Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
21.10.2023
Размер:
9.69 Mб
Скачать

ском комбинате (КХМК). Результаты флотации (качество лен­ ного продукта) іпо камерам флотомашины показаны на рис. 31. Виино, что начилая спамеры 4 содержание галита значительно выше, чем окиси «алия, в последних камерах намного его превы­ шает.

На рис. 32 .приведены результаты флотации шеннта изшенятгалитовой смеси с исходным содержанием галита 36%. Уже после двух минут происходила ин­

тенсивная

флотация

хлористо­

 

 

 

го «атрия,

а на

пятой

минуте

 

 

 

в пенном продукте содержа­

 

 

 

лось значительно больше хло­

 

 

 

ристого натрия,

чем

в

исход­

 

 

 

ном продукте.

 

 

показате­

 

 

 

Для

повышения

 

 

 

лей, особенно селективности,

 

 

 

флотации

были

применены

 

 

 

сочетания

жирной

кислоты я

 

 

 

солянокислого

 

лауриламина

 

 

 

при различных

расходах

кис­

 

 

 

лоты и амина.

приведены

ре­

 

 

 

В табл.

12

 

 

 

зультаты флотации руды, а на

 

 

 

рис. 33

показана

зависимость

Рис. 32.

Зависимость извлечения оки­

содержания хлористого натрия

в пенном продукте от расхода

си калия

(/)

и хлорида натрия Д2)

амина,

причем извлечение оки­

в концентрат

от времени флотации.

 

 

 

си к алия в концентрат было около 90%', что достигалось расходом жирной кислоты 400 г/т. Из этих данных следует, что ррн введении

Содержание Na.Cl,%

Рис.

33.

Зависимость

извлечения

хлорида

натрия

в концентрат от рас­

хода

солянокислого

лаурнламнна

при

постоянном

расходе

(400 г/т)

смеси карбоновых кислот

С?—С3

Расход.ф

Сі~Сэ

 

100

W0

200

200

т

т

с , 2 н а

Г

1

 

1

-

100

*

30

 

 

 

 

 

 

»о

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

т

% го

 

 

 

 

 

$1

«

 

 

 

 

\.

1

4

 

 

 

 

1

 

0 -

*

!

I

Рис. 34. Зависимость извлечения хлорида натрия в концентрат от рас­ хода смеси карбоновых кислот С7—С9 при постоянном расходе со­ лянокислого лауриламіша

в пульпу 50 г/т руды амина содержание хлористого натрия в кон­ центрате уменьшается примерно на 10%\ Дальнейшее увеличение

63

Т а б л и ц а 12

Результаты флотации руды Стебпика сочетаниями жирных кислот С7—С9 (расход 400 г/т) с солянокислым лауриламином (С,2-НС1) из маточника глазеритового поля

Рас­

Продукты

Вы­

ход,

ход,

флотации

г/т

%

 

 

Концентрат

56,5

 

Хвосты

43,5

 

Руда

100,0

20

Концентрат

58,0

 

Хвосты

42,0

 

Руда

100,0

50

Концентрат

60,3

 

Хвосты

39,7

 

Руда

100,0

100

Концентрат

63,2

 

Хвосты

36,8

 

Руда

100,0

Содержание,

%

toО

н. о.

NaCl

16,05

8,63

21,57

2,92

23,45

58,43

10,34

15,08

37,6

15,18

9,66

21,81

3,01

24,05

58,44

10,07

15,71

37,20

15,19

7,90

15,04

2,89

25,72

59,09

10,31

14,98

32,50

15,09

9,52

14,78

2,59

24,5

78,0

10,49

15,02

31,7

Извлечение, %

као Н. О. NaCl

87,7

32,3

32,4

12,3

67,7

67,6

100,0

100,0

100,0

87,4

35,7

34,0

12,6

64,3

66,0

100,0

100,0

100,0

88,9

. 31,8

27,9

11,1

68,2

72,1

100,0

100,0

100,0

90,9

40,1

23,0

9,1

59,9

77,0

100,0

100,0

100,0

расхода амина до 100 г/т существенно не івлияет на селективность. В указанных опытах повышение селективности достигалось только за счет добавки амина. Выше (см. рис. 30) было показа­ но, что селективность увеличивается при снижении расхода жир­ ной кислоты. В связи с этим были поставлены флотационные опы­ ты при постоянном расходе амина и различном расходе жирной кислоты. Результаты опытов приведены в табл. 13 и на рис. 34. Добавка амина в количестве 100 г/т руды во всех случаях снижа­ ет содержание хлористого натрия в концентрате. Это снижение

тем больше, чем больше расход жирной кислоты.

Проведенные исследования подтвердили выводы, сделанные иа основании опытов по флотации смесей солей и минералов, о том, что жирные кислоты являются реагентом-собирателем по отноше­ нию к калийным минералам, а амины активируют эту флотацию, повышая селективность отделения калийных минералов от хлори­ да натрия.

6.Выводы12

1.Экспериментально показано, что контакт минеральных со­ ставляющих каинито-лаигбейнитовой руды с солевыми раствора­ ми глазеритового и каннитового полей в течение времени флота­ ционного опыта не приводит к существенному изменению ионно­ го состава растворов.

2.Установлено, что шенитизация минералов на их поверхнос­ ти при контакте с солевыми растворами не происходит. Шенит об­ разуется в качестве самостоятельной фазы.

64

Т а б л и ц а 13

Результаты флотации руды Стебника сочетаниями жирных кислот (С7—С9) с солянокислым лауриламином (С12-НС|) из маточника глазеритового поля

Расход

 

 

Содержание,

%

Извлечение, %

реагентов,

 

Вы­

Г; Т

 

Продукты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

О

ход,

 

 

 

 

 

 

 

флотации

%

 

 

 

 

 

 

 

и

ICO

II.О.

 

NaCl

к 2о

II.О.

NaCl

1

СІ

 

 

 

иг-

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

Концентрат

27,3

17,77

8,56

,

17,93

50,6

14.5

11,8

 

 

X посты

72,7

6,51

18,96

50,57

49,4

85.5

88,2

 

 

Руда

100,0

9,58

16,12

 

41,66

100,0

100,0

100,0

_

100

Концентрат

,

 

Н е т

 

ф л о т а ц II и

 

 

 

 

Хвосты

 

 

 

 

.

 

 

Руда

 

 

 

 

 

 

 

100

100

Концентрат

23,8

16,84

9,85

-

18,41

42,5

14,3

9,2

 

 

Хвосты

76,2

7,11

18,39

 

44,87

57,5

85,7

90,8

 

 

Руда

100,0

9,40

16,36

 

47,57

100,0

100,0

100,0

200

Концентрат

39,3

17,24

7,33

 

18,86

72,0

18,0

18,5

 

 

Хвосты

60.7

4,19

21,62

 

53,89

28,0

82,0

81,5

 

 

Руда

100,0

9,31

16,0

 

40,12

100,0

100,0

100,0

200

100

Концентрат

33,6

16,84

9,37

 

18.17

60,8

20.0

15.3

 

 

Хвосты

66,4

5,50

19,0

 

50,59

39,2

80,0

84,7

 

 

Руда

100,0

9,31

15,76

 

39,68

100,0

100,0

100,0

3. Исследованиями флотируемости смесей '.минералов подтверж­ дены сделанные ранее выводы о повышении селективности разде­ ления минералов при 'использовании в качестве собирателя сочетания жирная кислота — аліин вместо жирной кислоты.

4. Опытами по флотаций солевых систем Стебника и Калуша установлено, что применение сочетания жирная кислота — амин существенно повышает селективность разделения калийных ми­ нералов и галита.

Г л а в а 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В СИСТЕМЕ: СИЛЬВИН-СОЛЯНОКИСЛЫЙ ОКТАДЕЦИЛАМИН—УГЛЕВОДОРОД

МЕТОДОМ ИК-СПЕКТРОСКОПИИ

1. Введение

Флотация крупнозернистого сильвина из насыщенного раство­ ра снльвиннтовой руды проводится с применением сочетаний ре­ агентов-собирателей: первичного собирателя — соли октадецил-

амина (ОДА) и вторичного — аполярного реагента-тндрофобиза-

тора [96].

86

65

Было установлено, что гпдрофобизирующее действие различ­ ных углеводородов в сочетании с ОДА-HCl зависит от их состава и строения. В частности, гндрофобизиругощнй эффект увеличива­ ется в ряду углеводородов: ароматические < нафтеновые < па­ рафиновые [67]. Эта зависимость сохраняется и в случае смесей углеводородов, например конденсатов природного газа, где фрак­ ции с преобладанием парафиновых углеводородов более флотоактиівны, чем другие. Наименее флотоактивна фракция со значи­ тельным содержанием ароматических углеводородов.

■Указанные свойства углеводородов связаны с различием их взаимодействия с составляющими системы. Можно предположить, что взаимодействие с сильвином и солевым раствором не являет­ ся основной причиной специфического влияния химической приро­ ды углеводорода на гидрофобизацию комплекса сильвин—соль амина. Следовательно, различие в поведении углеводородов необ­ ходимо искать в свойствах системы: силывин—соль амина— угле­ водород. Проследить за изменениями .последней целесообразно с помощью метода ИК-оиектроскопии, позволяющего исследовать раздельно аполярную и полярную группы амина.

В табл. 14 приведены литературные данные о частотах различ­ ных групп атомов в ИК-опектрах первичных алифатических ами­ нов и их солей.

Существенным является то, что имеется возможность раздель­ ного изучения таких групп атомов, как NH, NH3+ и СН2. Иначе говоря, данным методом можно исследовать поведение групп NH и МН3+ в связи с кислотно-основным равновесием и другими вза­ имодействиями с участием этих групп, а также изучать взаимо­ действия с углеводородным радикалом амина по частотам групп СН2.

Метод ИК-спектроокопии был применен для изучения взаимо­ действия аминов с апатитом, кальцитом и другими нерастворимы­ ми минералами [18, 84, 104]. Было замечено, что при адсорбции реагента происходит расширение полос NH и NH3+, тогда как по­ лосы СН2 заметно не изменяются, что свидетельствует об их сла­ бом взаимодействии с поверхностью.

В ряде работ была .исследована сорбция іперв-ичпых алифати­ ческих аминов на растворимых хлоридах из их насыщенных рас­ творов в связи с проблемой собирательного действия аминов при флотации сильвина [67, 100].

Установлено [6, 19], что в кислой и нейтральной средах амин сорбируется на сильвине в виде иона RNH3+.

X. М. Александрович и Э. Ф. Коршук [6, 49] изучали механизм взаимодействия уксуснокислого лауриламина с хлоридом калия при различных pH раствора. Ими найдено, что при рН-8 и ниже

сохраняется широкая

полоса поглощения в области примерно

3000 см-1. Эта полоса

обусловлена наложением валентных коле­

баний групп СН2, NH н NH3+. При рН = 9 и более не обнаружено

Т а б л и ц а 14

Характеристические частоты, поглощения различных групп атомов в первичных алифатических аминах и их солях (литературные данные)

Тип

Частота,

 

 

 

Отнесение

 

 

 

Интен­

Литера­

 

 

 

 

 

 

турный

связи

см- 1

 

 

 

 

 

 

сивность

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

источник

 

3500—3300

Валентные колебания

 

 

 

Средняя

ПО]

NI-I

Плечо 3200

Обертон

частоты 1610 см-'

дефор­

Средняя

[13]

 

 

мационных

колебании

NH. Появ-

 

 

 

1650—1550

ляется

в спектре жидких

аминов!

Средняя

[10]

 

Плоские

деформационные

колебания

 

900— 650

Неплоскне деформационные

колебаШирокая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

полоса,

[84]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

средняя

 

3350—3150

Валентные колебания

 

 

 

Широкая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'Полоса,

[84]

 

3380

То

же

 

 

 

 

 

средняя

 

 

 

 

 

 

Средняя

[98]

Ш з+

-3000

,,

п

 

 

 

 

 

Широкая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

полоса,

[98]

 

1600

Асимметричные

деформационные

ко-

средняя

 

Средняя

[10, 98]

 

1550—1485

лебания

 

 

 

 

 

Средняя

[84]

 

Деформационные колебания

 

ко-

 

1300

Симметричные

деформационные

Средняя

[84]

 

800

лебания

 

 

 

 

 

Слабая

[84]

 

То

же

 

 

 

 

 

CN

1340—1250

Валентные колебания

 

 

 

Сильная

[Ю, 13]

1 2 2 0 — 1 0 2 0

То

же

 

 

 

 

 

Сильная

[39,98]

СН,

2940—2915

Симметричные

валентные

колебания

Сильная

[39,98]

2870—2845

Сильная

39,981

 

1480—1400

Деформационные колебания

 

 

Сильная

98]

С Н з

2962

Валентные колебания

 

 

 

Сильная

[10]

•никаких полос поглощения, характерных для адсорбированного собирателя.

Существенным является вопрос об интерпретации полученных спектров.

По имеющимся в литературе сведениям [ТОО], в спектре сор­ бированного собирателя могут наблюдаться полосы групп СНз, СН2 и характеристические полосы NH и NH3+. Последние доволь­ но слабые и значительно размываются при взаимодействии с поверхностью минерала. Весьма чувствительна к межмолеку­ лярному взаимодействию полоса 3300 см-1. Первичные алифати­ ческие амины должны иметь только полооу 3500 см-1. Однако эта частота соответствует также интенсивной полосе гидроксильных групп [10, 98] и наблюдение затруднено. В адсорбированном со­ стоянии полосы группы HN3+ 3195 и 3080 см-1 сильно размыва-

67

ЮТ'СЯ. Имеется также ряд полос деформационных колебаний, од­

нако попользовать ях для выяснения

формы закрепления

соли

амина труднее.

о применении

метода

ГІК-

В литераторе отсутствуют данные

спектросконии для исследования взаимодействии углеводородов

с аминами и их солями при флотации калийных минералов.

взаи­

Ниже приведены полученные нами результаты изучения

модействий в системе: хлорид калия — солянокислый

октадѳцлла-

мин (ОДА-НС1) — углеводород в условиях насыщенного раство­ ра хлоридов калия и натрия методом ИК-апектроскоіпни. В каче­ стве углеводородов были выбраны представители парафинов и аром.атичеекнх углеводородов е отличающимися флотационными характеристиками.

2. ИК-спектры ОДА • НС1 в системе: хлорид калия—ОДА - НО—углеводород

Методика эксперимента

і

Обычно исследование сорбции на минералах методом ИКшектроскопии проводят путем таблетирования навесок исследуе­ мого минерала, обработанного реагентом в матрице из бромида

калия. В нашем случае необходимо

было повысить чувствитель­

ность

методики, так как взаимодействия амин—'углеводород

про­

являются в ИК-спектрах

менее интенсивно, чем

превращение, на­

пример, ионной формы амина

в молекулярную.

Увеличить

чув­

ствительность

удалось

путем

таблетирования

непосредственно

сильвина после сорбционного опыта.

хлорид

калия

(хч)

круп­

В

качестве

сорбента

был

взят

ностью —0,254-0 и —1,04-0,5.

ОДА-HCl применяли в виде

1%-

ного

водного

раствора. Специальные

опыты

показали,

что

ИК-

опектр ОДА-HCl на КС1 не зависит как от способа приготовле­

ния исходного раствора

реагента,

так

и

от

хранения

раствора

в течение серии опытов.

Несмотря

на повышенную

чувствитель­

ность методики, расход

амина

был

300—1200 г/т, что

несколько

превышает флотационные расходы (100—1150 г/т).

насыщенный

Жидкой фазой

(маточным

раствором)

служил

раствор хлоридов

калия

и натрия

(хч), не имеющих

полос по­

глощения в области частот аминов и углеводородов.

следующим.

Порядок проведения

сорбционных

опытов

был

К 5 г .хлорида калия добавляли

1,5 мл маточника и при непрерыв­

ном перемешивании в течение 30 сек вводили определенный объ­ ем 1%-ного раствора ОДА-НО. После отделения жидкой фазы с помощью фильтровальной бумаги твердую фазу три раза про­ мывали маточником и сушили в эксикаторе над фосфорным ан­ гидридом в течение 12 ч. Те же операции, кроме добавления ами­ на, применялись для получения образца хлорида калия, не содер­ жащего амин.

68

Среднюю пробу твердой фазы 400 мт, тщательно растертую в агатовой ступке, прессовали в таблетку в пресс-форме под дав­ лением 8 т/см2 в течение 5 мин.

Аналогично подготавливали таблетку из хлорида калия, не содержащую амин, используемую затем в качестве сравнительной при получении спектра. В качестве аполярных реагентов были выбра ны представители парафинов и ароматических углеводородов:

Рис. 35. ИК-спектры гидрохлорида октадеци.памииа (ОДА-HCl), сорбированного на хлориде калия из маточного раствора. Расход ОДА • НС1: 300 г/т (А)

1200 г/т (В). Область спектра 700—1700 см— 1

тетрадекан (СцНзо) и сьметилнафт-алин (СіоН7СН3), обладающие, как показали специальные опыты, высокой стабильностью в усло­ виях подготовки образцов для получения спектров, а также зна­ чительным различием в флотоактивности.

Были получены спектры жидких углеводородов и углеводоро­ дов после их взаимодействия с сильвином, содержащим сорбиро­ ванный амин. Спектры жидких углеводородов были измерены в кювете из фторида кальция о толщиной слоя 0,02 мм. Для иссле­ дования взаимодействия углеводородов с сильвином, содержащим амин, углеводороды вводили непосредственно после амина в про­ цессе сорбционного опыта, описанного выше. Расход углеводоро­ дов был следующим: тетрадекана 1200—9600 г/т, а-метилнафта- лииа 9600 г/т, исходя из соотношения ОДА-HCl к углеводороду

как 1:84-1:4. Углеводород вводили калиброванными пипетками. Аналогично были получены образцы хлорида калия, содержащие углеводород, но не содержащие амина.

ИК-спектры в области частот 700—1700 см-1 и 2800—3500 см-' были получены на спектрофотометре ИКС-НА с использованием призм из хлорида натрия и фторида лития по дифференциальной схеме. В канал сравнения помещали таблетку ііз хлорида калия, не содер­ жащую амин. Калибров­ ку спектра производили по полистнролу (пленка

толщиной 0,025 мм).

 

 

 

 

 

Спектры ОДА-НО,

 

 

 

 

 

сорбированного на

хлориде

 

 

 

 

 

 

 

калия

 

 

 

 

 

 

 

На рис. 35 іи 36 приве­

 

 

 

 

дены спектры ОДА-НС1,

 

 

 

 

сорбированного

на

хло­

 

 

 

 

риде

калия, при различ­

 

 

 

 

ных его расходах. Полу­

 

 

 

 

ченные

спектры

 

можно

 

 

 

 

охарактеризовать

 

 

сле­

 

 

 

 

дующим образом:

 

 

 

 

 

 

 

а) В области 2800—

 

 

 

 

3500

см-1

находятся

по­

 

 

 

 

лосы .валентных колеба­

 

 

 

 

ний

трупп

СН2

(2850

 

 

 

 

и 2920

см-1)

и

 

СН3

 

 

 

 

2955

см-1. Их интенсив­

 

 

 

 

ность зависит от количе­

 

 

 

 

ства

введенного

в

систе­

 

 

 

 

му амина. При количе­

 

 

 

 

стве

последнего

1200 г/т

Рис. 36. ИК-спектры

ОДА ■НС1, сорбиро­

появляется

широкая

по­

лоса

в

области

 

частот

ванного на хлориде

калия. Расход ОДА ■

3380—3450

см-1,

отве­

•НС1: 300 г/т

(А),

600

г/т (В), 1200 г/т

(С). Область

спектра

2800—3500 см— 1

чающая

суммарному

по­

 

 

 

 

глощению

групп

NH3+

(3380 см ') и NH (3300—3500 см-1). В этой

же

области

погло­

щают ОН группы воды.

 

 

 

 

 

 

 

 

б) В области 700—4700 см-1 имеются следующие полосы: группы СНг, сильная при 1465 ом-1 и слабая при 720 см-1; групп NH при 1570 см-1, средней интенсивности, NH3+ — слабая полоса при 1493 см-1.

70

На рис. 37 приведем спектр ОДА-НО, полученный не в условиях сорбционного опыта, а на образце хлорида калия, обработанного 1%-ным раствором ОДА-НО (остальные операции те же).

Перечисленные данные подтверждают установленный в литера­ туре факт, что при сорбции на хлориде калия закрепляется катион ШЧНз+. Его полосы поглощения несколько отличаются от полос ОДА-HCl в смеси с хлоридом калия, вероятно, из-за взаимодейст­ вия в поверхностном слое.

Рис. 37. ИК-спектр ОДА-HCl, нанесенного, на хлорид «алия ( 1 мл ■1%-ного раствора в 400 мг КС1) в области 700—1800 см— 1

Спектры углеводородов жидких и сорбированных на хлориде калия

Спектры жидких 'углеводородов

приведены на рис. 38, 39.

В табл. 15 даны

соответствующие частоты поглощения

и их отне­

сения.

 

1000—1700 смт1 имеется ин­

В спектре тетрадекана в области

тенсивная полоса

поглощения 1455

см-1 (валентные

колебания

СНг) полоса 1372 см-1 средней интенсивности (валентные колеба­ ния СН3), слабая полоса 1293 ом-1. Область 2600—3200 см-1 ха-

71

Рис 38 ИК-спектр тетрадекана (1= 0,02

мм)

в области

Рнс. 39, ИК-спектр

а-метилнафталина (1= 0,02 мм) в области

І200—1500 см— 1 (Л) п 2700—3100

см- 1

(В)

1000—1900

см- 1 (Л) и 2800—3100 см -' (В)

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ