книги из ГПНТБ / Растворы флотационных реагентов. Физико-химические свойства и методы исследования [монография]

РАСТВОРЫ

ФЛОТАЦИОННЫХ

РЕАГЕНТОВ

•К*

ФИЗИКО­

ХИМИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА

И МЕТОДЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ

4-

'Ч ^* '/>

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ УССР

УКРАИНСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

РАСТВОРЫ ФЛОТАЦИОННЫХ РЕАГЕНТОВ

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Под редакцией канд. хим. наук В. А. Кремера

ИЗДАТЕЛЬСТВО «Н Е Д Р А» М оскв а 1973

Монография обобщает работы кафедры физической и коллоид­

п кинетических) растворов соединений, используемых для флотаци­ онного обогащения руд цветных металлов и калийных солей, а так­ же разработки методов исследования растворов флотационных реагентов. Одним те таких методов может быть лабораторный фло­ тационный опыт.

Основные методы исследования, использованные для изучения свойств растворов флотационных реагентов,— ’потенциометриче­ ский в различных модификациях (pH- ирА-метрия), спектрофото­ метрия и кинетический метод. Для исследования равновесных свойств нестойких флотационных реагентов 'применен струевой метод в нотенциометрическок, и 'опектрофотомеприческом вариан­ тах.

Специфичными являются концентрированные растворы флота­ ционных .реагентов, физико-химические свойства которых сущест­ венно отличаются от свойств растворов, применяемых во флотации металлических и других нерастворимых руд. іВ монографии приве­ ден материал как обзорного характера, так и основанный на полу­ ченных экспериментальных данных по этому вопросу.

Важной для дальнейшего развития флотационного обогащения руд, в частности калийных, является проблема сочетания различ­ ных реагентов. Накопленный экспериментальный материал недо­ статочен для обобщений. В монографии данный вопрос рассмотрен с точки зрения химической и физико-химической классификации систем. Приведены некоторые данные, полученные в лаборатории кафедры,

Авторами отдельных глав и параграфов монографии являются:

Л. П. Окитикова, И. Б. Махлянкин, та. III, § 4 — Б. П. Сахаров и А. Г. Чернышева.

з

О КОЛИЧЕСТВЕННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКЕ СОСТОЯНИЯ ФЛОТАЦИОННЫХ РЕАГЕНТОВ КИСЛОТНО-ОСНОВНОГО ХАРАКТЕРА В СОЛЕВЫХ РАСТВОРАХ

Флотационная система состоит из твердой (многофазной) ми­ неральной составляющей и 'равновесной с ней жидкой фазы. Каче­ ственный состав твердой фазы задан. Переменным является соот­ ношение минеральных составляющих, подлежащих 'разделению. Состав насыщенного ('равновесного) .раствора не зависит от ва­ риаций 'количественного состава руды и также известен при задан­ ной температуре. Переменными величинами являются состав и концентрация флотационных реагентов в растзоре, выбираемые так, чтобы обеспечить оптимальные показатели флотационного обогащения. Задача управления реагентным режимом флотации, точнее сорбцией флотационных реагентов-собирателей, обратна задаче других разделительных многофазных процессов, где первич­

ного разделения растворенных веществ.

В данном сообщении будет идти речь об оценке состояния фло­ тационных реагентов-собирателей, растворенных в жидкой фазе флотационной пульпы. Предполагается молекулярная степень дис­ персности молекул и ионов реагента. Жидкой фазой являются концентрированные солевые растворы.

следней реагент находится в состоянии истинного раствора. Со­ стояние реагента, закрепленного на поверхности минерала, зависит от ряда свойств реагента, минерала и жидкой среды. Можно с до­ статочной уверенностью предположить, что для данной системы

минерал — собиратель имеется определенная плотность слоя соби­ рателя, при 'которой частица становится флотационно активной.

С точки зрения термодинамики состояние реагента на мине­ ральной поверхности, независимо от ее модели, определяется об­ щим соотношением

Таким образом, концентрация вещества в поверхностном слое твердой фазы определяется природой равновесных фаз, концентра­ цией реагента в растворе и отношением его коэффициентов актив­ ности в двух фазах.

Для флотационных систем, содержащих труднорастворимые

Следует условиться о стандартном состоянии, к которому отне­ сен коэффициент активности.

Для растворов электролитов обычно в качестве стандартного состояния выбирают гипотетический раствор с концентрацией ос­ новного компонента, равной единице, со свойствами предельно раз­ бавленного раствора. Такой раствор идеален по отношению к рас­ творителю. Коэффициент активности растворенного вещества.стре­ мится к единице при бесконечном разбавлении раствора.

Другое стандартное состояние, применяемое чаще всего для неэлектролитов и рекомендованное в ряде последних работ и для концентрированных растворов электролитов [1, 2] , — чистое ве­ щество (при тех же температуре и давлении). В этом случае стан­ дартный раствор идеален.

Связь между коэффициентами активности, отвечающими раз­

где ~\і — абсолютный коэффициент активности, отнесенный к чис­ тому веществу и отражающий влияние среды и концентрации;-fi*— концентрационный коэффициент активности; у/° — то же, нуле-- вой.

а

Последний не зависит от .концентрация вещества, а зависит от природы его и растворителя [3]. Для изучения термодинамических свойств веществ .в ’пределах данного растворителя 'пользуются 7/*. Величину 7,-° применяют для определения работы переноса веще­ ства из одного растворителя в другой [3].

Современная теория растворов позволяет с достаточной для практических (целей точностью рассчитывать •[;* [4, 5]. Относительная величина р-0 для различных систем, принимая для воды 7°,н»о = 1, была определена различными методами Н. А. Измайло­ вым [3]. Сложнее обстоит дело с абсолютными значениями f/°. Как показано недавно А. М. Розеном и М. В. Иониным [6], абсо­ лютные нулевые коэффициенты активности электролитов могут быть определены по растворимости солей и по упругости пара ле­ тучих электролитов, а также из их термодинамических констант диссоциации.

В случае растворов флотационных реагентов, обычно слабых электролитов или неэлектролитов, в концентрированных солевых растворах мы имеем особый случай: концентрация электролитного фона постоянна и значительно превышает концентрацию первого компонента, которая может изменяться в широких пределах в за­ висимости от количества введенного реагента, природы й величи­ ны поверхности твердых фаз и т. д. Величины «флотационных» концентраций имеют порядок 10~5—ІО-3 моль/л при концентрации солевых растворов 4—6 моль/л.

При таком соотношении концентраций все имеющиеся уравне­ ния для расчета коэффициентов активности электролитов в сме­ шанных растворах приводят к практической независимости коэф­ фициентов активности первого компонента от его концентрации при постоянной концентрации солевого фона (второго компонента).

В уравнение входят концентрация фона и специфические ха­ рактеристики обоих электролитов, но не концентрация первого из них (А), так как-величина I зависит только от тп. При изменении концентрации А lg та должен остаться постоянным в пределах принятых допущений.

постоянных аЛ и ms lg хл — const независимо от концентрации А. Согласно Бреистеду [7] коэффициенты активности ионов элек­ тролита А в (присутствии большого избытка (второго электролита определяются только концентрацией и природой последнего, но не

концентрацией А.

Таким образом, ів отличие от раствора индивидуальных элек­ тролитов, где абсолютный коэффициент активности [уравнение (1.4)] зависит как от природы электролита и растворителях0, так и от концентрации х*> для смешанных растворов с'преобладанием солевого фона молено записать

так как x’A= const.

Постоянство ха позволяет решать ,ряд проблем смешанных растворов проще, чем для растворов индивидуальныя: электроли­ тов, особенно ів неводных растворителях-. Так, оказываются воз­ можными простые расчеты концентрационных констант равнове­ сия слабых электролитов с использованием не активностей, а кон­ центраций ионов и молекул, в частности ионов водорода, опреде­ ляемых, например, нотенциометрически.

■ Для количественной характеристики (флотационных систем не­ обходимо произвести:

1) расчеты равновесий ів данном солевом растворе, для чего требуется знать концентрационные константы равновесия в данной среде; ! 2)- определение коэффициентов активности молекул и ионов

флотационных реагентов, что в сочетании с расчетами концентра­ ций позволит рассчитывать адсорбционное равновесие, а также получить энергетическую характеристику частиц в данной среде;

3) количественную оценку изменения состояния флотационных реагентов при изменении состава или концентрации солевого фона.

■ 'Ниже рассмотрены некоторые приемы, которые используются

концентрированный солевой «фон», чаще всего .это растворы пер­ хлоратов, не вступающих в реакции комплексообразоваіния. Кон­ центрации частиц определяются различными методами [8, 9].