Том 337 № 4 (2026)
DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2026/4/5136
Оценка эффективности олеата натрия и биоразлагаемого этоксифосфата при флотации апатитовых руд с повышенным содержанием железа
Актуальность. Актуальность работы обусловлена снижением качества апатитового сырья из-за увеличения доли железосодержащих примесей, которые ухудшают процесс флотации, а также экологическими проблемами, связанными с использованием синтетических реагентов. Цель. Cравнить эффективность биоразлагаемого реагента ФЕ-10, полученного на основе производных жидкости скорлупы орехов кешью, и олеата натрия при флотации апатитовых руд в условиях повышенного содержания железа. Объекты. Апатит-нефелиновая руда (Хибинский массив), олеат натрия и биоразлагаемый этоксифосфат Реагент ФЕ-10 на основе оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью. Методы. Качественный и количественный анализ реагентов (ИК- и ЯМР-спектроскопия, криоскопия), измерение поверхностного натяжения (метод Вильгельми), лабораторные флотационные испытания при pH=10 с использованием Fe³⁺. Результаты и выводы. Проведена идентификация реагентов методами ИК- и ЯМР-спектроскопии, криоскопии, а также измерено поверхностное натяжение растворов. Лабораторные флотационные испытания выполнялись при pH=10 с добавлением ионов Fe³⁺. Результаты показали, что Реагент ФЕ-10 обладает более низкой критической концентрацией мицеллообразования (0,30×10–4 против 3,53×10–4 моль/л у олеата натрия), устойчивостью к воздействию железа и обеспечивает высокое извлечение апатита. В щелочной среде олеат натрия теряет эффективность из-за электростатического отталкивания, тогда как Реагент ФЕ-10 сохраняет стабильность благодаря плотной упаковке молекул на поверхности минералов. Исследование подтвердило перспективность применения биоразлагаемого этоксифосфата для обогащения труднообогатимых руд, сочетая высокую технологическую эффективность с экологической безопасностью. Результаты могут быть использованы для разработки «зеленых» технологий в горнодобывающей промышленности.
Для цитирования: Оценка эффективности олеата натрия и биоразлагаемого этоксифосфата при флотации апатитовых руд с повышенным содержанием железа. О.В. Черемисина, Д.А. Баландинский, А.А. Горбачева, М.Р. Лысенко, К.А. Малевинская. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 2026, Т. 337, № 4, С. 45-54.
Ключевые слова:
апатитовые руды, флотация, биоразлагаемые реагенты, этоксифосфаты, железосодержащие примеси
Библиографические ссылки:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Aleksandrova T.N., Elbendari A.M. Increasing the efficiency of phosphate ore processing using flotation method. Journal of Mining Institute, 2021, Vol. 248, P. 260-271. DOI: 10.31897/PMI.2021.2.10
2. Sizyakov V.M., Kawalla R., Brichkin V.N. Geochemical aspects of the mining and processing of the large-tonne mineral resources of the hibinian alkaline massif. Geochemistry, 2020, Vol. 80, № 3. DOI: 10.1016/j.chemer.2019.04.002
3. Potential application of saponite clay for production of drilling fluids. O.S. Zubkova, V.N. Kuchin, M.A. Toropchina, A.S. Ivkin. International Journal of Engineering, 2024, Vol. 37, № 11, P. 2142–2149. DOI: 10.5829/ije.2024.37.11b.01
4. Баева А.П., Митрофанова Г.В. Влияние минерального состава апатит-нефелиновых руд на ионный состав флотационной пульпы и технологические показатели флотации апатита. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки, 2023, № 5, С. 5–11.
5. Влияние минералогических свойств апатит-нефелиновых руд на их обогатимость. О.В. Иващенкова, Н.Г. Коноплева, Ю.А. Михайлова, Г.В. Митрофанова, А.А. Компаченко, Я.А. Пахомовский, В.Н. Яковенчук, А.О. Калашников. Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН, 2023, № 20, С. 570–578. DOI: 10.31241/FNS.2023.20.071
6. Adsorption of sodium oleate at the microfine hematite/aqueous solution interface and its consequences for flotation. S. Bai, J. Li, Yu. Bi, J. Yuan, S. Wen, Z. Ding. International Journal of Mining Science and Technology, 2022, Vol. 33, № 2, P. 105–113. DOI: 10.1016/j.ijmst.2022.09.012
7. Мансураева Л.М., Юсупова И.И., Булаев С.А. Поверхностно-активные вещества: свойства и применение. Вестник магистратуры, 2022, Т. 125, № (1–2), С. 30–35.
8. Guimarães R.C., Corrêa de Araujo A., Peres A.E.C. Reagents in igneous phosphate ores flotation. Minerals Engineering, 2005, Vol. 18, № 2, P. 199–204. DOI: 10.1016/j.mineng.2004.08.022
9. Review of the reagents used in the direct flotation of phosphate ores. M. Derqaoui, I. Aarab, A. Abidi, A. Yaacoubi, K.E. Amari, A. Etahiri, A. Bacaoui. Arabian Journal of Geosciences, 2021, Vol. 15, № 1. DOI: 10.1007/s12517-021-09293-4
10. Иванова В.А., Митрофанова Г.В. О роли смоляных кислот при флотации апатита таловыми маслами в условиях водооборота. Вестник МГТУ, 2009, Т. 12, № 4, С. 583-687.
11. Liquid-liquid equilibrium of FAEs – glycerol phase – ethanol in the ethanol regeneration and FAE separation stage. S.M. Kromova, I.I. Efimov, K.M. Grai, I.N. Pyagay, V.A. Rudko. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2024, Vol. 703. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2024.135412
12. Budemberg G., Jolsterå R., Chelgani S.C. Eco-friendly collectors in apatite froth flotation: a review. International Journal of Mining Science and Technology, 2025, Vol. 35, № 4, P. 539–551. DOI: 10.1016/j.ijmst.2025.02.010
13. Current and sustainable approaches in phosphate ore flotation: a review of eco-friendly reagents and their applications. Z. Farid, M. Abdennouri, N. Barka, M. Sadiq. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2025. DOI: 10.1016/j.jiec.2025.04.029
14. Development of a novel eco-friendly depressant for the selective flotation of magnesite from dolomite: Investigation of Luteolin’s effectiveness and mechanism of action. X. Ban, J. Yao, W. Yin, W. Du, T. Zhang, Y. Xie, W. Sun, Y. Wang. Process Safety and Environmental Protection, 2025, Vol. 197. DOI: 10.1016/j.psep.2025.107046
15. Сорбенты на основе вспененного фосфатного стекла для сбора нефтепродуктов с загрязнённых почв и водных поверхностей. К.Г. Карапетян, И.В. Дорош, П.В. Згонник, А.Д. Коршунов, А.И. Перина. Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов, 2024, Т. 335, № 8, C. 227–240. DOI: 10.18799/24131830/2024/8/4484
16. Fedorova E.R., Morgunov V.V., Pupysheva E.A. Effect of variation of internal diameter along the length of a rotary kiln on material movement. Non-ferrous Metals, 2024, № 1. DOI: 10.17580/nfm.2024.01.05
17. Semenova T., Martinez Santoyo J.Y. Increasing the sustainability of the strategic development of oil producing companies in Mexico. Resources, 2024, Vol. 13, № 8. DOI: 10.3390/resources13080108
18. The effect of a constant electric field in an undisturbed plasma on the stability of the electron beam–gas discharge collisional plasma system. V.S. Sukhomlinov, A.S. Mustafaev, A.H. Badr, N.A. Timofeev. Physics of Plasma, 2024, Vol. 31, № 10. DOI: 10.1063/5.0220598
19. Применение фосфорных эфиров оксиэтилированных производных жидкости скорлупы орехов кешью в качестве реагента-собирателя для обогащения апатитоодержащих руд в процессе флотации: пат. 2812644, Российская Федерация, С2; заявл. 03.08.2023; опубл. 30.01.2024, Бюл. № 4. 10 c.
20. Asphaltene genesis influence on the low-sulfur residual marine fuel sedimentation stability. K.I. Smyshlyaeva, V.A. Rudko, K.A. Kuzmin, V.G. Povarov. Fuel, 2022, Vol. 328, № 2. DOI: 10.1016/j.fuel.2022.125291
21. Pour point depressant efficacy for diesel fuels with different n-paraffin distribution. K.A. Kuzmin, A.S. Ivkin, M.A. Vovk, V.A. Rudko. Fuel, 2025, Vol. 392. DOI: 10.1016/j.fuel.2025.134885
22. Горбачева А.А. Физико-химические параметры адсорбционных слоев олеата натрия и этоксилированных эфиров фосфорной кислоты: автореф. дис. ... канд. техн. наук. СПб, 2025. 24 с.
23. Interactions between dissolved organic matter with different molecular weights and nonylphenol in surface water bodies. D. Li, Z. Wang, Q. Ding, H. Sun, S. Fang, K. Zhang, W. Hu, J. Bian. Chemosphere, 2024, Vol. 367. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2024.143592
24. Synthesis and characterization of oleyl-based green surfactants for enhanced pigment dispersion. H.V. Patil, R.D. Kulkarni, M.A. Wadaan, N.P. Badgujar, K. Nagaraj, K. Raja, G.S. Ghodake. Journal of the Indian Chemical Society, 2025, Vol. 102, № 2. DOI: 10.1016/j.jics.2025.101583
25. Adsorption mechanism of a novel collector (2-ethylhexyl) phosphonic acid mono-2-ethylhexyl ester for selective flotation separation of ilmenite from titanaugite. J. Yuan, X. Gong, H. Lu, W. Jiang, H. Lai, S. Wen, S. Bai, D. Wu. Minerals Engineering, 2025, Vol. 228. DOI: 10.1016/j.mineng.2025.109340
26. Влияние разбавителя на степень димеризации ди-2-этилгексилфосфорной кислоты. Д.А. Алферова, К.А. Кузьмин, Ю.А. Машукова, О.В. Черемисина. Вестник СПГУТД. Серия 1, 2024, № 1, С. 113–117. DOI: 10.46418/2079-8199_2024_1_21
27. Jung R.F., James R.O., Healy T.W. Adsorption, precipitation, and electrokinetic processes in the iron oxide (Goethite)–oleic acid–oleate system. Journal of Colloid and Interface Science, 1987, Vol. 118, № 2, P. 463–472. DOI: 10.1016/0021-9797(87)90482-6
28. Pattanaik A., Venugopal R. Investigation of adsorption mechanism of reagents (surfactants) system and its applicability in iron ore flotation – an overview. Colloid and Interface Science Communications, 2018, Vol. 25, P. 41–65. DOI: 10.1016/j.colcom.2018.06.003
29. A critical review on the flotation of calcium-containing minerals. L. Dong, Y. Cui, L. Qiao, S. Lan, Q. Zheng, P. Shen, D. Liu. Separation and Purification Technology, 2025, Vol. 360, № 2. DOI: 10.1016/j.seppur.2024.131082
30. The effect of dissolution kinetics on flotation response of apatite with sodium oleate. D. Horta, M. Bezerra de Mello Monte, L. de Salles Leal Filho. International Journal of Mineral Processing, 2016, Vol. 146, P. 97–104. DOI: 10.1016/j.minpro.2015.12.003
31. Vučinić D.R., Radulović D.S., Deušić S.Đ. Electrokinetic properties of hydroxyapatite under flotation conditions. Journal of Colloid and Interface Science, 2010, Vol. 343, № 1, P. 239–245. DOI: 10.1016/j.jcis.2009.11.024
32. Effect of dissolved metal ions from mineral surfaces on the surface wettability of phosphate ore by flotation. D. Cheng, X. Ao, X. Yuan, Q. Liu. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2024, Vol. 701. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2024.134995
33. Effects of metal ions on the flotation of apatite, dolomite and quartz. Y. Ruan, Z. Zhang, H. Luo, C. Xiao, F. Zhou, R. Chi. Minerals, 2018, Vol. 8, № 4. DOI: 10.3390/min8040141
34. Inserting EO groups to improve the performance of fatty acid collectors: flotation and adsorption study performed with calcite, dolomite, and quartz. S. Wenhan, W. Liu, S. Dai, H. Duan, W. Liu. Separation and Purification Technology, 2021, Vol. 272. DOI: 10.1016/j.seppur.2021.118952
35. A review of flotation reagents for bastnäsite-(Ce) rare earth ore. C. Liu, L. Xu, J. Deng, J. Tian, D. Wang, K. Xue, X. Zhang, Y. Wang, J. Fang, J. Liu. Advances in Colloid and Interface Science, 2023, Vol. 321. DOI: 10.1016/j.cis.2023.103029
REFERENCES
1. Aleksandrova T.N., Elbendari A.M. Increasing the efficiency of phosphate ore processing using flotation method. Journal of Mining Institute, 2021, vol. 248, pp. 260–271. DOI: 10.31897/PMI.2021.2.10
2. Sizyakov V.M., Kawalla R., Brichkin V.N. Geochemical aspects of the mining and processing of the large-tonne mineral resources of the hibinian alkaline massif. Geochemistry, 2020, vol. 80, no. 3. DOI: 10.1016/j.chemer.2019.04.002
3. Zubkova O.S., Kuchin V.N., Toropchina M.A., Ivkin A.S. Potential application of saponite clay for production of drilling fluids. International Journal of Engineering, 2024, vol. 37, no. 11, pp. 2142–2149. DOI: 10.5829/ije.2024.37.11b.01
4. Baeva A.P., Mitrofanova G.V. Impact of the mineral composition of apatite-nepheline ores on the ionic composition of the flotation pulp and technological indicators of apatite flotation. Proceedings of the Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences. Series: Technical Sciences, 2023, no. 5, pp. 5–11. (In Russ.)
5. Ivashchenkova O.V., Konopleva N.G., Mikhailova Yu.A., Mitrofanova G.V., Kompachenko A.A., Pakhomovskii Ya.A., Yakovenchuk V.N., Kalashnikov A.O. Impact of the mineralogical properties of apatite-nepheline ores on their beneficiation. Proceedings of the Fersman Scientific Session of the GI KSC RAS, 2023, no. 20, pp. 570–578. (In Russ.) DOI: 10.31241/FNS.2023.20.071
6. Bai S., Li J., Bi Yu., Yuan J., Wen S., Ding Z. Adsorption of sodium oleate at the microfine hematite/aqueous solution interface and its consequences for flotation. International Journal of Mining Science and Technology, 2022, vol. 33, no. 2, pp. 105–113. DOI: 10.1016/j.ijmst.2022.09.012
7. Mansuraeva L.M., Yusupova I.I., Bulaev S.A. Surfactants: properties and applications. Bulletin of Magistracy, 2022, vol. 125, no. 1–2, pp. 30–35. (In Russ.)
8. Guimarães R.C., Corrêa de Araujo A., Peres A.E.C. Reagents in igneous phosphate ores flotation. Minerals Engineering, 2005, vol. 18, no. 2, pp. 199–204. DOI: 10.1016/j.mineng.2004.08.022
9. Derqaoui M., Aarab I., Abidi A., Yaacoubi A., Amari K.E., Etahiri A., Bacaoui A. Review of the reagents used in the direct flotation of phosphate ores. Arabian Journal of Geosciences, 2021, vol. 15, no. 1. DOI: 10.1007/s12517-021-09293-4
10. Ivanova V.A., Mitrofanova G.V. Role of resin acids in apatite flotation with tall oils under water circulation conditions. Bulletin of MSTU, 2009, vol. 12, no. 4, pp. 583–687. (In Russ.)
11. Kromova S.M., Efimov I.I., Grai K.M., Pyagay I.N., Rudko V.A. Liquid-liquid equilibrium of FAEs – glycerol phase – ethanol in the ethanol regeneration and FAE separation stage. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2024, vol. 703. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2024.135412
12. Budemberg G., Jolsterå R., Chelgani S.C. Eco-friendly collectors in apatite froth flotation: A review. International Journal of Mining Science and Technology, 2025, vol. 35, no. 4, pp. 539–551. DOI: 10.1016/j.ijmst.2025.02.010
13. Farid Z., Abdennouri M., Barka N., Sadiq M. Current and sustainable approaches in phosphate ore flotation: A review of eco-friendly reagents and their applications. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 2025, DOI: 10.1016/j.jiec.2025.04.029
14. Ban X., Yao J., Yin W., Du W., Zhang T., Xie Y., Sun W., Wang Y. Development of a novel eco-friendly depressant for the selective flotation of magnesite from dolomite: Investigation of Luteolin’s effectiveness and mechanism of action. Process Safety and Environmental Protection, 2025, vol. 197. DOI: 10.1016/j.psep.2025.107046
15. Karapetyan K.G., Dorosh I.V., Zgonnik P.V., Korshunov A.D., Perina A.I. Foamed phosphate glass-based sorbents for collecting petroleum products from contaminated soils and water surfaces. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, 2024, vol. 335, no. 8, pp. 227–240. (In Russ.) DOI: 10.18799/24131830/2024/8/4484
16. Fedorova E.R., Morgunov V.V., Pupysheva E.A. Effect of Variation of Internal Diameter along the Length of a Rotary Kiln on Material Movement. Non-ferrous Metals, 2024, no. 1. DOI: 10.17580/nfm.2024.01.05
17. Semenova T., Martinez Santoyo J.Y. Increasing the sustainability of the strategic development of oil producing companies in Mexico. Resources, 2024, vol. 13, no. 8. DOI: 10.3390/resources13080108
18. Sukhomlinov V.S., Mustafaev A.S., Badr A.H., Timofeev N.A. The effect of a constant electric field in an undisturbed plasma on the stability of the electron beam–gas discharge collisional plasma system. Physics of Plasmas, 2024, vol. 31, no. 10. DOI: 10.1063/5.0220598
19. Shishlov O.F., Dozhdikov S.A., Troshin D.P., Ivchenko D.G., Mitrofanova G.V., Chernousenko E.V., Opalev A.S. Application of phosphoric esters of ethoxylated cashew nut shell liquid derivatives as a collector reagent for the beneficiation of apatite-containing ores in flotation. Patent RF, no. 2812644, 2024. (In Russ.)
20. Smyshlyaeva K.I., Rudko V.A., Kuzmin K.A., Povarov V.G. Asphaltene genesis influence on the low-sulfur residual marine fuel sedimentation stability. Fuel, 2022, vol. 328, no. 2. DOI: 10.1016/j.fuel.2022.125291
21. Kuzmin K.A., Ivkin A.S., Vovk M.A., Rudko V.A. Pour point depressant efficacy for diesel fuels with different n-paraffin distribution. Fuel, 2025, vol. 392. DOI: 10.1016/j.fuel.2025.134885
22. Gorbacheva A.A. Physico-chemical parameters of sodium oleate and ethoxylated phosphoric acid esters adsorption layers. Cand. Diss. Abstract. St Petersburg, 2025. 24 p. (In Russ.)
23. Li D., Wang Z., Ding Q., Sun H., Fang S., Zhang K., Hu W., Bian J. Interactions between dissolved organic matter with different molecular weights and nonylphenol in surface water bodies. Chemosphere, 2024, vol. 367. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2024.143592
24. Patil H.V., Kulkarni R.D., Wadaan M.A., Badgujar N.P., Nagaraj K., Raja K., Ghodake G.S. Synthesis and characterization of oleyl-based green surfactants for enhanced pigment dispersion. Journal of the Indian Chemical Society, 2025, vol. 102, no. 2. DOI: 10.1016/j.jics.2025.101583
25. Yuan J., Gong X., Lu H., Jiang W., Lai H., Wen S., Bai S., Wu D. Adsorption mechanism of a novel collector (2-ethylhexyl) phosphonic acid mono-2-ethylhexyl ester for selective flotation separation of ilmenite from titanaugite. Minerals Engineering, 2025, vol. 228. DOI: 10.1016/j.mineng.2025.109340
26. Alferova D.A., Kuzmin K.A., Mashukova Yu.A., Cheremisina O.V. Effect of diluent on the dimerization degree of di-2-ethylhexyl phosphoric acid. Bulletin of St. Petersburg State University of Technology and Design, Series 1, 2024, no. 1, pp. 113–117. (In Russ.) DOI: 10.46418/2079-8199_2024_1_21
27. Jung R.F., James R.O., Healy T.W. Adsorption, precipitation, and electrokinetic processes in the iron oxide (Goethite) – oleic acid – oleate system. Journal of Colloid and Interface Science, 1987, vol. 118, no. 2, pp. 463–472. DOI: 10.1016/0021-9797(87)90482-6
28. Pattanaik A., Venugopal R. Investigation of adsorption mechanism of reagents (surfactants) system and its applicability in iron ore flotation – an overview. Colloid and Interface Science Communications, 2018, vol. 25, pp. 41–65. DOI: 10.1016/j.colcom.2018.06.003
29. Dong L., Cui Y., Qiao L., Lan S., Zheng Q., Shen P., Liu D. A critical review on the flotation of calcium-containing minerals. Separation and Purification Technology, 2025, vol. 360, no. 2. DOI: 10.1016/j.seppur.2024.131082
30. Horta D., Bezerra de Mello Monte M., de Salles Leal Filho L. The effect of dissolution kinetics on flotation response of apatite with sodium oleate. International Journal of Mineral Processing, 2016, vol. 146, pp. 97–104. DOI: 10.1016/j.minpro.2015.12.003
31. Vučinić D.R., Radulović D.S., Deušić S.Đ. Electrokinetic properties of hydroxyapatite under flotation conditions. Journal of Colloid and Interface Science, 2010, vol. 343, no. 1, pp. 239–245. DOI: 10.1016/j.jcis.2009.11.024
32. Cheng D., Ao X., Yuan X., Liu Q. Effect of dissolved metal ions from mineral surfaces on the surface wettability of phosphate ore by flotation. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2024, vol. 701. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2024.134995
33. Ruan Y., Zhang Z., Luo H., Xiao C., Zhou F., Chi R. Effects of Metal Ions on the Flotation of Apatite, Dolomite and Quartz. Minerals, 2018, vol. 8, no. 4. DOI: 10.3390/min8040141
34. Wenhan S., Liu W., Dai S., Duan H., Liu W. Inserting EO groups to improve the performance of fatty acid collectors: flotation and adsorption study performed with calcite, dolomite, and quartz. Separation and Purification Technology, 2021, vol. 272. DOI: 10.1016/j.seppur.2021.118952
35. Liu C., Xu L., Deng J., Tian J., Wang D., Xue K., Zhang X., Wang Y., Fang J., Liu J. A review of flotation reagents for bastnäsite-(Ce) rare earth ore. Advances in Colloid and Interface Science, 2023, vol. 321. DOI: 10.1016/j.cis.2023.103029
