4. Депрессоры и механизмы их действия при флотации

Реагенты – депрессоры, применяемые в настоящее время в практике флотации, представлены как неорганическими, так и органическими соединениями. Механизм депрессирующего действия этих соединений на минеральную поверхность может быть различным.

Во – первых, депрессор может образовывать на поверхности минерала труднорастворимое гидрофильное соединение, которое предотвращает адсорбцию собирателя или вытесняет ионы собирателя.

Во – вторых, депрессоры могут связывать ионы активатора как в объеме пульпы, так и на поверхности минерала, предотвращая ее активацию.

В – третьих, депрессор может образовывать труднорастворимое гидрофильное соединение с собирателем в пульпе, которое уже не будет обладать собирательными свойствами.

В – четвертых, на поверхности минералов могут закрепляться гидрофильные нерастворимые неорганических или органических соединений, предохраняющие поверхность от адсорбции собирателей.

Иногда депрессия достигается сочетанием нескольких способов.

При взаимодействии реагентов – депрессоров с минералами необходимо учитывать продолжительность их контакта, температуру пульпы, концентрацию реагентов, влияющих на скорость реакций в пульпе и на поверхности минералов. Время контакта с депрессорами обычно составляет 10…20 и более минут.

К числу депрессоров, широко применяющихся при флотации руд цветных и редких металлов, относятся такие неорганические соединения как щелочи, сернистый натрий, цинковый купорос, соли синильной кислоты, соединения оксидов серы, хроматы и бихроматы, жидкое стекло, фосфаты, плавиковая кислота и ее соли, а также органические соединения такие как карбоксиметилцеллюлоза, крахмал, декстрин, танин и др.

Для депрессии минералов, содержащих железо ( пирит, пирротин, арсенопирит,ентландит и др) широко применяются щелочи и их соли. К ним относятся прежде всего известь, кальцинированная сода или карбонат натрия Na₂CO₃ и каустическая сода или гидроксид натрия NaOH, которые используются также как регуляторы среды.

В качестве депрессоров щелочи и их соли применяются для депрессии пирита при отделении его от сульфидов мели и сфалерита, а также при отделении пирротина и пентландита от сульфидов меди. Депрессия пирита в присутствии щелочи осуществляется при десорбции слоя адсорбированного ксантогената и при образовании на его поверхности гидроксида Fe(OH)₂.

Наиболее широкое распространение получила негашеная известь, которая применяется виде известкового «молока» и которая может создать концентрацию гидроксильных ионов, соответствующую значению рН до 12,5, в то время как предельное значение рН, создаваемое содой не превышает 10,5.

Едкий натр, сода и известь частично или полностью десорбируют с поверхности многих несульфидных минералов олеиновую кислоту, поэтому применяются при селективной флотации, например. литиевых и бериллиевых руд.

Сернистый натрий

Сернистый натрий широко применяется при флотации сульфидных и несульфидных минералов как депрессор, например, сульфидных минералов, и как активатор, например окисленных минералов цветных металлов, а также как десорбент собирателей и регулятор рН пульпы.

При гидролизе сернистого натрия создается сильная щелочная среда.

Депрессирующее действие сернистого натрия связано прежде всего с десорбцией собирателя с минеральной поверхности с заменой ионов ксантогената на сульфид- или гидросульфид-ион, благодаря образованию с катионами тяжелых металлов более труднорастворимых сульфидных соединений типа MeS, чем ксантогенаты этих металлов. Кроме того, депрессия сульфидных минералов сернистым натрием может происходить при гидрофилизации в поверхности минералов в результате сорбции растворе в зависимости от рН ионов S^2- и ОН образующиеся при гидролизе.

Способность ионов S^2- и HS¯вытеснять с поверхности сульфидов анионы ксантогената используются при селективной флотации сульфидных коллективных концентратов с применением сернистого натрия как десорбента собирателя. Повышенные концентрации сернистого натрия применяются для депрессии сульфидов меди и железа при флотации молибденита, который не депрессируется сернистым натрием.

Сернистый натрий является хорошим сульфидизатором ( активатором) окисленных минералов тяжелых металлов- карбонатов и сульфатов свинца и меди.

В более щелочной среде пленка образующегося сульфида свинца отслаивается с образованием коллоидного сернистого свинца. При рН более 11 поверхность минералов покрывается слоем гидроксида, препятствующим сульфидизации минералов и закреплению ксантогената.

Цианиды – соли синильной кислоты являются депрессорами пирита, сфалерита, сульфидных медных минералов, минералов серебра, ртути, кадмия и никеля. Для флотации обычно используются щелочные цианиды NaCN и KCN, являющиеся солями сильного основания и слабой синильной кислоты HCN.

Основная область использования цианидов при переработке минерального сырья – извлечение золота и серебра методом цианирования, где используется способность этих металлов образовывать с цианидами комплексные хорошо растворимые соединения, например,

В последнее время ввиду большой токсичности цианистых соединений применение их в качестве депрессоров значительно ограничено.

В основе депрессирующего действия цианидов лежит их способность образовывать труднорастворимые комплексы с металлами. Механизм депрессирующего действия их при флотации сульфидов тяжелых металлов состоит в разрушении в разрушении образующего на поверхности минералов химического соединения – ксантогената металла или в образовании на поверхности минерала комплексного цианистого иона, предотвращающего адсорбцию ксантогената.

Цинковый купорос (сульфат цинка) ZnSO₄·H₂O применяется для депрессии цинковой обманки самостоятельно, а также в сочетании с цианидом или сернистым натрием.

Депрессирующее действие цинкового купороса объясняется тем, что в нейтральной и щелочной средах образуются осадки гидроксида цинка Zn(OH)₂ и карбоната цинка ZnCO₃, которые при рН 7…10,5 налипают на поверхности цинковой обманки и депрессируют его.

В присутствии цианида в пульпе образуются труднорастворимые цианид цинка Zn(CN)₂, а также комплексные соединения Zn(CN) и Zn(CN) , депрессирующее действие которых объясняется замещением меди и железа кристаллической решетки минерала цинком комплексной соли, при котором перешедшие в раствор медь и железа образуют более устойчивые соединения типа KCu(CN)₂. Таким образом происходит дезактивация поверхности сфалерита.

При селективной флотации сульфидных руд в качестве депрессоров могут применяться сульфоксидные соединения. К ним относятся: сернистый газ SO₂, сернистая кислота H₂SO₃, сульфиты и тиосульфаты щелочных и щелочноземельных металлов, например, Na₂SO₃ и Na₂S₂O₃. Эти соединения совместно с железным купоросом депрессируют галенит при разделении медно-свинцовых концентратов, а совместно с сернистым натрием или цинковым купоросом депрессируют цинковую обманку. Действие сульфита и тиосульфата натрия как восстановителей связано с поглощением кислорода из пульпы и предотвращением окисления сульфидной поверхности, что препятствует адсорбцию собирателя. Кроме того, сульфоксидные соединения могут образовывать с ионами железа, меди, свинца, золота и серебра довольно прочные комплексные соединения, способные растворять ксантогенаты металлов.

Хроматы и бихроматы калия и натрия K₂Cr₂O₄ и Na₂Cr₂O₄ (соли хромовой и двухромой кислот) являются депрессорами галенита и применяются при разделении свинцово – медных концентратов. При флотации обычно используются щелочные соли двухромовой кислоты. Депрессирующее действие бихроматов на сульфид свинца обусловлено их способностью окислять сульфидную поверхность и взаимодействовать с катионвми окисленной поверхности с образованием труднорастворимого соединения – хромата свинца PbCrO₄ , а также сорбцией на минеральной поверхности различных гидрофильных комплексов Cr (III).

Жидкое стекло – растворимая в воде щелочная соль кремниевых кислот nNa₂O‌· mSiO₂ – наиболее широко применяемый депрессор минералов вмещающих пород ( силикатов, карбонатов) при флотации руд цветных и особенно редких металлов. При флотации применяют обычно 5% -ные растворы жидкого стекла с модулем 2,2…3,0. При модуле более 3,0 жидкое стекло трудно растворяется в воде, образует коллоидные растворы и крупные гели кремниевой кислоты. Жидкое стекло с модулем менее 2,2 создает сильно щелочную среду, в которой снижается его депрессирующее действие.

Состав продуктов диссоциации зависит от рН раствора. Так, при рН< 8 в растворе присутствуют в основном недиссоциированная кремниевая кислота H₂SiO₃, при рН 9 – ионы HSiO и недиссоциированная H₂SiO₃ , при рН 10…12 – в основном ионы HSiO , а при рН 13 преобладают ионы SiO . Эти продукты диссоциации жидкого стекла, а также его коллоидная форма могут взаимодействовать с поверхностью минералов, предотвращая адсорбцию собирателя или десорбируя его.

При флотации жирнокислотными собирателями жидкое стекло применяется для депрессии кварца и других силикатных минералов, кальцита, апатита и флюорита, а также пирохлора.

Кремнефтористый натрий Na₂SiF₆ применяется в качестве регулятора среды и селективного депрессора при разделении рутила и циркона, пирохлора и циркона. Депрессия минералов может быть следствием создания кислой среды, в которой затрудняется адсорбция жирных кислот, следствием образования коллоидных частиц геля кремниевой кислота, ионов SiF и мицелл, содержащих эти ионы и адсорбирующихся на поверхности минералов.

Для депрессии минералов, содержащих железо и щелочноземельные металлы применяется гексаметафосфат натрия Na₆P₆O₁₈ который является также эффективным подавителем пептизатором шламистых частиц таких минералов, как кварц, кальцит, апатит. Этот реагент также способен связывать катионы поливалентных металлов в пульпе, иногда успешно заменет жидкле стекло. Депрессирующее действие гексаметафосфата связано с закреплением его на поверхности минерала с образованием гидрофильных соединений. Взаимодействуя с катионами железа и кальция, образует прочные комплексные соединения, что снижает расход собирателя и улучшают селективность процесса флотации.

В практике флотационного обогащения используются такие органические подавители, как карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ), крахмал, декстрин, танин, производные лигнита и пр.

Карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) – водорастворимая натриевая соль карбоксиметилового эфира целлюлозыявляется депрессором вторичные силикаты – тальк, хлорит, пироксены, а также циркона и сульфидов – халькопирита, галенита и сфалерита. Применяется она например, для депрессии минералов вмещающих пород типа талька при флотации медно-никелевых руд ( рН 8…10).

Крахмал как и целлюлоза относятся к классу высокомолекулярных соединений – полисахаридов. Крахмал нерастворим в холодной воде, в горячей он сначала набухает, а затем постепенно растворяется. Применяется крахмал для депрессии оксидов железа в щелочной среде при рН более 10,5, для депрессии серицта при флотации сульфидов, депрессии барита и кальцита при отделении от флюорита, также для депрессии молибдените при его отделении от сульфидов меди из коллективного медно-молибденового концентрата.

Декстрин является продуктом неполного гидролиза крахмала, растворим в воде с образованием клейкой массы. Применяется в качестве депрессора сподумена и оксидов железа при флотации кварца, слюды и полевых шпатов катионными собирателями. Является также хорошим депрессором серицита, талька, вторичных силикатов, барита и молмбденита.

В качестве депрессоров при флотации часто применяются дубильные вещества, например, танин, которые содержаться в коре некоторых деревьев. Эти вещества обычно хорошо растворимы в воде.

К дубильным веществам относится также квебрахо, содержащиеся в дубовой коре. Применяются дубильные вещества при флотации несульфидных минералов для депрессии оксидов железа, кальцита и доломита.

В качестве органических подавителей применяются также щавелевая кислота (СООН)₂, которая депрессирует железосодержащие минералы при флотации, например, касситерита, а также лимонная кислота, которая является депрессором флюорита, граната, ставролита и слюды.