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

Результаты приведены в табл. 111.14 и на рис. 36. Как и ожи­ далось, сорбция максимальна в области 8—9 углеродных атомов.

Таблица II1.14

Сорбция карбоновых кислот С6_ ]0 на шените и каините из маточника руды,

дополнительно насыщенного минералами. Навеска 20 г; крупность —0,25+0 мм; Т:Ж =1 : 2; pH пульпы 6,5; температура 20° С

Флотация шенита карбоновыми кислотами (мылами) из насыщенного раствора шенита

Прямым .подтверждением правильности сделанных ранее пред­ положений о взаимосвязи энергетического состояния карбоновых кислот и их анионов в солевых растворах с их флотационными ха­ рактеристиками могут служить только непосредственные флота­ ционные -исследования.

Такие исследования оказалось возможным 'провести в более широком диапазоне карбоновых кислот, так как ие было необхо­ димости в анализе реагентов в жидкой фазе флотационной пульпы.

Этими опытами преследовалась еще одна цель: прямая про­ верка флотационнойактивности ионной формы карбоновых кис­ лот, установленная ранее для флотации руды из ее маточных раст­ воров при различных их pH [4]. В указанных опытах измеряли величину pH, причем величину рМН — pH не определяли из-за методических трудностей (буферность маточных растворов). По­ этому не были известны константы диссоциации карбоновых кислог и, следовательно, степень их превращения в ионную форму при дан­ ном (6,5) pH раствора.

Методика беспенной флотации в трубке Халлимонда, применен­ ная для этих опытов, описана ранее [4]. В качестве собирателей были взяты натриевые мыла іСе—Сіз. Реагенты вводили в виде концентрированных водных растворов известной концентрации.

•Объектом флотации был шенит в его маточном растворе. При выборе концентрации реагентов основывались на растворимости и расходе реагента, в эквимолярных количествах: '1,33--ІО-5 моль/л жидкой фазы (200 г/т/по Ci3Na).

Данные флотации (выход) приведены на рис. 37. Там же для сопоставления приведены значения ионных и молекулярных коэф-

Рис. 37. Зависимость выхода шенита при флотации мылами Cs—Сіз из насыщенного раствора шенита (расход мыл ~ 1,3.10—5 моль) (/), сорбционных постоянных ионной (2) и молекулярной (3) форм кислот, коэффициентов активности ионной (4) и мо­ лекулярной (5) форм кислот от числа углеродных

атомов в молекуле при температуре 25° С

фициентов активности, а также сорбционных постоянных молекул и ионов карбоновых кислот.

Полученный результат полностью подтверждает высказанные ранее (см. главу I) соображения об особенностях флотации реа­ гентами кислотно-основного характера в их гомологическом ряду и сделанный вывод о том, что нулевые коэффициенты активности ионных форм в солевых растворах могут служить характеристикой их флотационных свойств.

Флотация различных солей и минералов карбоновыми кислотами из маточных растворов каинито-лангбейнитовой руды

Для исследований в качестве твердой фазы использовали шенит, каинит, еильвин, хлориды калия и натрия и искусственно приготовленный шенит. Собирателями служили кислоты С 7-9 и их калиевые мыла. Полученные результаты приведены на рис. 3S и 39..Рассмотрим их по каждому минералу.

Каинит лучше всего в обоих маточниках флотирует каприловая кислота и ее соль, причем ионная форма кислоты флотацион-

Рнс. 38. Результаты флотации каинита (а) и шенита (б) кислотами С7—С9 и их калиевыми мылами в двух солевых растворах: кислота­ ми в маточных растворах I (1) и II (2), мылами в маточных раст­ ворах I (3) и II (4)

но активнее молекулярной. В маточнике с повышенным содержа­ нием ионов магния флотационная активность всех собирателей возрастает.

Шенит и шенит искусственный извлекают в концентрат больше остальных реагентов каіприловая кислота и ее соль, причем солы флотационно активнее кислоты. Увеличение концентрации ионов магния в солевом растворе вызывает уменьшение выхода минера­ лов. Небольшяіе примеси в природном шените не искажают общей флотационной картины.

Сильвин и хлорид калия флотируются собирателями аналогич­ но описанным минералам, т. е. оптимальные результаты флота­ ции получены для .каприловой кислоты и ее соли. В маточнике с no­

Хлорид натрия флотировался калриловой кислотой в двух ма­ точниках. Выход его в концентрат невелик. Увеличение концентра-, ции ионов магния в растворе привело к небольшому увеличению выхода соли.

Проведенные исследования показали, что наибольшей флота­ ционной активностью по отношению к изученным минералам об­ ладает канриловая кислота-и ее соль (табл. III.15).

О совместном действии двух собирателей при флотации минералов каинито-лангбейнитовой руды ,

Было установлено существенное повышение флотируемости ми­ нералов каинито-лангбейнитовой руды и руды в целом при со­ вместном применении двух собирателей: карбоновой кислоты (мы-

Рис. 40. Результаты монопузырьковой флота­ ции (выход, %) шенита из его насыщенного раствора энантатом натрия и ацетатами ами­ нов в зависимости от расхода аминов (по сте­ хиометрическому расчету):

1 — гексиламин; 2 —.лауриламин; 3 — октадециламин

л а) и соли длинноцепочечного амина [33]. Это было объяснено образованием комплексов из анион- и катионактивных ПАВ, со­ здающих большую гидрофобность флотируемых частиц, чем каж­ дый реагент в отдельности.

Следует заметить, что соли аминов не являются собирателями по отношению к сульфатным калийно-магниевым минералам. По­ этому активация связана с изменением состояния карбоновой кис­ лоты (или ее аниона) в растворе.

Эффект от введения соли амина весьма велик (рис. 40), даже при малых расходах.

Объяснение, данное ранее, не является -единственно возмож­ ным.

левом растворе сложного ионного состава (маточник) алифатиче­ скими карбоновыми .кислотами С7-э- Технология процесса такова, что в маточнике происходит постепенное увеличение концентрации ионов магния и хлорида и уменьшение ионов калия и сулыфата. Изменения сказываются на флотационной активности карбоновых кислот [4, 32]. В связи с этим возникает вопрос о подборе нового реагента (или сочетания реагентов), обладающего большей фло­ тационной активностью, чем карбоновые кислоты в данных раст­ ворах.

Ранее нами было показано, что в солевом растворе, содержа­ щем 2%’ ионов магния, сочетания карбоновых кислот с аминами обладали большей флотационной активностью, чем кислоты [33]. Флотационная активность реагентов оценивалась по выходу мине­ ралов и по извлечению окиси калия из руды в концентрат. Полиминеральный характер руды и наличие большого количества при­ месей не позволяют на руде изучать флотационные особенности реагентов-собирателей. В частности, вопрос о влиянии минералов и концентрации ионов солевого раствора на селективность флота­ ции целесообразно изучать на чистых солях или минералах.

Ниже приведены результаты исследования селективности фло­ тации минералов и солей в двух солевых растворах с различной концентрацией ионов магния и поиска новых реагентов, обладаю­ щих достаточной флотационной активностью в солевых растворах с повышенным содержанием ионов магния.

Методика флотационных исследований

Характеристика минералов и солевых растворов. В данном со­ общении приведены результаты бе'спенной флотации минералов

исолей. В качестве твердой фазы использовали соли «х. ч.», . хло­ риды натрия и калия, искусственно синтезированные шенит, каинит

иприродный каинит, отобранный на руднике 'Стебниковехогока­ лийного комбината. Солевой и минералогический состав каинита приведен в табл. III.16.

Выбор шенита был связан с тем, что, согласно имеющимся дан­ ным [1, 2] флотации подвергаются шенитизированные с поверх- •ностіі минералы.

Жидкими фазами служили насыщенные солевые растворы, со­ ответствующие полям шенита, глазерита, каинита. Ионный со­ став первых двух солевых растворов подбирался по справочным данным таким образом, чтобы твердая фаза, находящаяся в рав­ новесии с жидкой, содержала каинит или пленит [6, 34]. іРастворы, находящиеся в равновесии с шенитом, соответствовали полю шенита, а с каинитом — не соответствовали полю каинита. Послед­ ние были насыщены различным количеством хлорида магния, что позволило установить солевой состав раствора, соответствующего при температуре 25° С полю каинита. Ионный состав растворов приведен в таблице III.17.

Т а б л и ц а III.17 Ионный состав насыщенных солевых растворов (вес. %)

Собиратели. Во флотационных опытах в качестве собирателей использовали: индивидуальные алкилсульфаты с различной дли­ ной цепи; технические смеси алкил сульфатов; триѳтаноламиналкилсулыфаты; алкилеульфонаты; алкиларилсульфонаты; сульфона­ ты, содержащие конденсированные ядра; нафтеновые кислоты и их соли, (З-оксиэтиламины; изоамины; соли первичных, вторичных, третичных аминов, четвертичные и бичетвертичньге соли аммония, алкшлимидоазолины, амиды жирных кислот; соединения сложного состава с различными функциональными группами *. В качестве стандарта использовали каприловую кислоту и знантат натрия, ■обладающие, по нашим данным [4], наибольшей флотационной активностью среди исследованных жирных кислот и их мыл.

Характеристики реагентов (содержание активного вещества, длина углеводородного радикала), их расход приведены в подпи­ сях к рисункам.

1 Перечисленные реагенты были получены нами в различных лабораториях ВНИИСИНЖ’а (г. Шебекино, директор А. И. Кудряшов), филиале ВНИИСИНЖ’а (г. Волгодонск, директор Е. Т. Осенчинин), УкрНИИМПе (г. Харьков, зам. ди­ ректора по научной работе Е. П. Коваленко).

Методика экспериментов. Опыты проводились в модифициро­ ванной трубке Халлимонда [4]. В опытах по исследованию фло­ тационной активности индивидуальных флотационных реагентов расход их составлял 500 и 1000 г/т в расчете на 100%'-ное веще­

ты (или мыла). Все реагенты в пульпу вводились в виде водно­ спиртовых растворов (объем до ОД мл). Время флотации 5 мин,

В опытах с сочетаниями 'реагентов порядок введения реагентов следующий: каіприловая кислота, добавляемый реагент.

Навеска минерала 1 г. В опытах по флотации смеси минера­ лов навеска для опыта 1,5 г (по 0,75 г для двух минералов и по 0,5 г для трех).

Влияние минералов, вносимых в насыщенные солевые растворы, на их ионный состав

Минералы, вносимые в насыщенные солевые растворы, способ­ ны частично растворяться в них, изменяя ионный состав раствора. Кроме того, на поверхности минерала возможно образование плен­ ки другого минерала в результате частичной конверсии [2].

Нами было определено изменецие ионного состава маточников глазеритового и каинитового полей при внесении в них солей хло­ ридов калия и натрия, шенита и каинита, а также изменение со­ става маточников и солей в процессе флотации. Для этото твердую и жидкую фазы анализировали по обычным методикам (хлорид титровали нитратом серебра, сульфат—'хлоридом бария, маг­ ний— трилоно'М Б, калий осаждали тетрафенилборатом натрия).

Результаты анализов приведены в табл. III.18.

Согласно полученным данным, внесение минералов и солей флотируемой крупности (0,25+0,1 мм) в насыщенные растворы не изменяет их полей.

Добавка хлорида натрия и шенита к маточнику глазеритовогб поля практически не изменяет его ионного состава. Таким же он остается и после флотации солей энантатом натрия. Сами мине­ ралы не изменяются в .процессе флотации.

Внесение хлорида калия в маточник глазеритового поля вызы­ вает увеличение концентрации хлорид- и калий-ионов. Каинит уве­ личивает концентрацию ионов хлорида и магния, уменьшает — калия. После флотации ионный состав источника мало отличает­ ся от маточникадо флотации. Хлорид калия не изменяется в про­ цессе флотации. Каинит после флотации имеет ионный состав, от­ личающийся от исходного (примерно на 5%' меньше ионов магния и сульфата). Это, вероятно, связано с растворением сульфата маг­ ния из минерала в маточном растворе.