4.2.3.Реагенты – пенообразователи

Реагенты - пенообразователи или вспениватели, адсорбируясь на границе раздела газ – жидкость, повышают устойчивость воздушных пузырьков, сохраняя их в дисперсном состоянии. Это увеличивает устойчивость флотационной пены, от чего зависит извлечение ценного минерала в концентрат.

Вспениватели должны обеспечивать получения большого количества мелких пузырьков, способных транспортировать частицы полезных минералов на поверхность пульпы. В то же время они должны создавать такую минерализованную пену, которая при выходе из флотационной машины быстро бы разрушалась и освобождала минеральные частицы от пузырьков воздуха. Пенообразователи не должны обладать собирательными свойствами, т.к. это ухудшает селективность флотационного процесса.

Пена – это концентрированная эмульсия газа в жидкой фазе, содержание которой в пене составляет 2…13%. Пна имеет ячеистую структуру и состоит из деформируемых пузырьков, между которыми находится тонкая прослойка воды и поверхностно-активным веществом. Если в чистую воду, имеющую поверхностное натяжение 72,8 эрг/см², подавать воздух, то пузырьки его, поднимаясь, сразу же разрушаются и пена не образуется. При подаче в воду ПАВ оно адсорбируется на границе вода – воздух, уменьшает поверхностное натяжение и сопротивление пузырька разрыву увеличивается. Если в смесь вода-воздух подать тонкоизмельченный минерал ( твердую фазу) устойчивость такой трехфазной пены увеличивается. Подавляющее число пузырьков имеет крупность 0,6…0,8 , хотя крупность их находится в пределах 0,3…1,3 мм. Минимальный размер транспортирующих пузырьков должен быть не мене 0,6 мм. Пузырьки меньшего размера поднимаются довольно медленно и могут быть вынесены вместе с камерным продуктом в хвосты. В то же время очень мелкие пузырьки, сорбируясь на флотируемых частицах повышают их гидрофобность и скорость их подъема в пульпе.

Минерализованные пузырьки на поверхности пульпы образуют пену, которая должна быть устойчивой и в то же время хрупкой. Хрупкая пена быстро разрушается, при этом флотируемые частицы попадают вновь в пульпу, снижая извлечение минерала. Медленно разрушаемая вязкая пена плохо транспортируется по желобам, плохо транспортируется насосами и в сгустителе образует слой устойчивой пены, за счет чего увеличиваются потери металла со сливом. Для разрушения усточивой пены в желобах применяются брызгала, а также углеводороды типа керосина или спирты изостроения ( реагент Эксол Б), которые вытесняют ПАВ с межфазной границы и снижают пенообразование.

П енообразователи – это гетерополярные поверхностно-активные вещества, которые адсорбируются на границе газ-вода таким образом, что полярная группа направлена в газовую фазу, а полярная – в жидкую. ( рис. 160).

При этом пузырек становится более прочным потому, что во-первых, около полярных групп молекул вспенивателя образуется гидратный слой, во-вторых, полярные группы удерживают воду и препятствуют ее вытеканию из прослойки и препятствуют испарению воды и , в третьих, адсорбированный слой вспенивателя эластичность пузырька, т.е. его прочность.

Рис. 160. Схема адсорбции пенообразователя

на границе раздела вода-воздух

1 – полярная группа; 2 – аполярная группа

Кроме того, адсорбция пенообразователя препятсвует коалесценции пузырьков, т.е. их слипанию, что позволяет сохранять их дительное время в дисперсном состоянии.

Пенообразующими свойствами обладают поверхностно-активные органические вещества с гетерополярным строением молекулы. Наиболее эффективными пенообразователями являются соединения, имеющие в своем составе одну из полярных групп : – ОН ( гидроксил), = С= О ( карбонил), – СООН ( карбоксил), SO₂OH (сульфогруппа) и NH₂ ( аминогруппа). Пенообразователи должны обладать определенной растворимостью в воде и эффективно понижать поверхностное натяжение.

В зависимости от состава полярной группы пенообразователи принято классифицировать на кислые, основные и нейтральные.

К кислым вспенивателям относятся ксиленол, алкиларилсульфонаты, к основным тяжелые пиридиновые основания, которые в настоящее время не применяются ввиду их токсичности, и к нейтральным : сосновое масло, терпинеол, циклогексанол., алифатические спирты с длиной углеводородного радикала от 6 до 8 атомов углерода , полипропиленгликоли , Т- 92.

Ксиленол – это смесь изомеров высокомолекулярных одноатомных фенолов, хорошо растворяется в 10%-ном растворе едкого натрия. Выделяется при переработке каменно-угольной смолы.

Алкиларилсульфонаты - соли алкилароматических сульфокислот с общей формулой

R –– SO₃Me

Где R – алифатический радикал, Ме – металл.

Алкиларилсульфанаты имеют разветвленные углеводородные радикалы, обладают хорошими пенообразующими свойствами при содержании в молекуле 10…12 атомов углерода. Обладает всеьма слабыми собирательными свойствами. Применяются при селективной флотации полиметаллических руд.

Среди нейтральных пенообразователей необходимо отметить прежде всего сосновое масло, представляющее собой смесь ароматических спиртов терпенового ряда. Получается оно при фракционной перегонке скипидара – сырца при температуре не ниже 170^˚С и содержит не менее 50% терпеновых спиртов. Расход соснового масла при флотации обычно составляет 25…100 г/т руды.

Терпинеол – это спирт, имеющий формулу C₁₀H₁₇OH получается также при перегонке скипидара. Обычно применяется в виде флотационного масла, содержащего от 40 до 90% терпинеола.