9.6.Реагенты-активаторы

Реагенты-активаторы применяются во флотационном процессе для активации поверхности материалов, в результате которой становится возможным закрепление на ней собирателя и селективная флотация материалов. Активаторы применяются тогда, когда материал депрессирован, или когда природная флотируемость самого материала недостаточна.

Активация может состоять в химической очистке поверхности материалов от пленок, которые мешают адсорбции собирателя. Например, при окислении пирита на его поверхности образуется пленка окислов железа, которая предотвращает адсорбцию собирателя. Промывка пирита кислотой, а затем водой позволяет снять эту пленку, и пирит восстанавливает свои флотационные свойства.

Активация происходит также в результате ионного обмена, например активация цинковой обманки катионами меди. Катион цинка с поверхности сфалерита ZnS вытесняется ионами меди, добавляемой в виде медного купороса, и на сфалерите образуется более флотоактивная пленка сульфида меди, хорошо взаимодействующая с ксантогенатами. Такая обменная реакция имеет вид:

ZnS + Cu²⁺ CuS + Zn²⁺

Активация некоторых окисленных материалов тяжелых металлов сернистым натрием является также обменной химической реакцией, при которой с поверхности окисленных материалов ионы SO₄^2- или СО₃^2- вытесняются ионами S^2-. Поэтому такой процесс активации называется сульфидизацией. Сульфидизация происходит при участии ионов S^2- и НS^-, образующихся в результате гидролиза и диссоциации сернистого натрия Na₂S.

При растворении в воде сернистый натрий подвергается гидролизу:

Na₂S + H₂O NaSH + NaOH.

А затем поверхность окисленного материала, например, церуссита, взаимодействует с продуктами гидролиза:

PbCO₃ + 3NaOH = Н₂O + NaHPbO₂,

NaSH + NaHPbO₂ = 2NaOH + PbS,

или суммарно

PbCO₃ + Na₂S = PbS + Na₂CO₃.

Сернистый свинец образуется на поверхности церуссита в виде пленки, которая и взаимодействует с ксантогенатом как сульфидный материал. По такому же механизму сульфидизируются и окисленные материалы меди - малахит, азурит, куприт.

Активаторы представляют собой неорганические кислоты и соли. Среди них необходимо отметить серную кислоту и соли поливалентных металлов (меди, свинца, железа), плавиковую кислоту, сернистый натрий и соду.

Серная кислота - типичный активатор для пирита, депрессированного большими расходами извести. Под действием серной кислоты разрушается пленка гидроокиси железа на поверхности пирита, и он восстанавливает свою флотируемость. Серная кислота применяется также при флотации слюды, рутила, ильменита, пирохлора, циркона, ильменорутила и др.

Медный купорос CuSО₄∙5H₂О - один из наиболее распространенных активаторов. Получают медный купорос действием серной кислоты на металлическую медь. Медный купорос активирует флотацию депрессированной цинковой обманки, т.е. восстанавливает ее способность флотировать в присутствии ксантогената.

Медный купорос содержит не менее 85% CuSО₄∙5H₂О и подается в процессе в виде 5 ÷ 10%-ного водного раствора. Расход его обычно составляет 200 ÷ 500 г/т. Медный купорос активирует также материалы пустой породы при флотации жирнокислотними собирателями.

Обычно во флотационной суспензии находится большое количество различных солей вследствие содержания их в промышленных водах, а также частичного растворения в суспензии различных солей и гидроокисей. Промышленные воды, применяемые при флотации, содержат от 50 до 500 мг/л растворимых солей кальция, магния и др. Эти так называемые «неизбежные» ионы влияют на поверхностные свойства любого материала, изменяя его флотируемость. Очень часто эти ионы являются причиной нарушения селективности процесса флотации, так как, закрепляясь на поверхности ценных материалов и материалов пустой породы, уравнивают их флотационные свойства.

Соли железа являются активаторами не только ценных материалов, но и материалов пустой породы, например кварца, турмалина и др. Кроме того, катионы железа связывают в объеме суспензии собиратель и образуют при флотации с олеиновой кислотой олеаты железа, которые не обладают собирательными свойствами и вызывают повышенный расход собирателя.

Поэтому при флотации редких металлов очень часто стремятся удалить «неизбежные» ионы предварительной отмывкой руды или введением реагентов, способных предотвратить закрепление их на материалах. Для нейтрализации действия катионов поливалентных металлов применяют неорганические кислоты и щелочи.

Плавиковую кислоту HF применяют при активации полевых шпатов и берилла, а также для депрессии кварца, слюды, гематита. Техническая плавиковая кислота содержит от 30 до 70% HF и 0,1 ÷ 6% Na₂SiF₆. Она очень токсична.

Уксуснокислый свинец Рb(С₂Н₃О₂)₂ применяется для активации антимонита Sb₂S₃.

Сода Na₂CО₃∙10H₂О, взаимодействуя с катионами поливалентных металлов в суспензии, обеспечивает их осаждение. Например, катионы кальция и железа образуют труднорастворимые карбонаты и гидраты кальция и железа, которые предотвращают адсорбцию катионов на обрабатываемых материалах и улучшают процесс флотации.