Текущее состояние. Увеличение потребления минеральных ресурсов, а также переход на переработку руд, представленных более мелкой вкрапленностью и более сложной минералогией, побуждает совершенствовать технологии переработки полезных ископаемых, в частности повышать эффективность процессов флотации упорных золотосодержащих руд.

Решаемая научная проблема. Повышение эффективности процессов флотации достигается увеличением извлечения мелких частиц ценного компонента, за счет их предварительной агрегации с более крупными частицами, так называемыми минералами-носителями, представленными не инертным, как это часто предлагается, а флотационно активным материалом, в качестве которого рекомендуется использовать черновой концентрат, выделенный из части исходной руды, имеющий максимальную химическую однородность с извлекаемым компонентом.

Отмеченное решение способно обеспечить синергетический эффект - за счет налипания мелких частиц на крупные, а также за счет увеличения склонности полученной минеральной смеси к разделению.

Задачами данной работы является разработка технологии флотации с использованием минералов-носителей на основе представлений механики сплошных сред и теоретический анализ влияния наличия твердой стенки на движение отдельной твердой частицы с учетом их гидродинамического взаимодействия.

Методы исследования. Применен комплексный метод, включающий анализ и обобщение результатов актуальных научных публикаций по теме исследования, теоретические и экспериментальные исследования.

Минералогические исследования проводились при помощи поляризационного микроскопа и рентгеновского дифрактометра.

Натурные испытания технологии флотации выполнялись на лабораторном стенде при построении технологической схемы извлечения золота по струйному принципу. Флотация мономинералов осуществлялась в противоточной флотомашине колонного типа при подаче воздуха боковым пневмогидравлическим аэратором конфузор-диффузорного типа. Расход воздуха измеряли диафрагмовым реометром или газометром; давление воздуха на входе в эжектор измеряли ртутным манометром.

Динамику контактных взаимодействий в условиях перемешивания – исследовали путем измерения фототока.  При этом система генерации пузырька газа была заменена балочкой-кантилевером (зондом) с приклеенным зерном золота. Зерна золота заданной крупности выделялись методом седиментационного анализа.

Детали исследования. Объектом исследования являются две композитные пробы золотосодержащих руд Березняковского месторождения, отобранные из хвостов флотации золотоизвлекательной фабрики, в результате реализации:  для 1-ой пробы – полной технологической схемы (рис. 1, а); для 2-ой пробы – только выделением чернового концентрата (рис. 1, б).

Исследование кинетики утончения и прорыва межфазных пленок, образованных взаимодействием полидисперсных зерен, показало, что:

- уменьшение времени индукции с повышением температуры объясняется ростом сил гидрофобного взаимодействия  (рис. 2, а, кривая 1);

- уменьшение время индукции шероховатых частиц, по сравнению с гладкими, объясняется эффектом скольжения потока вдоль гидрофобной поверхности частиц в результате расслоения пристенного газо-жидкостного слоя или выделения устойчивых нанопузырьков из открытых пор (рис. 2, а, кривая 2);

- уменьшение константы скорости флотации с увеличением размера пузырьков относительно размера частиц объясняется низким коэфф. захвата мелких частиц большими пузырьками и инерционными соударениями крупных частиц с поверхностью пузырька (рис. 2, б).

Добавление реагента-собирателя способствует гидрофобизации поверхности частиц и их взаимному притяжению в процессе налипания, что влияет на их инерционное взаимодействие (рис. 3, а). С ростом размера мелких частиц, их агрегация с минералами-носителями начинает происходить при меньшей глубине дальнего потенциального минимума (рис. 3, б). При агрегации полидисперсных частиц пороговая энергия быстрой коагуляции меньше, чем при взаимодействии монодисперсных частиц, что позволяет сделать вывод о целесообразности разработанной технологии.

При сохранении достигнутого уровня извлечения двукратное смешение чернового концентрата с исходным питанием позволяет получить прирост содержания золота в черновом концентрате с 4.97 до 6.29 г/т и снижение выхода концентрата.

Заключение. Исследование технологии флотации золотосодержащих руд с применением минералов-носителей показало возможность повышения коммерческой эффективности производства за счет повышения полноты извлечения мелких частиц ценного компонента и снижения количества поступающего на металлургическую переработку золотосодержащего концентрата.