Эффективность извлечения руды из породы повысят с помощью наночастиц

Учеными из Красноярска изучено влияние, которое оказывают наночастицы ксантогената свинца на обогащение руды по методике пенной флотации. Полученные результаты показали, что эффект от использования наночастиц варьируется в зависимости от того, в каком соотношении используется нитрат свинца и калийная соль.

Все выводы по исследованию опубликовал журнал ACS Omega. Как ожидается, информация поможет увеличить эффективность обработки труднообогатимых руд для упрощения добычи полезных компонентов.

Технология переработки металлосодержащей руды отличается трудоемкостью. Временами порода содержит не больше 1% полезного элемента. Для извлечения нужных компонентов используют различные способы обогащения, один из самых популярных – пенная флотация.

Процесс имеет свои особенности. Воздух под большим давлением пропускается через раствор из измельченной руды с водой, из-за чего в жидкости образуется много пузырьков. Если создать определенные условия, то мельчайшие частички прилипают к пузырькам и поднимаются , образуя пену. Например, сульфид свинца прилипает при обработке породы с его содержанием, причем пена  на 75% состоит из полезных компонентов.

Повышать эффективность извлечения очень важно в наши дни, так как запасы ископаемых истощаются, и приходится обрабатывать все больше труднообогатимых руд. Для улучшения процесса пенной флотации применяются ксантогенаты (растворимые соли и производные элементы угольной кислоты). Реакция  образует нерастворимые наночастицы, благодаря им частицы металла лучше оседают на пузырьках воздуха, образуется больше пены.

Специалисты  изучили, важные особенности  флотации, помогающие эффективнее обогатить свинцовую руду. Эффективность определяют пропорции, в которых добавляются калиевая соль и нитрат свинца. Они запускают реакцию, в процессе которой калий и свинец замещают друг друга,  образуя наночастицы. При большом содержании свинца, частицы получаются мелкими (примерно 50 нанометров). Если калия вдвое меньше, чем свинца, частицы больше, но не теряют устойчивости. А когда калия больше, чем свинца, наночастицы разрушаются.

Это связано с тем, что когда объем металлов уравнивается, в составе появляется соединение моноксантогената свинца, отличающееся нестабильностью. При достижении температуры в 70 градусов по Цельсию оно теряет массу. Если соотношение компонентов неравное, то образуется соединение ксантогената свинца, оно устойчивее и распадаться начинает только при температуре больше 120 градусов.

Научный сотрудник Красноярского научного центра СО РАН Института химии и химической технологии С. Воробьев рассказал, что до этого процессы образования наночастиц в процессе пенной флотации не исследовались. Специалисты разобрали все условия их образования при взаимодействии с разными щелочными и кислотными растворами. Знание особенностей процесса поможет адаптировать их для разных целей, не только при флотации, но и при изготовлении композитных материалов. Работу проводили под патронажем Российского научного фонда.

Поделиться статьёй