книги из ГПНТБ / Александрович Х.М. Основы применения реагентов при флотации калийных руд

следние факторы являются определяющими для характера дисперсности аминов.

Поверхностная активность крупных мицелл и флокул ре- агента-собирателя ниже молекулярно-растворимой и тон­ кодисперсной его формы. Опыты с реагентами типа мыл и алкилсульфатов показали, что поверхностная активность мицелл снижается по мере их укрупнения и усложнения [164]. Наибо­ лее активны молекулы вследствие их высокой асимметрии и полярности, в то время как мицеллы, отличающиеся большей симметричностью, менее активны. Ионы и молекулы ПАВ, агрегированные в мицеллы, малодоступны твердой поверхно-

п.

3

V

Рис. 39. Зависимость извлечения КО в концентрат (е) от времени выдер­ живания амина (50 г/т) в пульпе: а — суммарное извлечение; б — во вре­ мени; 1 — сразу после внесения амина; 2 — через 1 сутки; 3 — через 3; 4 — через 5 суток

Таблица II

концентраций амина агрегация и соответственно осветление раствора происходят за более короткое время, причем тем быстрее, чем выше исходная концентрация амина. Введение 2 %-ного раствора амина приводит к мгновенному его высали­ ванию, в результате чего кривая мутности сильно сдвигается вниз. В растворах, насыщенных по КС1 и NaCl, процесс агре­ гации и высаливания протекает еще быстрее.

Количественное определение амина, оставшегося в объеме раствора, при введении его различных исходных концентра­ ций (табл. 12) показало, что после 16 мин выдерживания ами­ на, введенного в виде 0,5%-ного раствора при 20°, в объеме раствора сохранилось 23% добавленного амина, тогда как при введении 0,1%-ного раствора—42,5%.

Таким образом, разбавление исходных растворов сущест­ венно уменьшает скорость агрегации и высаливания амина, что способствует, как было указано ранее, повышению ад­ сорбционной и флотационной активности. Хотя общее количе­ ство адсорбированного амина с увеличением исходной кон­ центрации возрастает, содержание прочно закрепившегося амина снижается, а это ведет к улучшению собирательных свойств его при использовании более разбавленных растворов.

На рис. 41 приведены данные опытов по влиянию концен­ трации исходных растворов аминов на извлечение КС1 при флотации. Результаты опытов показывают, что применением более разбавленных растворов, особенно для амина Сі8, при одном и том же расходе аминов значительно повышается из­ влечение КС1 в концентрат. Извлечение КС1 за первую минуту флотации изменяется в зависимости от концентрации вводи­ мого амина и существенно повышается при разбавлении его раствора. В более крупнодисперсных мицеллах, особенно длинноцепочечных аминов, катионы прочнее удерживают­ ся силами Ван-дер-Ваальса и их переход во флотоактивную форму происходит труднее. При увеличении исходной концен-

трации амина происходит переход вещества из более активной тонкодисперсной формы в менее активную крупнодисперсную, представленную наиболее сложными мицеллами. Это сказы­ вается на скорости распада ассоциатов амина на ионы и на скорости дальнейшего их укрупнения.

Амин с большей степенью агрегации, образующийся при введении более концентрированных растворов, является малоактивным и выносится в пену,, что ведет к снижению эффек­ тивности его использования.

Данные по распределению амина Сіб в пульпе при флота­ ции КСІ в зависимости от кон­ центрации вводимого амина приведены в табл. І3.

Следовательно, при введе-

С ------------ ---

нии более разбавленных растворов амина частично повышает­ ся его флотационная активность. Однако более эффективная диспергация мицелл амина в растворе происходит под влия­ нием температуры и добавок полярных веществ.

Принято считать, что повышение температуры вызывает дезагрегирование мицелл в растворах ПАВ вплоть до молекул и ионов, поэтому величина ККМ с повышением температуры должна была резко увеличиваться. Между тем исследования

Т а б л и ц а 13

Распределение амина в пульпе (амин вводился при 20°С)

[275] показали, что величина ККМ различных мыл, алкилсульфонатов и солей алкилтриметиламмония в пределах 20— 40 °С не изменяется и начинает возрастать выше 40°.

Работами Маркиной на примере водных растворов алкилсульфатов натрия, олеата натрия, а также солей предельных карбоновых кислот подтверждено слабое увеличение ККМ с температурой, что объяснено малыми тепловыми эффектами мицеллообразования. Некоторое увеличение ККМ с темпера­ турой наблюдается только для мыл низших гомологов. Следо­ вательно, тенденция молекул мыла к агрегации при нагрева­ нии уменьшается и тем заметнее, чем более выражена их гидрофнльность; с увеличением гидрофильного радикала мицеллы представляют более устойчивые образования, существующие при довольно зысокой температуре.

Такое поведение коллоидных электролитов объясняется тем, что при мицеллообразовании фиксируется некоторый сум­ марный эффект. С одной стороны, энтропийный фактор диссо­ циации полярных групп и дезагрегационный эффект теплово­ го движения приводят к ослаблению межмолекулярного взаимодействия, что должно приводить при повышении тем­ пературы к смещению ККМ в сторону более высоких значе­ ний, с другой — с ростом температуры происходит дегидра­ тация полярных групп и увеличение гидрофобности ПАВ, что ведет к большему агрегированию молекул в ассоциаты. Эти факторы, очевидно, сравнимы по величине и в зависимости от природы ПАВ различаются ненамного.

Влияние температуры на образование мицеллярных струк­ тур анионных поверхностно-активных веществ в связи с их солюбилизирующей способностью показано в работах [276], катионоактивных — в [269]. Нами изучено изменение дисперс­ ности мицелл уксуснокислого гексадециламина в водных и со­ левых растворах, а также степени их высаливания из насы­ щенных солевых растворов под воздействием температу­ ры [277].

Для опытов нами использовались свежеприготовленные на бидистиллированной воде 0,5%-ные растворы амина, которые затем дозировались в водные и солевые растворы до необхо­ димой концентрации. Светорассеяние растворов определялось на приборе НФМ после 15—20-минутного перемешивания.

На рис. 42 представлена зависимость изменения мутности водных растворов амина от температуры для различных кон­ центраций. Растворы с концентрацией выше 1-10~3 моль/л в области температур до 30 °С отличаются высокой мутностью, возрастающей при увеличении их концентрации. При даль­ нейшем повышении температуры мутность уменьшается и практически мало изменяется в растворах различной концен­ трации. Причем в широком интервале концентраций имеет ме­

сто линейная зависимость мутности, что соответствует релеевскому рассеянию света.

Для количественной оценки температурного влияния на дисперсность мицелл амина в водных растворах нами, исходя из кривых светорассеяния по методу [266], рассчитаны при­ ближенные значения размеров мицелл. Изменения их с тем­ пературой представлены кривой 4 на рис. 42. При температу­

температурах 40—50 °С размер частиц соответствует, по лите­ ратурным данным [270], размеру сферических мицелл. Есте­ ственно, при этом следует ожидать увеличения содержания активных молекул и ионов амина в растворе.

Введение солей в водные растворы аминов приводит к из­ менению их мицеллярной структуры, что сопровождается рез­ ким изменением интенсивности светорассеяния и вследствие высаливания амина понижением его концентрации в объеме раствора. Влияние добавок NaCl на изменение мутности рас­ творов амина Сіе при различных температурах приведено на рис. 43. Исходные растворы амина при этом были ниже ККМ (3,3 • 10~4 моль/л).

Введение небольших количеств соли (до 0,1 н.) ведет к уменьшению растворимости амина, к ассоциации углеводород­ ных цепей и переходу его в более устойчивое мицеллярное со­ стояние. Причем процесс образования мицелл в этой области концентраций соли почти не зависит ст температуры. При даль­ нейшем увеличении концентрации соли, начиная с 0,1 н. и вы-

вая 1 мутности для более агрегированных частиц идет ниже кривой 2.

При введении амина в нагретый до 35 и 40 °С солевой рас­ твор фактор диспергации преобладает над фактором агрега­ ции, вследствие чего процесс коагуляции и высаливания амина замедляется. Агрегация образующихся тонкодисперсных ассоциатов и мицелл сопровождается повышением мутности раст­ вора (левые ветви кривых 3, 4). При дальнейшем росте этих

Рис. 44. Зависимость изменения во времени мутности растворов амина С(6 (3,3-ІО-4 моль/л) в 4 н. растворе NaCl при различных температурах:

1—20; 2—30; 5—35; 4—40; 5—50 °С

частиц происходит также их высаливание к границам раздела, сопровождающееся понижением мутности (правые ветви кри­ вых). Причем время агрегации частиц до критических разме­ ров, определяемых рядом факторов, увеличивается с ростом температуры раствора—с 20—25 мин при 35° до 40 мин при 40°

ет, видимо, считать временем метастабильного состояния ами­ на в растворе. Аналогичный ход имеют кривые изменения мутности растворов амина в насыщенном при указанных температурах растворе К.С1. Таким образом, высаливающее действие растворов на высшие амины уменьшается с повыше­ нием температуры раствора.

Уменьшению высаливания, а следовательно, и увеличению времени метастабильного состояния аминов в солевых раство­ рах способствует также повышение температуры исходного