Влияние температуры пульпы при флотации кислотами с углеводородными радикалами и их солями

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Влияние температуры пульпы при флотации кислотами с углеводородными радикалами и их солями

02.10.2020

Флотационные свойства собирателей данной группы в большой степени зависят от дисперсности их водных растворов: в воде они образуют мицеллы, а при низких температурах и гранулы. Чем выше дисперсность реагента в растворе (чем большее его количество находится в виде отдельных ионов), тем сильнее и избирательнее действует реагент на флотацию.

Влияние диспергирования реагента в воде на флотацию проиллюстрировано на рис. 149, где приведены результаты опытов флотации барита олеиновой кислотой, диспергированной в воде различными способами. С повышением дисперсности реагента флотации протекает значительно активнее. Как показано выше, от температуры пульпы и концентрации реагента сильно зависит дисперсность растворов. В табл. 50 приведены подтверждающие данные Ральстона и Герра о растворимости свободных жирных кислот в воде.
Влияние температуры пульпы при флотации кислотами с углеводородными радикалами и их солями

Температура влияет на флотационные свойства олеиновой кислоты не только путем изменения вязкости и степени дисперсности реагента в воде; она изменяет также и самый процесс закрепления олеат-ионов на поверхности минералов. Эйгелес определял количество олеат-ионов, закрепившихся на поверхности частиц флюорита при различных температурах, превышающих точку плавления олеиновой кислоты. Результаты его опытов приведены в табл. 51.

Этот вывод в достаточной мере следует также из практики работы флотационных фабрик плавикового шпата. Повышение температуры пульпы на несколько градусов там обычно сопровождается значительной активацией флотационного процесса, но при этом несколько снижается его избирательность.

С учетом коллоидных свойств растворов мыл нами был разработан способ флотации олеиновой кислотой при низкой температуре пульпы. Этот способ проверен в промышленных условиях.

При исследованиях в качестве собирателя была применена олеиновая кислота; объектом флотации служили руды, содержащие полярные полезные минералы, флотация которых осуществляется при подогреве пульпы примерно до 20°.

При низкой температуре пульпы во время ее перемешивания с реагентами перед флотацией могут возникнуть явления, отрицательно влияющие на полноту использования собирателя.

При подаче неизмененной олеиновой кислоты в пульпу с низкой температурой собиратель, застывая, образует твердые гранулы вследствие относительно высокой температуры его плавления [14°]. В этом случае в обычно применяемой щелочной среде происходит незначительное омыление олеиновой кислоты, вызывающее снижение ее растворимости, и следовательно, флотационной активности.

В случае же подачи в процесс «растворимого мыла» (олеата натрия) при понижении температуры происходят два явления: а) неполное растворение олеата «атрия в жидкой фазе пульпы; б) замедленное (или менее полное) реагирование мыла с поверхностью минерала (с образованием, по современным представлениям, малорастворимых пленок металлических мыл).

Мак-Вэн показал, что в водных растворах мыл их вещество имеет различные формы дисперсности, причем эти формы существуют одновременно в одной и той же системе.

С точки зрения флотационной активности можно выделить две группы форм существования олеата натрия в растворе:

1) недиссоциированные молекулы мыла, ионы натрия и кислотного остатка, а также продукты гидролиза мыла недиссоциированные молекулы олеиновой кислоты;

2) ассоциированные электронейтральные молекулы мыла, ассоциированные олеат-ионы и ассоциированные молекулы олеиновой кислоты.

Флотационно активной частью является мыло высокой дисперсности. Установлено, что мыла хорошо диспергируются в воде только в минимальных концентрациях. С понижением температуры ухудшается растворимость мыл в воде, частицы их начинают агрегироваться с образованием комплексов (мицелл) вследствие ассоциации высокомолекулярных жирных цепей у олеата натрия и олеиновой кислоты.

Нежелательное структурообразование облегчается повышением концентрации мыла в воде, так как в этом случае возрастает вероятность сближения и соприкосновения мицелл.

В обычных условиях мицеллообразоваиие происходит при концентрации мыла около 250 мг/л. Однако критическая концентрация мицеллообразования с понижением температуры резко падает. При низких температурах ассоциация молекул и ионов собирателя начинается даже в очень разбавленных растворах, какими являются флотационные системы.

Более полный перевод олеиновой кислоты и ее мыл в достаточно высокодисперсное состояние при низких температурах возможен:

1) повышением растворимости собирателя благодаря применению различных органических растворителей (спирта, керосина, бензина и пр.);

2) изменением способа приготовления раствора мыла в воде.

В первом случае, неоднократно испытывавшемся, имеется крупный недостаток в связи с необходимостью подачи в процесс значительного количества ненужных флотационных добавок. Спирт, керосин и аналогичные растворители искажают собирательное и пенообразующее действие реагента, часто ухудшая селективность процесса. В ряде случаев таким приемом можно повысить эффективность флотации при небольшом понижении температуры пульпы (до 12—15°).

Более перспективным представляется путь изменения способа приготовления раствора мыла в воде. Известно, что растворимость зависит не только от химического состава мыла, но и от способа приготовления раствора (особенно в отношении температуры, разбавления и механического воздействия). После ряда изысканий было установлено, что наилучшие результаты получаются при следующем способе подготовки раствора. Олеиновая кислота постепенно подается в небольшой объем энергично перемешиваемого горячего щелочного раствора в присутствии малого количества соснового масла. Раствор подается в холодную пульпу в нагретом виде.

При таком методе приготовления раствора:

1. Высокая температура позволяет хорошо диспергировать максимальное количество полностью омыленной олеиновой кислоты. При снижении температуры раствора с перенесением его в холодную пульпу резко уменьшается концентрация мыла, что замедляет структурообразование. Поддержание высокой температуры до момента подачи реагента в пульпу предотвращает старение раствора (образование и рост ассоциированных комплексов).

2. Присутствие небольшого количества соснового масла улучшает и. главное, закрепляет процесс тонкого диспергирования олеата натрия. Из коллоидной химии известно, что мыла и масла являются хорошими взаимными эмульгаторами. Скорости и полноте растворения мыла способствует начальное тонкое его эмульгирование (по Генри, диаметр частиц эмульсий мыл равен 1—2 u). Чтобы создать устойчивые, относительно концентрированные эмульсии, требуются стабилизаторы, препятствующие коалесценции эмульсии и понижающие поверхностное натяжение на границе раздела эмульгируемое вещество — среда.

С точки зрения термодинамики в этом случае снижается возможность использования свободной поверхностной энергии для производства работы коалесцинции. Ребиндер считает, что масло, адсорбируясь на частицах олеата натрия, «надстраивает» углеводородные цепи молекул мыла в агрегатах, связываясь с ними молекулярными силами.

Особенно важно деструктурирование раствора сосновым маслом в случае охлаждения раствора (при подаче его в холодную пульпу). В этом случае сосновое масло препятствует структурообразованию, возникновению и укрупнению мицелл мыла, чем улучшается использование собирателя.

3. Энергичное механическое перемешивание раствора вызывает его гомогенизацию — придание однородности размерам частиц мыла. Растворимость в значительной мере зависит от дисперсности частиц не только вследствие возрастания удельной их поверхности, но и вследствие ослабления молекулярных связей с увеличением кривизны поверхности. Раствор, ненасыщенный по отношению к мелким частицам, может оказываться пересыщенным по отношению к крупным. В случае наличия неоднородности размеров более крупные частицы растут за счет растворени более мелких. Это явление применительно к случаю раствора мыла в воде наблюдалось Зигмонди и Бахманом. Они отмечали, что при охлаждении водного раствора олеата натрия нитеподобные структуры, причем более толстые нити растут за счет более тонких. Гомогенизация мыла увеличиваеат полноту перевода его в высокодисперсное состояние.

Проверка высказанных теоретических положений проводилась на плавиково-шпатовой руде, при флотации которой было получено содержание полезного минерала и концентрате 85—90% (при извлечении этого минерала в концентрат 80—85%).

При флотации неизмененной олеиновой кислоты при понижении температуры пульпы с 20 до 8° извлечение снижалось с 85—90 до 40—50% (рис. 150).

Применение деструктурированной описанным методом олеиновой кислоты позволяет сохранить высокое извлечение при понижении температуры даже ниже 5—6° (более низких температур пульпы на фабриках ожидать нельзя).

Таким образом, устраняется основное отрицательное свойство собирателей типа жирных кислот. Этот метод подготовки олеиновой кислоты, вероятно, может быть (после уточнения) распространен и на другие собиратели.

Промышленные испытания подтвердили эти лабораторные исследования: на Лянгарской обогатительной фабрике кондиционирование олеиновой кислоты указанным способом позволило проводить флотацию без подогрева при температуре 14—15°. При этом извлечение не только не снизилось, но даже повысилось на 2—4%.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: