Файл: Глембоцкий В.А. Флотация учебник.pdf

чительное количество нейтральных углеводородов, фенолов, произ­ водных ксилола и высших ароматических углеводородов.

Сырой крезол является очень сильным пенообразователем, если в нем содержится некоторое количество толуола и ксилола. Из трех изомеров крезола метакрезол наиболее активный пенообразователь. Крезолы токсичны и при контакте с кожей вызывают ожоги. Вслед­ ствие токсичности применение крезола систематически сокращается.

ных металлов. Он был предложен Гинцветметом. Тяжелый пиридин является техническим продуктом коксохимии. В состав тяжелых пиридиновых оснований входят кроме пиридина C 5 H 5 N и другие соединения, из которых наиболее активными с точки зрения цено­

посредственная или через какую-либо другую группу, например свойства сульфосоединений могут быть различными. Если

в радикале содержится от 8 до 12 атомов углерода, то реагенты этой группы имеют пенообразующие свойства. При числе атомов углерода более 12 реагенты уже являются собирателями. Пенообразующие свойства проявляются в щелочной среде, причем кислоты и эфиры превращаются в соответствующие соли щелочных металлов (алкилсульфаты или алкилсульфонаты натрия).

Из группы алкилсульфатов следует отметить реагенты, которые имеют хорошие технологические и экономические данные: кислый

ющий собой смесь различных химических соединений. В нем носи­ телем пенообразующих свойств является группа алкиларилсульфо­

на обогатительных фабриках США. Находят применение высококилящие побочные продукты фракции отходов от производства бути­

149

и 18—20% кетонов. Другие продукты содержат 2—4 диметилпентанол — 1,2—4-диметилгексанол-З и др. Флотация с применением в качестве пенообразователей метилизобутилкарбинола, диметилфинилкарбинола и эфиров пропиленгликоля показала, что они не уступают крезолу и сосновому маслу. Расход указанных пенообразо­

На обогатительных фабриках в США и Канаде широко приме­ няется пенообразователь «Доуфрос-250», являющийся смесью моно­ метиловых эфиров различных пропиленгликолей и отличающийся высокой эффективностью. Его получают из окиси пропилена и СН 3 ОН .

Важным достоинством синтетических пенообразователей по срав­ нению с техническими продуктами является стабильность их состава, что облегчает регулировку процесса флотации и улучшает техноло­ гические показатели.

В СССР разработаны высокоэффективные синтетические пено­ образователи ИМ-68 и ОПСБ. ИМ-68 представляет собой смесь алифатических спиртов с б—8 атомами углерода в молекуле и по­ лучается оксосинтезом. ОПСБ состоит из смеси моноэфиров полипропиленгликолей типа М СН 3 — (ОСН 2 — СН 3 ) Я — ОН и близок по свойствам, составу и способу получения американскому реагенту «Доуфрос-250»).

В последнее время получает большое распространение реагент

Т-66, предложенный и изученный С. М. Гурвичем. Этот реагент со­ стоит из смеси одноатомных спиртов пиранового и диоксанового ряда, а также двух- и трехатомных спиртов жирного ряда. Реагент Т-66 является кондиционированным продуктом производства 4,4-

диметилдиоксана-1,3 из изобутилена и формалина.

§3. Механизм действия пенообразователей

Воснове действия органических пенообразователей на флотацию лежит их адсорбция на поверхности раздела жидкость — газ.

Увеличение дисперсности пузырьков в пульпе является след­ ствием двух взаимосвязанных воздействий: улучшения диспергирова­ ния воздуха и ухудшения слияния пузырьков в пульпе. Трудно сказать, какое из этих воздействий играет решающую роль, так как измерения дисперсности пузырьков в пульпе фиксируют лишь сум­ марный эффект воздействия пенообразователей. Добавление неболь­ шого количества пенообразователей снижает поверхностное натяже­ ние воды на 1—2 дин/см. Но это может оказаться достаточным для значительного облегчения разрыва сплошности воды и тем самым для

150

дробления пузырьков воздуха на более мелкие (часть четвертая). Исследователи в основном обращают внимание на предотвращение слияния пузырьков воздуха в пульпе.

Опыты П. А. Ребиндера и К. Венстрём показали, что при отсут­ ствии поверхностно-активных веществ, адсорбированных на поверх­ ностях пузырьков, и при наличии достаточной энергии столкнове­ ния коалесценция пузырьков наступает практически мгновенно.

Молекулы пенообразователя, адсорбируясь на пузырьке воздуха, повышают устойчивость гидратных слоев оболочек пузырьков бла­ годаря тому, что гидрофильная группировка атомов обращена в жид­ кую фазу и активно взаимодействует с молекулами воды. Это при­ водит к увеличению механической стойкости оболочек пузырьков

Рис. 43. Механизм упрочнения воздушного пузырька (покрытого адсорбционным слоем пенообразователя) при растяжении части его поверхности:

а •— пузырек до деформации (плотность адсорбционного слоя и поверхностное натяжение •одинаковы на всех участках поверхности); б — часть поверхности пузырька деформирована

и подверглась растяжению (плотность адсорбционного слоя на' деформированном участке понизилась, что увеличило поверхностное натяжение и тем повысило прочность пузырька); в— пузырек приобрел первоначальную форму

и препятствует разрушению их при столкновении пузырьков. Для коалесценции пузырьков теперь требуется приложить значительно большие усилия. В присутствии пенообразователя слияние пузырь­ ков происходит при значительно большем сближении их, чем при отсутствие реагента.

Кроме того, имеются и чисто кинетические причины повышения пенообразователями устойчивости пузырьков воздуха. Их разруше­ нию обязательно предшествует растяжение какого-либо участка поверхности. На этих участках временно уменьшается концентра­ ция молекул пенообразователя и возрастает поверхностное натяжелие, препятствующее разрушению пузырька. В дальнейшем пузы­ рек приобретает начальную форму. Концентрация пенообразователя выравнивается (рис. 43).

Влияние пенообразователя затруднением слияния одиночных пузырьков приводится в литературе [102]. Влияние концентрации различных поверхностно-активных веществ на средние размеры пу­ зырьков воздуха во флотационных машинах показано на рис. 44.

151

Замедление всплывания пузырьков в пульпе связано в основном с уменьшением их размеров. Однако имеется еще добавочное, физикохимическое воздействие на гидродинамику выплывания. При всплывании пузырьков молекулы поверхностно-активных веществ, адсор­ бированных на поверхности пузырька, сносятся жидкостью к его кор­

не может принять в кормовой части элипсоидальную форму, при ко­

тов иногда закрепляются с помощью сил Ван-дер-Ваальса на поверхности слегка окисленных природно-гидрофобных минералов

152

2.Молекулы пенообразователя могут образовывать с молеку­ лами или ионами собирателя комплексы, усиливая их собирательное действие (рис. 45) [254].

3.Пенообразователи повышают устойчивость закрепления пу­ зырьков на частицах, уменьшая капиллярное давление в пузырьках, находящееся в прямой зависимости от величины поверхностного натяжения. Вследствие этого уменьшается давление на площадь прилипания и, следовательно, сила, отрывающая пузырек от ча­ стицы.

4.Реагенты-пенообразователи в отдельных случаях могут повы­ шать дисперсность раствора собирателя в воде, что улучшает его собирательное действие. Такая своеобразная «пептизация» собира­

теля была отмечена для жирных кислот и соснового масла [106].

Рис. 45. Схема агрегирования собирателя и пенообразователя на поверхностях раздела фаз (Лейя, Шульман, 1954):

1 — собиратель; 2 — пенообразователь; М — металл

В дальнейшем была развита общая теория этого процесса, испытано большое число реагентов и этот метод доведен до промышленного применения [222].

Весьма своеобразно вспенивающее действие неорганических элек­ тролитов. Оно отчетливо проявляется при так называемой соляной флотации угля и других природно-гидрофобных минералов, а также при флотации растворимых солей. Неорганическим электролитам свойственна отрицательная адсорбция, при которой поверхностный слой воды обедняется электролитом. Его ионы стремятся уйти от поверхности вглубь раствора, оставляя на поверхности слой молекул воды с пониженной концентрацией электролита. В этом слое моле­ кулы воды поляризованы, правильно ориентированы и создают устойчивый гидратный слой с повышением поверхностного натяже­ ния. Такой слой стабилизирует пузырьки [110].

§ 4. Влияние отдельных факторов на действие пенообразователей

в воде. Кроме этого, имеются другие факторы, влияющие на эффек­ тивность пенообразующего действия реагентов.

153