Файл: Глембоцкий В.А. Флотация учебник.pdf

Влияние водородных и гидроксильных ионов на флотацию может быть прослежено в нескольких направлениях [106, 248]. Ионы Н + и О Н " , адсорбируясь на минерале, влияют на устойчивость гидратпых слоев и, следовательно, могут лзменять гидратированность поверхности минерала. Адсорбция ионов Н + и ОН" может проис­ ходить как в отсутствии, так и в присутствии собирателя, поскольку собиратель и эти ионы могут закрепляться на разных участках поверхности минерала. Ввиду этого изменение концентрации водо­ родных ионов может привести иногда к увеличению количества закрепленного собирателя без одновременного улучшения флотацион­ ных показателей или даже при их некотором ухудшении.

Если учесть, что гидрофобность поверхности минерала, опреде­ ляющая его флотируемость, представляет суммарный эффект гидро-

Закрепление ионов водорода или гидроксила во внутренней или внешней обкладках двойного электрического слоя будет изменять электрическое состояние поверхности минерала и тем самым влиять на закрепление ионов собирателя в диффузионном слое или непо­ средственно на поверхности.

Для таких минералов, как кварц, силикаты, гидроокислы, ионы Н + и ОН" являются потенциалопределяющими, а их адсорбция весьма интенсивна, что объясняет высокую чувствительность ука­ занных минералов к изменению щелочности пульпы и значи­ тельную зависимость результатов их флотации от изменения рН пульпы.

Известь, являющаяся дешевым реагентом, наиболее широко используется как регулятор щелочности пульпы и депрессор пирита. Известь применяется в виде специально приготовляемого известко­ вого молока, представляющего суспензию частиц Са(ОН)2 в его водном насыщенном растворе [в 1 л воды при температуре 20° С растворяется 1,26 г Са(ОН)2 ]. Расход извести на обогатительных фабриках в среднем составляет 1,5—2 кг/т. Аэрация пульпы усили­ вает депрессию пирита известью.

§ 5. Пептизирующее действие регуляторов

Некоторые регуляторы используются при флотации для пептизации шламов — для ослабления их отрицательного влияния на ре­ зультаты флотации. В пептизированном состоянии шламы не флоти­ руют и меньше влияют нафлотацию частиц обычных для флотации размеров. Пептизирующим действием обладают электролиты, причем для эффективной пептизации необходимо, чтобы один из ионов элект- ролита-пептизатора был бы потенциалопределяющим по отношению к пептизируемому веществу.

173

РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ

МИНЕРАЛИЗАЦИЯ ПУЗЫРЬКОВ ВОЗДУХА ПРИ ФЛОТАЦИИ

Г л а в а I

ОБРАЗОВАНИЕ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ПУЗЫРЬКОВ

Прилипание частиц минералов к пузырькам воздуха является основным актом процесса пенной флотации. Поэтому прилипание одной из частиц к пузырьку называют элементарным актом флота­ ции. Операции измельчения руды, обработки ее реагентами, пере­ мешивания пульпы во флотационных машинах создают наиболее благоприятные условия для избирательного, быстрого и прочного прилипания частиц определенных минералов к пузырькам воздуха.

Минерализация пузырьков при флотации осуществляется двумя основными путями: при столкновении частиц с пузырьками в пульпе и при образовании на их поверхности пузырьков газов, выделя­ ющихся из раствора. Эти процессы могут быть исследованы термоди­ намическим и кинетическим методами. С помощью первого метода можно установить принципиальную возможность минерализации пузырьков. Второй метод позволяет выяснить механизм и кинетику этого процесса, т. е. установить его физическую сущность и ско­ рость. Оба метода исследования имеют свои особенности и должны применяться совместно. Второй метод является в практическом отно­ шении более ценным, чем первый.

§ 1. Термодинамический анализ возможности прилипания

частицы минерала к пузырьку воздуха

При флотации система из менее устойчивого состояния (разобщен­ ные пузырьки и подготовленные к флотации частицы) переходит в более устойчивое (агрегат минерал — пузырек). Принципиальная возможность-осуществления такого процесса может быть устано­ влена на основании второго закона термодинамики. Согласно этому закону, всякий процесс или реакция могут протекать самопроиз­ вольно только в направлении, соответствующем уменьшению свобод­ ной энергии данной системы. Свободной энергией называется та часть внутренней энергии системы, которая может быть превра­ щена в работу при постоянных температуре и объеме. Связанная же часть внутренней энергии (характеризуемая энтропией) не может

175

быть превращена в работу. Если процесс приводит к возрастанию свободной энергии системы, то дЛя его осуществления необходимо затратить работу, источник которой находится вне данной системы.

При определении термодинамическим методом возможности дан­ ного процесса рассчитывается свободная энергия системы до и после его осуществления.

При анализе возможности образования комплекса минерал — пузырек учитываемой свободной энергией системы является поверх­ ностная энергия на поверхностях раздела: твердое — газ (т — г), твердое — жидкость (т — ж) и жидкость — газ (ж — г). Количество свободной энергии определяется в этом случае суммой произве­ дений поверхностных энергий на соответствующие площади

поверхностей раздела.

Термодинамический анализ возможности прилипания частицы минерала к пузырьку при их столкновении

Основное уравнение, харак­ теризующее возможность само­ произвольного прилипания ча­ стицы минерала к пузырьку, выводится следующим образом.

Запас свободной энергии системы до прилипания частицы к пузырьку (рис. 50, а)

Этим соотношением нельзя пользоваться для расчетов, поскольку поверхностные энергии твердых тел пока не могут быть измерены.

176

быть непосредственно измерены. При равновесном закреплении пузырька воздуха на твердой поверхности из условий равновесия точки на трехфазном контакте справедливо следующее соотношение:

° V r — °"т-ж = 0"ж-г C O S в .

В этом случае силы, стремящиеся передвинуть линию, по кото­ рой пузырек контактирует с твердой поверхностью (трехфазный;

Вода (ж)

Рис. 51. Силы, действующие на трехфазный периметр смачивания

периметр смачивания), влево и вправо, взаимно уравновешиваются (рис. 51).

Тогда

Уравнения (1) и (2) показывают, что убыль свободной энергии системы тем больше, чем больше краевой угол смачивания. Другими