Влияние строения и состава собирателей на взаимодействие с минералами

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 14Следующая ⇒

Длина углеводородного радикала - важная характеристика реагента. Она оказывает большое влияние на гидрофобизующее действие собирателя. Велика здесь роль дисперсионного взаимодействия. Чем длиннее радикал, тем сильнее дисперсионное взаимодействие, тем больше гидрофобизация поверхности. Т.е. вклад в гидрофобизацию более весомый, у дисперсионного взаимодействия углеводородных радикалов, чем у энергии взаимодействия полярных групп с поверхностью.

Но не надо преувеличивать это значение.

Энергия дисперсионно взаимодействия радикалов падает с увеличением расстояния между ними. При расстоянии 0,5-1 нм это взаимодействие уже не проявляется. При этом надо учитывать, что расперделение собиратля по поверхности минерала неравномерно.
При увеличении цепи эффективность собирательного действия увеличивается , но не линейно, а с каждым звеном в меньшей степени. Если бы только дисперсионное взаимодействие, то возрастание было бы линейно. По-видимому, разрушение гидратных слоев у поверхности минерала с внедрением в них собирателя тем сильнее сказывается на росте гидрофобизационного эффекта,чем ближе к минеральной плверхности разрушаются гидратные слои. У самой поверхности они наиболее упорядочены и поэтому их разрушение наиболее эффективно для флотации.

3. Известно, что разветвленные углеводородные цепи тем слабее притягиваются друг к другу дисперсионными силами, чем они больше разветвлены и особенно по сравнению с цепями нормального строения. Если учесть это положение, то всякий собиратель с разветвленной цепью должен быть слабее собирателя с цепью нормального строения. Между тем практикой флотации это положение не подтверждается во всех случаях. Так, например, хорошо известно, что изопропиловый ксантогенат (т. е. собиратель с разветвленной цепью) почти всегда сильнее нормального пропилового. Очевидно, если цепь не обладает значительной длиной, но разветвлена, то она способна в большей степени деструктурировать гидратные слои, чем более длинная неразветвленная цепь. При этом важно, чтобы место разветвления цепи было близко от минеральной поверхности, где разрушение гидратного слоя должно быть наиболее полезным для флотации, так как вблизи поверхности минерала расположены наиболее структурированные гидратные слои. Это технологические показатели флотации. Систематическое изучение этого вопроса, начатое исследователями еще в начале 50-х годов, показало, что применение сочетаний двух однотипных или разнотипных собирателей позволяет заметно увеличить извлечение минерала в пенный продукт, повысить скорость флотации, снизить расход реагентов по сравнению с применением каждого реагента в отдельности в тех же условиях. Самое интересное состоит здесь в том, что если применяется сочетание сильного и слабого собирателей, то показатели флотации могут оказаться более высокими, чем те, которые можно получить от одного сильного собирателя. Таким образом, используя такое сочетание собирателей, мы как бы применяем новый реагент, отличный по своим свойствам от каждого из двух собирателей, входящих в состав сочетания. Преимущества сочетаний собирателей стали настолько очевидными, что они находят все более широкое применение в промышленности.

Эффективность сочетаний зависит не только от того, какие собиратели входят в него, но и от их соотношения. Показано, что, как правило, сочетания таких собирателей дают тем больший эффект, чем сильнее отличаются онипо длине и структуре своих углеводородных цепей. В связи с этим хорошие результаты достигаются часто при при использовании в качестве оксигидрльных собирателей – технических продуктов , представляющих собой смеси различных по составу и строению карбоновых, смоляных, окси- кислот. Что же касается оптимального соотношения входящих в сочетания собирателей, то оно может быть установлено лишь в результате эксперимента. Особенно значительный эффект показали сочетания бутилового ксантогената с олеатом натрия. Отличия между этими собирателями при этом значительнее, чем во всех остальных рассмотренных случаях. Олеат и ксантогенат принадлежат к разным классам анионных собирателей (олеат - оксигидрильный, а ксантогенат - сульфгидрильный собиратель). Кроме того, в углеводородном радикале бутилксантогената четыре атома углерода, а в олеате — семнадцать. При соотношении указанных собирателей 1 : 1 и расходе смеси 75 г/т извлечение галенита составило: одним ксантогенатом—около 50 %, с одним олеатом – 60%, а при сочетании двух реагентов – около 90%

Другой случай: эффективность сочетаний для реагента с различными солидофильными группами - ксантогенатов и дитиофосфатов. Или применение в качестве собирателей соединений, имеющих в свойейструктуре две различные функциональные группы – ацилированные аминокислоты, эфирокислоты и др.

Эффективность применения сочетаний собирателей связана с более равномерным распределением собирателей на поверхности минерала, большей плотностью адсорбционного слоя и часто, с более значительным поглощением собирателя из раствора, по с равнению с индивидуальным применением собирателей. При совместном применении собирателей – сильного и слабого, их анионы закрепляются на тех участках поверхности, которые для каждого из них в энергетическом отношении являются оптимальными.

Оксигидрильные собиратели

Оксигидрильными собирателями принято называть органические соединения, содержащие полярные группы, имеющие О,О-донорные атомы и углеводородный радикал. Содержат одну или несколько группировок. Наиболее распространенные полярные группировки- карбоксильная (-СООН), сульфогруппа (-OSO₃H), сульфонатная группа (-SO₃H). К оксигидрильным собирателям относят так же соединения типа: фосфорсодержащие и мышьяксодержащие соединения, а также органические производные фосфорной кислоты, которые не нашли широкого применения в промышленной практике флотации. Примененяемые на практике оксигидрильные собиратели – карбоновые кислоты, алкилсульфаты и алкиларилсульфонаты имеют углеводородный радикал с 12-18 углеродными атомами, насыщенный или ненасыщенный. Их высокая способность к мицеллообразованию затрудняет их исследование. Литературные данные по растворимости самих кислот и их солей весьма разноречивы. Оксигидрильные собиратели используют при флотации оксидов(марганца, железа, хрома, олова), карбонатов, сульфатов, фосфатов, силикатов, молибдатов, вольфраматов и т.п.

Ввиду гораздо более длинных углеводородных цепей применяемых карбоксильных собирателей по сравнению с сульфгидрильными, то в данном случае стабилизирующее влияние дисперсионных взаимодействий на адсорбционные соли и

гидрофобизационный эффект, по-видимому, намного значительнее. Здесь более важное значение имеет эффект деструктурирования гидратных слоев в зоне их наибольшей устойчивости. В случае менее гидратированной солидофильной группы сульфгидрильных собирателей деструктурирование ими гидратных слоев у минеральной поверхности должно быть более значительным, чем в сильно гидратированной солидофильной группе карбоксильных собирателей. Поэтому применение сочетаний собирателей эффективно технологически.

Карбоксильные собиратели.

Представители – смеси жирных кислот весьма разнообразного строения и состава. Их выделяют из природных жиров и древесины. Содержат смесь высших жирных кислот с прямой цепью радикала и четным числом атомов углерода С₁₄-С₁₈. Жирные кислоты могут быть насыщенные и ненасыщенные, содержать одну или несколько непредельных связей.

Олеиновая кислота С₁₇НззСООН и олеат натрия C₁₇H₃₃COONa. Вместе с насыщенными пальмитиновой С₁₅Нз₁СООН и стеариновой С₁₇Нз₅СООН кислотами олеиновая кислота является одной из основных составных частей жира. Ее получают в процессе омыления жиров. Это бесцветная маслообразная жидкость плотностью 0,9 г/см³, затвердевает при 14 °С. На воздухе олеиновая кислота быстро окисляется и полимеризуется, приобретая желтую окраску. Весьма чувствительна к понижению температуры пульпы. Ввиду малой растворимости в воде ее рационально вводить в пульпу в смеси с аполярными собирателями. Диспергирование (например,

ультразвуком) может привести к существенному снижению расхода

Олеат натрия С₁₇НззСООNа - хорошо растворимое в воде натриевое мыло олеиновой кислоты (применение олеиновой кислоты в щелочной пульпе, образованной натриевыми щелочами, равносильно применению олеата натрия). Олеат натрия - существенная часть обычного мыла; его водные растворы гидролизуются с образованием щелочи и олеиновой кислоты.

В присутствии ионов кальция, образующихся, например, при применении извести и наличии солей жесткости, олеат-ионы связываются в нерастворимый олеат кальция, что приводит к резкому увеличению расхода олеата или олеиновой кислоты.

Олеиновая кислота и олеат натрия — высокоэффективные карбоксильные

Синтетические жирные кислоты, полученные окислением парафинов нефти содержат смесь насыщенных кислот с разветвленными цепями. Нафтеновые кислоты являются, так же как и олеиновая кислота, карбоксильными собирателями, отличаясь структурой углеводородного радикала, характерного для нафтеновых углеводородов.

Получаются из малопарафинистых нефтей. Натриевые соли нафтеновых кислот, называемые мылонафтом, представляют мазеобразную массу с характерным запахом нефти, хорошо растворимую в воде. Нафтеновые кислоты и мылонафт вполне заменяют во многих случаях олеиновую кислоту и олеат натрия, но расход их, как правило, выше. По сравнению с олеиновой кислотой они

менее чувствительны к низким температурам пульпы и солям жесткости. К указанным реагентам близок по своим собирательным свойствам окисленный керосин, получаемый при окислении керосина кислородом воздуха при повышенной температуре в присутствии катализатора. Собирательное действие этого реагента связано с органическими кислотами, образующимися при окислении керосина. В последнее время окисленный керосин применяют при флотации углей.

Жирные кислоты таллового масла. Получают в качестве побочного продукта при переработке древесины хвойных или лиственных пород. Выделяют смесь жирных и смоляных кислот, в результате дистилляции которых получают жирнокислотную фракцию и канифоль. Смоляные кислоты – это в основном абиетиновая кислота и ее производные. Фракции жирных кислот марки Б (содержит до 18-30% смоляных кислот) применяют при флотации руд для которых не требуется высокая степень обогащения (в основном апатитовых и фосфоритовых). Присутствие смоляных кислот придает собирателю пенообразующую способность, что не всегда необходимо при флотации.

Жирнокислотная фракция марки А содержит в основном олеиновую, линолевую и линоленовые кислоты. Кроме этого и небольшая часть насыщенных – миристиновая (С₁₄), лауриновая (С₁₂), пальмитиновая (С₁₆) и стеариновая (С₁₈). Качество определяется кислотным и иодным числом, содержанием смоляных кислот и температурой застывания. ЖКТМ менее селективна, чем олеиновая кислота, хотя и обладает большей собиратлеьной способностью.

Техническая олеиновая кислота (или технический олеин) получается из природных жиров при их щелочном или кислотном гидролизе. Так же представляет собой смесь кислот. Характеризуют по кислотному и иодному числу, температуре застывания.

Соапсток – побочный продукт, применяемый при рафинировании растительных масел, которые содержат свободные жирные кислоты. Для очистки от этих кислот масло обрабатывают щелочью, затем отделяют мыльный раствор (соапсток). Недостаток этого собирателя – непостоянный состав, т.к. для рафинирования применяют различные масла с различным составом жирных кислот.

Синтетические жирные кислоты.(применяют при флотации барита) - продукт окисления парафина, выделенного из нефти кислородом воздуха в присутствии перманганата калия. Т.к. исходный парафин представлен твердыми углеводородами с разветвленными цепями, то и продукты окисления содержат кислоты с разветвленным углеводородным радикалом. Кроме кислот продукт окисления содержит спирты, простые и сложные эфиры. От смеси продуктов окисления отделяют жирные кислоты (обрабатывая водным раствором щелочи), мыла отделяют и подкисляют для выделения кислот, разделяют на различные фракции. Для флотации используют фракцию с С₁₆-С₂₀. В смеси может быть от 50 до 100 кислот, характеризуются кислотным числом, по которому можно судить о сркедней молекулярной массе.

Нафтеновые кислоты. Содержатся в нефтях – циклоалканкарбоновые кислоты с карбоксилом в боковой цепи. Например – циклогексангептокарбоновая кислота и циклопентанмасляная кислота. Или нециклические кислоты с разветвленными радикалами. Нафтеновые кислоты весьма разнообразны. Обладают высоким пенообразующим действием. Применяют чаще всего при флотации углей.

Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 561; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!