книги из ГПНТБ / Флотационные реагенты. Механизм действия, физико-химические свойства, методы исследования и анализа

Заслуживают внимание также работы Г. Шуберта и Г. Хельбиха [187], в которых рассматривается механизм действия таких флотационных реагентов, как алкилсульфаты и алкилморфолины.

Последние интересны тем, что являются флотационными аналога- • ■ми карбоновых кислот: они флотируют NaCl, но не КО, тогда как алкилсульфаты ведут себя подобно ал-киламинам.

Для объяснения специфики флотации растворимых солей раз­ личными флотореаігентами Г. Шуберт предполагает подобно Дж.

,раізвиваемых Дж. Роджерсам и Г. Шубертом взглядов, гидрати­ рованным в растворе и негидратироваиным. Молекулы (ионы) гидр атированных собирателей не могут непосредственно адсорби­ роваться на поверхности соли за счет обменной адсорбции. Необ­ ходимое условие их закрепления—'Образование Н-связи с моле­ кулой воды, гидратирующей ион (в случае анионных собирате­ лей— катион) соли. Реагенты указанного типа— карбоновые кис­ лоты, алкилфосфорные кислоты, алкилдхпгны-осиования, алколмор-

Для реагентов второго типа, не гидратированных в растворе,, гидратация поверхности соли мешает адсорбции. Так, ионы алкиламмония обмениваются с ионами калия, но не натрия, не только-

Анионы хлора, брома и иода, слабо гидратированы. Это объясняет, например, флотируемость KCl, КВг и галогенидов, аммония алкилсульфатами. NaCl не 'флотируется из-за гидратаціи« иона -натрия. Однако Nal флотируется, так как в этом 'случае из-за больших раз­ меров иона влияние гидратации ионов натрия на обмен аниона алкилсульфата с галогенид-ионом решетки становится менее су­ щественным, чем в случае NaCl.

Имеются и непонятные с точки зрения «гидратной» теории факты. Так, согласно С. А. Кузину, сульфат калия прекрасно фло­ тируется 'карбоновыми кислотами в щелочной среде. Это же от­ носится и к КС1, тогда как, по Дж. Роджерсу, Г. Шуберту и др., КС1 карбоновыми кислотами не флотируется. Является ли причи-і ной расхождений различие в методике исследований или в чемлибо ином? На этот принципиальный вопрос ответить только на основании литературных данных не представляется возможным.

30

Индивидуальные соли в растворах сложного ионного состава

Флотируемость солей из их насыщенныхраспворо®, содержащих

ных, касающихся анионных собирателей и, в частности, карбоно­ вых кислот, немного. В основном они посвящены влиянию ионов щелочных и щелочноземельных металлов на флотируемость хло­

с тем же анионом в случае 'применения карбон-овых кислот в ка­ честве собирателей. Дѳпрессирующее действие NaCl на флотациюКО настолько велико, что было использовано для обратной фло­

ем состава поверхности твердой фазы.

Флотируемость натриевых солей практически не зависит от добавления в раствор солей калия. Исключением является случай резкой депрессии флотации NaN03 при насыщении раствора хло­ ридом калия, который тоже в этих условиях не флотируется олеи­ новой и каіприновой кислоталш.

Соли натрия (хлорид и сульфат) депрессируют также K2SO4, но в меньшей степени, чем КС1, что согласуется с отмеченным вы­ ше фактом повышенной флотируемости 1K2SO4.

Л. И. Стремовский [123] исследовал влияние состава солево­ го раствора на флотируемость нолигалита сульфонатом. Были об­ наружены увеличение флотируемости при введении хлоридов нат­ рия и калия и депрессия при добавке хлорида .магния, сульфатов калия и магния и их смеси. Автор связывает наблюдаемые явления с изменением растворимости нолигалита под влиянием солей. Ана­ логичные данные были получены при флотации пипса и ангидри­ та сульфонатом, олеиновой и каприловой кислотами в воде и в ра­ створе NaCl. Последний сильно активирует флотацию обоих минералов, что Л. И. Стремовский связывает с увеличением раст­ воримости гипса « ангидрита при введении Na.Cl, Обобщая лите­ ратурные и свои данные, Л. И. Стремовский формулирует следу­ ющий вывод: растворимая -соль, флотирующаяся ,в собственном растворе, снижает свою флотируемость в растворе другого соста­ ва, если ее растворимость в новой среде уменьшается.

Правило Стремовскоіго удачно описывает системы: КС1 (тв.) — NaCl (р-р); КС1 (т,в.)— NaN03 (р-р), где растворимость КО уменьшается при введении натриевых солей, но .не объясняет де­ прессии KNO3 при добавке NaN03. В этом случае растворимость каждой соли увеличивается при добавке другой. Кроме того, рас­ сматриваемое правило совершенно не учитывает специфики ре-

31

агента-собирателя, без чего трудно обобщить да,иные о флотируе­

мости солей.

Л. II. Стремоівскнй обращает внимание на значение раствори­ мости собирателя в солевом растворе'как. фактора, определяющего выбор собирателя для 'флотации. Согласно Л. И. Стремовскому, если реагент образует с ионами соли нерастворимое соедине­ ние, собирательная способность понижается в среде, увеличиваю­ щей растворимость флотируемой соли. Этот вывод является оче­ видным, хотя данные о растворимости собирателей в растворах различного ионного состава, особенно насыщенных солевых раст­ ворах, .практически отсутствуют. Это чрезмерно осложняет ана­ лиз литературных данных о флотируемости различных солевых систем.

Двойные и более сложные системы

Перечисленные выше работы дали существенный материал для создания теории флотации растворимых солей. Однако про­ блема селективности флотации требует исследований иного мето­ дического характера. При флотации индивидуальных солей вво­ димый собиратель сорбируется «а поверхности соли в любом слу­ чае, обеспечивая ту или иную гидрофобность покрытия. Чаще все­ го это приводит к флотируемости частиц соли, тем более, что удельные веса твердой и жидкой фаз различаются мало. Лишь в исключительных случаях, когда природа закрепления реагента такова, что он специфичен для данного минерала, другие минера­ лы не флотируются. Для реагентов типа Н'КК, «не обладающих повышенной специфичностью, такие случаи не обнаружены. Судя по литературным данным, НКК могут флотировать самые разно­ образные Фнигралы.

По нашему мнению, возможность селективной флотации реаген­ тами типа НКК определяется различием сорбционных свойств ми­ неральных поверхностей, находящихся в общей для .них равновесной жидкой фазе, содержащей собиратель. Очевидно, учитывая фор­ му изотерм сорбции, наибольшее различие имеет место для на­ чальных участков изотерм, что отвечает .малым концентрациям собирателя в жидкой фазе. При повышенных расходах собирателя селективность разделения должна уменьшаться.

В связи с этим особый интерес .представляет работа А. Гейера ■и Р. Перрена [166], в которой исследована флотируемость 46 двойных систем из солей: хлоридов натрия, калия и аммония, сульфатов и нитратов натрия и калия. Во всех случаях были взя­ ты равные количества каждой соли. Собирателями были олеино­ вая кислота и утпнал (декадецнлаульфонат натрия). Флотация проводилась в щелочной среде.

Оказалось, что іво :всех .случаях флотация была селективной с достаточно хорошим разделением солей. Это позволило нам, ис­ пользуя данные [156], построить ряды флотшзуемости солен из насыщенных двумя солями растворов. Ряды оказались разлнчны-

32

ми в зависимости от применяемого собирателя. Для олеиновой кислоты установлен следующий ,ряд флотируемости:

NH.1Cl>K2S04>N a2S0 4>NaN03>NaCl>KN0 3>KCl. (1.20)

Аналогично для утинала

K2S 04>N a2S 04>K N 03>N aN 03>N H 4Cl>KCl>NaCl. (1.21)

Обращает на себя -внимание повышенная флотируемость суль­ фатов калия и натрия, в отличие от хлоридов тех же .металлов, что свидетельствует об особой роли аниона соли при их флотации анионными собирателями. Из смеси хлорида натрия и хлорида

хлорид калия, что соответствует данным Дж. Роджерса о флоти­ руемости индивидуальных хлоридов. ,К сожалению, имеющихся данных недостаточно для каких-либо обобщений.

Гейер и Перрен методом изотерм поверхностного натяжения определили сорбируемость собирателей на хлоридах калия и нат­ рия из насыщенных по обоим хлоридам растворов. Оказалось, что олеиновая кислота сорбируется преимущественно на хлориде нат­ рия, а. утинал — на хлориде калия. Прочность закрепления утияала на соли значительно больше, чем олеиновой кислоты, что бы.то установлено многократной отмывкой сорбированного реагента свежим солевым раствором.

Из рассмотренной выше работы следует, что в определенных условиях флотация двух солей происходит селективно и что поря­ док разделения в двойных системах сохраняется для различных

комбинации солей. Этот порядок (ряды флотируемости) зависит от природы собирателя.

Следует отметить, что для указанныя рядов переменной была также жидкая фаза: насыщенный двумя солями раствор. Поэтому сопоставление имеет качественный характер. Более строгим былобы сравнение свойств минералов при их флотации из раствора, насыщен«ото ©семи исследуемым© солями-, с учетом возможных осложняющих реакций.

Авторами [54] была изучена селективность разделения смеси солей: шенита, хлоридов калия и натрия из двух солевых раство­ ров глазеритовосо и капнишвого полей, насыщенных пзгучаемыімп солями, что позволило сопоставить флотируемость солей в зави­ симости от их состава и ионного состава солевого раствора.

Была изучена флотация двойных и тройной смеси солей. Обоб­ щенные данные приведены на рис. 45. Во всех случаях увеличение концентрации ионов магния в -солевом растворе (каннптовын ма­ точник) ведет к ухудшению селективности разделения солей.

По результатам опытов были установлены следующие ряды флотируемости в глазеритовом маточнике:

а) мылом: шенпт, хлорид калия>хлорнд натрия; б) солью амина: хлорид калия ^ шенит )§> хлорид натрия;

в) сочетанием реагентов: хлорид калпя>шенит>хлорпд нат­ рия.

В каинитовом маточнике:

.а) мылом: хлорид натрия>ішенит>хлорид калия;

лей, то наблюдается ухудшение флотационных свойств одной из солей [54].

Эти выводы были подтверждены в опытах по флотации смеси отдельных минеральных составляющих каинито-лангбейнптовой руды (каинит-хлорид натрия, каинит-хлорид калия, -каинит-ланг-

рого минерала в смеси существенно влияет на флотацию первого минерала.

Для установления рядов флотируемости изученных .минералов и солей были проведены дополнительные исследования по флоти­ руемости смеси минералов: каи-нит-шенит, лангбейнит-шеннт,

тивация флотации сульфатных калийно-магниевых минералов сочетаниями реа­ гентов».

34

Опыты были проведены по методике, три®еденной в работе [54]. Содержание минералов и солей в продуктах флотации опре­ деляли по предварительно, построенным калибровочным графикам

Полученные данные приведены на рис. 17—19.

Всистеме каинит—шенит (рис. 17) мыло лучше извлекает шетшт. Введение амина увеличивает извлечение каинита, селектив­ ность раздёленпя минералов увеличивается.

Всистеме лангбейнит—шенит (рис. 18) мыло слабо извлека­ ет лангбеннит н немного лучше — шенит. Введение амина повы­ шает выход шенпта. Селективность разделения минералов при ма­

амина в солевом растворе ведет к увеличению селективности фло­ тации смеси минералов.

Всистеме лангбейнит—хлорид калия (рис. 19) хлорид калия извлекается мылом лучше лангбейнпта. Введение амина способ­ ствует резкому повышению извлечения хлорида калия.

Вприведенных трех двойных системах были исследованы фло­ тационные свойства калийно-магниевых минералов, которые под­ лежат извлечению в концентрат при переработке руды. Очевидно, получение такого коллективного концентрата возможно только при отсутствии селективной флотации '.минералов.

По данным флотации двойных систем были установлены ряды флотируемости минералов и солеи в двух солевых растворах для трех собирателей: мыло (энантат натрии), амин (ацетат лаурил-

<б) амин: л а!ШІбейшіт> > каинит > хлорид ка­ лия > нолигалит > шенит > хлорид натрия;'

в) сочетание реаген-

юв: каинит, хлорид ка­ лия > шенит > лангбейиит > полигалит > хло­ рид натрия.

В -каннитовом маточ­ нике:

а) мыло: лангбейннт,

В литературе отсутствуют данные о селективной флотации трех солей из маточного раствора, насыщенного этими солями. В связи с этим мы исследовали селективность разделения трой­ ной системы шенит—-хлорид натрия—хлорид калия в двух маточ­ ных растворах.глазеритового и каинитоваго полей с лрименени-

37

ем указанных выше трех собирателей [54]. Исследование показа­ ло, что ряды флотируемости, полученные из данных для двойных систем, совладают с рядами, .найденными для тройной системы.

стем из солевого раствора, насыщенного всеми изучаемыми мине­ ралами.

Сводка данных о флотируемости исследованных минералов в различных системах приведена в табл. 4, 5.

Существенное различие свойств минералов в указанных маточ­ ных растворах следует и из данных сорбции сочетаний реагентов на солях (рис. 21, 20). В глазеритовом маточнике наблюдается значительно большая дифференциация сорбционных свойств со­ лей, чем в каинитовом, что видно из величин концентраций ре­ агента, отвечающих восходящим участкам изотерм. Эти же вели­

38

извлечение минералов меньше 5% ,----- от 5 до 10%, — от 10 до 20%, + от 20 до

Щ'З.я псіроіго-вы'М велиічтинаш, значительно уже, что приводит к мень­ шей селективности разделения всех .минералов, включая и хло­ рид на.трия.

6. О форме закрепления карбоновых кислот на поверхности сульфатных калийно-магниевых минералов

Проведенные последования ‘позволили-сделатьследующее пред­ положение о возможной форме закрепления реагента.

В литературе имеются данные об изменении флотируемости со­ лей карбоновыми кислотами при изменении ионного состава соле­ вого раствора. В частности, Л. А. Отрожденнова [100] наблюда­ ла, что введение хлорида магния в насыщенный по хлоридам ка­ лия и «атрия солевой раствор вызывает появление флотируемости хлорида калия смесью карбоновых кислот С7—Cg. Автор связыва­ ет активацию флотации с образованием нерастворимых .магние-

39