Взаимодействие катионных собирателей с минералами

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Взаимодействие катионных собирателей с минералами

02.10.2020

Исследования, посвященные выяснению механизма собирательного действия катионных реагентов, дали много хорошо согласующихся сведений.

Катионные собиратели обратимо адсорбируются на минералах, уменьшая гидратированность их поверхности. Десорбция собирателя в большинстве случаев происходит почти полностью при промывке минерала холодной водой. Таким образом флотационно активные катионы собирателей этого типа в основном закрепляются в двойном электрическом слое, не взаимодействуя химически с поверхностью минералов.

Например, Данилова флотировала кварц лауриламином и промывала пенный продукт на фильтре водой. После этого продукт был подвергнут повторной флотации с добавлением одного терпинеола. Флотация шла крайне вяло. Еще сильней десорбция собирателя проявлялась при перемешивании пенного продукта с холодной водой, с последующей фильтрацией. Аналогичные явления были отмечены и при флотации других несульфидных минералов. Загирова исследовала десорбцию собирателей ИМ-11 и октадециламина. Навески минералов перемешивались с водным раствором реагентов, затем суспензия отстаивалась, осветленная вода декантировалась, к остатку добавлялась свежая вода и суспензия подвергалась флотации. В этих условиях флотации не было: для кварца и флюорита — после однократной промывки, для шеелита, касситерита и гематита — после двух-трехкратной промывки. Количественными опытами установлено, что взаимодействие катионных собирателей с кальциевыми минералами не сопровождается увеличением количества ионов Ca2+ в растворе, что свидетельствует об отсутствии обменной реакции.

Следует отметить, что механизм взаимодействия аминов с минералами трактуется отдельными исследователями весьма различно. Наиболее правильными представляются взгляды Даниловой и Уорка, рассматривавших взаимодействие аминов с кварцем как обменную адсорбцию, в процессе которой катион, адсорбированный минералом, обменивается на катион собирателя. Таггарт и Арбайтер считают, что в этом случае, как и при флотации солеобразных минералов, происходит обменная химическая реакция с образованием на поверхности минерала нерастворимой гидрофобной соли, состоящей из аниона минерала и катиона собирателя. Против химической фиксации катионных собирателей свидетельствует отмеченная выше очень небольшая устойчивость закрепления их на минералах. Арбайтер, Келлог и Таггарт считают, что для случаев флотации катионными собирателями металлов и их сульфидов главную роль играет образование реагентами с катионами минера лов комплексных соединений типа аммиакатов. При этом активной формой катионных собирателей являются молекулы, а не ионы амина. Очевидно, эти вопросы требуют дальнейшего исследования.

При флотации катионными реагентами температура пульпы оказывает примерно такое же действие, как и при флотации жирными кислотами и их мылами: с повышением температуры собирательным эффект возрастает. Это объясняется общими причинами, связанными с влиянием температуры на дисперсность реагентов в воде. На рис. 153 приведены сравнительные данные влияния температуры на флотацию кварца солянокислым лауриламином и апатита олеатом натрия.
Взаимодействие катионных собирателей с минералами

Влияние pH среды на взаимодействие минералов с катионными собирателями весьма значительно и носит индивидуальный характер. Подробное изучение действия этого фактора при флотации лауриламином кварца и полевого шпата показало, что в этом случае имеется явно выраженный оптимум. Отмечается известное несовпадение с влиянием pH среды на диссоциацию лауриламина в воде, описанным выше. Это может объясняться тем, что dH среды влияет на взаимодействие катионных собирателей с минералом двояко, изменяя их гидролиз (концентрацию флотационноактивных катионов собирателя) и вытесняя эти катионы ионами H с поверхности минерала Важно отметить, что в данном случае природа щелочи или кислоты, при помощи которых изменяется pH среды, не играет существенной роли. Установлено, что чем больше концентрация катионного собирателя, тем шире диапазон оптимальных значений pH среды и тем дальше он захватывает щелочную область. Это объясняется уменьшением диссоциации собирателя в щелочной среде и необходимостью компенсации убыли концентрации ионов увеличением количества собирателя.

С указанными исследованиями Даниловой хорошо согласуются опыты, проведенные с солянокислой солью ИМ-11, октиламина, октадециламина, октилпиридиния бромида, уксуснокислого и других реагентов при флотации многих несульфидных минералов (кварца, полевого шпата, флюорита, кальцита, барита, касситерита, гематита, смитсонита и др.). Поэтому приведенные выводы носят более или менее общий характер.

Иной характер имеет действие pH среды при флотации катионными собирателями сульфидных минералов. Здесь оптимум соответствует рH = 10—11. Можно предполагать, что с сульфидными минералами катионные собиратели взаимодействуют в случае нахождения в молекулярной форме. Механизм такого действия требует дополнительного изучения.

Подробные исследования Годэна и Фюрстенау при помощи измерения электрокинетического потенциала показали, что pH среды, влияя на потенциал поверхности кварца, определяет величину адсорбции ионов додециламмония. Этот механизм действия pH, не рассмотренный Даниловой, может оказаться очень важным. Близкие результаты действия pH при флотации катионными собирателями получены де Брайном, Годэном и Морроу и др.

Особый интерес для теории действия катионных собирателей и практики их применения представляет влияние различных ионов на взаимодействие этих реагентов с минералами. По этому вопросу проведено значительное количество исследований, давших в большинстве случаев хорошо согласующиеся результаты.

Согласно ранним представлениям Таггарта и Арбайтера, на действие катионных собирателей влияют катионы и анионы, составляющие флотируемый минерал. Добавление в пульпу аннона минерала должно активировать флотацию, катиона минерала — подавлять ее. Эта закономерность выводится из химических представлений: добавляемый катион должен образовывать с анионами минерала менее растворимые соединения, чем катион самого минерала. Поэтому на минерале адсорбируется не катион собирателя, а катион регулятора. Как мы отмечали, адсорбция ионов на поверхности минералов не обязательно связана с их химическим взаимодействием, поэтому данное правило не может рассматриваться как универсальное.

В ряде работ установлено, что действие неорганических катионов на флотацию несульфидных минералов катионными собирателями в основном определяется валентностью неорганических катионов. На рис. 154 приведены результаты опытов Даниловой, подтверждающие это положение. Видно, что одновалентные катионы Na+, K+ и двухвалентные Mg2+, Fe2+, Cu не оказывают заметного действия на флотацию кварца лауриламином; трехвалентные же катионы Al3+, Fe+ эту флотацию резко подавляют. Таким образом, действие катионов в данном случае обратно их действию, имеющемуся при флотации жирными кислотами и их мылами. Аналогичные результаты были получены и Загировой. С достаточным основанием можно считать, что причиной подавляющего действия катионов является то. что они занимают активные центры на поверхности, препятствуя тем самым закреплению на ней катионов собирателя. В данном случае взаимодействие неорганических катионов с собирателем в растворе с переводом собирателя в труднорастворимые комплексные соединения не играет основной роли. Это показывают следующие опыты. Кварц после контакта с раствором хлористого алюминия (200 г/г) был отфильтрован от него. Ho его флотация в свежей воде при добавлении лауриламина протекала плохо. Правда, в эттом случае была возможна десорбция части катионов Al3+ в раствор и их последующее взаимодействие с собирателем.

Для восстановления флотации минералов, подавленной миоговалентными неорганическими катионами, надо десорбировать эти катионы и связать, в растворе в малорастворимые соединения. Это было показано опытами Даниловой, поставленными по схеме, приведенной на рис. 155. Результаты опытов (рис. 156) показывают, что HF и Nа2SiF6 улучшают флотацию при определенных весьма узких их расходах, наиболее устойчивая активация происходит при добавлении NаF.

Влияние анионов при одних и тех же катионах) на флотацию полевого шпата и кварца катионными собирателями изучалось на примере NaF, Na2SiO3, Na2SiF6 и (NaPO3)6.Результаты опытов приведены на рис. 157 и 158. Наблюдениями установлено. что подавление флотации является следствием связывания добавляемыми анионами катионов собирателя в растворе.


В литературе имеются указания, что на флотацию полевого шпата лауриламином оказывает специфическое влияние фтористоводородная кислота. Данилова подтвердила это, показав различное влияние HCl и HF (рис. 159). По ее мнению, повышение флотируемости полевого шпата при больших расходах НF связано с ее взаимодействием не с поверхностью минерала, а с солянокислым лауриламином в растворе. Это взаимодействие приводит к образованию нового соединения, обладающего высокой поверхностной активностью при низких значениях pH раствора.

В настоящее время имеется много данных, свидетельствующих о том, что чаще всего наиболее флотационно активными аминами являются первичные амины. Это отмечается в ряде работ. Было найдено, что: первичные амины являются гораздо более активными собирателями окисленных цинковых минералов, чем вторичные и третичные; при флотации кварца первичные амины значительно активнее, чем вторичные; при флотации сильвинита первичные амины являются сильными собирателями, а соли четырехзамещенного аммония с тем же гидрофобным радикалом в данном случае собирателем не являются.

Сравнительная флотационная активность первичных и вторичных аминов исследована Лившицем и Мадиевым. В качестве реагентов они брали чистые октадециламин и метилоктадециламин, а также технические амины ИМ-11 и смесь аминов, полученных из жирных кислот. Минералами являлись кварц и смитсонит. Результаты флотации этих минералов при разных значениях pH среды приведены на рис. 160 и 161. Они показывают следующее. Кварц при более высоких pH флотируется лучше вторичным амином (метилоктадециламином). По мнению Лившица и Мадиева, это объясняется тем, что в первом случае вторичный амин имеет гидрофобные радикалы различной длины. Когда эти радикалы одной длины (как в реагенте ИМ-11), то вторичные амины флотируют кварц хуже, чем первичные. Смитсонит флотируется гораздо лучше первичными аминами.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: