Research into adhesive ore-dressing technologies of fine- and nano gold

Abstract

Purpose. To summarize domestic experience in creating technology for adhesive gold dressing and to describe key research results. Methods. Laboratory experimental and pilot research into the process of obtaining adhesively active coal and oil granules carrying particles of gold and adhesive extraction of nano-, thin- and fine gold from ore slurry, preparing carrying granules and their microscopy, spectroscopy of the water phase, designing an experiment to obtain a statistical model of adhesive abilities of coal and oil granules-carriers. Findings. Regime map of oil granulation process to produce coal granules carrying particles of gold was experimentally obtained. Rational regime parameters for pelleting granules have been determined: consumption of coupling reagent; granulometric composition of initial coal; slurry concentration; pelleting duration; slurry agitation intensity. It is recommended to use as original material coal with ash content Ad = 10%; particle size –0.074 mm. Oil agent is oil of brand M100 and kerosene. The rational process schematics for adhesive gold dressing was developed, in particular, by cleaning flotation, which increases the extraction of Au up to 90% and allows to reach its environmental cleanliness nearly at the level of flotation. It is discovered for the first time that when the surface of coal oil granules is modified by crown ether, gold nanoparticles of the size 20 – 30 nm concentrate on it, which can be explained by the formation of supramolecular ensemble “crown ether – nano-gold”. The rational mode of pelleting has been substantiated and patented for the turbulence estimated by Reynolds number Re within 900 – 12000. Theoretical foundations of the mechanism for producing coal and oil granules-carriers were developed, including its phenomenological scheme. Subprocesses lying behind adhesive “coal-oil” contact have been analyzed and the elementary act of aggregation and granules-carriers’ formation has been investigated. The experiment was designed to obtain statistical models that describe the impact of various factors on stickability of “adhesive – substrate” (“coal-oil granules – gold”) combination. Originality. The scientific basis was laid and experimental testing was performed to prove feasibility of gold dressing adhesive technology. Rational regime schematics and process parameters of adhesive gold dressing were grounded, it was discovered that under the impact of crown ether nano-gold concentrates on the surface of granules-carriers. Practical implications. The results of laboratory and bench experimental studies can be used with sufficient accuracy to implement adhesive gold dressing of fine and nano-size particles within a “few hundred microns – a few tens of nanometers”.

Мета. Узагальнення вітчизняного досвіду створення технології адгезійного збагачення золота, виклад основних результатів досліджень. Методика. Лабораторні та стендові експериментальні дослідження процесу одержання адгезійно активних вугільно-масляних гранул-носіїв частинок золота і власне адгезійного вилучення нано-, тонко- і дрібнодисперсного золота з рудної пульпи, препарування гранул-носіїв та їх мікроскопія, спектрофотометрія водної фази, планування експерименту для одержання статистичної моделі адгезійної здатності вугільно-масляних гранул-носіїв. Результати. Експериментально отримана режимна карта процесу масляної грануляції вугілля для одержання гранул-носіїв частинок золота. Встановлені раціональні режимні параметри пелетування гранул: витрати реагенту-зв’язуючого, гранулометричний склад вихідного вугілля, концентрація гідросуміші, тривалість пелетування, інтенсивність агітації гідросуміші. Рекомендовано як вихідне вугілля зольністю Ad = 10%; крупністю –0.074 мм. Масляний агент – мазут марки М100 та гас. Запропоновані раціональні схемні рішення процесу адгезійного збагачення золота, зокрема, з перечисною флотацією, що підвищує вилучення Au до 90% і доводить його екологічну чистоту до флотаційної. Показано, що при модифікуванні поверхні вугільно-масляних гранул краун-етером на їх поверхні відбувається концентрація також наночастинок золота крупністю 20 – 30 нм, що виявлено вперше і пояснюється утворенням супрамолекулярного ансамблю “краун-етер – нанозолото”. Обґрунтовано й запатентовано раціональний режим пелетування при турбулентності, яка оцінюється числом Рейнольдса в межах 900 – 12000. Розроблено теоретичні основи механізму отримання вуглемасляних гранул-носіїв, зокрема його феноменологічну схему, проаналізовано субпроцеси адгезійного контакту “вугілля – масло” й елементарного акту агрегації та формування гранул-носіїв. Методом планованого експерименту одержано статистичні математичні моделі, які описують картину впливу ряду факторів на липкість “адгезив – субстрат” (“вуглемасляні гранули – золото”). Наукова новизна. Розроблено наукові основи та виконана експериментальна апробація технології адгезійного збагачення золота. Обґрунтовані раціональні схемні рішення та режимні параметри процесу адгезійного збагачення золота, зафіксовано ефект концентрації на поверхні гранул-носіїв нанозолота, що відбувається з підвищеною інтенсивністю за умови застосування краун-етеру. Практична значимість. Отримані результати лабораторних і стендових експериментальних досліджень із достатньою для практичного застосування точністю можуть використовуватися для реалізації адгезійного збагачення дрібнодисперсного і нано- золота в межах крупності частинок “перші сотні мкм – перші десятки нм”.

Цель. Обобщение отечественного опыта создания технологии адгезионного обогащения золота, изложение основных результатов исследований. Методика. Лабораторные и стендовые экспериментальные исследования процесса получения адгезионно активных угольно-масляных гранул-носителей частиц золота и собственно адгезионного извлечения нано-, тонко- и мелкодисперсного золота из рудного пульпы, препарирование гранул-носителей и их микроскопия, спектрофотометрия водной фазы, планирование эксперимента для получения статистической модели адгезионной способности угольно-масляных гранул-носителей. Результаты. Экспериментально получена режимная карта процесса масляной грануляции угля для получения гранул-носителей частиц золота. Установлены рациональные режимные параметры пеллетирования гранул расходы реагента-связующего, гранулометрический состав исходного угля, концентрация гидросмеси, продолжительность пеллетирования, интенсивность агитации гидросмеси. Рекомендовано в качестве исходного использовать уголь зольностью Ad = 10%; крупностью –0.074 мм. Масляный агент – мазут марки М100 и керосин. Предложены рациональные схемные решения процесса адгезионного обогащения золота, в частности, перечисной флотацией, что повышает извлечение Au до 90% и доводит его экологическую чистоту до флотационной. Показано, что при модифицировании поверхности угольно-масляных гранул краун-эфиром на их поверхности происходит концентрация также наночастиц золота крупностью 20 – 30 нм, что обнаружено впервые и объясняется образованием супрамолекулярного ансамбля “краун-эфир – нанозолото”. Обоснованно и запатентовано рациональный режим пеллетирования при турбулентности, которая оценивается числом Рейнольдса в пределах 900 – 12000. Разработаны теоретические основы механизма получения углемасляных гранул-носителей, в том числе его феноменологическая схема, проанализированы субпроцессы адгезионного контакта “уголь – масло” и элементарного акта агрегации и формирования гранул-носителей. Методом планируемого експеримента получено статистические математические модели, описывающие картину влияния ряда факторов на липкость “адгезив – субстрат” (“углемасляные гранулы – золото”). Научная новизна. Разработаны научные основы и выполнена экспериментальная апробация технологии адгезионного обогащения золота. Обоснованы рациональные схемные решения и режимные параметры процесса адгезионного обогащения золота, зафиксировано эффект концентрации на поверхности гранул-носителей нанозолота при условии применения краун-эфира. Практическая значимость. Полученные результаты лабораторных и стендовых экспериментальных исследований с достаточной для практического применения точностью могут использоваться для реализации адгезионного обогащения мелкодисперсного и нанозолота в пределах крупности частиц “первые сотни мкм – первые десятки нм”.