Файл: Глембоцкий В.А. Флотация учебник.pdf

лами, как калий и натрий. Но кислотные свойства спиртового гидроксила выражены весьма слабо и производные спирта, в которых водород гидроксильной группы замещен щелочным металлом (так на­ зываемые алкоголяты), разлагаются водой на спирт.и едкую щелочь.

Даже самые чувствительные индикаторы не показывают кислой реакции для спиртов.

Впротивоположность этому в карбоксильной группе кислотные свойства гидроксильного водорода резко усиливаются и наличие карбоксильной группировки в составе какого-либо соединения сооб­ щает ему ясно выраженные кислотные свойства.

Вкарбоксильной группе электронное облако смещается в напра­ влении карбонильного кислорода (связанного с углеродом двойной

связью), обладающего большим электронным сродством.

В результате усиливается связь углерода с гидроксильным кисло­ родом, а тем самым ослабляется связь гидроксильного кислорода с водородом и возникает способность последнего замещаться метал­ лом, что и обусловливает ярко выраженный кислотный характеркарбоксильной группы. По этой причине солидофильная группа кислот и их мыл способна осуществлять связь анионов этих соеди­ нений с катионами кристаллической решетки минералов и, таким образом, обеспечивать собирательные свойства мыл и органических кислот. Ниже показано стрелками направление смещения электрон-, ной плотности в карбоксильной группе органических кислот и при-^ обретение ими благодаря этому способности диссоциировать:

R - O

Однако органические кислоты жирного ряда, константа электро-, литической диссоциации которых имеет порядок 10~4 — 1 0 " Б , по сравнению с минеральными кислотами являются весьма слабыми. Они уступают по силе дитиоугольной и тем более дитиофосфорным кислотам. Ввиду этого соли карбоновых кислот жирного ряда с ще­ лочными металлами в водных растворах сильно гидролизуются и дают щелочную реакцию.

Из схемы строения солидофильной группы карбоксильных соби­ рателей (рис. 33) видно, что центральным атомом этой группы яв­ ляется углерод, с симметрично расположенными по обеим сторонам от него атомами кислорода. Исходя из низких значений констант диссоциации карбоновых кислот, можно предполагать, что химиче­ ская связь водорода с кислотным остатком (а следовательно, и связь солидофильной группы с катионом кристаллической решетки мине­ рала) у карбоновых кислот должна быть более прочной, чем у ксан­ тогенатов и дитиофосфатов.

Фактически же карбоновые кислоты и мыла значительно усту­ пают по своим собирательным свойствам ксантогенатам и дитиофосфатам. Стереохимическая модель солидофильной группы карбоксиль­ ных собирателей показана на рис. 33. Извлечение галенита в пенный

"116

продукт карбоновыми килотами с различной длиной углеводо­ родной цепи показано на рис. 34.

Результаты флотации галенита валериановой кислотой и бутило­ вым ксантогенатом показаны на рис. 35. Оба эти реагента имеют одинаковые по длине углеводородные цепи, но различные солидо- •фильные группы.

Следовательно, карбоновые кислоты значительно уступают по своей собирательной способности соответствующим сульфгидрильным собирателям. Основной причиной этого является наличие в со­

Ввиду этого эффект гидрофобизации поверхности минерала при закреплении на ней одинакового числа анионов карбоновых кислот и ксантогената (при равных по длине углеводородных цепях) должен быть ниже при применении карбоновых кислот. Отсюда становится понятным, почему низкомолекулярные карбоновые кислоты и их соли не получили применения в качестве реагентов-собирателей. Считают, что число атомов углерода в аполярной группе подобных собирателей должно быть по крайней мере не меньше 8, а лучше, если оно будет больше 12. Вместе с тем карбоновые кислоты и мыла с 18—20 и большим числом атомов углерода в аполярной группе не могут быть применены как собиратели ввиду весьма малой раство­ римости их.

Кроме того, они при обычной температуре находятся в твердом состоянии, поэтому для их эффективного применения необходимо проводить флотацию в пульпе, нагретой до температуры 40—60° С и выше.

117

Насыщенные карбоновые кислоты при обыкновенной температуре находятся в жидком состоянии при содержании в их аполярной группе меньше восьми углеродных атомов. При большем числе углеродных атомов в молекуле они находятся в твердом состоянип. Ненасыщенные кислоты вплоть до высокомолекулярных (например, олеиновой с 17 атомами углерода в молекуле) при обычной темпера­ туре находятся в жидком состоянии.

Установлено, что при флотации ряда минералов (магнетита и др.) собирательная способность карбоновых кислот увеличивается с уве­ личением степени их ненасыщенности (т. е. с увеличением числа двойных связей).

Важной особенностью карбоновых кислот как собирателей, отлича­ ющей их от сульфгидрильных реагентов (ксантогената, дитпофосфата и др.), является весьма низкая растворимость солей карбоновых кислот, образованных металлами щелочноземельной группы — каль­ цием, магнием, стронцием и барием.

Благодаря этому карбоновые кислоты и мыла являются типич­ ными и притом весьма эффективными собирателями для большинства несульфидных минералов, имеющих в качестве катиона щелочно­ земельные металлы. Однако высокая гидратпрованность карбониль­

с пятью атомами углерода в молекуле начинает, например, флоти­ ровать кальцит лишь при 8 кг/т. Для полного же извлечения мине­ рала требуется около 17 кг/т. Сульфгидрильные собиратели не про­ являют по отношению к этим минералам сколько-нибудь заметного собирательного действия. Карбоксильные собиратели могут фло­ тировать и сульфиды, но так как при этом они будут флотировать и в значительной степени минералы пустой породы, в сульфидной флотации применяют исключительно сульфгидрильные собиратели.

Для флотации окисленных солеобразных минералов цветных ме­ таллов применяют карбоновые кислоты. Однако получение высоко­ качественных концентратов сильно осложняется переходом в пену части минералов пустой породы. Поэтому карбоновые кислоты и мыла применяются для руд с относительно высоким содержанием полезных минералов. В других случаях практикуют предваритель­ ную подготовку окисленных минералов с реагентом-сульфидизато- ром и последующую флотацию этих минералов сульфгидрильнымп собирателями. В последнее время карбоксильные собиратели начи­ нают применять также при флотации растворимых в воде солей ще­ лочных и щелочноземельных металлов при условин, если флотация осуществляется из насыщенных растворов этих солей. Образование карбоксильными собирателями труднорастворпмых соединений с ионами кальция и магния крайне затрудняет применение этих реаген­ тов в жесткой воде, которая характеризуется высоким содержанием солей кальция и магния. При этом увеличивается расход собирателей и ухудшаются условия флотации всех минералов в результате осаж­ дения на их поверхности кальциевых и магниевых мыл.

118