Файл: Глембоцкий В.А. Флотация учебник.pdf

бонизация) органического вещества и упорядочение его кристалли­ ческой структуры. Эти процессы повышают природную гидрофобность углей. Во-вторых, происходит окисление органического ве­

II

(—С—ОН) групп, активно взаимодействующих с водой и гидрофилизирующих поверхность углей. Поэтому максимальной гидрофоб­ ностью отличаются угли некоторо'й средней степени метаморфизма (коксовые и паровично-жирные). Однако и угли других марок имеют значительную природную гидрофобность (табл. 29).

Т а б л и ц а 29

Краевые углы смачивания углей разной степени метаморфизма и некоторых видов породы (по данным М. Г. Ельяшевич)*

* Измерения проводились нанесением капли.

Большое значение для флотационных свойств каменных углей имеет степень окисленности поверхности их частиц. Поверхностное окисление происходит сравнительно быстро и приводит к значитель­ ной гидрофилизации угля. Наибольшей окисленностью обладают угли, флотирующиеся на Томусинской фабрике (Кузбасс).

По сравнению с другими минералами ископаемые угли обладают очень высокой пористостью. Так, 1 г угля средней стадии метамор­ физма имеет поры с общей поверхностью 150—170 м 2 (вместо 5— 10 м 2 , обычных для рудных минералов). Эти поры очень мелкие. Около 8 0 % их имеют диаметр менее 10 мк. Эта особенность обусло­ вливает повышенную адсорбционную активность углей.

Флотационные свойства углей зависят от свойств неорганических минеральных примесей, содержащихся в них, от состава, количества и дисперсности включений минералов пустой породы (табл. 30).

Значительная часть примесей попадает в угли из вмещающих пород и прослойков — глин, песчаников и (реже) известняков. Глины в воде размокают, переходя в тонкодисперсные шламы. В результате вторичного отвердения глины переходят в аргиллиты

Т а б л и ц а 30

Классификация минеральных примесей в углях по их флотационным свойствам (по В. И. Классену)

Группа Представители Основные свойства, влияющие на флотацию

ляются от него флотацией

и теряют способность к размоканию. Часть же минеральных примесей образует тонкодисперсные включения в угле, которые практически не отделяются от него при измельчении.

Кроме этих примесей, называющихся «внешними», в углях име­ ются так называемые внутренние минеральные примеси, происходя­ щие из растительного материала, образовавшего уголь. Они настоль­ ко тесно связаны с органической массой углей, что не обнаруживаются под микроскопом. Количество таких минеральных примесей в углях колеблется обычно в пределах 1 — 2 % .

Минеральные примеси в углях в той или иной мере пропитаны углистым веществом (гумифицированы), что повышает флотационную активность минералов пустой породы и существенно затрудняет их отделение от угля. Например, углистый сланец, состоящий из тонко­ чешуйчатых глинистых частиц, густо пропитанных гумусовым ве­ ществом, имеет большой краевой угол смачивания.

Доказано, что флотация углей осуществляется с максимальной эффективностью при сочетании двух типов реагентов: поверхност­ но-активных веществ с гетерополярным строением молекул и мало­ растворимых в воде аполярных веществ.

290

Гидрофобизации является следствием ориентированной адсорб­ ции молекул реагентов на угле с закреплением полярной группы, по-видимому, с помощью водородных связей [1101;

улучшают эмульгирование аполярных реагентов; пептизируют тонкие шламы, особенно глинистые.

Эффективность действия данных реагентов зависит от характе­ ристик основных групп (табл. 31). Пока лучшие результаты полу­ чены с реагентами, имеющими в качестве полярной группы гидроксил. « При этом отмечается и лучшая пептизация тонких глинистых шламов. Гидроксилыюй полярной группой обладают пенореагент, синтети­ ческие спирты, кубовые остатки производства бутилового спирта, метилизобутилкарбинол. Аполярный радикал молекул этих реаген­ тов должен иметь оптимальную характеристику, соответствующую наибольшей поверхностной активности реагента. При применении алифатических радикалов они должны содержать 6—8 углеводород­ ных групп. Разветвление радикалов обычно усиливает их гидрофобизирующее действие.

А п о л я р н ы е р е а г е н т ы действуют находясь в капель­ ном состоянии. Они гидрофобизируют поверхность угля, повышают прочность закрепления его частиц на пузырьках. Эти реагенты обладают сильным, обычно селективным собирательным действием.

Действие аполярных реагентов зависит от их химического соста­ ва. Их флотационная активность тем выше, чем больше содери*ание углеводородов, обладающих^'высокой адсорбционной способностью (непредельных соединений, ароматических углеводородов). Изопарафиновые, нафтеновые и особенно парафиновые углеводороды нормального строения являются с такой точки зрения малоактивными. Фракционный состав наиболее активных аполярных реагентов ха­ рактеризуется максимальным содержанием компонентов, имеющих температуру кипения в пределах 170—250° С. От химического со­ става аполярных реагентов зависит также и такая их физическая характеристика, как вязкость, которая оказывает существенное влияние на эмульгирование реагентов и их собирательное дей­ ствие.

Следует остановиться еще на одном совершенно специфичном классе реагентов — неорганических солях (хлористом натрии, хло­ ристом кальции и им подобных). В соляных растворах, содержащих 1—3% соли, возможна флотация углей в отсутствии органических реагентов. При концентрации соли 0,1—0,2% удается'снизить при­ мерно вдвое расход керосина. Добавление солей значительно по­ вышает избирательность флотации, в том числе отдельных петро­ графических ингредиентов.

292