Заграничные пенообразователи

31.07.2018
1-я группа — сосновое масло


К этой группе относится целый ряд флотационных реагентов, отличающихся как способам приготовления, так и некоторым различием в их использовании.

Представителями этой группы являются обычно применяемые в настоящее время в заграничной практике продукты двух американских фирм: сосновые масла марки ONS (Дженераль Навал Сторс компани) и марки Геркулес (Геркулес Паудер компани).

Начнем с описания сосновых масел марки GNS.

1. Сосновое масло № 5 паровой очистки является одним из наиболее широко распространенных сосновых продуктов за границей, а также частично применявшимся на ряде наших фабрик. Это типичный стандартный вспениватель.. По нему принято устанавливать пенообразующие свойства других пенообразователей. Оно является продуктом сухой или паровой перегонки некоторых американских сосновых, и еловых пород.

Сосновое масло при сухой перегонке кипит при 200—350° С (удельный вес 0,915), а при паровой очистке — при 150—200° С (удельный вес 0,942). Цвет соснового масла светложелтый. Оно слегка летуче и является легкоподвижной жидкостью с приятным ароматическим запахом. Растворимо в спирте, эфире, хлороформе и скипидаре; слегка растворимо в воде. Хранится в железных запаянных бидонах или в стеклянных бутылях. В пожарном отношении огнеопасно. Помимо флотации используется в парфюмерии и медицине.

Согласно данным Таггарта, если смешать одну часть соснового масла с 4 000 частями воды, то масла растворится всего 79%. Средний расход во флотации соснового масла можно принять равным около 60 г/т руды.

Широкое распространение соснового масла при флотации объясняется тем, что образуемая в его присутствии пена обладает особенно благоприятными для обогащения свойствами: она объемиста, мелкопузыриста, равномерна; кроме того, ей присуща замечательная способность помогать вспениванию частиц полезных минералов и, наконец, она легко разрушается. Избыток; соснового масла способствует переходу в пену минералов пустой породы. Это свойство является общим недостатком всех масел. В случае избытка масла пузырьки пены не увеличиваются, а наоборот, становятся очень мелкими и тонкостенными.

Сосновое масло редко применяется без употребления других реагентов, так как оно не обладает собирательными свойствами (см. выше табл. 4). Если встречающаяся в рудах пустая порода, содержащая графит, тальк, глину или сланцы, препятствует флотации в получении кондиционных концентратов, то в таких случаях можно удалить мешающие обогащению минералы путем флотации в присутствии одного только соснового масла.

В состав соснового масла, как и других продуктов перегонки хвойных деревьев, входят разнообразные производные особого класса углеводородов, терпенов, общий состав молекулы которых C10H16.

В настоящее время установлено, что активной частью сосновых масел при флотации являются спирты, образующиеся из многих терпенов путем присоединения молекулы воды, — так называемые терпинеолы или терпенолы, общий состав молекулы которых C10H17OH. Благодаря резкой аполярности группы C10H17 эти спирты являются весьма сильными поверхностно-активными веществами. Они трудно растворимы в воде, сильно понижают поверхностное натяжение ее и, таким образом, способствуют распаду воздуха на мелкие пузырьки и образованию во флотационных машинах обильной и прочной пены.

2. Сосновое масло №4 сухой перегонки не нашло широкого распространения.

3. Масло сосновой коры № 8 — почти бесцветная, подвижная жидкость с сильным запахом смолы. При отстаивании цвет переходит в темнокрасно-коричневый. Это масло является сложной смесью углеводородов, уксусной и других органических кислот и соединений сосновой смолы. Удельный вес его 0,970. Оно растворимо в эфире, хлороформе и скипидаре. Применяется во флотации и для медицинских препаратов. Хранится в цистернах и деревянных бочках. В пожарном отношении огнеопасно; однако, особым правилам перевозки по железным дорогам, как и масло № 5, не подчинено.

Масло сосновой смолы является сильным пенообразователем и применяется при коллекторах, не обладающих пенообразующими свойствами. Несмотря на то, что это масло иногда дает хорошее извлечение, особенно при окисленных рудах, все же оно имеет тот недостаток, что уносит в пену много шлама пустой породы, так что его применение может вызывать необходимость добавки жидкого стекла (см. ниже).

4. Масло очищенной смолы Na 9 аналогично таковому марки N° 8 и не нашло широкого распространения.

5. Сосновая смола № 14 — густая вязкая жидкость темнокоричневого цвета с характерным запахом дегтя; требует для контакта энергичной агитации и даже повышенной температуры пульпы.

6. Реконструктивные пульпы или видоизмененные сосновые масла обычно приготовляются путем введения до 25% серы. Так, например, способ приготовления состоит из смешивания мазута в количестве 84%, соснового масла № 5—12% и чистой серы в порошке — 4%. Смесь нагревается при температуре 121,4°С при давлении в 0,53 ат, причем ее томят 4 часа под нагреванием и медленно, в течение 4—12 часов, охлаждают.

Приготовленный описанным способом реагент может сохраняться без разложения в течение нескольких месяцев.

Во флотации такие реагенты ведут себя подобно слабым осернителям, причем пенообразующие свойства уменьшаются с увеличением содержания серы. Коллекторные свойства этих масел значительно выше, чем у обыкновенных сосновых масел паровой очистки, увеличиваясь с повышением содержания серы.

Эти масла нашли применение при флотации окисленных минералов, поступая в пульпу вместе с сульфидизирующими реагентами; они ускоряют флотацию, давая повышенное извлечение, однако, расход их выше, чем обыкновенного соснового масла № 5.

Пример 33. Разберем по данным нижеприводимой таблицы относительную стоимость в копейках (золотом) за 1 л различных марок сосновых масел G. N. S. (Нью-Йорк, данные 1927 г.).

Перейдем к разбору масел марки Геркулес.

1. Ярмор — сосновое масло паровой очистки, высшего качества; является пенообразователем, дающим обильную, но мелкозернистую пену. Оно часто употребляется в смеси с густыми маслами-собирателями в пропорции 15 : 85. По действию оно аналогично сосновому маслу № 5 и также имеет широкое распространение.

2. Pемо — сосновое масло паровой очистки, почти аналогично предыдущему, однако, не получило большого распространения.

3. Флото — сосновое масло паровой очистки, еще менее чистый сорт, чем марки Ремо. Нашло применение, например, для флотации некоторых мексиканских серебряных руд.

4. Сенчури — реконструктивное масло, нашедшее применение, например, на некоторых аризонских медных фабриках.

5. Pизор — тяжелое масло паровой очистки; является самым густым из дестиллатов сосновой смолы. Помимо пенообразующих обладает и коллекторными свойствами и применяется в смеси с густыми коллекторными маслами в пропорции 35 : 65.

6. Тароль — сырая сосновая смола, по качеству аналогична реконструктивному маслу сосновой смолы. Пена состоит из больших вязких пузырей.

Пример 34. Разберем сводные данные по спецификации масел марки Геркулес.

Разберем еще несколько других масел.

1. Терпинеол C10H17*ОН — бесцветная жидкость запаха сирени. Удельный вес 0,923—0,954. Терпинеол растворим в спирте и эфире, но не растворим в воде. Получается при нагревании терпингидрата с фосфорной кислотой. Температура кипения 217—219° С. Сохраняется в стеклянных бутылках. В пожарном отношении безопасен и особым правилам перевозки по железным дорогам не подчиняется. В качестве пенообразователя нашел применение только при лабораторных научных исследованиях по флотации и в парфюмерии, так как для промышленных целей является слишком дорогим реагентом.

2. Флотол — германский пенообразователь, состоящий из эфирных масел и синтетических продуктов терпенового ряда. Флотол имеет довольно устойчивый состав, бесцветен, обладает скипидарным запахом. Удельный вес его 0,95. По пенообразующей способности аналогичен сосновому маслу и в некоторых случаях дает более селективное разделение минералов. Благодаря своей дешевизне применяется на ряде европейских фабрик.

2-я группа — продукты разгонки древесных и каменноугольных дегтей


Здесь рассмотрим два вида продуктов — крезолы и креозоты или креозотовые масла.

1. Крезол (крезоловая или крезиловая кислота) с общей формулой CH3*C6H4*ОН является продуктом перегонки каменноугольного дегтя, содержащим фенолы C6H5*ОН. По пенообразующим свойствам немногим уступает сосновому маслу. Жидкость бесцветная до желтоватой окраски, с запахом фенола. Крезол ядовит. Удельный вес его 1,0419. Он растворим в спирте, эфире, хлороформе и отчасти в воде. Хранится в железных бидонах. Неогнеопасен и на него не распространяются особые правила железнодорожной транспортировки. На рынке крезолы встречаются в самых разнообразных смесях.

Наиболее распространенным реагентом этого рода следует признать крезиловую кислоту или трикрезол, представляющий собой сырой крезол, содержащий все изомеры крезола (орто, мета и пара) в различных пропорциях вместе с фенолом и высшими гомологами (например, ксиленолом (CH3)2*C6H3ОН. Трикрезол является продуктом фракционированной перегонки среднего каменноугольного масла; кипит при температуре от 190 до 230° С; по цвету является темнокрасным и даже черным маслом. При работе с ним необходимо принимать меры предосторожности против ожогов кожи. Исследованиями показано, что главное действие крезиловой кислоты зависит от присутствия в ней метакрезола.

Как флотационный реагент, крезол, помимо хороших пенообразующих свойств, обладает еще заметными собирательными свойствами. Он характеризуется хрупкой, непостоянной пеной с мелкими пузырьками. Macлa, содержащие в себе достаточное количество крезиловой кислоты, обычно являются хорошими коллекторами, хотя и уступают стандартным коллекторам, например, тиокарбанилиду, ксантату или аэрофлоту.

Крезиловая кислота нашла известное применение при флотации свинцовых и цинковых минералов, а также угля. На понижение флотации пирита она влияет более заметно, чем сосновое масло, поэтому ее применяют при селективной флотации пиритсодержащих руд.

По данным 1928 г., средний расход крезиловой кислоты в Америке составил 70 г/т руды и она была использована в количестве 40% всех примененных пенообразователей.

2. Ко второй группе относятся креозоты (креозотовые масла), являющиеся продуктами перегонки содержащих фенолы дегтей (обладающих кислыми реакциями), получаемых из каменных и бурых углей или из дерева (главным образом из пихтового и букового).

Точка кипения креозотов лежит между 150 и 300° С, причем главная фракция их переходит от 150 до 200°С.

Эти масла обладают как хорошими пенообразующими свойствами, так и в подчиненной степени — коллектирующими свойствами, которые изменяются в зависимости от исходного материала.

Пена их большей частью образует большие пузырьки, часто выносящие из пустой породы значительное количество шлама вместе с полезными минералами. Пена довольно вязкая. Если применять избыток реагента, в особенности древесного креозота, то концентраты получаются загрязненными и трудно очищаемыми.

Действующими составными частями креозотов служат фенол, крезолы, ксиленолы и гваякол HO*C6H4*OCH3.

Древесноугольные креозоты бесцветны или являются желтой маслянистой жидкостью с характерным запахом дыма. Удельный вес 1,08. Они растворимы в воде, спирте и эфире. Хранятся в железных бидонах или синих бутылях, неогнеопасны.

Каменноугольные креозоты — желтовато- до темнозелено-коричневого цвета масляные жидкости, прозрачные при 30° С и выше. Обладают специфическим запахом. Ядовиты. Часто содержат заметное количество нафталина и антрацита. Растворимы в спирте, бензоле и толуоле. Хранятся в железных барабанах и цистернах. Помимо флотации применяются в качестве дезинфицирующего средства и для пропитывания дерева (шпалы). В пожарном отношении огнеопасна. К перевозкам допускаются без особых ограничительных правил. Используются в медицине, флотации, парфюмерии и при производстве мыл.

Пример 35. Разберем по табл. 11 цены (1927 г.) некоторых стандартных продуктов GNS этой группы реагентов.

Пример 36. Разберем расход типовых пенообразователей (в г/т) для разных групп руд цветных металлов (по данным статистики работы фабрик США в 1927—28 г.).

Таким образом, мы видим, что применение древесно-угольных креозотов по расходу занимает подчиненное положение. Расход при селективной флотации на два и более концентрата увеличивается по каждому типу (например медная и медно-железная, свинцовая и свинцово-цинковая, свинцово-цинково-железная руды). Наименьшие количества расхода реагента для свинцовых руд указывают на их более легкую флотируемость по сравнению с другими минералами.

3-я группа — разные реагенты


Сюда в первую очередь необходимо отнести следующие масла:

1. Эвкалиптовое масло — бесцветная или желтоватая жидкость ароматичного (похожего на камфарный) запаха. Удельный вес 0,850—0,940. Растворимо в спирте, эфире, хлороформе и сероуглероде. Хранится в железных барабанах и стеклянных бутылях. Используется в медицине, флотации, парфюмерии и при производстве мыл. В пожарном отношении огнеопасно. При транспортировке не имеет особых правил перевозки.

Этот реагент, принадлежа к разряду эфирных масел, впервые начал применяться в Австралии, задолго до использования в Америке соснового масла. В Америке и других странах его распространению помешала сравнительная дороговизна, тогда как в Австралии оно является весьма дешевым реагентом. Оно получается при перегонке с водяным паром растительных частей (листьев) эвкалиптового дерева (разведение которого в России производится главным образом в районе Батума). При взбалтывании этого масла с 4 000 частей воды оно растворяется в количестве 68%. Оно является хорошим коллектором и вспенивателем. Флотирует сульфиды железа и цинка и, как вспениватель, пригодно для многих руд (особенно молибденовых, свинцовых и графита).

2. Камфарное масло получается из обыкновенной или японской камфары С10Н16О, добываемой в большом количестве в Японии, Формозе, и Китае. В силу этого камфарное масло в Японии заменяет сосновое или эвкалиптовое масла. Это легкая, бесцветная жидкость с характерным запахом камфары. Удельный вес 0,870—1,040. Растворимо в спирте, эфире и хлороформе. Хранится в жестяных бидонах и стеклянных бутылях. В пожарном отношении огнеопасно.

3. Эфирное масло из стеблей шалфея было рекомендовано Ральстоном в качестве хорошего пенообразующего реагента; применения не нашло ввиду отсутствия организации соответствующего производства.

4. Амиловый спирт (сивушное масло) является хорошим вспенивателем, но не нашло особого распространения из-за крайне неприятного запаха.

5. Ксилидин C6H3(CH3)2NH2. Скорее пенообразователь, чем коллектор. Применяется для усиления образования пены и растворяет а-нафтиламин. Бесцветное масло. Удельный вес 0,9184. Растворим в спирте и эфире, нерастворим в воде. Получается восстановлением нитрометаксилена.

Добавляется перед флотацией. Расход составляет 0,12—1,0 кг/т. Хранится в железных барабанах. Применяется в виде смеси X—У (см. ниже), но за последнее время вытесняется ксантогенатами.

На этом закончим рассмотрение специальных реагентов-пенообразователей, применяемых в виде приготовленных за границей продуктов для флотации, и перейдем к краткому обзору некоторых реагентов, которые возможно будет, при развитии советской реагентной промышленности, использовать для специальных целей флотации.