Файл: Глембоцкий В.А. Флотация учебник.pdf

о

II

Как видно, монотиокарбонат имеет в своем составе группу — С — , которая обладает большим сродством к воде. Соли монотиокарбона­ тов образуют с ионами тяжелых металлов сравнительно хорошо растворимые соединения. Практика показывает, что монотиокарбо-

О

II

наты — весьма слабые собиратели. Введение серы в группу — С — вместо кислорода резко усиливает собирательную способность, и ксантогенаты являются уже весьма сильными собирателями.

Превращение дитиокарбоната (ксантогената) в тритиокарбонат вследствие введения третьего атома серы вместо кислорода, связан­ ного с радикалом, увеличивает собирательное действие реагента, но в значительно меньшей степени, чем при введении второго атома серы.

Введение серы вместо кислорода в карбонаты приводит к сни­ жению их сродства к воде, увеличивает устойчивость этих соедине­ ний по отношению к воде, повышает прочность связи аниона собирателя с катионом кристаллической решетки минерала.

связь солидофильной группы с кристаллической решеткой минерала. Фосфор, представляющий центральное ядро солидофильной группы дитиофосфатов, будучи пятивалентным, смещает электронное облако серы по направлению к центру молекулы сильнее, чем угле­ род в ксантогенате. Вследствие этого энергия связи фосфора с серой в дитиофосфате (по сравнению со связью углерода с серой в ксанто­ генате) усиливается, а связь серы с катионом кристаллической ре­ шетки ослабляется. Этим объясняется повышенная растворимость и пониженная собирательная способность производных дитиофос- <рорной кислоты по сравнению с соответствующими ксантогенатами, хотя структура и состав солидофильных групп ксантогенатов и ди-

тиофосфатов вместе с тем имеют и много общего.

При различиях в солидофильных группах энергия связи ионов собирателей с катионами кристаллической решетки минерала может изменяться в более широких пределах. В соответствии с этим будет изменяться и собирательное действие реагентов. Так, например,

S6

R—S—Me следует учитывать, что связь серы и углерода в ксантогенате прочнее, чем в меркаптиде. Если исходить из теории так называемой дробной валентности, то у меркаптида между углеродом и серой имеется одинарная связь, а у ксантогената более сильная — полуторная. Вследствие этого у меркаптида смещение электронного облака серы по отношению к углероду меньше, а связь солидофиль­ ной группы с катионом решетки минерала прочнее, чем у ксанто­ гената. Практика флотации показывает, что меркаптиды являются

На взаимодействие минералов с собирателем значительное влия­ ние оказывает концентрация последнего, место загрузки собира­

в и я с о б и р а т е л я с м и н е р а л о м и ф о р м и р о в а н и я а д с о р б ц и о н н о г о с л о я . Одно время существовало мнение о том, что избыток собирателя всегда ухудшает результаты флота­ ции. Работы советских исследователей [94] показали, что в отноше­ нии ксантогенатов это не соответствует действительности.

Окончательное значение краевого угла смачивания достигается тем быстрее, чем короче углеводородная цепь собирателя и чем выше концентрация последнего.

При применении ионогенных собирателей продолжительность контакта пульпы с собирателем невелика и составляет в среднем от 2 до 10 мин. Она определяется экспериментально для каждого кон­ кретного случая. Малорастворимые и трудноэмульгируемые собира­ тели требуют более продолжительного контакта с пульпой.

Для обеспечения надлежащей эффективности собирательного действия реагента большое значение имеет правильно выбранное место загрузки реагента в процесс. Это должно быть сделано с уче­ том специфических особенностей руды и применяемого реагента.

Воздействие собирателя на свежеобнаженные грани минеральных частиц при необходимости достигается загрузкой собирателя в цикл измельчения руды (например, в мельницу).

Длительный контакт минералов с реагентом производят в спе­ циально устанавливаемом контактном чане. Объем контактных чанов и их число зависят при этом от заданной продолжительности кон­ такта собирателя с пульпой, предварительно устанавливаемой экс­ периментально. Для быстродействующих ионогенных собирателей при их весьма активном взаимодействии с минералами загрузку осу­ ществляют непосредственно во флотационные машины. Практикуется как порционная (дробная) загрузка собирателя (в несколько приемов), осуществляемая последовательно по ходу процесса, так и единовре­ менная. Каждый из указанных способов загрузки имеет свои пре­ имущества и недостатки, выявляющиеся в разной степени для раз­ личных руд и условий ведения процесса.

Расход собирателя колеблется в широких пределах. Для сульфгидрильных собирателей (ксантогенатов, дитиофосфатов) расход при флотации обычно колеблется в пределах 20—200 г/т; для мыл и жир­ ных кислот расход увеличивается до 0,2—0,5 кг/т. Если же жир­ ные кислоты применяются в смеси с нейтральными маслами (угле­ водородами), их расход значительно снижается.

Избыток собирателя нежелателен, так как при повышенном рас­ ходе снижается селективность его действия и содержание флотиру­ емого минерала в концентрате падает, происходят нарушения нор­ мального хода флотационного процесса — воздушные пузырьки перегружаются минеральными частицами, что препятствует нормаль­ ному ходу минерализации пузырьков; при слишком быстрой и энер­ гичной минерализации и флокуляции происходит увлечение в пен­ ный продукт частиц минералов пустой породы.

Различия в крупности частиц отражаются на условиях минерали­ зации воздушных пузырьков и тем самым на скорости флотации. Крупность частиц накладывает отпечаток и на взаимодействие ми­ нерала с реагентом. Применительно к сульфидным минералам влия­ ние крупности частиц на взаимодействие с собирателем определяется тем, что мелкие частицы окисляются скорее и значительнее крупных.

Поскольку с уменьшением крупности частиц сульфидных мине­ ралов скорость и интенсивность окисления их возрастают, а также увеличивается количество продуктов окисления, переходящих в рас­ твор и активно взаимодействующих с собирателем в жидкой фазе,

С уменьшением размера частиц минерала усиливается переход минералов в раствор и скорость их растворения. Это может приво­ дить к накоплению в пульпе так называемых неизбежных ионов, поглощение которых минералами приводит к сглаживанию их при­ родных физико-химических различий, понижает селективность их разделения и снижает качество концентрата, увеличивает непроиз­ водительный расход собирателя.

Влияние температуры на взаимодействие собирателя с минера­ лами не является значительным. Однако, если при флотации приме­ няют малорастворимые в воде реагенты или применяемые собиратели медленно взаимодействуют с минералами, повышение температуры улучшает технологические показатели и позволяет снизить расход реагента.

На основании приведенных в данном разделе сведений о взаимо­ действии минералов с ионогенными собирателями можно сформули­ ровать следующие основные требования, которым должен удовлет­ ворять всякий ионогенный собиратель, рекомендуемый к практиче­ скому применению:

1)молекулы собирателя должны отличаться гетерополярным строением;

2)солидофильная группа собирателя должна обеспечить проч-

98

ное и избирательное закрепление реагента на поверхности флотиру­ емых минералов;

3) углеводородная (аполярная) группа молекулы собирателя должна иметь длину, обеспечивающую достаточное собирательное действие на флотируемые минералы; слишком большая длина аполярной группы приводит к снижению растворимости реагента и из­ бирательности его действия на минералы, а также является нежела­ тельной по экономическим соображениям;

4) собиратель должен быть по возможности нетоксичным, доста­ точно хорошо растворяться в воде, иметь стабильный состав, а также

Практика флотации показывает, что совместное применение двух или более собирателей может улучшить технологические показатели. Систематические исследования эффективности сочетаний собирателей,

В. А. Глембоцкому и Г. М. Дмитриевой). Расход ксантогенатов 50 г/т; соснового масла 40 г/т. Мъ и Ма — соответственно грамммолекулы этилового и амилового ксантогенатов:

1 — амиловый ксантогенат; 2 — смеси этилового и амилового ксантогенатов

ведущиеся с 1950 г. в ИГД АН СССР, показали, что совместное дей­ ствие двух собирателей может несколько увеличить скорость флота­ ции, повысить извлечение минерала в пенный продукт и позволяет снизить расход реагентов (по сравнению с применением каждого из этих реагентов порознь) [31, 33, 163].

Эффективность сочетаний собирателей показана на рис. 27 и 28. Первый пример относится к сочетаниям этилового и амилового ксанто­ генатов, имеющих одинаковые солидофильные группы, но отлича­ ющихся длиной углеводородных цепей; второй — к парным сочета­ ниям этилового и амилового ксантогенатов с изопропилдитиофосфатом (различные солидофильные группы и разная длина углеводо­ родных цепей). Из этих данных следует, что смеси слабого и силь­ ного собирателей (например, этилового и амилового ксантогенатов) позволяют получить более высокое флотационное извлечение, чем

может дать применение одного сильного собирателя в тех же усло­ виях. Эффективность сочетания особенно заметна при малых расхо­ дах реагента. Так, например, при флотации галенита этиловым, амиловым ксантогенатом и их смесями при расходе 50 г/т каждого из них и при том же расходе смеси, было получено следующее извле­

чение в концентрат:

Рис. 28. Повышение эффективности флотации галенита (—0,150 + 0,043 мм) с применением сочетаний ксантогенатов с изощюпилдитиофосфатом (по В. А. Глембоцкому п Г. М. Дмитриевой). Расход собирателей 100 г/т; соснового масла 40 г/т. Мэ, Ма, Мд — соответственно грамм-молекулы этилового и амилового ксантогенатов и изопропилдитиофосфата:

1 — этиловый ксантогенат; 2 — смесь этилового ксантогената с дитиофосфатом; з — смесь амилового ксантогената с дитиофосфатом; 4 — амиловый ксантогенат

В этих опытах скорость перехода минерала в пенный продукт за первую минуту флотации была в 4—5 раз выше, чем при индивидуаль­ ном применении тех же реагентов. Еще более показательные резуль­ таты по извлечению достигаются при сочетании резко отличающихся по составу и свойствам собирателей, например, олеата натрия и бути­ лового ксантогената (расход собирателей и их смеси 75 г/т) при фло­ тации сильноокисленного галенита:

При флотации труднообогатимой каолинизированной медной руды содержащей около 1 % меди, при применении сочетаний этилового — амилового, этилового — бутилового и метилового — этилового ксан­ тогенатов (расход 75 г/т) было достигнуто снижение извлечения меди

100