Общие сведения об органических реагентах-регуляторах

Обычно органическими регуляторами являются высокомолекулярные соединения (с молекулярным весом примерно 10 000—15 000). В состав этих веществ в той или иной форме входит большое количество полярных сильно гидратируемых групп (—ОН, СООН, СО, — СОН — NH2, NH, — SO3H и др). По характеристике полярных групп, во многом определяющих флотационные свойства данных реагентов. Горловский делит их на следующие классы:

а) с неионогенными полярными группами (—ОН, CO, —СОН и др.).

б) с анионными полярными группами (—COOH, —SO3H, —OSO3H и др.).

в) с катионными полярными группами (—NH2, NH и др);

г) с катионными и анионными полярными группами.

Наиболее часто при флотационных исследованиях пользуются крахмалом и его производными. Состав и строение крахмала изучены очень подробно. Его общий аналитический состав (C6H10O5)х с незначительной примесью фосфора и кремния. Продуктом гидролиза крахмала является мальтоза — стереоизомер целлобиозы. Крахмал — это смесь полиглюкозидов, цепочки которых составлены из остатков глюкопиранозы:

При быстром нагревании гигантские молекулы крахмала расщепляются на более мелкие — полисахариды того же состава, что и крахмал, называемые декстринами. Еще лучше крахмал превращается в декстрины в присутствии кислот. Слабо декстринизированный крахмал, лучше растворимый в воде, чем обычный, называется «растворимым крахмалом». Полисахариды крахмала делятся более или менее точно на две фракции — амилозу и амилопектин. Первые имеют очень мало разветвленную цепь глюкозных остатков; молекулы амилопектина представляют собой многократно разветвленные цепи глюкозных остатков. Состав крахмалов очень непостоянен и зависит от исходного сырья, условий получения и хранения.

При флотации чаще всего применяют растворимый крахмал и декстрины. Первый растворяется в горячей воде; последние — в холодной. Водные растворы крахмала представляют сложные системы, в которых часть реагента находится в молекулярно дисперсном состоянии, а часть — в виде ассоциаций молекул, обладающих меньшей устойчивостью, чем мицеллы. Свойства водных растворов крахмала во многом зависят от величины pH среды, а также от присутствующих в воде электролитов и щелочей. Крахмал связывает большое количество щелочи. Природа образующихся при этом соединений четко не установлена. Только очень небольшая часть щелочи может связываться нейтрализацией фосфорной кислоты ввиду небольшого ее количества. Возможно, щелочноземельные металлы заменяют водород.

Неионная гидратация цепей главных валентностей крахмала происходит за счет остаточных валентностей гидроксильных групп и кислородных атомов эфирной связи. Ионная гидратация мнению ряда авторов, вызывается фосфорной кислотой.

Поверхностная активность крахмала, а иногда избирательность его закрепления резко возрастают при расщеплении. Pасщепление может осуществляться гидролизом в присутствии щелочей и кислот, действием окислителей, механическим воздействием (ультразвуковыми колебаниями, перемешиванием, повышением температуры), биологическим воздействием (энзимами) и, наконец, добавлением некоторых реагентов (некаля и т. п.).

Указанное многообразие форм водных растворов крахмала далеко не всегда учитывается при исследовании его действия на флотацию. В этом смысле выгодно выделяется последняя работа Горловского.

Примером других соединений, содержащих неиогенные полярные группы, являются оксиэтилцеллюлоза, метилцеллюлоза (заменитель крахмала в текстильной промышленности), поливиниловый спирт и др. Примером соединений с анионными полярными группами являются: карбоксиметилцеллюлоза, альгиновая кислота, полиакриловые кислоты и др. Катионные полярные группы содержатся в хитозане и других соединениях. При флотации испытывались свойства таких органических регуляторов, как белки (казеин, альбумин и др.), состоящие из остатков аминокислот. Полярные группы этих регуляторов представлены —NН, —ОН, —О и др.

Особую группу представляют реагенты-дубители— танин (глюкозит дигалловой кислоты), в состав сложной молекулы которого входят фенольные гидроксилы и сульфитцеллюлозный экстракт (содержащий главным образом лигнинсульфоновую кислоту). Эти дубители легко гидролизуются в водных растворах, особенно в присутствии щелочей.

За рубежом широко применяется квебрахо (содержащим 70% таниновой кислоты), высокомолекулярные синтетические флокулянты (полиметакрилат натрия, полиакриламид и др.).