Распределение операций флотации по камерам флотационных машин
Очень редко в практике флотации удается получить кондиционный концентрат и отвальные хвосты в одну операцию.
По своему назначению различают операции флотации (рис.11.4):
- основную;
- контрольную;
- перечистную.
Рис. 11.4 Схема флотационного процесса
88
Основная флотация – первая операция флотации в результате которой получают черновой концентрат и хвосты.
Контрольная флотация – операция флотации хвостов, полученных в основной флотации с целью доизвлечения полезного минерала из них.
Перечистная флотация (перечистка) – операция повторной флотации черновых концентратов для повышения их качества.
В зависимости от последовательности выделения ценных компонентов бывают схемы:
- коллективно-селективной флотации;
- селективной флотации.
Коллективная – означает, что флотируются все ценные компоненты обладающие одинаковой флотируемость.
Селективная – ценные компоненты выделяются последовательно в самостоятельный концентрат.
Распределение операций флотации по камерам флотационных машин показано на рисунке 11.5.
Рис. 11.5 Распределение операций флотации во флотационной
машине
Лекция 12. Флотационные реагенты
План лекции
12.1 Классификация и назначение флотационных реагентов
12.2 Собиратели (коллекторы);
12.3 Пенообразователи;
12.4 Депрессоры (подавители);
12.5 Активаторы;
12.5 Регуляторы среды.
12.1 Классификация и назначение флотационных реагентов
Химические вещества, вводимые во флотационную пульпу для управления флотационным процессом, обеспечения высокой избирательности флотации различных минералов, повышения прочности воздушных пузырьков и стабилизации процесса флотации, называются флотационными реагентами.
Путем подбора специальных реагентов можно искусственно изменить поверхностные свойства минералов, а именно их смачиваемость.
Например: комплексная полиметаллическая руда в которой присутствуют следующие минералы обладающие одинаковой природной флотируемостью
- галенит PbS,
- халькопирит CuFeS2,
- сфалерит ZnS,
- пирит FeS2,
Во флотационной пульпе создаются такие условия, когда возможно выделить каждый из них в самостоятельный концентрат.
Каждый из добавляемых во флотационную пульпу реагентов имеет свое целевое назначение.
По своему назначению флотационные реагенты делятся на пять основных групп:
- собиратели (коллекторы);
- пенообразователи;
- депрессоры (подавители);
- активаторы;
- регуляторы среды.
12.2 Собиратели
Собиратели – это органические вещества, избирательно концентрирующиеся на поверхности извлекаемых минеральных частиц, гидрофобизирующие их поверхность и способствующие прилипанию их к воздушным пузырькам.
Большинство реагентов-собирателей - это аполярные и гетерополярные (т.е. содержащие полярную и аполярную группы) поверхностно-активные органические вещества, способные закрепится на поверхности извлекаемых минералов и резко увеличить их флотируемость.
Аполярные вещества химически мало активны, плохо растворяются в воде и не смачиваются ею, обладают незначительной поверхностной энергией и не распадаются в воде на ионы. К ним относятся минеральные масла, жиры и другие органические соединения.
Вещества, в состав которых одновременно входят полярная группа и аполярная углеводородная цепь, называются гетерополярными (рис. 12.1).
Рис. 12.1 Строение гетерополярной молекулы
В пульпе молекулы собирателя строго ориентируются своей полярной группой к минералу, а аполярным (гидрофобным) радикалом в водную фазу.
При растворении гетерополярного соединения в воде его молекулы стремятся к границе раздела фаз, где концентрация их больше, чем в объеме раствора. Эти гетерополярные молекулы ориентируются на границе раздела жидкость - газ так, что полярные группы их направлены в воду, а аполярные углеводородные радикалы – в газовую фазу. Это объясняется тем, что аполярная группа почти не имеет сродства с водой и выталкивается в газовую фазу. Молекулы ПАВ за счет полярной группы, наоборот, имеют сродство к более полярной фазе – воде.
По виду гидрофильных групп поверхностно - активные вещества принято делить на ионогенные и неионогенные (не диссоциирующие на ионы). Ионогенные вещества диссоциируют в воде на ионы, одни из которых обладают адсорбционной активностью, другие – адсорбционно неактивны. Если адсорбционно-активными являются анионы, то такие ПАВ называются анионными или анионноактивными, в противоположном случае – катионными или катионоактивными. Если анионные ПАВ - это органические кислоты и соли, но катионные – основания, обычно амины различной степени замещения и их соли.
Наиболее широкое применение получили ионогенные анионные собиратели, являющиеся органическими производными угольной, фосфорной, серной и соответствующих им тиокислот, а также алкилгидраксамовые кислоты и их соли. В зависимости от состава солидофильной группы анионные реагенты подразделяются на сульфгидрильные (на основе двухвалентной серы) и оксигидрильные (на основе органических кислоит и сульфокислот).
Из собирателей сульфгидрильного типа наиболее широко применяются ксантогенаты и дитиофосфаты (аэрофлоты).
Группа ксантогенатов (соли ксантогеновой кислоты) имеют общую формулу:
где R – углеводородный радикал (аполярная группа)
-OCSS- – полярная группа
Примеры:
- C2H5OCSSK – этиловый ксантогенат калия,
- C3H7OCSSK – пропиловый ксантогенат калия,
- C4H9OCSSK – бутиловый ксантогенат калия и др.
Область применения – флотация сульфидных минералов, меди, свинца, цинка, сурьмы, молибдена и самородных металлов (золото, серебро, платина).
Группа дитиофосфатов (аэрофлоты), являющиеся солями дитиофосфатных кислот, имеют общую формулу:
Примеры: бутиловый аэрофлот
Область применения – при флотации сульфидных цинковых и медных минералов с минимальным содержанием пирита.
Оксигидрильные собиратели разделяются на две группы: карбоксильные (органические кислоты жирного ряда) и сульфоксильные (мыла).
Общая формула карбоксильных собирателей:
R-COOH
Мыла жирных кислот - общая формула:
R-COOMe
Примеры:
- олеиновая кислота С17Н33СООН,
- олеат натрия C17H33COONa,
- пальмитиновая кислота C15H31COOH,
- стеариновая кислота C17H35COOH.
Используются также нафтеновые кислоты, мылонафты, таловое масло, синтетические жирные кислоты
Область применения – высокоэффективные собиратели для флотации несульфидных минералов (фосфатных, кальциевых и др.) или апатит, шеелит, флюоритсодержащих руд.
Алкилгидроксамовые кислоты и их соли, известны, как реагент ИМ-50.
Общая формула:
Область применения – используются при флотации титана, ниобия, тантала, олова.
Собиратели, производные серной кислоты, представлены алкилсульфатами и алкилсульфонатами, в состав аниона которых входят следующие группы.
- сульфокислоты, общая формула
- алкилсульфаты, общая формула
Катионные собиратели - это реагенты, в которых гидрофобизирующим ионом является катион (положительно заряженный ион), применяются реже анионных.
Они называются аминами, так как являются производными аммиака или аммония.
Общая формула:
R-NH2
Область применения – применяются при флотации силикатных минералов: кварца, полевого шпата, слюд, литиевых и бериллиевых руд.
Неионогенные (Аполярные) собиратели, не диссоциирующие на ионы. К ним относятся: керосин, трансформаторное, машинное и нефтяные масла, смолы, продукты перегонки угля, торфа.
Применяются обычно в сочетании с другими собирателями – жирнокислотными или ксантогенатами.
Флотируют минералы с хорошей природной гидрофобностью: молибденит, уголь, серу, графит, алмазы, а также карбонаты, окислы сульфиды.