Флотационные реагенты. Классификация собирателей. Классификация пенообразователей. Реагенты регуляторы. Классификация реагентов флокулянтов

Ключевые слова: флотация, смачиваемость, пустая порода, минерал, реагент, классификация флотационных реагентов, собиратели, реагенты среды, пенообразователи, флокулянты, ксантогенаты, ПАВ, смолы, масляные реагенты, применение реагентов.

1. Флотацией называется процесс разделения тонкоизмельченных полезных ископаемых, осуществляемый в водной среде и основанный на различии их способности, естественной или искусственно создаваемой, смачиваемости водой, что определяет избирательное прилипание частиц минералов к поверхности раздела фаз.

Современные флотационные методы обогащения основаны на применении флотационных реагентов.

В зависимости от целевого назначения флотационные реагенты делят на четыре класса: собиратели, пенообразователи, регуляторы, флокулянты.

Реагенты-флокулянты, для удобства расположены условно во флотореагентах, наиболее часто применяют в процессах обезвоживания флотационных концентратов, но иногда используют и непосредственно во флотации.

Результаты флотационного обогащения в значительной степени определяются реагентным режимом флотации - ассортиментом и способом применения реагентов.

В свою очередь, реагентный режим флотации зависит главным образом от типа и характера руды и степени ее измельчения.

Простейший реагентный режим может включать дозировку одного пенообразователя или реагента со смешанными функциями собирателя-пенообразователя.

Обычно при флотации одновременно применяют несколько реагентов, действие которых взаимосвязано и зависит от концентрации каждого из них.

Превышение сверх необходимого расхода реагента одного класса требует повышение расхода реагентов других классов и часто ухудшает показатели.

Минимально возможные расходы реагентов обеспечивают наименьшие затраты на переработку руды и лучшие результаты флотации.

Необходимый расход реагентов определяют лабораторными флотационными опытами и уточняют в полупромышленных и промышленных условиях.

Процесс флотации состоит из отдельных элементарных актов или субпроцессов, основным из которых является закрепление частицы на пузырьке воздуха или газа. Этот процесс - самопроизвольный и основан на втором законе термодинамики, согласно которому само­произвольно могут протекать лишь процессы, приводящие к умень­шению свободной энергии системы. При закреплении частицы на пузырьке изменение свободной энергии системы сводится лишь к изменению свободной поверхностной энергии за счет снижения площади контакта Т - Ж.

В реальных условиях для того, чтобы частица закреплялась на пузырьке, в течение небольшого времени их контакта (тысячные доли секунды), краевой угол должен иметь минимально необходимое значение, измеряемое размером пузырька, поверхностными свойст­вами частицы и характером движения пульповоздушной смеси.

Убыль свободной энергии системы тем больше, чем больше краевой угол смачивания; или чем гидрофобнее поверхность минерала, тем вероятнее прилипание его к пузырьку. Краевой угол смачивания изменяется от 0 град до 180 град.

Твердые тела, на которых краевой угол>90 град, называются гидрофобными, естественно флотируемыми. Естественной флотируемостью обладают многие органические соединения (например, парафин - смесь углеводородов главным образом метанового ряда) и лишь немногие неорганические вещества (сера, графит, тальк, алма­зы, молибден). С поверхности, которая хорошо смачивается водой, воздух легко вытесняется и капля воды растекается по этой поверх­ности (рис. 47, а, б). На гидрофобной поверхности капля воды со­храняет шарообразную форму (см. рис. 47, в, г). Следовательно, закрепление частиц на пузырьках воздуха обусловлено степенью смачивания поверхности минералов водой (рис. 44).

Рис. 47 . Схема растекания капли.

При разрушении твердого тела, когда происходит разрыв свя­зей между молекулами, атомами и ионами, на его поверхности появ­ляются ненасыщенные связи. Энергия взаимодействия между твер­дой поверхностью и молекулами жидкости определяется характером связей, обнажающихся при разрушении твердого тела. Поэтому на­личие естественной флотируемости обуславливается характером этих связей. Обнажение на поверхности минерала сильных связей (ионных, металлических) обуславливает смачивание поверхности водой. И, наоборот, тела, при разрушении которых на поверхности обнажаются слабые связи (молекулярные, ковалентные), смачивают­ся не полностью и обладают естественной флотируемостью (сера, тальк, графит, молибден). Поскольку энергия межмолекулярного взаимодействия у разных минералов неодинакова, то неодинакова и естественная флотируемость минералов.

Степень смачивания твердой поверхности жидкостью (водой) "количественно" выражается величиной краевого угла смачивания.

Процесс флотации характеризуется скоростью флотации, т. е. определенной продолжительностью для достижения требуемого из­влечения ценного компонента при заданном качестве концентрата. Скорость флотации зависит в большей степени от природы и гидрофобности извлекаемого минерала, поэтому время флотации может находиться в широких пределах от нескольких до десятков минут.