Энергетические воздействия на компоненты флотации

УДК 622.765
ББК 33.4
 Б 15

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 29.123—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека № 77.99.60.953.Д.014376.12.09

Рецензенты:
д-р техн. наук, проф. С.А. Богидаев;
д-р химич. наук, проф.  Л.Б. Кривдин

Утверждено к печати Ученым советом Ангарской государственной 
технической академии

Бадеников А.В., Бадеников В.Я.
Энергетические воздействия на компоненты флотации. — М.: 
Издательство Московского государственного горного университета, 
издательство «Горная книга», 2010. — 358 с.: ил. (ОБОГАЩЕНИЕ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ)
ISBN 978-5-7418-0643-2 (в пер.)
ISBN 978-5-98672-204-7

Рассмотрено влияние низкотемпературной плазмы и радиоактивной 
воды термальных источников оз. Байкал на флотацию оловянно-свинцовой, 
молибденовой окисленных и сульфидных руд Забайкалья. 
Показано формирование рН и ОВП при дозировке реагентов и изменении концентрации растворенного кислорода.
Для научных работников, занятых в области обогащения полезных ископаемых. Может быть полезна студентам горных вузов и факультетов.

УДК 622.765
ББК 33.4

ISBN 978-5-7418-0643-2
ISBN 978-5-98672-204-7

© А.В. Бадеников, В.Я. Бадеников, 2010
© Издательство 
МГГУ, 
издательство 
«Горная книга», 2010
© Дизайн книги, издательство «Горная 
книга», 2010

Б 15

ПРЕДИСЛОВИЕ

К началу двадцать первого века в ряде важнейших отраслей промышленности сложилась крайне неблагоприятная 
экологическая обстановка. В процессе активного освоения 
природных ресурсов было нарушено равновесие между окружающей средой и техногенными факторами, наносящими ей 
непоправимый вред и ставящими под угрозу безопасность 
жизнедеятельности населения в индустриальных регионах 
мира. В частности в гидрометаллургии в атмосферу выбрасываются ядовитые газы, в отвалах обогатительных фабрик скапливаются тысячи тонн агрессивных реагентов.
В этой связи первоочередной задачей научно-практической деятельности ученых и производственников является 
создание и разработка принципиально новых экологически 
чистых и оптимизация известных технологий, которые в меньшей степени загрязняли бы водные и воздушные бассейны 
Земли и отличались бы наибольшей селективностью.
Одними из принципиально новых путей дальнейшего совершенствования процесса флотации является использование 
различных энергетических воздействий на компоненты участвующие в обработке минерального сырья.
Энергетическое воздействие переводит минералы и реагенты в возбужденное реакционно-активное состояние, что и 
содействует повышению эффективности флотационных процессов при обогащении полиметаллических руд и руд цветных 
металлов.
Для удовлетворения потребности экономики России и 
глубокой технической его реконструкции необходимы фундаментальные теоретические и прикладные исследования в 
области молекулярной физики, радиохимии, электрохимии и 

теплофизики с целью разработки высокоинтенсивных технологий и аппаратуры для переработки труднообогатимого забалансового сырья с существенным сокращением расхода дорогостоящих и токсичных реагентов.
Важная роль в решении этих задач принадлежит флотационному обогащению, потребляющему для производства 
концентратов благородных, цветных металлов огромное количество материальных, энергетических ресурсов и использующее широкую номенклатуру оборудования среди которого 15—20 % по стоимости и массе составляют флотационные 
аппараты. Основное преимущество флотации, отличающее ее 
от других методов разделения минералов, заключается в регулировании поверхностной активности сульфидов и окислов 
руды посредством воздействия на них флотореагентов.
За счет внедрения совершенных реагентных режимов и 
способов флотации возрастают качественные показатели флотации: качество получаемых концентратов и степень селективности.
Флотационный процесс применяется не только для разделения минералов в горнодобывающей промышленности, 
но и в ряде других областей, изучающих гетерогенные многофазные системы. Например, он применяется для выделения из 
жидкой фазы солей, бактерий, очистки сахара, воды и воздуха 
от твердых загрязнений и т.д. Это делает флотацию универсальным способом разделения компонентов сложных физикохимических систем.
В настоящее время особо остро стоит вопрос об интенсификации флотационных процессов и усилении их селективности.
На различных стадиях переработки горнохимического сырья имеется целый ряд существенных недостатков. Например, 
отрицательно сказывается на процесс флотации отсутствие 
обобщающего критерия управления флотацией, который характеризует протекание гетерогенных процессов на границах 

твердой, газообразной и жидкой фаз. Не решен вопрос автоматического измерения концентрации кислорода, растворенного в пульпе, и флотации минералов в жесткой воде.
Обычно свойства поверхности минералов перед флотацией регулируют введением специальных реагентов. Однако их 
применение имеет ряд недостатков, связанных с усложнением 
процесса, затратами дорогостоящих, часто токсичных и дефицитных веществ, что влечет за собой увеличение затрат на 
очистку сточных вод в соответствии с требованиями экологии. 
На переработку минерального сырья одинаково отрицательно 
влияют как недоизмельчение, так и переизмельчение руды: в 
первом случае это потери ценного компонента из-за нераскрытия зерен металла, во втором идет образование шламовых 
частиц, проблема извлечения которых до сих пор полностью 
не решена.
Поэтому для решения этих задач необходимы новые, неординарные методы воздействия на реагенты, руду, воду и 
пульпу, которые бы обеспечили высокие технологические 
показатели флотационных процессов: позволили сократить 
расход токсичных дорогостоящих реагентов, улучшить санитарно-гигиенические условия труда, обеспечить оптимальные 
экономические показатели.
В настоящей работе рассматривается влияние на флотацию минералов активизирующего воздействия радиоактивной воды и низкотемпературной плазмы.
Несмотря на существенные различия, между применяемыми методами воздействия по сути происходящих процессов есть много общего.
Эти способы введения энергии во флотационную систему ведут к образованию некоторых неравновесных промежуточных продуктов: молекул и свободных радикалов. Поэтому, зачастую вторичные реакции одинаковы во всех случаях. 
Существенные различия возникают в первичных физических 
и химических актах поглощения энергии, отсюда возникают 

различия в природе и пространственном распределении генерируемых возбужденных состояний и химически активных 
частиц.
Обычные плазмохимические реакции осуществляются в 
том случае, если энергия теплового движения частиц взаимодействующих веществ достаточно велика и обеспечивает протекание реакции. В фотохимии, которая занимается изучением химических реакций, инициируемых поглощением света в 
видимой (4000—7200 Å, т.е. 3,1—1,72 эВ) или ультрафиолетовой (4000—1000 Å, т.е. 3,1—12,4 эВ) области электромагнитного спектра, система получает энергию извне.
В отличие от фотохимических реакций, происходящих под 
действием лазерного облучения, радиационно-химические реакции, протекающие под действием ионизирующих α-излучений радона гораздо сложнее.
Так как энергия α-излучения радона в радиационной химии велика по сравнению с энергией ионизации и возбуждения молекул, то процесс передачи энергии происходит не 
в одном акте взаимодействия, а в результате большого числа 
разнообразных процессов.
Кроме того, при действии α-излучения радона в результате различных процессов могут образовываться отрицательные 
ионы, которые играют важную роль в общем механизме флотационного обогащения руд.
После первичного возбуждения происходят различные 
процессы, ведущие либо к химическому изменению, либо к 
рассеиванию энергии. 
Из-за сложности первичных процессов механизм радиационно-химических реакций изучался недостаточно. Однако 
в последнее время получены важные количественные сведения о влияниях различных факторов на ход радиационно-химических процессов. Необходимость использования радиоактивных излучений обусловлена возможностью создания таких 
энергетических состояний, которые нельзя получить другими 

способами. Использование излучения радона дает возможность вызвать химические изменения в веществах слабо поглощающих оптические излучения. 
Одним из достоинств применения α-излучения является 
постоянная скорость образования первичных частиц, которые могут генерироваться даже при низкой температуре, что 
исключает вторичные процессы, требующие высокой энергии 
активации. 
В последние годы комплексное использование руд получает все более широкое развитие, хотя в настоящее время практически невозможно использовать традиционные методы для 
интенсификации процесса флотации. Это объясняется явно 
выраженной тенденцией обеднения руд, вовлечение в переработку отходов, а также решением задач по охране окружающей среды.
Ведущим и наиболее прогрессивным процессом обогащения полезных ископаемых является флотационный. Вместе с 
тем флотационный процесс, будучи связан с физико-химией 
поверхностных явлений, теорией строения вещества, органической и физической химией, минералогией наиболее сложен 
сточки зрения изучения и понимания происходящих явлений [1].
Российские ученые И.Н. Плаксин, В.А. Чантурия, А.А. Абрамов, В.А. Глембоцкий, В.И. Классен, В.Е. Вигдергауз, Д.А. 
Шведов, В.З. Козин, Л.А. Барский, Ю.Б. Рубинштейн, Р.Ш. Шафеев, В.И. Мелик-Гайказян и многие другие внесли значительный вклад в разработку научных основ флотационного процесса. Несмотря на значительные исследования наших ученых 
в области флотации теоретические представления этого процесса и сегодня не потеряли своей актуальности.
Основой теоретического обоснования флотации является 
дальнейшее изучение и уточнение кинетики и механизма взаимодействия минералов с реагентами с целью достижения высоких технологических показателей.

Протекание основных флотационных взаимодействий в 
пульпе определяется процессами окисления и восстановления, 
происходящими на поверхности сульфидных минералов. Одним из методов контроля реакций окисления-восстановления 
является окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) 
жидкой фазы пульпы с коррекцией по рН.
Изучение взаимодействия контактирующих в условиях 
флотационного процесса фаз невозможно без современного 
представления о природе возникающих между ними связей. 
Особенность адсорбции потенциалопределяющих ионов состоит в избирательном поглощении твердой фазой из раствора 
катионов или анионов, в результате чего на поверхности раздела фаз образуется разность потенциалов, приводящая к возникновению двойного электрического слоя. 
При обогащении полиметаллических руд важное значение 
имеет столкновение в пульпе минеральных зерен, обладающих 
различными электродными потенциалами, в результате которого происходит перераспределение поверхностных зарядов 
существенно влияющее на флотационные свойства частиц. 
Исследованием взаимного влияния галенита, пирита, сфалерита, установлено, что контактирующие минералы влияют 
на формирование ОВП жидкой фазы. Посредством вариации 
электродных потенциалов сульфидов осуществляется, например, оптимальное весовое соотношение сернокислого цинка 
и цианистого натрия, являющихся депрессорами сфалерита и 
пирита в свинцовом цикле флотации. Показано, что при добавлении медного купороса, с целью интенсификации процесса флотации, регулирование ОВП пульпы целесообразно проводить на первой основной цинковой флотации, учитывая при 
этом рН среды. 
Для интенсификации процесса флотации целесообразно применение не только одноконтурных стабилизирующих, 
программных схем автоматического регулирования, но и автоматизированных систем управления технологическим процес