7 .5. Катионнwе со&иратеnи

К: катионным собирателям относятся амины и coJIИ аминов,

органические ана~1оги аммониевых соединений, органические

сульфониевые, ареанневые и фосфониевые соединения, в кото­ рых сера, мышьяк или фосфор замещает атом азота в аммоние­

вых соединениях, а также другие собиратели, при ионизации которых уг:Iеводородный радикал и ~олярная группа остаются

в катионе.

Из катионных собирателей наибольшее практическое значе­

ние в настоящее время имеют только органические производ­

вые аммониевых соединений. Наибольшее· распространение из

них ПОJ'Iучили гидраты, со~янокислые и уксуснокис.1ые соли пср­

вичных аминов и четвертичные соли аммония.

Соли первичных аминов хорошо растворяются в воде и дис­ социируют на ионы в кислой и слабощелочной средах. При вы­ соких значениях рН эти собиратели находятся в молекулярной

118

форме, в которой они, как правило, плохо растворимы. Состоя­

ние первичных аминов в зависимости от рН изображено на

рис. 5.1, в. Примерно до рН 9 амин представлен ионами, а при более высоких значениях рН _.:.. молекулярной формой амина RNH2, часть которого находится в растворенном виде, а часть - в виде коллоидной фазы. Для лауриламина, например, кон­ центрация молекул в растворе не превышает 2 · 10-Б моль/л [3].

Катионные собиратели легко флотируют кварц, полевые· шпаты, слюды, фосфаты, сульфиды. Ряд флотируемости мине­ ралов катионными собирателями обычно бывает обратным по отношению к ряду флотируемости анионными собирате31ями

типа карбоновых кислот.

Собирательные свойства катионных собирателей зависят от

д.1ины углеводородной цепи. Оптимальное число атомов угле­

рода в цепи катионного собирателя обычно равно 12-14 (3,

44].

До настоящего времени существуют разные мнения о меха­

низме действия катионных собирате.1ей (аминов) и причин ах, вызывающих адсорбцию их на минеральной поверхности. Одни

исследователи считают, что· г·идрофобизация минералов обус­ ловлена закреплением ионов, другие:- молекул амина. В обоих

с.1учаях выдвинуты гипотезы как химического взаимодействия

ионов и.1и мо.1екул катионного собирателя, так и физической

адсорбции их на минеральной поверхности. Каждая из гипотез,

основанная на результатах опытов с небольшой группой мине­

раи1ов, как правило, отражает лишь одну и~ характерных сто­

рон механизма колJiектирующего действия аминов и не моЖет

объяснить всех экспериментальных фактов. При этом большин­

ство гипотез не указывают конкретнr;.Iе причины, вызывающие

адсqрбцию собирателя на поверхности минералов.

Причинами адсорбции поверхностно-активного иона· катион­

ного собирате.1я могут быть: кулонавекое притяжение иона

электростатическИм полем минеральной-поверхности, поляриза­

ция адсорбента ионом, электростатическая поляризация иона

полем поверхности и неполярные силы Ван-дер-Ваальса. В свою

очередь, адсорбция молекул амина, полярна~ группа которых

обладает постоянным диполем, зависит от возможности про­

явления сил дипольнога и дисперсионного взаимодействия, об­ разования водородной связи или мета.1ламинных комп.1ексов·

(типа аммиачных) Men[RNH2]m.

Таким образом, принципиально возможна адсорбция на ми­

неральной поверхности как ионов, так и мо.1екул амина, что

согласуется с эксnериментальными данными и выводами ряда

работ (3]. .

При этом адсорбция молекул амина на поверхности приво­ дит к образованию краевых углов, значения которых не ме­

ньше, чем при адсорбции ионов амина [1]. Максимально плот­

ная уnаковка ионов и молекул собирателя в адсорбционном

слое, способствующая более орочиому закреnлению их на по-

119

верхиости в результате дисперсионного взаимодействия апо­

.пярных цепей сорбируiощихся частиц, достигается при· соответ­ ~твиИ параметров кристаЛJшческих решеток минерала и амина. Соответствие может иметь решающее значение в тех с.1учаях,

когда прочность связи по.1ярной группы амина с поверхностью

минерала недостаточна, как, например, в случае растворимых

~опей. ·

Преимущественная адсорбция ионов или . молекул амина

в общем с.1учае опреде:JЯется значением, знаком и rрадиенто:\t

э.'lсктростатического поля, прирадой и характером связей на

минеральной поверхности и состоянием собирателя в растворе.

Так как различные минералы обладают различной электронной

~труктурой и состав их поверхностного слоя может меняться

(например, при изменении рН раствора), вызывая изменение и

характеристик электростатического no.'lя поверхности, то все

это должно оказывать большое влияние на величину и проч­

ность адсорбции как ионов, так и молекул амина.

По этой причине собирательные свойства аминов и их со­

.псй в значительной мере зависят от ·щелочности пульпы. На­ пример, кварц и окислы железа лучше флотируются при рН 6-8, берилл, спадумен и полевой шпат (альбит) при рН .9-