Вопрос 37

Аполярные и катионные реагенты – собиратели. Состав, свойства, механизм действия и область применения.

Аполярные.

Принадлежат к неионогенным соединениям, малорастворимым в воде. Они не имеют в составе молекул солидофильной группы и поэтому лишены возможности химически фиксироваться на поверхности минералов. Закрепление их на минеральной поверхности может происходить по механизму избирательного смачивания с образованием дисперсионных межмолекулярных сил между углеводородными цепями реагента и поверхностью минерала. Представляют собой органические жидкости, состоящие из углеводородов, различающиеся своей принадлежностью к разным гомологическим рядам, и получаемые из нефти.

Применение:

Их можно применять не только для минералов обладающих высокой природной гидрофобностью, но практически для любых, даже предельно гидратируемых окисленных минералов, если введению в пульпу аполярного собирателя предшествует обработка минерала ионогенным собирателем (гетерополярным). Использование данного метода комбинированного применения аполярных и гетерополярных собирателей позволяет получить более хрупкую пену, что обеспечивает повышение качества концентрата, а также повысить верхний предел крупности флотируемых частиц.

В качестве аполярных собирателей используют керосин, различные смазочные масла и другие углеводородные продукты перегонки нефти (веретенное, трансформаторное, соляровое масла и др.).

Преимущества:

1. в составе молекул нет солидофильной группы (эффект гидрофобизации минеральной поверхности выше);

2. являются доступными, не дефицитными, не дорогими (в сравнении с собирателями ионогенного типа);

3. благодаря сильной гидрофобности и не растворимости в воде легко извлекаются из промышленных стоков;

4.эмульгирование аполярных реагентов современными методами (ультразвуком) позволяет сократить их расход и обеспечить высокую эффективность при флотации.

Катионные

Являются реагентами ионогенного типа, причем их гидрофобизирующим ионом является катион.

Наибольшее практическое значение получили первичные алифатические амины RNH₂и четвертичные аммониевые основания. Они в кислой среде диссоциируют на ионы и находятся преимущественно в ионной форме, а в щелочной среде – в молекулярной. Чувствительность кpHсреды значительно выше, чем у анионных собирателей. Диссоциация этих реагентов на ионы, как и растворимость, изменяется с возрастанием концентрации водородных ионов. Амины, в углеводородной цепи которых более 6 – 8 атомов углерода, в воде уже практически не растворимы. Но для эффективной гидрофобизации необходимы более длинные углеводородные цепи. Поэтому эти собиратели применяют в виде солей, особенно уксусной и соляной кислот.

Образование солей аминов:NH₃+HCl=NH₄Cl;RNH₂+HCl=RNH₃Cl;

Соли первичных аминов хорошо растворимы в воде и диссоциируют на ионы в кислой и слабощелочной средах. При высоких значениях pHнаходятся в молекулярной форме, в которой они плохо растворимы.

Особенностью четвертичных аммониевых оснований является то, что их основной характер выражен в большей степени, чем у солей первичных аминов. Поэтому их растворимость в меньшей степени зависит от рН пульпы, что позволяет использовать их при флотации в условиях относительно высокой щелочности.

Их собирательное действие проявляется в узком диапазоне рН, результаты флотации ухудшаются в сильнокислой и в сильнощелочных средах. Собирательное действие зависит от длины углеводородной цепи: собирательная активность начинается с С₈и непрерывно возрастает до С₁₈– С₁₉, а затем снижается. Разветвление цепи ухудшает результаты флотации, также как наличие двойных связей в цепи; обладают некоторыми пенообразующими свойствами.

Применение:

при флотации кварца, окисленных Znминералов, силикатов и растворимых солей. Отмечается их применение для отделения кварца от фосфоритов, граната, кианита, турмалина, белила, сподумена; для отделения талька от слюды и полевого шпата; полевого шпата от каолина; хромита от оливина, а также для выделения гематита, ильменита и сидерита.

Относительно высокая стоимость и довольно значительная токсичность препятствует широкому применению катионных собирателей.

Представители:

1. ИМ – 11. Смесь алифатических первичных амингидрохлоридов (С₁₃ – С₁₆). Это бурая жидкость, растворимая в воде. Высоко эффективен при флотации железных, фосфоритовых руд, полевого шпата и др.

2. АНП(амины из нитропарафинов). Получают каталитическим восстановлением нитропарафинов водородом с последующей обработкойHCl. Представляет собой смесь хлоргидратов первичных аминов изостроения (С₁₄), вторичных аминов не более 3%.

АНП - водорастворимая бурая жидкость. Эффективен при флотации кварца и силикатов, литиевых, бериллиевых минералов, а также других минералов редких металлов, слюд, железных руд.