Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II (Санкт-Петербург, Россия)

Т. Н. Александрова, докт. техн. наук, профессор, зав. кафедрой обогащения полезных ископаемых, Aleksandrova_TN@pers.spmi.ru
Е. А. Лушина, аспирант кафедры обогащения полезных ископаемых, s235070@stud.spmi.ru
А. О. Ромашев, канд. техн. наук, доцент кафедры обогащения полезных ископаемых, Romashev_AO@pers.spmi.ru
Н. В. Николаева, канд. техн. наук, доцент кафедры обогащения полезных ископаемых, Nikolaeva_NV@pers.spmi.ru

Использование оборотных вод в системах водоснабжения обогатительных фабрик сопровождается накоплением неорганических ионов, способных существенно изменять физико-химические свойства флотационных реагентов и нарушать стабильность процесса сепарации. Целью настоящей работы является оценка влияния ионного состава смешанных солевых систем NaCl – CaCl₂ на термодинамические и кинетические характеристики пенного слоя метилизобутилкарбинола (МИБК), а также на эффективность флотационного извлечения меди из сульфидной руды. В качестве объектов исследования использовались растворы NaCl и CaCl₂ в концентрациях 5, 15 и 30 мМ при варьировании их соотношения (25 : 75, 50 : 50, 75 : 25); флотационные опыты проводились при pH 9 с бутиловым ксантогенатом калия в качестве собирателя и МИБК в диапазоне расходов 5–15 г/т. Статистическая обработка результатов выполнялась методами полного факторного эксперимента и дисперсионного анализа (ANOVA). Показано, что присутствие солей в растворе снижает критическую концентрацию мицелообразования МИБК и приводит к нелинейному уменьшению поверхностного натяжения, при этом максимальное снижение σ и благоприятная кинетика пенообразования достигаются при эквимолярном соотношении NaCl : CaCl₂. Предложен интегральный критерий Df на основе функции желательности Харрингтона, позволяющий совместно учитывать термодинамические и кинетические характеристики пены. Установлено, что рост извлечения меди коррелирует со снижением времени достижения максимальной высоты пены. При флотации сульфидной руды в трехфазной системе присутствие твердой фазы изменяет механизмы стабилизации пенного слоя, однако предложенная методика применима для оценки различных классов ПАВ и позволит выявлять оптимальный пенообразователь в зависимости от конкретного ионного состава оборотной воды.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 26-17-00226.

1. Литвиненко В. С., Петров Е. И., Василевская Д. В., Яковенко А. В., Наумов И. А., Ратников М. А. Оценка роли государства в управлении минеральными ресурсами // Записки Горного института. Т. 259. 2023. С. 95–111.
2. Morozov V. V., Chanturia V. A., Dvoichenkova G. P., Chanturia E. L., Podkamenny Yu. A. Selecting organic collectors for luminophorebearing modifying agents to extract weakly fluorescent diamonds // Journal of Mining Science. 2023. Vol. 59, Iss. 2. pp. 292–301.
3. Yushina T. I., Shchelkunov S. A., Malyshev O. A. Justification of applying collectors from the class of unsaturated tertiary alcohols in flotation of gold-bearing sulphide ores // Non-ferrous Metals. 2022. No. 1. pp. 3–10.
4. Александрова Т. Н., Лушина Е. А. Влияние ионного состава жидкой фазы пульпы на технологические показатели обогащения // Цветные металлы. 2024. №8. С. 13–20.
5. Aleksandrova T., Gatiatullin B., Kuznetsov V., Shlykov N. Evaluation methods for aeration parameters in flotation separation modelling with neural network applications // Processes. 2026. Vol. 14, Iss. 4. 728.
6. Матвеева Т. Н., Громова Н. К., Ланцова Л. Б. Перспективные реагенты для извлечения стратегических металлов из труднообогатимого минерального сырья // Записки Горного института. 2024. Т. 269. С. 757–764.
7. Fedorova E., Morgunov V., Lobko K., Pupysheva E. Review: axial motion of material in rotary kilns // Eng. 2025. Vol. 6, Iss. 6. 106.
8. Schipachev A. M., Ovchinnikov E. S., Laptenok Y. A., Alexandrov A. A. Feasibility Analysis of Hartmann-Sprenger Effect for Quasi-Isothermal Pressure Reduction of Natural Gas // International Journal of Engineering. 2026. Vol. 39, Iss. 2. pp. 444–453.
9. Александрова Т. Н., Люблянова В. А. Повышение извлечения меди из медных минералов при сернокислотном выщелачивании // Обогащение руд. 2025. № 6. С. 16–21.
10. Yueyi P., Isaac G., Ghislain B., Stuart P., Seher A. Synergistic effects of frothers, collector and salt on bubble stability // Powder Technology. 2021. Vol. 397. 117028.
11. Le T. M. K., Schreithofer N., Dahl O. Dissolution test protocol for estimating water quality changes in minerals processing plants operating with closed water circulation // Minerals. 2020. Vol. 10, Iss. 8. 653.
12. Кондратьев С. А. Собирательная активность и селективность пенообразователей во флотационном процессе // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. 2025. № 1. С. 131–142.
13. Farrokhpay S. The significance of froth stability in mineral flotation – a review // Advances in Colloid and Interface Science. Vol. 166, Iss. 1-2. pp. 1–7.
14. Tan S. N., Pugh R. J., Fornasiero D., Sedev R., Ralston J. Foaming of polypropylene glycols and glycol/MIBC mixtures // Minerals Engineering. 2005. Vol. 18, Iss. 2. pp. 179–188.
15. Cao L., Liu Q., Peng Y. The surface energy and surface charge of microbubbles generated by frother surfactants // Journal of Molecular Liquids. 2023. Vol. 372. 121201.
16. Xu M., Guo F., Bao X., Gui X., Xing Y., Cao Y. Study on the Strengthening Mechanism of a MIBC–PEG Mixed Surfactant on Foam Stability // ACS Omega. 2023. Iss. 8. pp. 27429–27438.