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

Интересно отметить, что серия опытов с применением раство­ ров тетрадекана с добавками тех же ПАіВ и в тех же количествах по отношению к тетрадекану, в отсутствие ОДА-НАс показала ну­ левую флотационную активность.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют о том, что ряд поверхностно-активных веществ активирует флотацию, т. е. усиливает действие основных реагентов — соли амина и углеводо­ рода, другие же оказывают дѳпрессирующее действие. Депрессирующее и активирующее действие ПАВ зависит как от функцио­ нальной их принадлежности, величин углеводородного радикала, исследуемой системы, так и от расхода. ПАВ, введенные в количе­

в количестве 10,0 стехиометрии, за редкими исключениями, приво­ дит к депрессии действия основных флотационных реагентов.

На основании проведенного исследования можно сделать за­ ключение о веществах, активирующих и депресеирующих флота­ цию крупнозернистого сильвина. Следовательно, оказывается воз­ можным введением соответствующих ПАВ и подбором углеводоро­ дов регулировать показатели флотационного обогащения.

Выводы

1. Исследована флотационная активность по отношению к круп­ нозернистому хлориду калия сочетаний окТадециламина с гидрофобизаторами различной химической природы, гомогенными и гете­ рогенными по отношению к ОДА в насыщенном солевом растворе хлоридов калия и натрия. Дана оценка активирующего и делрессцрующего действия ПАВ в сочетаниях с ОДА в качестве первич­

вых и ароматических углеводородЬе с различным числом ядер и разной 'степенью алкилирования (моно- и диалкилзамещенные' с различной длиной углеводородных радикалов нормального и изо­ строения).

Найдено, что по активирующему действию углеводороды распо­ лагаются в последовательности: парафиновые>нафтеновые>ароматичеекие. Замещенные бензола с одной, двумя и тремя металь­ ными группами показали 'большее активирующее действие по сравнению с незамещенным бензолом, причем выход флотации увеличивается в ряду бензол<толуол<іксилолы (о-, м-, /г-). Для углеводородов нафтенового ряда, как и для ароматических, харак­

терна большая флотационная активность алкильных замещенных циклогексана в сравнении с незамещенным циклогексаном. С уве­ личением числа конденсированных ядер активирующее действие снижается в ряду 'бензол—нафталин—антрацен и может 'быть по­ вышено введением алкильных заместителей. При этом флотацион­ ная активность повышается с увеличением алкильного радикала.

Аналогичные зависимости найдены для природных смесей угле­ водородов — конденсатов природного газа, среди которых были выделены наиболее активные (парафинизифованные) и применены для крупнозернистой флотации в сочетании с ацетатом ОДА.

3.Установлено, что на показатели флотации в системе (I) пре­ обладающее влияние оказывают химический состав и строение уг­ леводородов, но не такие физические свойства, как плотность, вязкость, температура плавления и др.

4.В качестве ПАВ в остальных трех системах были испытаны соединения, включающие первичный алифатический радикал с раз­ личным числом углеродных атомов: карбоновые и сульфокарбоно-

вые кислоты (Сі—См); спирты (Сі—Сіе); третичные амины(Сі72о)'> амиды (Сю-із; Сі72о); четвертичные (См—іе) и дичетвертичные соли аммония (С4‘, С12); алкилимидазолиньНСэ-ы); амидокислоты Сю-ш). Была также исследована флотационная активность (в сочетании с другими реагентами) отдельных представителей длинноцепочеч­ ных альдегидов и кетонов, фенола, семикарбазида и др.

5. Установлено, что среди испытанных ПАВ имеются как акти­ ваторы, так и децрессофы флотации. Эффект зависит от способа

Во всех случаях ПАВ, для которых установлено диспергирую­ щее действие по отношению к ОДА (спирты), активируют флота­ цию. Активация, однако, имеет место и в ряде систем, для кото­ рых механизм взаимодействия ОДА—'ПАВ является более слож­ ным: эффект активации в гомогенной системе (II) больше, чем в присутствии углеводорода (IV).

§ 4. В Л И Я Н И Е П Р И Р О Д Ы И К О Н Ц Е Н Т Р А Ц И И Ф Л О Т А Ц И О Н Н Ы Х Р Е А Г Е Н Т О В Н А К Р И С Т А Л Л И З А Ц И Ю М И Н Е Р А Л Ь Н Ы Х С О Л Е И И З С О Л Е В Ы Х Р А С Т В О Р О В

Флотационное обогащение растворимых солей происходит из солевого раствора сложного ионного состава. Контроль технологи­ ческого режима процесса включает методики быстрого определе­ ния остаточных концентраций тех поверхностно-активных веществ (ПАВ), которые применяются при флотации (соли аминов, карбо­ новые кислоты — собиратели, пол'иакриламид, кремниевая кисло­ та депрессоры).

Известно, что при добавлении неводных растворителей, смеши­ вающихся с водой, к солевым растворам, происходит резкое умень­

шение растворимости солей вследствие изменения химического со­ става растворителя и они выпадают в осадок. Было замечено, что скорость оседания осадка, его объем зависят от большого числа факторов: количества спирта, способа смешения его с солевым ра­ створом, температуры, присутствия поверхностно-активных ве­ ществ и др. Если смешение производится в одинаковых условиях и при одинаковой температуре, то старость оседания осадка и его объем зависят только от вида и содержания ПАВ в растворе. Эти наблюдения позволили предложить новый метод [77] количествен­ ного определения флотационных реагентов в оборотном растворе.

Внастоящем параграфе описаны результаты опытов по изуче­ нию влияния вида и количества флотационных реагентов на объем осадков при действии метилового спирта на насыщенные солевые растворы калийных руд.

Цель этих опытов — подбор оптимальных условий и получение необходимых данных для разработки методов количественного оп­ ределения флотационных реагентов.

Солевыми растворами служили насыщенные растворы солей квалификации «хч» хлориды калия, натрия, магния и др., а также оборотные маточные растворы.

Вкачестве флотационных реагентов изучали карбоновые кис­ лоты С7—Cg, полиакриламид (ПАА) и соль октадециламина.

К солевым растворам добавляли .метиловый и этиловый спирты.

Эксперимент проводили в градуированных бюретках, объемом 30 ,мл с притертыми пробками. Цена деления составляла 0,1 мл.

Опыты были проведены при температуре 10—24° С.

Методика исследований

Пробу исследуемого солевого раствора при температуре 12— 18° С (3 мл раствора) помещали в калиброванную бюретку, емко­ стью 30 мл с 'притертой пробкой. Приливали метиловый или эти­ ловый спирт до общего объема 30 мл, закрывали пробкой и пере­ мешивали 1—2 минуты. Бюретку устанавливали вертикально и по мере оседания осадки через каждые 30 секунд записывали его объем.

Флотационные реагенты вводили в солевые растворы в количе­ ствах, соответствующих принятому режиму флотации (ПАА—, 40 г/т, карбоновые кислоты — 200—400 г/т, гидрохлорид октадециламина 130 г/т).

Результаты опытов

На рис. 97—'101 приведены результаты опытов с насыщенным солевым раствором, содержащим полиакриламид и не содержащим его.

Опыты проводились при разных температурах: 10, 12, 14, 16 и

.18° С.

Изучая влияние различных факторов на скорость оседания и объем осадков, осо'бое внимание было уделено вопросу влияния температуры.

В та'бл. 111.25 ина рис. 102 приведены результаты замеров объ­ емов осадков на 15 .мин опыта при разных температурах.

Т а б л и ц а ІІІ.25

Влияние температуры на объемы осадков солей, осажденных из маточного

Проведенные исследования по изучению влияния поверхностноактивных веществ на состояние осадков, осаждаемых из флотаци-

В л и я н и е к он ц ен т р ац и и п о л и а к р и л а м и д а на о б ъ ем ы о с а д к о в со л е й , о с а ж д а е м ы х

оннай пульпы,,позволили предложить способ количественного опре­ деления ПАВ непосредствённо в маточном растворе [77].

По сравнению с существующими методами [91] предложенный нами отличается высокой чувствительностью, простотой, не требует специальной аппаратуры. Метод обладает избирательностью по от­ ношению к различным ПАВ.

Влияние концентрации энантовой кислоты на объемы осадков солей, осаждаемых из насыщенных растворов (концентрация энантовой кислоты приведена в мг/л, объем осадков — в см3)

Оіпределение выполняется следующим образом. К маточному раствору, содержащему іПАВ, добавляют растворитель, смешиваю-

щийся с водой, например метиловый или этиловый спирт. После перемешивания смеси дают отстояться и замеряют объем осадка.

Предварительно строят калибровочный график зависимости объема осадка от концентрации анализируемого ПАВ.

Ошибка метода не более 5%. Минимальная концентрация опре­ деляемого ПАВ зависит от вида ПАВ, условий проведения анали-. за и может быть доведена до 0,05 мг/л.

Обсуждение результатов

Как известно, добавление спирта и других растворителей, сме­ шивающихся с водой, приводит к резкому уменьшению раствори­ мости солей. Условия образования кристаллов ярко выражено не­ равновесные, так как степень пересыщения резко увеличивается. В этих условиях образуется много мелких кристаллов, имеющих большую 'поверхность. Большая поверхность кристаллов и стремле­ ние ее к уменьшению позволяют проследить влияние поверхностно­ активных веществ даже в небольших количествах. В этом и со­ стоит преимущество метода.

В литературе имеются данные о влиянии разных примесей на зародышеобразование и рост кристаллов.

Примесь, присутствующая в кристаллизующемся растворе, изменяя энергию активации зародышеобразования, меняет всго картину процесса кристаллизации [79].

Можно предположить два механизма влияния примесей на от­ дельные стадии кристаллизации — изменение поверхностного на­ тяжения на грани трехмерного и двумерного зародыша и измене-- ние энергии активации образования зародыша за счет адсорбции примеси на растущей поверхности.

С влиянием примесей на зародышеобразование тесно связан * аффект изменения устойчивости пересыщенных растворов в присут­ ствии примесей. С ростом концентрации растворимой примеси вследствие ее адсорбции на твердой примеси, а также с измене. Ніием поверхностного натяжения и энергии образования двумер­ ного зародыша [81, 82] увеличивается устойчивость пересыщенных растворов [80]. Пересыщение раствора может расти [83] и прохо­ дить через /минимум [84] с /ростом содержания примеси /в нем.

Присутствие примеси может приводить как к укрупнению [85— 87], так и к измельчению [81] кристаллов, получаемых при кри­ сталлизации.

Многие ученые объясняют влияние примесей на кристаллиза­ цию избирательной адсорбцией примеси на гранях растущего кри­ сталла. В результате адсорбции может меняться поверхностное натяжение на границе кристалл—раствор и вследствие этого ме­ няться энергия образования двумерного зародыша [88].

В согласии с теорией Фольмера [78] это приведет к изменению скорости роста грани растущего кристалла. Вследствие различной поверхностной энергии граней растущего кристалла возможна из­ бирательная адсорбция примеси гранью, имеющую большую по­ верхностную іэнергию, снижение ее поверхностной энергии и, как следствие, ее преимущественный рост [80]. Скопление примеси возле грани с более высокой поверхностной энергией может при­ вести к созданию слоя, препятствующего проникновению строи­ тельного материала к растущей грани и увеличивающего энергию активации образования двумерного зародыша, что неизменно при­ ведет к замедлению роста данной грани.

Следовательно, примеси, изменяя адсорбционный потенциал граней, влияют на старость роста кристалла [89].

Авторами ряда работ [84, 90] влияние примесей объясняется увеличением плотности дислокаций на растущих гранях кристалла и вследствие этого, увеличением старости зародышеобразования.

Как видно из приведенного обзора, в литературе не существует единого мнения о влиянии ПАіВ различной природы на процесс кристаллизации. Поэтому для оценки влияния ПАВ в каждом слу­ чае необходима постановка эксперимента.

На рис. 97—101 показаны результаты о ш ы то ів п о кинетике осаж­ дения солей в отсутствии (кривая 1) и ів присутствии (кривая 2) полиакриламида для установления времени проведения опыта.

Данные этих экспериментов приведены в табл. ІІІ.27—ІІІ.29.

Эти результаты показывают, что действие ПАВ на объем осадка зависит от вида ПАВ. Данные согласуются с теорией образования сростков, предполагающей два типа зависимостей между концент­ рацией ПАВ. и размером сростков.

В ы в о д ы

1. Изучено влияние некоторых факторов на осаждение солей из водных растворов калийных руд добавлением растворителей, уменьшающих растворимость солей.

2. Установлено, что с повышением температуры уменьшается объем осадков.

■3. Найдено, что содержание поверхностно-активных веществ изменяет объем осадков в зависимости от концентрации ПАВ.

4. На основании изученных явлений предложен метод количе­ ственного анализа поверхностно-активных веществ в оборотных солевых растворах.

5. Метод может быть использован как для контроля ПАВ, так и для сравнения поверхностно-активных свойств различных ПАВ, так как в методе используются поверхностно-активные свойства ПАВ и влияние этих свойств на процессы кристаллизации.