Файл: Глембоцкий В.А. Флотация учебник.pdf

кварца. Железо или медь при этом играют роль связующего звена между минералом и анионом собирателя. В то же время кварц хорошо флотируется катионными собирателями и без активации. Таким образом, активирующее действие ионов меди для кварца проявляется только по отношению к анионным собирателям.

В качестве другого примера рассмотрим активацию сульфидного минерала — сфалерита. Сфалерит может флотироваться сульфгидрильными собирателями (например, ксантогенатами), однако для получения удовлетворительных результатов необходимо применение ксантогенатов со значительной длиной аполярной группы и при большом расходе реагента. Водорастворимые соли тяжелых металлов (меди, серебра, свинца и др.) легко активируют сфалерит. При этом ионы меди замещают в поверхностном слое минерала ионы цинка: •Cu2 + + ZnS - + C u S + Z n 2 + .

Значительная часть ксантогената, адсорбированная неактивированньтм сфалеритом, закрепляется неустойчиво. После активации ксантогенат будет взаимодействовать уже в основном не с катионами цинка, а с заменившими их катионами меди. Образующееся при этом соединение ксантогената с медью более устойчиво к растворя­ ющему действию воды, чем соединение с цинком. Поэтому ксантоге­ нат будет закрепляться на минерале более устойчиво в водной среде. Установлено, что скорость активации сфалерита медью резко увели­ чивается с повышением температуры пульпы, однако и в обычных условиях эта скорость значительна. Легкость вхождения меди в кри­ сталлическую решетку сфалерита объясняется близостью ионных радиусов меди и цинка, а также большим сродством серы с медью, чем с цинком. При благоприятных условиях активации сфалерита ионами меди или серебра на его поверхности может образоваться медная или серебряная пленка. Это объясняется тем, что ионы -серебра и меди могут диффундировать вглубь решетки минерала.

А к т и в а ц и я ф л о т а ц и и о к и с л е н н ы х м и н е р а л о в с е р н и с т ы м н а т р и е м

и д р у г и м и в о д о р а с т в о р и м ы м и с у л ь ф и д а м и ( с у л ь ф и д и з а ц и я )

Типичным случаем активирующего действия регуляторов явля­ ется воздействие сернистого натрия и других водорастворимых суль­ фидов на окисленные минералы цветных металлов — сульфаты, кар­ бонаты и др., а также на сильноокислившиеся сульфидные минералы.

В воде сернистый натрий, как соль сильного основания и слабой кислоты, подвергается гидролизу:

Na2 S + 2 H 2 0 — > 2NaOH + H2 S;

N a O H — * N a + + O H - ; H2 S — > H + + S r T ;

SH~ — • H + + s2 -.

158

Так как константы диссоциации SH " и H 2 S весьма невелики,, а диссоциация NaOH значительна, то водные растворы сернистого натрия всегда имеют щелочную реакцию. Диссоциация и гидролизNa 2 S приводят к появлению в пульпе ионов ОН" , S H " и S2 ", кото­ рые взаимодействуют с минералами. Опыты показывают, что наи­ более сильное действие на минералы оказывают сернистый и гидро­ сернистый ионы. Действие сернистого натрия на окисленные мине­ ралы (например, малахит) приводит к резкой гидрофобизации этих минералов (рис. 46). Церуссит сразу же после сульфидизации может флотироваться без собира­ теля (подобно свежеизмельчениому галениту). Такая флотация, однако, неустой­ чива.

достаточной концентрации сернистого натрия за короткое время на поверхности окисленного минерала образуется толстый слой

Значительная толщина слоя образующегося сульфида доказы­ вается уже тем, что в результате сульфидизации изменяется внешний вид минералов. Зеленый малахит и светлый церуссит темнеют и могут приобрести даже черную окраску, характерную для сульфидов свинца и меди, образовавшихся в результате сульфидизации.

159*

При избыточных концентрациях сернистого натрия его активиру­ ющее действие переходит в депрессирующее, причем этот переход очень резок и наступает быстро.

Сульфидизация минералов, трудно поддающихся осернению, может производиться в сухом состоянии при нагреве с элементар­ ной серой. Наряду с сернистым натрием сульфидизация может осуществляться и другими водорастворимыми сульфидами.

При определенной длительности сульфидизации, происходящей в условиях перемешивания (т. е. в присутствии кислорода воздуха), сульфидная оболочка на поверхности окисленного минерала окис­ ляется, а окисление ионов S2 " и HS~ в объеме пульпы делает невоз­ можным образование нового сульфидного покрытия, и минерал ста­ новится неспособным к флотации. Согласно данным [106], при пере­ мешивании водного раствора сернистого натрия ионы серы сначала окисляются до SOI", а затем уже происходит окисление сульфид­ ного минерала:

N a 2 S + 2 0 2 = Na 2 S0 4 ;

P b S + 2 0 2 = PbS04 .

Сульфидные минералы не могут взаимодействовать с ксантотенатами без предварительного воздействия окислителя.

Поэтому, пока в пульпе присутствуют свободные ионы серы и ионы H S " , сульфидизированные окисленные минералы не могут взаимодействовать с ксантогенатом PI флотироваться. Для обеспече­ ния флотации необходимо сначала окислить ионы серы и гидросуль­ фида. При сульфидизации окисленных минералов их флотация начи­ нается на границе исчезновения сульфидных и гидросульфидных ионов из раствора, т. е. когда в пульпе появляется свободный кис­ лород и начинается его активирующее действие на сульфидизлрованную поверхность минерала.

Сульфидизация окисленных минералов сернистым натрием зави­ сит от некоторых факторов.

С ростом начальной концентрации сернистого натрия сульфиди­ зация обычно протекает быстрее. Такое действие оказывает и повы­ шение температуры пульпы. Интенсивность перемешивания пульпы влияет на механическое стирание поверхностной пленки. Имеется оптимум интенсивности перемешивания, при которой, с одной сто­ роны, обеспечивается достаточно быстрое поступление к поверх­ ности минералов сульфидизирующих ионов и, с другой стороны, не происходит существенного отслоения пленки. Щелочность пульпы не должна быть чрезмерно высокой, так как на минералах может образовываться слой гидроокиси, предшествующий сульфидизации. Обычно следует поддерживать рН = 9 -н 9,5, когда достигается высокая концентрация в пульпе ионов HS~ .

160

§ 3. Депрессирующее действие регуляторов

Большинство применяемых в настоящее время регуляторов депрессирующего действия являются неорганическими соедине­ ниями — электролитами. Их действие, используемое для повышения избирательности флотационного процесса, сложно и многообразно. По этому не представляется возможным свести все случаи депрессированияминералов к одному механизму взаимодействия депрессора

сминералами.

Впроцессе депрессирования, так же как и при активации, доби­ ваются изменения состава поверхностного слоя минерала и его состояния, причем механизм взаимодействия реагента с минералом может быть в принципе сходным для обоих процессов: образование поверхностного соединения с участием ионов регулятора; внедрение ионов регулятора в кристаллическую решетку минерала в резуль­ тате ионного обмена между минералом и реагентом с возможным образованием пленок; адсорбция ионов регулятора во внешнюю обкладку двойного электрического слоя минерала с изменением вели­ чины заряда его поверхности. В результанте химических изменений

поверхностного слоя минерала достигаются и противоположные по сравнению с активацией результаты: создание усилий, затрудня­ ющих или исключающих закрепление собирателя на минерале; повышение гидратированности поверхности минерала; вытеснение ионов собирателя с поверхности минерала ионами регулятора. В одних случаях действие регулятора распространяется на участки поверхности минерала, занятые собирателем, в других — это дей­ ствие затрагивает преимущественно участки, свободные от собира­ теля, тем или иным способом гидратируя их. В одних случаях дей­ ствие депрессора приводит к образованию поверхностного соедине­ ния или пленки, препятствующих непосредственному контакту соби­ рателя с минералом, а в других, наоборот, — к разрушению поверх­ ностного соединения, образованного раньше активатором (дезакти­ вация минералов). Важным видом депрессии является случай, когда депрессор, присутствующий в пульпе в растворенном виде, не позволяет собирателю закрепляться на минерале ввиду того, что

Практика флотации показывает, что сернистый натрий в опреде­ ленных условиях является депрессором большинства сульфидных минералов. Он активно депрессирует окисленные минералы, под­ вергшиеся предварительной сульфидизации ввиду наличия серни­ стого и гидросернистого ионов. Кварц, активированный ионами железа и меди, эффективно депрессируется сернистым натрием,

причем поверхностное соединение кварца с ионами железа или меди при этом разрушается с образованием на поверхности минерала

быть связано и с другими явлениями, происходящими в присутствии свободных ионов серы и гидросернистого иона: ионы серы по отно­ шению к сульфидным минералам являются потенциалопределяющими и по этой причине они даже при малых концентрациях будут весьма активно адсорбироваться на поверхности сульфидов, вытесняя дру­ гие ионы.

В результате адсорбции ионов серы поверхность сульфида при­ обретает значительный отрицательный заряд, препятствующий ад­ сорбции каких-либо других анионов, в том числе и анионов собира­ теля. Способностью вытеснять с поверхности минерала другие ионы обладают и гидросернистые ионы H S " .

Таким образом, депрессирующее действие сернистого натрия на сульфиды и сульфидизирующее действие сернистого натрия на суль­ фиды и сульфидизированные окисленные минералы связано с адсорб­ цией на поверхности гидросернистых ионов и ионов двухвалентной серы. Они способны вытеснять другие ионы, сообщающие поверх­ ности минерала сильный отрицательный заряд и затрудняющие закре­ пление анионов собирателя, а также препятствующие активиру­ ющему воздействию кислорода на сульфиды, без чего их флотация становится практически невозможной.

Способность гидросернистых и сульфидных ионов вытеснять с поверхности сульфидных минералов закрепившиеся на ней анионы собирателя (например, ксантогената) положена в основу разработан­ ного А. С. Коневым и Л. Б. Дебривной метода селекции коллектив­ ных свинцово-цинковых концентратов с применением сернистого натрия в качестве десорбента собирателя с поверхности сульфидных минералов (указанная способность сернистого натрия может быть использована лишь при его высоких концентрациях).

Практически использование депрессирующей способности серни­ стого натрия по отношению к сульфидам осуществляется при флота­ ции сульфидных молибденовых руд, где вместе с молибденитом содер­ жится значительное количество других сульфидов, подлежащих отделению от молибденита.

Это достигается применением сернистого натрия, который в опре­ деленных условиях депрессирует все сульфиды, кроме молибденита.

Депрессирующее действие цианидов

Цианиды широко применяют при селективной флотации медноцинковых и свинцово-медно-цинковых полиметаллических руд для депрессии цинковой обманки, пирита и некоторых медных суль­ фидов.

162