ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ФЛОТАЦИОННЫЕ РЕАГЕНТЫ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИХ С МИНЕРАЛАМИ из "Физико-химические основы теории флотации" Возможность протекания флотационного процесса, рассматриваемого как совокупность ряда физико-химических явлений на границах раздела твердое—жидкость и жидкость—газ, обеспечивает применение специальных веществ, называемых флотореагентами. Все флотореагенты разделяют на три группы собиратели, модификаторы и пенообразователи. Собиратели и модификаторы действуют преимущественно на границе раздела твердое—жидкость, а пенообразователи — на границе раздела жидкость—газ. [c.51] Основная роль собирателей заключается в гидрофобизации поверхности минерала, что обеспечивает прилипание измельченных частиц минерала к пузырьку воздуха. В качестве собирателей применяют гетерополярные органические соединения, содержащие специфическую функциональную группировку и в зависимости от типа флотируемого минерала определенной длины углеводородный радикал. Собиратели могут быть ионо- и неионогенными соединениями, содержащими в функциональной группировке различный тип электронодонорных атомов (N, О, Р, 8 и др.), химически и физически взаимодействующих с поверхностью минерала. [c.51] Действие модификаторов, которые разделяют на подавители, активаторы, регуляторы среды, флокулянты, коагулянты и пептизаторы, значительно сложнее. Среди подавителей различают реагенты растворяющего, вытесняющего и гидрофилизирующего действия. Реагенты первых двух типов представлены в основном неорганическими продуктами, а последнего типа — преимущественно органическими соединениями. [c.51] Подавители изменяют гидрофобность поверхности минерала, что обусловливает различие их флотируемости и в конечном счете — селективность протекания процесса. Активаторы позволяют изменить свойства минералов таким образом, что на их поверхности возрастает сорбция собирателей или их поверхность становится более гидрофобной. Назначение пептизаторов, флокулянтов и коагулянтов понятно из их названия. [c.51] В качестве пептизаторов используют неорганические или органические соединения мономерного или полимерного строения, содержащие в своих молекулах заряженные атомы, а в качестве флокулянтов чаще всего — органические соединения полимерного характера. Для этой цели могут применяться также реагенты-собиратели. В качестве коагулянтов чаще всего используют соли многовалентных металлов. Роль регуляторов среды, в качестве которых выступают преимущественно кислоты, щелочи, соли слабых кислот и сильных оснований или сильных кислот и слабых оснований, в простейших случаях сводится к изменению значения pH пульпы. Однако действие модификаторов, в том числе и регуляторов среды, часто неоднозначно. [c.51] Поэтому данное деление модификаторов на подавители, активаторы и т. д., строго говоря, является условным. Такое деление подразумевает наиболее важный эффект действия реагента. [c.52] Пенообразователи, так же как и собиратели, являются гетерополярными органическими соединениями. Пенообразователи для сульфидных руд крайне мало изменяют поверхностное натяжение на границе раздела жидкость-газ (десятые доли и единицы мН м ) и практически не сорбируются твердой поверхностью. Для несульфидных руд роль пенообразователей чаще всего выполняют собиратели, которые сильно снижают поверхностное натяжение. Основное назначение пенообразователя заключается в образовании пены. Пенообразователь обусловливает стабильность пузырька, его размеры, скорость подъема, содержание воздуха в пульпе, стабильность пены и силу прилипания частиц к пузырькам. [c.52] В зависимости от целей предложены различные виды классификации реагентов по назначению [1], механизму действия [2], типу донорных атомов [3] и некоторые другие. Известно, что механизм действия реагентов определяется типом донорных атомов и может быть одинаковым, несмотря на их различное назначение, например собиратель или модификатор. Поэтому наиболее приемлемой является такая классификация, которая учитывает назначение, особенности строения и действия, определяемые донорными атомами реагента, как это представлено в табл. 1—3. [c.52] Представленная классификация реагентов с учетом их применения и типа донорных атомов позволяет прогнозировать механизм закрепления реагентов и обосновывать в ряде случаев их использование. В литературе отмечается перспективность развиваемого подхода [5]. [c.56] Сорбция реагентов на границе двух фаз может происходить как за счет химических, так и за счет физических сил [ 1]. Разница межцу этими силами заключается в том, что химическое взаимодействие соьровождается перестройкой электронных оболочек связывающихся атомов, тогда как при физическом взаимодействии атомы в молекулах сохраняют в основном свою индивидуальную структуру. Сорбция, обусловленная химическими силами, отличается большей прочностью, определяемой энергией сорбции, практической необратимостью взаимодействия, избирательностью действия. [c.57] Это уравнение строго справедливо, если гетерогенная реакция идет в одну стадию если реакция идет в несколько стадий, то предполагается, что равновесная концентрация промежуточных соединений примерно постоянна, т.е. не зависит от общих (исходных) концентраций взаимодействующих соединений. [c.58] Так как гетерогенная химическая реакция идет в сторону образования более прочных соединений, то, для того чтобы реакция была возможна, должно быть выполнено условие / 2 если сорбируется новое соединение на твердой поверхности в жидкости. [c.58] В том случае, когда химическое взаимодействие флотационного реагента с минералом ограничено пределами монослоя, процесс представляет химическую адсорбцию, сокращенно называемую в литературе по флотации и в ряде других источников хемосорбцией. При образовании новой фазы скорость сорбции зависит от скорости химического взаимодействия и скорости диффузии через слой продуктов взаимодействия и определяется скоростью более медленного процесса. Естественно, что гетерогенная химическая реакция по сравнению с хемосорбцией — более длительный процесс, самотормозящийся в том случае, если продукты взаимодействия не отслаиваются. [c.58] В результате хемосорбции неизоморфных ионов образуются поверхностные соединения, являющиеся как бы зародышем новой твердой фазы. Эти соединения, очевидно, изменяют значение произведения растворимости поверхностного слоя минерала, и, возможно, эти изменения зависят от плотности сорбционного слоя. Хемосорбция может происходить при сколь угодно малой концентрации сорбирующихся ионов, тогда как гетерогенная химическая реакция происходит лишь в растворе ионов, насыщенном по отношению к вновь образуемой новой фазе. [c.58] В настоящее время развиваются представления, рассматривающие хемосорбцию с позиций образования поверхностных координационных соединений, связь в которых осуществляется за счет перекрывания заполненной молекулярной орбитали донорного атома реагента со свободной орбиталью металла минерала [3, 4]. Для образования прочной связи необходима близость энергий и симметрии молекулярных орбиталей реагента и минерала. С этих позиций считается, что наиболее эффективным для сульфидных минералов должно быть взаимодействие с 8-донорными реагентами, т.е. с сульфгидрильными собирателями (ионогенными и неионогенными), а для несульфидных (окисленных) минералов — с 0-донорными реагентами, например оксгидрильными собирателями [3, 5]. [c.58] Благодаря неоднородности поверхности минералов экспериментальные данные по хемосорбции неизоморфных ионов редко укладьшаются в уравнение (2). [c.59] С повышением температуры скорость гетерогенной химической реакции и хемосорбции растет, а количество сорбируемого соединения, соответствующего равновесию, падает, так как процесс экзотермичен. С ростом исходной концентрации скорость и количество сорбируемого соединения растут до определенного предела в случае гетерогенной реакции — до насыщения, в случае хемосорбции — до монослоя, и если процесс далее продолжается, то он переходит в гетерогенную химическую реакцию. [c.59] Химическая реакция и хемосорбция играют очень важную роль при флотации, поскольку они охватывают область естественных изменений поверхности минералов в процессе подготовки руд к обогащению. Сюда относится окисление поверхности сульфидных минералов, приводящее к образованию поверхностных продуктов окисления, а также образование пленок гидратов окислов на поверхности некоторых минералов, например окислов железа, и взаимодействие минеральной поверхности с вводимыми в пульпу флотационными реагентами — собирателями, модификаторами флотации, регуляторами среды. [c.60] Вернуться к основной статье