Классификация флотационных реагентов

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Классификация флотационных реагентов

01.10.2020

Как уже указывалось, флотационные реагенты по характеру своего действия могут быть разделены на три класса: собиратели, регуляторы и пенообразователи.

Собиратели — органические реагенты, способствующие прилипанию минеральных частиц к пузырькам газа. Собиратели концентрируются на поверхности минеральных частиц, снижают устойчивость гидратных слоев, окружающих частицу, что облегчает разрушение прослойки жидкости и приводит к прилипанию минеральной частицы к пузырьку.

Физико-химическое действие собирателей тесно связано с составом и строением молекул. Молекулы собирателя, как правило, имеют сложное строение. Они содержат в себе две группировки атомов, одна из которых обладает свойством закрепляться на минеральной поверхности — солидофильная группировка, а другая — уменьшать смачиваемость водой той поверхности, на которой закрепится собиратель, — гидрофобная группировка. Обе атомные группировки очень важны для проявления реагентом его собирательных свойств. Поэтому, строго подходя к подразделению класса собирателей на группы, было бы необходимо учитывать состав и строение обеих группировок. Однако классификация собирателей по этим признакам получилась бы очень сложной. Кроме того, гидрофобные группировки в молекулах различных собирателей отличаются сравнительным однообразием и обычно представляют собой углеводородные цепи или углеводородные кольца. Изменения в гидрофобных группировках, например увеличение или уменьшение длины углеводородных цепей, хотя меняют свойства собирателя, но не так резко, как изменения в солидофильных группах. Изменяя последние, получают собиратели с совершенно новыми свойствами.

Наиболее употребительные в настоящее время собиратели могут быть разделены по природе солидофильных групп на четыре типа, резко различающихся по своим флотационным свойствам:

1) кислоты с углеводородными радикалами и их соли;

2) соединения, содержащие в солидофильной группе двухвалентную серу;

3) соединения, содержащие в солидофильной группе азот или фосфор;

4 масла и смеси различных соединений, представляющих

собой продукты переработки нефти, угля, сланцев, дерева.

Каждый из этих типов собирателей эффективен при флотации вполне определенных минералов. Жирные кислоты и их соли хорошо поднимают в пену полярные солеобразные минералы, в состав кристаллической решетки которых входят щелочные и щелочноземельные катионы.

Соединения, содержащие в солидофильной группе двухвалентную серу, являются общепринятыми собирателями для сульфидов.

Третий тип собирателей хорошо флотирует окислы, силикаты и алюмосиликаты.

Масла являлись когда-то единственно известными собирателями; в настоящее время они применяются почти исключительно для флотации аполярных несульфидных минералов.

Указанная зависимость между собирателем и группой минералов не является абсолютной. Один и тот же собиратель части может флотировать минералы различных групп. Например, кислоты, содержащие углеводородные радикалы, флотируют не только полярные солеобразные минералы, но и сульфиды, окислы, силикаты и алюмосиликаты. Однако наиболее эффективно они воздействуют именно на полярные минералы и поэтому применяются в промышленности преимущественно для выделения из руд этих минералов.

Каждый из четырех типов собирателей включает химические соединения, часто значительно отличающиеся по взаимодействию с различными ионами, по растворимости и по другим свойствам. Например, кислоты, содержащие углеводородный радикал, различаются между собой в зависимости от того, к аниону какой кислоты присоединен этот радикал — угольной, серной или какой-либо другой. Собиратели, содержащие анионы угольной кислоты, образуют с катионами кальция и магния труднорастворимые соли. Поэтому такие реагенты плохо флотируют минералы, если процесс флотации проводится в жесткой воде. На собиратели, содержащие анионы серной кислоты, жесткая вода не оказывает столь сильного влияния. Поэтому каждый тип целесообразно в свою очередь разбить на подтипы по характеру солидофильной группы. Такое подразделение типов вполне оправдано с практической точки зрения; кроме того, оно является полезным и при изучении механизма взаимодействия собирателей с минералами.

Реагенты-регуляторы применяются для увеличения избирательности флотационного процесса и улучшения при помощи этого технологических результатов.

В качестве реагентов-регуляторов используются вещества, очень различные по своему составу и строению: неорганические электролиты — кислоты, щелочи, соли и органические вещества, например углеводы. Это — следствие разнообразия тех функций, которые они должны выполнять. Если собиратели только понижают смачиваемость определенных минералов, то регуляторы в одних случаях способствуют понижению, а в других, наоборот, повышению смачиваемости минералов. Кроме того, они применяются для уменьшения вредного влияния, оказываемого на флотацию различными находящимися в пульпе ионами. Они также служат для освобождения поверхности минералов от образующихся там различных поверхностных соединений, затрудняющих или снижающих избирательность флотационного процесса.

Естественно, что дать классификацию реагентов-регуляторов значительно сложнее, чем собирателей.

В учебной литературе принято класс регуляторов разделять по характеру их действия во флотации на три группы: подавители и активаторы флотации и регуляторы pH среды. При этом подавители определяются как реагенты, образующие на поверхности подавляемых минералов пленки, препятствующие адсорбции собирателя и этим понижающие флотационную активность минералов. К активаторам флотации относят реагенты, которые в противоположность подавителям создают на поверхности минералов пленки, способствующие адсорбции собирателя, и таким путем повышают флотационную активность минералов. Группу реагентов — регуляторов pH среды составляют вещества, которые регулируют концентрацию водородных ионов в пульпе.

Такая классификация реагентов-регуляторов в настоящее время не может быть принята по многим причинам.

Действие реагентов-регуляторов сильно изменяется в зависимости от того, какие именно минералы присутствуют в руде и какие вещества растворены в жидкой фазе пульпы. Поэтому один и тот же реагент может быть для одних минералов подавителем, для других — активатором, а для третьих — «регулятором среды». Например, сернистый натрий для свинцового блеска является подавителем, для церуссита и англезита — активатором и во всех случаях — регулятором pH среды.

Один и тот же регулятор при флотации одних и тех же минералов в зависимости от его расхода может проявлять подавляющие свойства и быть, наоборот, активатором. Так, например, жидкое стекло, которое обычно является подавителем для многих минералов, в том числе и для флюорита, при малых расходах активирует флотацию флюорита и апатита.

Регуляторы иногда разделяются на активаторы и подавители флотации, в зависимости от того, способствуют они или препятствуют адсорбции собирателя. В действительности реагенты этого типа воздействуют на флотацию не только посредством образования на минералах пленок, влияющих на адсорбцию собирателя, но и многими другими путями. Например, известь снижает флотацию многих минералов, если в качестве собирателя применяется жирная кислота. Подавление флотации в данном случае происходит отнюдь не потому, что известь образует пленки на всех минералах, а потому, что она взаимодействует с жирной кислотой, переводя ее в нерастворимое кальциевое мыло, которое не является активным собирателем.

Следовательно, этот признак также не является достаточно общим для действия классифицируемых реагентов.

Таким образом, подразделение регуляторов на подавители и активаторы без указания условий применения этих реагентов имеет чисто формальный характер. В ранний период развития флотации, когда обрабатывались преимущественно только сульфидные руды и применялось сравнительно ограниченное число реагентов, еще можно было относить одни регуляторы к подавителям, а другие к активаторам. Ho в настоящее время стремление приписать без учета условий флотации одним реагентам активирующую способность, а другим подавляющую только препятствует всестороннему и полному использованию многообразия свойств регуляторов. Действительно, до сих пор органические регуляторы неизменно относятся к подавителям флотации, и это является одной из причин малого использования активирующей способности этих реагентов, а между тем многие органические регуляторы могут быть использованы как сильные активаторы. Так, декстрин, подавляя флотацию барита, активирует флюорит. Использование регуляторов, которые могут активировать одни минералы с одновременным подавлением флотации других, особенно желательно, так как они могут обеспечить флотационному процессу наиболее четкую избирательность.

Химическим составом и строением молекул реагента-регулятора предопределяется характер его воздействия на флотацию. Поэтому в основу классификации реагентов-регуляторов, так же как и собирателей, должен быть положен именно их химический состав.

В молекулах реагентов-регуляторов, состоящих из различных атомов, всегда, как правило, присутствуют ионы или атомные группы, оказывающие особенно сильное воздействие на флотационный процесс. Их можно назвать флотационно активными. По характеру флотациоино активных группировок реагенты-регуляторы должны быть разделены на отдельные типы и подтипы. Классифицируя регуляторы по этому признаку, можно разделить их на две большие группы: регуляторы-электролиты и регуляторы-неэлектролиты. В первых действующим началом являются несущие электрические заряды ионы, а во вторых — молекулы.

Первая группа включает в себя значительно больше веществ, чем вторая. Это можно объяснить тем, что регуляторы-неэлектролиты стали применяться только в самое последнее время, когда возникла потребность в селективной флотации несульфидных минералов, поэтому они как флотационные реагенты еще недостаточно изучены.

Практика флотации руд показывает, что группу регуляторов-электриков можно разделить по природе флотационно активных ионов, как это показано в табл. 20.

Регуляторы-неэлектролиты пока еще мало используются во флотации. В настоящее время эта группа реагентов может быть подразделена на два более или менее ясно обособляющихся подтипа: углеводы и танины. Несомненно, что число типов этой группы будет увеличиваться по мере расширения использования в практике флотации органических реагентов-регуляторов.

Пенообразователи, или вспениватели, — реагенты, повышающие дисперсность пузырьков и устойчивость пены. Это органические вещества, концентрирующиеся на поверхности раздела жидкость —пузырек газа, изменяющие поверхностную энергию раздела жидкость — газ и его гидратированность. Для молекул пенообразователя характерно, что они, как и молекулы собирателя, содержат в себе две различные группы атомов. Одна и них активно взаимодействует с молекулами воды — гидрофильная группа, а другая, гидрофобная, наоборот, взаимодействует с молекулами жидкости очень слабо (слабее, чем молекулы жидкости взаимодействуют одна с другой).

По природе гидрофильных групп наиболее употребительные в настоящее время пенообразователи могут быть разделены на три типа: 1) соединения, содержащие гидроксильную группу; 2) соединения, содержащие трехвалентный азот; 3) соединения, содержащие карбонильную группу.

Каждый из этих типов разделяется на подтипы, отличающиеся один от другого строением гидрофобной части молекулы пенообразователя.

Классификация наиболее употребительных реагентов приведена в табл 20.

Классификация флотационных реагентов

Воздействие реагентов на флотацию очень сложно и многообразно. Поэтому в зависимости от условий флотации тот или иной реагент, кроме своей основной функции, может проявлять свойства, присущие реагентам других классов. Например, собиратели-кислоты, содержащие углеводородные радикалы, обладают также и вспенивающими свойствами, и, наоборот, многие пенообразовати и проявляют также и собирательную способность. Сочетание в некоторых реагентах вспенивающих и собирательных свойств является следствием того, что активные группы атомов во многих собирателях и пенообразователях имеют много общего в своем составе и строении. Например, аминовая группа и группа гидроксила входят в состав и собирателей и пенообразователей. Все же, несмотря на многообразие свойств флотационных реагентов для каждого из них отчетливо можно выделить главные, ведущие во флотационном процессе, и это позволяет сгруппировать флотационные реагенты в определенную систему именно по их технологическим свойствам.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: