены в результате расчета 
системы минерал–собиратель–вода (Абрамов, 2010).
Установлено также, что гидрофобизация поверхности минерала является обязательным, но не единственным условием 
его флотации. Даже природно-гидрофобный минерал (графит, 
сера и др.) не может быть сфлотирован без наличия на его 
поверхности физически сорбированных форм собирателя или 
другого гидрофобного вещества, выполняющих кинетические 
функции при закреплении частицы на пузырьке и удержания 
на нем в турбулентных условиях флотации (Абрамов, 2005а, 
2008). Оптимальными условиями физической сорбции собирателя на гидрофобной поверхности является ее нулевой заряд 
(Фрумкин, 1962) или изоэлектрическое состояние, которые 
могут быть рассчитаны аналитически при ΔG системы, равной 
нулю (Абрамов, 2010).
Полученные результаты исследований отвечают требованиям 
современной теории флотации к составу адсорбционного слоя 
собирателя на поверхности флотируемых и депрессируемых 
минералов. Они положены в основу новой гипотезы (Абрамов, 
2008, 2010), по которой максимальная флотируемость минерала 
обеспечивается только при оптимальном соотношении на его 

поверхности физически сорбированного и химически закрепившегося собирателя. Отсутствие любой из форм сорбции собирателя в сорбционном слое на поверхности минерала приводит 
к депрессии его флотации. Данные положения новой гипотезы 
являются научной основой физико-химического моделирования 
флотационных систем (Абрамов, 2008, 2010), позволяющего 
перейти от качественных представлений во флотации к количественным закономерностям.
Сущностью методологии физико-химического моделирования флотационных систем, процессов и явлений с применением 
термодинамики, детально описанной в работе (Абрамов, 2010), 
является подбор теоретически возможных реакций, хорошо 
описывающих полученные экспериментальные результаты, 
представляющие собой суммарный эффект термодинамики 
и кинетики исследуемого явления (Абрамов, 1978, 2008, 2010). 
Основной целью разработки детерминированной (количественной) физико-химической модели процесса флотации является 
обоснование его оптимальных условий. Достоверность полученных к настоящему времени физико-химических моделей 
практически всех основных процессов селективной флотации 
сульфидных минералов подтверждена в лабораторных и промышленных условиях (Абрамов, 1978, 2005б, 2008, 2010).
Целью настоящей работы является теоретическое и экспериментальное обоснование методов и способов совершенствования, оптимизации и интенсификации технологии флотации 
сульфидных руд на основе результатов анализа химических, 
электрохимических и электрофизических свойств сульфидных минералов, механизма и закономерностей их окисления, 
влияния окисления на изменение физико-химических свойств 
минералов и условий их бесколлекторной флотации, механизма 
и закономерностей взаимодействия окисляющихся сульфидных 
минералов с флотационными реагентами, разработанных физико-химических моделей оптимальных условий процессов селективной флотации основных типов руд цветных металлов.
Приведенные в книге теоретически обоснованные и экспериментально подтвержденные результаты исследований позволяют полагать, что их использование может послужить основой 

принципиально новых эффективных технологических решений 
в практике обогащения руд цветных металлов. Так, например, 
применение детерминированных моделей в системах автоматизации позволит не только стабилизировать процесс и повысить его эффективность, но и значительно сократить расход 
реагентов и оптимизировать технологическую схему флотации. 
Их использование в цикле кондиционирования оборотных вод, 
в свою очередь, позволит удалить из них вредные для процесса 
флотации вещества и сохранить необходимые для него флотационные реагенты. Такая технология кондиционирования 
обеспечит возможность полного водооборота на фабрике без 
ухудшения технологических показателей, дополнительное сокращение расхода реагентов, доизвлечение ценных компонентов из 
оборотных вод и значительное сокращение проблем в области 
охраны окружающей среды.
Повышению эффективности флотационного обогащения руд 
цветных металлов будут способствовать также установленные 
механизм и закономерности повышения селективности флотации при использовании смесей реагентов, закономерности 
минерализации пузырьков в турбулентных условиях флотации — при выборе флотационных машин. В свою очередь, 
установленные общие закономерности взаимодействия сульфидных минералов с кислородом и флотационными реагентами 
будут способствовать дальнейшему развитию теории флотации 
и совершенствованию ее технологии.

×ÀÑÒÜ I

СВОЙСТВА СУЛЬФИДНЫХ
МИНЕРАЛОВ
И ЗАКОНОМЕРНОСТИ
ИХ ИЗМЕНЕНИЯ
ПРИ ОКИСЛЕНИИ