Брагина В.И., Брагин В.И. Флотационные методы обогащения

Подождите немного. Документ загружается.

Получение ксантогенатов основано на весьма быстро протекающей ре-

акции между сероуглеродом и соответствующим алкоголятом:

ROMe + CS

= RO·CS·SMe.

Реакция сопровождается выделением большого количества тепла. Прак-

тически для получения щелочных ксантогенатов применяют сероуглерод, ще-

лочь (NaOH или KOH) и спирт:

ROH + KOH + CS

= RO·CS·SK + H

Реакция сопровождается выделением воды, протекает очень быстро и

из спиртового раствора выпадает кристаллический осадок ксантогената.

Ксантогенаты обычно применяют в слабо щелочных пульпах (в кислой

среде ксантогенаты разлагаются). Сильно щелочная пульпа также не благо-

приятна для собирательного действия ксантогената поскольку гидроксильные

ионы способны вытеснять анионы ксантогената с поверхности минерала.

В кислой среде при pH=4−7:

−−

+=+

OHROCSSHOHROCSS

][

Ксантогеновая кислота очень быстро распадается на спирт и сероугле-

род:

ROCSSH = СS

+ ROH

В нейтральной и щелочной средах KX диссоциирует:

ROCSSK = ROCSS

+ K

и активно взаимодействует с сульфидом (химическая адсорбция):

PbS + 2ROCSSK = Pb(ROCSS)

+ K

В сильнощелочной среде ксантогенаты не используют, так как даже

уже закрепившийся ксантогенат десорбируется с поверхности минерала:

Pb(ROCSS)

+2KOH=Pb(OH)

+2ROCSSK

Ксантогенаты могут окисляться до диксантогенида:

2ROCSS↔2e+ROCSS-SSCOR

Последний закрепляется на поверхности сульфида (физическая адсорб-

ция).

Важной положительной особенностью ксантогенатов является отсут-

ствие у них пенообразующих свойств, что позволяет в широких пределах ре-

гулировать собирательные действия этих реагентов без нарушения процесса

пенообразования.

Ксантогенаты не проявляют никакого собирательного действия по от-

ношению к окислам, силикатам, алюмосиликатами и солеобразным минера-

лам щелочноземельных металлов. Эта особенность ксантогенатов позволяет

наиболее селективно разделять сульфиды при их флотации от минералов пу-

стой породы.

Расход ксантогенатов составляет в среднем 30–100 г/т руды.

Дитиофосфаты (соли дитиофосфорной кислоты)

Важным отличием дитиофосфатов от ксантогенатов является наличие

двух углеводородных цепей, независимо друг от друга связанных с ядром мо-

лекулы (фосфором), что объясняется более высокой валентностью фосфора

(пять) по сравнению с углеродом:

Имеются крезиловые дитиофосфаты 15, 25, 31.

Крезиловый дитиофосфат 15 представляет собой жидкость темного

цвета, являющуюся раствором дитиофосфата в крезоле:

Благодаря большому количеству свободного крезола реагент обладает

свойствами собирателя, вспенивателя и сульфидизатора.

Расход дитиофосфата составляет 10 – 100 г/т.

Диалкил- и диарилмонотиофосфаты

Имеют общую структурную формулу:

Хорошо действуют при значительно меньших pH чем ксантогенаты и

позволяют отделить сульфиды меди и цинка от пирита.

Гидролизованные аэролифты (реагенты ТФ)

Представляют сочетания монотио −и дитиофосфатов. Они являются бо-

лее избирательными собирателями тонкоизмельченных сульфидов, чем аэро-

флоты (особенно медных минералов, цементной меди и активаторованной ме-

дью цинковой обманки).

Дитиокарбаматы

Дитиокарбаматы −это органические производные дитиокарбоновой

кислоты.

− диэтилдитиокарбамат натрия

Являются более сильными собирателями, но из-за дороговизны не на-

шли промышленного применения.

Меркаптаны и тиофенолы

Это −органические производные сероводорода. Меркаптаны и тиофено-

лы в химическом отношении являются тиоспиртами и имеют общую формулу

RSH, где R −алкильный или арильный радикал.

Алкил −углеводородный радикал

Арил −ароматический (бензольный) радикал.

Являются эффективными собирателями окисленных медных минера-

лов. Широкое применение ограниченно из-за очень сильного неприятного

запаха.

СЦМ –2

Собиратель цементной меди применяется при переработки окисленных

и смешанных медных руд по комбинированному методу. Предложен Гин-

цветметом в 1959г. Получается на основе бутилового ксаногената и метил-

хлороформиата в водной или ацетоновой среде. Расход 50 – 200 г/т.

Лекция 8

План лекции:

1. Оксигидрильные собиратели [1 с.233-249, 2 с.124-131, 3 с.99-109]

2.2.2. Оксигидрильные собиратели

Это органические кислоты и мыла. Общие структурные формулы орга-

нических кислот и мыл включают в свой состав углеводородные радикалы R

и карбоксильную группу:

Эти соединения в растворе распадаются на ионы, причем гидрофобизи-

рующим ионом является анион, состоящий из углеводородного радикала R и

солидофильной группы:

Прочность связи с минералом у этих собирателей больше чем у KX, так

как у карбоновых кислот низкая константа диссоциации. По собирательным

свойствам они уступают ксантогенатам. Основной причиной этого является

наличие в солидофильной группе карбоновых кислот и мыл сильно полярной

карбонильной группы >C=O, имеющей большое сродство к воде.

Расход карбоксильных собирателей больше чем ксантогената.

Число атомов углерода в апполярной группе подобных собирателей

должно быть по крайне мере не меньшей 7, а лучше, если оно будет больше

12.

Для этих собирателей характерна весьма низкая растворимость солей,

образованных металлами щелочноземельной группы −Ca, Mq, Ba :

CaCO

+2C

COH = Ca(C

COOH)

У данной группы собирателей сильные пенообразующие свойства, рН –

щелочная.

Карбоновые кислоты и мыла, так же как и ксантогенаты, целесообраз-

нее применять в щелочной пульпе:

Рис. 2.4. Влияние pH на состояние

органической кислоты

При температуре ниже 10º результаты флотации начинают сильно сни-

жаться и это понижение, как правило, компенсируется увеличением расхода

реагента.

Характерными представителями карбоновых кислот и мыл является

олеиновая кислота и олеат натрия.

Олеиновая кислота −C

COOH.

Расход 0,2-0,7 кг/т, растворимость −20 мг/л

Олеат натрия −C

COONa.

Представляет собой хорошо растворимую соль олеиновой кислоты.

Ниже приведены заменители олеиновой кислоты.

Нафтеновые кислоты:

Они получаются при перегонки нефти и каменноугольных сланцев. Это

технические продукты.

Синтетические карбоновые кислоты получаются окислением таких

алифатических углеводородов, как керосин, парафин. Получаются кислоты с

длинной углеводородного радикала C

−C

, из бурого угля −C

−C

. Из них

можно отметить:

Окисленный рисайкл −продукт окисления фракций нефти с температу-

рой кипения 260–350ºC.

Реагент сравнительно недорогой и имеет состав:

кислотное число, мг KOH: 80−100

число омыления, мг KOH: 160−195

содержание, %

жирных водонерастворимых кислот: .35−40%

жирных водораствримых кислот: 25−30%

оксикислот: 8−18

неомыляемых: 41−55

средний молекулярный вес жирных кислот: 217

Расход 0,5−2 кг/т.

Петролатум в 9 раз дешевле олеиновой кислоты, но расход в 3-4 раза

больше.

При окислении петролатума получаются разнообразные кислородные

соединения, в том числе и жирные кислоты типа карбоновых, в количестве

42-50%.

Правильно окисленный петролатум представляет собой пластичную ко-

ричневую массу с красноватым оттенком состава:

кислотное число, мг KOH: 35−60

число омыления: 100−165

карбоновые кислоты, %: 42−50

содовое омыление, %: 60−73

неомыляемых, %: 1−3

нейтральных смол, %: 15−20

оксикислот, %: до 2

вязкость, %: 2,75−2,8

температура плавления, ºC: 57−61

Расход 0,5−3 кг/т.

Талловое (сульфатное) масло −один из продуктов, получаемых при

производстве целлюлозы сульфатным способом, представляет смесь трех

групп веществ: жирных кислот, смоляных кислот и нейтральных веществ.

Кислотное число талового масла обычно равно 140−170, число омыления

165−175, йодное число 140−160. Расход 0,5−3 кг/т.

Собиратели на основе продуктов производства синтетических и

технических жирных кислот

При окислении парафинов получаются смеси синтетических предель-

ных жирных кислот (СЖК). Отечественные заводы выпускают смеси кислот с

длинной углеводородной цепи C

−C

и C

−C

. Эти кислоты используются

для приготовления моющих средств.

КОК −кубовые остатки от производства СЖК (~80% карбоновых кис-

лот с С

−С

). Расход 3−7 кг/т.

КОС −кубовые остатки производств ВЖС (~45% солей жирных кислот

с С

−С

). Расход 2−5 кг/т.

ТЖК −побочный продукт расщепления касторового масла (~75% жир-

ных кислот). Расход 0,5−5 кг/т.

Комплексообразующий реагент ИМ-50

Реагент имеет формулу:

Представляет собой смесь натриевых солей гидроксамовых кислот

−C

. Расход составляет 150−350 г/т.

Применяется в качестве собирателя при флотации ниобий−и танталсо-

держащих, титановых, вольфрамовых и других руд.

Гидроксамовые кислоты образуют с катионами Fe, Ti, Ta, Nb более-

прочные комплексные соединения чем, с ионами кальция, что позволяет се-

лективно осуществить селективную флотацию от кальциевых минералов, по-

левых шпатов, кварца, слюд.

Соединения, образованные гидроксамовыми кислотами не разрушаются

даже 15 H серной кислотой, что позволяет осуществить селективную пере-

чистку, понижая pH.

Алкилсульфаты

Они имеют общую формулу −ROSO

H и получаются действием 66%

серной кислоты на спирт:

ROH + H

↔ROSO

H + H

Применяются алкилсульфаты для селективной флотации минералов, со-

держащих Ba, Ca, а также легкорастворимых солей (сульфаты, хлориды).

Алкилсульфаты не чувствительны к жесткости воды (расход 50−200г/т).

Алкилсульфонаты и алкиламиносульфонаты

Они представляют собой нефтянные сульфонаты с общей формулой

−RSO

H, содержат 16 и более атомов углерода.

Они применяются для флотации железных руд и минералов щелочнозе-

мельных металлов.

Лекция 9

План лекции:

1. Катионные собиратели [1 с.215-232, 2 с.118-123, 3 с.110-112]

2. Аполярные собиратели [1 с.212-214, 2 с.115-117, 3 с.113-119]

2.2.3. Катионные и аполярные собиратели

Катионные собиратели

К ним относятся амины и их соли, органические аналоги аммониевых

соединений, органические сульфониевые, арсониевые и фосфониевые соеди-

нения, в которых сера, мышьяк или фосфор замещает атом азота в аммоние-

вых соединениях, а также другие собиратели при ионизации которых углево-

дородный радикал и полярная группа остаются в катионе.

Эти собиратели относятся к ионогенным. Их отличительными особен-

ностями являются:

− гидрофобизирующим ионом является катион;

− закрепление их менее прочно чем анионных и процесс адсорбции их обра-

тим.

Наименование аминов получается от названия углеводородного остат-

ка, который замещает водород: лауриламин C

, октилами C

NH,

нафтиламин C

и т.д.

В щелочной среде с водой они образуют гидроокиси типа RNH

OH, а в

кислой −соли RNH

CL.

Соль амина находится в равновесии с исходным амином и кислотой:

RNH

CL↔RNH

+HCL

и может диссоциировать на ионы (рис.2.5.):

RNH

CL↔RNH

+CL

В свою очередь концентрация иона RNH

находится в равновесии с кон-

центрацией молекулы:

RNH

=RNH

K=2,4·10

-11

Рис.2.5. Влияние pH на состояние

катионного реагента

Практический интерес представляет лауриламин −C

, АНП–2,

АНП–14, ИМ–11.

Причинами адсорбции иона катионного собирателя могут быть:

– кулоновское притяжение иона минеральной поверхности;

– поляризация адсорбента ионом;

– неполярные силы Ван-дер-Ваальса.

Флотационная активность катионных собирателей увеличивается с

удлинением длины углеводородных радикалов. Однако, после 24-26 атомов

углерода действие их ослабевает.

Обычно применяемые собиратели содержат от 8 до 18 атомов углерода.

По флотируемости катионными собирателями минералы можно разде-

лить на 3 группы:

– хорошо флотирующиеся (тальк, слюда, серицит);

– посредственно флотирующиеся (циркон, кианит);

– труднофлотирующиеся (кварц, силикаты).

Расход катионных собирателей 50−150г/т, ПДК в сточных водах с чис-

лом атомов углерода (С

7-9

) −0,1мг/л, с (С

10-16

) −0,04 мг/л, с (С

16-18

) −0,03мг/л.

Аполярные собиратели

К ним относятся аполярные масла (керосин, солярка).

Аполярные собиратели используются для:

– флотации аполярных минералов (графит,тальк);

– как добавка к анионным собирателям для флотации зерен избыточной

крупности;

– для флокуляции мелких частиц (расход 100-1000г/т).

ПДК −0,03мг/л

Закрепляются аполярные собиратели на поверхности минералов физи-

чески (рис. 2.6 ):

Рис.2.6. Варианты адсорбции аполярных

собирателей

Сила прилипания:













+−⋅=−=

sin2

аaFFF

жгжг

σπθσπ

θσπ

sin2

⋅=

жг

аF

)

(

аF

жг

+⋅=

σπ

Силой F

можно пренебречь, тогда:

θσπ

sin2

⋅=

жг

Сила прилипания увеличивается, так как при растяжении области, где

находятся ПАВ резко возрастет поверхностное натяжение, поэтому и проис-

ходит кратковременное локальное увеличение силы прилипания.

Покельс А. в 1891 году установила влияние толщины пленки аполярно-

го собирателя на поверхностное натяжение (рисунок 2.7.).

Рис.2.7. Влияние толщины пленки аполярного

собирателя на поверхностное натяжение