Реагенты-собиратели

28.11.2019

К собирателям относятся органические вещества, разнообразные и сложные по своему составу и строению, которые закрепляются на поверхности минералов и гидрофобизируют их, способствуя увеличению сродства минералов к воздуху. В зависимости от того, в каком виде происходит адсорбция собирателей на минеральных поверхностях — ионном или молекулярном, и с учетом способности реагентов к диссоциации во флотационных условиях собиратели делятся на две группы — ионогенные и неионогенные. В свою очередь, в зависимости от того, какая часть молекулы является адсорбционно-активной — анион или катион — ионогенные собиратели подразделяются на анионные и катионные.

Анионные реагенты-собиратели, т. е. реагенты, у которых полярная часть молекулы заряжена отрицательно, наиболее широко применяются в практике флотации.

В зависимости от состава и структуры полярной части анионные собиратели подразделяются на сульфгидрильные, для которых характерно присутствие группы SH, карбоновые кислоты и их соли с щелочноземельными металлами (мыла), алкилсульфаты и алкилсульфонаты, имеющие в своем составе группы ОН или MeO.

Катионные собиратели — органические соединения, имеющие углеводородный радикал в катионе. Группа этих реагентов представлена аминами, из которых преобладающее значение имеют первичные R — NH2, и солями замещенных четвертичных аммониевых оснований.

Неионогенные собиратели также разделяются на две группы: реагенты, содержащие двухвалентную серу, и аполярные углеводородные масла.

В особую группу выделяют смолы, поскольку они представляют собой особую смесь органических веществ, часто переменного состава и различного строения, как ионогенных, так и неионогенных. Смолы, являющиеся обычно полупродуктами или отходами производства, часто обладают не только собирательными, но и пенообразовательными свойствами и применяются в практике флотации как реагенты двойного действия (собиратели-пенообразователи).

Ниже рассмотрены наиболее распространенные реагенты-собиратели.

Ксантогенаты. В СССР ксантогенаты (бутиловый, этиловый, амиловый, изопропиловый) производят смешением водного раствора щелочи (едкого калия) примерно с эквивалентным количеством спирта (в расчете на щелочь) и последующей добавкой сероуглерода
Реагенты-собиратели

Ксантогенаты обладают большой флотационной активностью в слабо- и среднещелочных пульпах при pH = 7—12. В кислых и сильнощелочных пульпах ксантогенаты разлагаются.

Ксантогенаты являются наиболее распространенными сульфгидрильными реагентами-собирателями. Они применяются при флотации практически всех сульфидных руд, окисленных руд меди, свинца и цинка и т. п. с предварительной сульфидизацией руд благородных металлов и самородной меди. Большинство сульфидных минералов не требует предварительной активации для успешного взаимодействия с ксантогенатами, однако для некоторых, например пирротина или цинковой обманки, предварительная активация необходима.

У ксантогенатов отсутствуют пенообразовательные свойства, что позволяет использовать их в качестве селективных реагентов. Кроме того, ксантогенаты не являются собирателями минералов пустой породы — окислов, силикатов, алюмосиликатов и солеобразных минералов щелочноземельных металлов.

Расход ксантогенатов при флотации сульфидных руд обычно не превышает 100 г/т. С уменьшением степени окисления поверхности флотируемого минерала и с увеличением длины углеводородного радикала ксантогената расход его уменьшается. На флотационных фабриках в процесс подают 5—12%-ные водные растворы ксантогенатов.

Ксантогеyаты являются токсичными веществами. Действие паров ксантогенатов и продуктов их разложения аналогично действию сероуглерода.

При работе с ксантогенатами необходимо соблюдать меры предосторожности. В реагентном цехе при вскрытии барабанов и растворении ксантогенатов, где возможно паро- и пылеобразование, следует обязательно пользоваться противогазами и резиновыми перчатками.

Аэрофлоты, или дитиофосфаты, представляют собой технические диарил- и диалкилдитиофосфорные кислоты и их соли

где R — ароматический или алифатический углеводородный радикал.

B настоящее время в России производится аэрофлот на основе доступного и дешевого бутилового спирта CK и сероуглерода. Образующаяся при этом бутилдитиофосфорная кислота нейтрализуется содой или поташем:

Аэрофлоты широко применяются при флотации медных минералов, особенно при селективной флотации, когда требуется отделить медные минералы от пирита. Они также используются при флотации серебро- и золотосодержащих руд. Иногда в смеси с другими реагентами, например ксантогенатом или тиокарбанилидом, их применяют при флотации свинцовых руд.

Тонкие зерна минералов лучше флотируются с применением аэрофлотов, чем ксантогенатов. В процессе обогащения медных окисленных руд по методу проф. В.Я. Мостовича более активны гидролизованные аэрофлоты, представляющие собой вещества следующего строения:

При работе с аэрофлотами необходимо строго соблюдать правила техники безопасности. Диалкилдитиофосфорные кислоты — основные компоненты аэрофлотов, обладая сильнокислотными свойствами и большой реакционной способностью, при определенных обстоятельствах могут способствовать выделению вредных газов, а при попадании на тело — обжигать кожу.

При случайном попадании в аэрофлот цианидов или сернистого натрия выделяются ядовитые газы — синильная кислота и сероводород, а при попадании в аэрофлот карбида кальция в результате разложения его и содержащихся в нем примесей (арсенидов и фосфидов) выделяются ацетилен, мышьяковистый и фосфористый водороды.

В случае попадания в аэрофлот воды при повышенной температуре (что возможно в летнее время в южных районах страны) из него выделяется сероводород. Попадание в аэрофлот навести, цемента, штукатурки и т. п. совместно с водой приводит также к выделению сероводорода. Разложение аэрофлота протекает быстрее в присутствии сильных минеральных кислот и других посторонних веществ.

Примеси пятисернистого фосфора, иногда присутствующие в аэрофлотах в виде тонкой взвеси, при взаимодействии с водой разлагаются с выделением газообразного сероводорода даже при обычной температуре.

Рабочие, открывающие люк вновь прибывшей цистерны или емкости с аэрофлотом, хранящейся на фабрике, и отбирающие пробы аэрофлота или занятые разливом его в бочки или питатели, должны работать в противогазах ввиду возможного скопления сероводорода в емкостях.

Открывать цистерны, отбирать пробы или разливать аэрофлот в бочки или питатели нужно обязательно не менее чем двум человекам.

Запрещается наливать аэрофлот в емкости, содержащие воду или какие-либо посторонние вещества. Емкость с аэрофлотом должна быть тщательно закрыта.

Аэрофлот следует предохранять от нагревания прямыми солнечными лучами, поэтому емкость окрашивают в белый цвет и помещают под крышу или навес.

В складе, реагентном отделении и на фабрике над емкостями, где хранится аэрофлот, и над питателями должны быть установлены и непрерывно работать вытяжные вентиляционные устройства такой мощности, чтобы в окружающем воздухе содержание сероводорода не превышало 0,01 мг на 1 л воздуха.

В период остановки фабрики следует очищать емкости, где хранится аэрофлот, от скопившегося в них осадка без применения воды и водных растворов. Работу по очистке емкостей надлежит производить в изолирующих шланговых или кислородных противогазах.

Меркаптобензотиазол — порошок желтого цвета, хорошо растворимый в воде в присутствии щелочи. Раствор меркаптобензотиазола в воде с едкой щелочью называют каптаксом.

В промышленности меркаптобензотиазол производится путем конденсации анилина, серы и сероуглерода по реакции

Меркаптобензотиазол наряду с собирательными свойствами обладает некоторыми пенообразующими свойствами.

Он применяется при флотации сульфидов меди и цинка, а также может быть с успехом применен при флотации окисленных свинцовых руд как самостоятельно, так н с небольшими добавками ксаптогената или аэрофлота без предварительной сульфидизации, а при стадиальной флотации окисленных медных руд — вместе с сернистым натрием. Меркаптобензотиазол можно применять при флотации окисленных или частично окисленных золотосодержащих руд. Для флотации цинковой обманки меркаптобензотиазолом необходима ее предварительная активация. В присутствии меркаптобензотиазола флотация пирита подавляется гидроокислом и ионом SH сильнее, чем в присутствии ксантогенатов.

Меркаптобензотиазол можно применять только в щелочных пульпах.

К реагентам группы карбоновых кислот и их солей относятся олеиновая кислота и ее заменители.

Олеиновая кислота представляет собой органическую одноосновную ненасыщенную жирную кислоту

Химически чистая олеиновая кислота — бесцветная жидкость, легче воды, на холоду затвердевает с образованием игольчатых кристаллов, плавящихся при температуре +14° С. На воздухе она быстро окисляется и желтеет. Поэтому техническая олеиновая кислота всегда окрашена в коричневый цвет различных оттенков.

Техническая олеиновая кислота (олеин) представляет собой смесь дистиллированных или недистиллированных, в основном жидких жирных кислот, получаемых при расщеплении жиров и масел. В технической олеиновой кислоте некоторых марок также содержатся дистиллированные нафтеновые кислоты.

Характерной особенностью олеиновой кислоты является очень низкая растворимость ее солей щелочноземельных металлов (кальция, магния, стронция и бария) в воде. Именно этим и отличаются карбоновые кислоты как собиратели от ксантогенатов и аэрофлотов, что ограничивает область их применения. Олеиновая кислота представляет собой весьма эффективный собиратель для несульфидных минералов.

Эффективность действия олеиновой кислоты зависит от температуры пульпы. Для получения удовлетворительных результатов достаточно иметь температуру 15—20° С. При температуре ниже 10° С показатели обогащения заметно снижаются. В этом случае для получения удовлетворительных результатов необходим повышенный расход реагента. С повышением температуры выше 20° С показатели флотации улучшаются и появляется возможность снизить расход олеиновой кислоты.

Олеиновая кислота обладает довольно сильными пенообразующими свойствами, благодаря чему в некоторых случаях процесс флотации проводят без добавления реагента-пенообразователя.

Обычный расход олеиновой кислоты колеблется от сотен граммов до нескольких килограммов на тонну руды.

Олеиновая кислота дозируется в процесс в натуральном виде. Иногда ее дозируют в смеси с аполярными реагентами, например с керосином. Это позволяет лучше диспергировать ее в пульпе, применять при пониженных температурах, снижать расход и повышать эффективность действия.

Применение олеиновой кислоты в щелочных пульпах, образованных содой или едким натром, равноценно применению олеата натрия C17H33COONa, представляющего собой хорошо растворимую в воде соль олеиновой кислоты. Водные растворы олеата натрия имеют щелочную реакцию.

Олеат натрия получают нейтрализацией щелочью олеиновой кислоты. При температуре до 20° С он представляет собой мягкое мазеобразное вещество от желтого до светло-коричневого цвета. Содержание жирных кислот в олеате, в том числе неомыленных и неомыляемых органических веществ, должно быть не менее 40%, неомыляемых органических веществ и неомыляемого жира (в сумме) — не более 5% массы жирных кислот.

Олеиновая кислота и олеат натрия широко применяются при флотации несульфидных и неметаллических руд, в том число руд редких металлов — вольфрамовых, молибденовых, бериллиевых, литиевых, оловянных и др.

Талловое масло является побочным продуктом производства целлюлозы и состоит главным образом из высших жирных и смоляных (канифольных) кислот, суммарное содержание которых колеблется от 32 до 62%. Присутствие в сыром талловом масле заметного количества смоляных кислот в большинстве случаев неблагоприятно сказывается на его флотационных свойствах, поэтому из него посредством вакуум-ректификации выделяется фракция, обогащенная высшими жирными кислотами (ЖКФТМ) при содержании в них смоляных кислот не более 3,5%. Эта фракция является более флотоактивной, чем сырое масло, действует более эффективно, чем техническая олеиновая кислота при пониженных температурах пульпы, поэтому при работе с ней совсем не требуется или требуется меньший подогрев пульпы, чем при работе с олеиновой кислотой. Кроме того, ЖКФТМ превосходит олеиновую кислоту по собирательному действию и не уступает ей но селективности.

ЖКФТМ может применяться при флотации флюоритовых, баритовых, апатитовых, вольфрамитовых и других руд.

Алкилсульфаты представляют собой щелочные, преимущественно натриевые, соли алкилсерных кислот, имеющих структурную формулу

Кальциевая и магниевые соли алкилсульфатов более растворимы в воде, чем соответствующие соли жирных кислот, что позволяет эффективно использовать их независимо от жесткости воды.

Алкилсульфаты с углеводородными радикалами, содержащими менее 14 атомов углерода, являются весьма сильными пенообразователями. С уменьшением длины углеводородного радикала собирательные свойства реагента ослабляются. Поэтому для получения достаточно высокого извлечения необходимо расход их увеличить. Это, как правило, приводит к обильному пенообразованию и ухудшению селекции.

Алкилсульфаты с углеводородными радикалами, содержащими более 14 атомов углерода, проявляют сильные собирательные свойства по отношению к ряду минералов-окислов и сульфидов, причем особенно сильно к окисленным минералам с щелочноземельными катионами.

Алкилсульфаты можно успешно применять при селективной флотации барита, молибденита и вольфрамита из рудной пульпы и при разделении коллективных шеелитово-баритовых и флюоритовольфрамовых концентратов.

При pH 6,8 алкилсульфат успешно флотирует флюорит, а при pH 5,3 — циркон и пирохлор.

Алкилсульфаты дозируют во флотационный процесс в виде водных растворов. Расход алкилсульфатов обычно не превышает 400 г/т.

Катионные реагенты-собиратели представлены алифатическими аминами и их солями (с полярной группой на основе аммиака) и солями четырехзамещенного аммония (с полярной группой на основе аммония).

В настоящее время применяется катионный собиратель АНП, представляющий собой водорастворимую бурую жидкость, состоящую из хлоргидратов первичных аминов RNH2*HCl, где R — радикал, содержащий 14—15 атомов углерода.

Катионные реагенты-собиратели с успехом применяются при флотации как несульфидных, так и сульфидных минералов.

В зарубежной практике флотации катионные собиратели применяются для флотации кварца из железных руд, фосфоритов, берилла, окисленных цинковых минералов и растворимых солей.

Наиболее успешно катионные реагенты флотируют силикатные минералы и кварц. Целесообразно применять катионные реагенты для отделения сульфидов от кварца, талька и слюды от полевого шпата, полевого шпата от каолина, силикатных и карбонатных минералов, хромита от оливина и т. д.

Расход катионных реагентов колеблется от 50 до 250 г/т руды.

Аполярные реагенты-собиратели, иногда называемые углеводородными маслами, представляют собой углеводородные жидкости, получаемые при переработке нефти. Эти реагенты характеризуются непостоянством состава, что обусловлено различием химического состава нефтей различных месторождений.

Основной частью углеводородных масел являются нерастворимые в воде углеводороды, в которых отсутствуют полярные группы. Они практически не взаимодействуют с диполями воды и очень слабо взаимодействуют с поверхностями минералов. Закрепление этих реагентов на поверхности минералов основано на адгезии.

Наибольшее распространение в практике флотации руд цветных металлов нашли такие углеводородные масла, как керосин, трансформаторное масло, средние индустриальные масла и их смеси с керосином при различном соотношении.

Применение углеводородных масел при флотации сульфидных монометаллических руд с использованием в качестве собирателя ксантогената позволяет улучшить флотируемость крупных частиц рудных минералов и их сростков с минералами пустой породы. Углеводородное масло подают во флотацию после обработки пульпы собирателем анионного типа, как правило ксантогенатом. Добавки углеводородных масел улучшают флотируемость шламов.

Эти реагенты применяются при флотации молибденовых, медных и медно-молибденовых руд, а также титановых, железных и других руд.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2019
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна