ГОСы. Основные понятия и назначение грохочения
 Скачать 6.74 Mb.
|
|
Меркаптаны В химическом отношении являются тиоспиртами и имеют общую формулу: R - SH. Сильнее Kx, более прочно закрепляются, потому что меркаптиды(соли) труднорастворимые соединения. Они прекрасно флотируют сульфиды и даже окисленные минералы цв. Ме без предварительной их сульфидизации. Имеют резкий неприятный запах, на практике не используются. Вопрос 37 Аполярные и катионные реагенты – собиратели. Состав, свойства, механизм действия и область применения. Аполярные. Принадлежат к неионогенным соединениям, малорастворимым в воде. Они не имеют в составе молекул солидофильной группы и поэтому лишены возможности химически фиксироваться на поверхности минералов. Закрепление их на минеральной поверхности может происходить по механизму избирательного смачивания с образованием дисперсионных межмолекулярных сил между углеводородными цепями реагента и поверхностью минерала. Представляют собой органические жидкости, состоящие из углеводородов, различающиеся своей принадлежностью к разным гомологическим рядам, и получаемые из нефти. Применение: Их можно применять не только для минералов обладающих высокой природной гидрофобностью, но практически для любых, даже предельно гидратируемых окисленных минералов, если введению в пульпу аполярного собирателя предшествует обработка минерала ионогенным собирателем (гетерополярным). Использование данного метода комбинированного применения аполярных и гетерополярных собирателей позволяет получить более хрупкую пену, что обеспечивает повышение качества концентрата, а также повысить верхний предел крупности флотируемых частиц. В качестве аполярных собирателей используют керосин, различные смазочные масла и другие углеводородные продукты перегонки нефти (веретенное, трансформаторное, соляровое масла и др.). Преимущества: 1. в составе молекул нет солидофильной группы (эффект гидрофобизации минеральной поверхности выше); 2. являются доступными, не дефицитными, не дорогими (в сравнении с собирателями ионогенного типа); 3. благодаря сильной гидрофобности и не растворимости в воде легко извлекаются из промышленных стоков; 4.эмульгирование аполярных реагентов современными методами (ультразвуком) позволяет сократить их расход и обеспечить высокую эффективность при флотации. Катионные Являются реагентами ионогенного типа, причем их гидрофобизирующим ионом является катион. Наибольшее практическое значение получили первичные алифатические амины RNH2 и четвертичные аммониевые основания. Они в кислой среде диссоциируют на ионы и находятся преимущественно в ионной форме, а в щелочной среде – в молекулярной. Чувствительность к pH среды значительно выше, чем у анионных собирателей. Диссоциация этих реагентов на ионы, как и растворимость, изменяется с возрастанием концентрации водородных ионов. Амины, в углеводородной цепи которых более 6 – 8 атомов углерода, в воде уже практически не растворимы. Но для эффективной гидрофобизации необходимы более длинные углеводородные цепи. Поэтому эти собиратели применяют в виде солей, особенно уксусной и соляной кислот. Образование солей аминов: NH3+HCl=NH4Cl; RNH2+HCl=RNH3Cl; Соли первичных аминов хорошо растворимы в воде и диссоциируют на ионы в кислой и слабощелочной средах. При высоких значениях pH находятся в молекулярной форме, в которой они плохо растворимы. Особенностью четвертичных аммониевых оснований является то, что их основной характер выражен в большей степени, чем у солей первичных аминов. Поэтому их растворимость в меньшей степени зависит от рН пульпы, что позволяет использовать их при флотации в условиях относительно высокой щелочности. Их собирательное действие проявляется в узком диапазоне рН, результаты флотации ухудшаются в сильнокислой и в сильнощелочных средах. Собирательное действие зависит от длины углеводородной цепи: собирательная активность начинается с С8 и непрерывно возрастает до С18 – С19, а затем снижается. Разветвление цепи ухудшает результаты флотации, также как наличие двойных связей в цепи; обладают некоторыми пенообразующими свойствами. Применение: при флотации кварца, окисленных Zn минералов, силикатов и растворимых солей. Отмечается их применение для отделения кварца от фосфоритов, граната, кианита, турмалина, белила, сподумена; для отделения талька от слюды и полевого шпата; полевого шпата от каолина; хромита от оливина, а также для выделения гематита, ильменита и сидерита. Относительно высокая стоимость и довольно значительная токсичность препятствует широкому применению катионных собирателей. Представители: 1. ИМ – 11. Смесь алифатических первичных амингидрохлоридов (С13 – С16). Это бурая жидкость, растворимая в воде. Высоко эффективен при флотации железных, фосфоритовых руд, полевого шпата и др. 2. АНП (амины из нитропарафинов). Получают каталитическим восстановлением нитропарафинов водородом с последующей обработкой HCl. Представляет собой смесь хлоргидратов первичных аминов изостроения (С14), вторичных аминов не более 3%. АНП - водорастворимая бурая жидкость. Эффективен при флотации кварца и силикатов, литиевых, бериллиевых минералов, а также других минералов редких металлов, слюд, железных руд. Вопрос 38 Реагенты – депрессоры. Состав, механизм действия и область применения. Основное назначение – повышение избирательности (селективности) флотации при разделении минералов, обладающих близкими флотационными свойствами. Механизм действия: 1. растворение ранее закрепившегося собирателя ( без повторного его закрепления). Пример: подавление флотации сульфидов Cu (халькопирита, ковеллина, халькозина и др.) с помощью цианидов. 2. вытеснение ионов собирателя ионами подавителя, образующими с ионами минерала труднорастворимое гидрофильное соединение. Пример: подавление щелочами флотации галенита, подавление сернистым Na флотации галенита или других сульфидных минералов. 3. реагент – подавитель образует гидрофильные соединения на участках поверхности, не занятых собирателями (без его вытеснения). В результате суммарная гидратированность поверхности возрастает, и флотация ухудшается. Пример: двухромовокислым калием (К2Сr2О7) флотации галенита. 4. закрепление на свободных от собирателя участках поверхности относительно крупных гидрофильных образований – тонкодисперсных неорганических или органических частиц (продуктов реакций, протекающих в растворах, коллойдных частиц органических веществ типа крахмал и др.). Эти собиратели экранируют молекулы собирателя, подавляя флотацию. Пример: подавление флотации сфалерита сернокислым Zn в щелочной среде, создаваемой содой. 5. изменение свойств реагентов – собирателей, находящихся в жидкой фазе пульпы, приводящее к ухудшению их закрепления на поверхности минералов. Такими изменениями могут быть: связывание собирателя в нерастворимые соединения (например, перевод карбоновых кислот в мыло щелочноземельных металлов), уменьшение степени диссоциации собирателя со снижением концентрации флотационно-активных анионов собирателя и др. В этом случае избирательность меньше, т.к. уменьшение флотоактивности собирателя сказывается на флотируемости всех разделяемых минералов. 6. связывание активирующих ионов в растворе в комплексы или не растворимые соединения (см. мех-м 1.) , приводит к уменьшению числа активных центров на поверхности минералов, на которых закрепляется собиратель. Пример: полифосфаты связывают в устойчивые комплексы ионы кальция. 7. покрытие поверхности пузырьков пленкой коллойдных соединений – продуктов химических реакций в водной фазе пульпы. Такое экранирование поверхности пузырьков замедляет (подавляет) флотацию. Неорганические депрессоры: 1. Сернистый Na (Na2S) Представляет собой кристаллическое вещество коричневого или серого цвета, сильно поглощающее влагу. Механизм действия: Подавляющее действие на сульфиды и сульфидизированные окисленные минералы связано с закреплением на поверхности этих минералов гидросернистых ионов и ионов двухвалентной серы. Они вытесняют другие ионы, сообщая поверхности минерала сильный отрицательный заряд и затрудняя закрепление анионов собирателя, а также препятствуя активирующему воздействию О2 на сульфиды, без чего их флотация не возможна. Сульфидные минералы, содержащие Fe, обладают большей устойчивостью к Na2S, чем другие минералы. Используется при флотации Cu – Zn руд, а также сульфидных Мо руд. В последнем случае вместе с молибденитом содержится значительное количество других сульфидов, подлежащие отделению от молибденита. Это достигается применением Na2S, который в определенных условиях депрессирует все сульфиды, кроме молибденита. 2. Цианиды (NaCN) и соли Zn. Механизм действия:
По растворимости Кх- металлов в присутствии ионов CN- металлы делят на следующие группы: А) Pb, Bi, Sn - Кх этих металлов не растворимы в цианиде, т.е. минералы, содержащие эти металлы не депрессируются цианидом. Б) Ca, Hg, Cu – Кх этих металлов слабо растворимы в присутствии цианида, т.е. минералы, содержащие эти металлы депрессируются при высоких расходах цианида. В) Ni, Zn, Au, Fe – Кх этих металлов легко растворимы в цианиде, т.е. минералы, содержащие эти металлы легко депрессируются при малых расходах цианида. 2. Снятие ионов меди с активированного сфалерита 3. В щелочной среде совместно с цинковым купоросом : ZnSO4+2NaCN=Zn (CN)2+Na2SO4 Zn (CN)2 = 2CN-+Zn Таким образом, образуется коллойдное соединение Zn(CN)2 которое гидрофобизует поверхность. Особенность технологии: Применяется только в щелочной среде, хвосты флотации необходимо обеззараживать, требуется длительное время. Если в рудах много золота, то цианид нельзя применять. Они требуют длительного времени контакта, поэтому их подают в мельницы. Применяется при флотации полиметаллических руд. 3. Жидкое стекло (Na2SiO3). получается с плавлением кварцевого песка и соды. nNa2O*mSiO2, где m/n – M – модуль жидкого стекла (1- 4). С повышением модуля резко снижается растворимость, но депрессирующие свойства повышаются. На практике применяются с М = 2,5 -2,8. Механизм действия: Оно гидрофилизирует поверхность минералов, однако его действие отличается избирательностью, заметной даже при разделении минералов с одинаковыми катионами. При повышенном расходе теряется избирательность, при очень малых расходах по отношению ряда минералов проявляет активирующее действие (апатит, малахит, церуссит). Избирательность может быть повышена: 1. применением его вместе с кальцинированной содой и солями поливалентных металлов, а также после обработки кислотами; 2.применение большого количества жидкого стекла при повышенной температуре пульпы (60º и выше), благодаря чему подавляющее и селективное действие повышаются (метод Петрова). Применение: В качестве подавителя кварца и силикатов при мыльной флотации, а также для селективного разделения близким по флотационным свойствам несульфидных минералов: кальцита и флюорита, кальцита и шеелита. Органические депрессоры: По С.И. Горловскому органические реагенты – депрессоры делятся на классы: 1.Неионогенные – полимеры, содержащие неионогенные полярные группы: OH, CO и т.п. (крахмал); Закрепляются на минералах с помощью полярных групп (чаще гидроксильных) благодаря довольно прочным связям. Здесь главную роль играют водородная связь между водородом гидроксила и атомами O2, N2, S или F находящимися на поверхности минерала. 2. Анионные - полимеры, содержащие анионные полярные группы: СООН, SO3H, OSC3H и т.п. (карбоксилметилцеллюлоза (КМЦ)). Обладают полярными группами, вступают в химическую связь с поверхностью многих минералов. Поэтому эти реагенты закрепляются на минералах не только водородными связями, но и химическим взаимодействием карбоксильных групп и сульфогрупп с катионами, находящимися на поверхности минералов. Они закрепляются очень прочно. 3.Катионные - полимеры, содержащие катионные полярные группы: NH2, NH и т.п. (поливиниламин); Весьма слабо связываются с поверхностью минералов, часть легко удаляется при отмывке водой. Но слои реагента, непосредственно прилегающие к поверхности минерала, закрепляются на ней устойчиво. 4.Амфотерные - полимеры, содержащие анионные и катионные полярные группы. (гидролизованный полиакриламид и другие белки). В щелочной среде ведут себя как анионные, а в кислой как катионные. Крахмал и декстрин. Применяют для депрессии флотоактивных силикатов при флотации сульфидных руд; окислов Fe при обратной флотации; молибденита при селективной флотации Cu – Mo концентратов; галенита при флотации сильвинитов. КМЦ. Являются селективно действующими подавителями флотоактивных силикатов: тальк, серицит, хлорит и др. и широко используется при флотацииCu – Ni руд. Вопрос 39 Реагенты регуляторы и активаторы среды. Состав, свойства, механизм действия и область применения. Активаторы. Предназначены для улучшения взаимодействия реагентов – собирателей с поверхностью определенных минералов. Механизм действия: Осуществляется я созданием на поверхности минералов активных центров, на которых закрепляется собиратель, либо удалением с поверхности гидрофильной пленки, чаще – путем ее растворения. 1.Образование на поверхности минералов, не взаимодействующей с собирателем, пленки, на которой активно закрепляется собиратель. Так протекает при флотации процесс сульфидизации окисленных минералов с помощью Na2S. Окисленные минералы не способны взаимодействовать с Кх. На их поверхности образуется пленка сульфида Ме, на которой закрепляется собиратель.(Сернистый Na (Na2S) Применяется для активации окисленных минералов цв. Me (малахит, азурит, церрусит и т.д.)). 2. Закрепление на поверхности минералов ионов активаторов, с которыми затем взаимодействует собиратель. Пример: активация флотации сфалерита ионами меди. (Медный купорос (CuSO4*5H2O)). 3. Растворение и удаление с поверхности гидрофильной пленки с последующим взаимодействием собирателя со свежеобразованной поверхностью. Пример: удаление с помощью кислоты с поверхности пирита пленки гидроокислов Fe и закрепление затем на пирите Кх.(Серная кислота ) используется как активатор для растворения пленок гидроксидов на поверхности минерала. Регуляторы среды. Влияют на флотацию: изменяя форму нахождения собирателей в воде (ионную, молекулярную) выводя из воды нежелательные ионы, коагулируя тонкие шламы, а также путем непосредственной адсорбции ионов Н+ и ОН¯ на минералах. Пример удаления нежелательных ионов: предотвращение активации кварца ионами Fe при добавлении соды, которая переводит Fe в нерастворимую в воде гидроокись. Влияние Н+ и ОН¯ ионов на флотацию: 1. влияют на устойчивость гидратных слоев, адсорбируясь на минерале, а следовательно, могут изменять гидратированность поверхности минерала. 2. адсорбция этих ионов может происходить как в отсутствии, так и с собирателем, т.к. Н+ ,ОН¯ и собиратель могут закрепляться на разных участках поверхности минерала. 3. могут влиять на закрепление собирателя и даже могут вытеснять его с поверхности минерала. 4. закрепление Н+ и ОН¯ во внутренней или внешней обкладках ДЭС изменяют электрическое состояние поверхности минерала и влияют на закрепление ионов собирателя. Известь ((СаОН)2). Дешевый, часто используемый реагент для подавления пирита и как регулятор щелочности. Кальцинированная сода (Na2CO3). Широко применяется для флотации несульфидных минералов Серная, соляная кислоты ((Н2SO4), (HCl)) Используются для создания кислой среды. Вопрос 40 Реагенты – пенообразователи. Состав, свойства, механизм действия и область применения. Основным назначением является увеличение дисперсности и стабилизации пузырьков воздуха в пульпе и повышение устойчивости пены. Также они замедляют всплывание пузырьков, иногда влияют на собирательное действие реагентов и прочность прилипания частиц к пузырькам. Пенообразующим действием обладают органические вещества и неорганические электролиты. Для флотации минералов применяют в основном органические вещества. Пенообразователи представляют собой ПАВ, способные самопроизвольно адсорбироваться на поверхности раздела вода – воздух со снижением поверхностной энергии. Адсорбция ПАВ – ориентированная, с нахождением полярной группы в воде, а гидрофобного радикала – на ее поверхности. В отличии от них неорганические электролиты, обладая отрицательной адсорбцией, повышают поверхностное натяжение. Широко применяются реагенты с гидроксильной полярной группой (содержащие терпинеол, различные спирты). Эта группа слабо закрепляется на минералах, благоприятно влияя на избирательность флотации. Пенообразователи, молекулы которых содержат карбоксильные полярные группы, обладают значительным собирательным действием и называются реагентами пенообразователями – собирателями. Слабым, но заметным собирательным действием обладают пенообразователи с амино – или сульфогруппами. Присутствие в молекуле пенообразователя одной – двух полярных групп вполне достаточно для их активного действия. Увеличение числа полярных групп не способствует увеличению пенообразующего действия, а иногда снижает его. Свойства пенообразователей зависят от строения и размеров гидрофобного радикала. Кроме алифатических радикалов встречаются пенообразователи с циклическими радикалами, разветвленными алифатическими цепями или в сочетании циклических и алифатических участков. Пенообразователи должны обладать определенной растворимостью в воде. Среди алифатических пенообразователей наиболее растворимы кислоты, амины и спирты, среди ароматических – спирты, амины и кислоты (в порядке убывания растворимости). Присутствие в пенообразователе аполярных соединений (которые не обладают пенообразующими свойствами) оказывает положительное влияние на процесс пенообразования. Расположение молекул аполярных углеводородов в адсорбционном слое пенообразователя между аполярными группами молекул реагента стабилизирует адсорбционный слой и повышает устойчивость пены. Пример: чистый метиловый спирт не дает устойчивой пены, все меняется при добавлении бензола. Этот эффект заметен даже при не больших количествах аполярных веществ. Но, избыток ( например, углеводородов) ведет к разрушению пены. Механизм действия: Молекулы пенообразователя, адсорбируясь на пузырьке воздуха, повышают устойчивость гидратных слоев оболочек пузырьков благодаря тому, что гидрофильная группировка атомов обращена в жидкую фазу и активно взаимодействует с молекулами воды. Это приводит к увеличению механической стойкости оболочек пузырьков и препятствует разрушению их при столкновении пузырьков. Влияние отдельных факторов на действие пенообразователей: 1. строение и состав молекул и концентрация этих реагентов в воде. 2. величина рН. Влияет на степень диссоциации пенообразователей в воде. Пенообразователи, обладающие основными свойствами, лучше вспенивают в щелочной среде, обладающие кислотными свойствами – в кислой среде. 3. температура пульпы. С повышением температуры вспенивание возрастает. Применяемые пенообразователи: 1.Пенообразователь ИМ-68 — смесь алифатических спиртов, содержащих 6—8 атомов углерода в радикале, имеющем в основном изостроение. Его получают методом оксосинтеза из непредельных углеводородов, содержащихся в крекингбензине. Используется непосредственно или в виде 1—5%-ных эмульсий в воде, стабилизированных алкилсульфатами, или неионогенными ПАВ. Применяется при флотации железных руд. 2. Кубовые остатки производства бутиловых спиртов — смесь октиловых спиртов и спиртов, содержащих более 8 атомов .углерода в радикале, ацеталий, альдегидов и (небольшого количества) бутилового спирта. Наиболее активным при флотации компонентом является 2-этилгексанол. Применяются эти реагенты при флотации углей. 3. Т – 66 — смесь многих веществ, 60—80 % их представляют диоксановые и пирановые спирты Его получают при ректификации диметилдиоксана в производстве изопрена. Нашел применение при флотации руд и углей благодаря доступности и низкой стоимости. Недостаток — нестабильность состава и невозможность его регулирования. 4. Сосновое масло — смесь ароматических спиртов терпенового ряда с ароматическими углеводородами, выделяемая при перегонке скипидара-сырца. Основной действующий компонент, составляющий 40—60 % реагента (ароматический спирт),— терпинеол. Ранее сосновое масло было почти универсальным реагентом - пенообразователем Действие соснового масла как слабого собирателя неселективно. Пенообразователь ОПСБ —смесь монобутиловых эфиров полипропиленгликолей. Получается при смешении окиси пропилена с соответствующим спиртом. Полезен при флотации ряда медно-молибденовых руд. Обладает очень сильным пенообразующим действием. |