ФЛОТАЦИЯ«собирателей» (коллекторов) особого класса «флотационных» реагентов. Рудные минералы являются кристаллами, (см.), пространственные решотки которых построены из ионов. На поверхности их лежит слой положительных или отрицательных ионов. В зависимости от химического состава поверхностные ионы могут вступать в то или иное взаимодействие как с водой, так и с теми веществами, к-рые взвешены в ней в виде капелек или же находятся в растворе. В зависимости от химических свойств для каждой группы этих ионов существуют специфические классы собирателей. Так. для минералов, содержащих ионы кальция и бария, собирателями являются высшие жирные кисдоты, например олеиновая, СН3(СН2) 7 • сн=сн . (СН2) 7 • соон,
где группа СООН является полярной, а углеводородный остаток С17Н35 — аполярной частью.
Специфическими для сернистых минералов, тяжелых металлов, свинца, меди, ртути, железа и др. являются собиратели, содержащие полярные группы SH: СвН5 • СНа — SH (бензиловый меркаптан), — О — С<, С2Н5 — О — С< 4SH XSK
СН3 . С6Н4 • Ох
СН3 • С6Н4 • Oz
XSH
(этилов, ксантогенат калия), (крезиловый аэрофлот) и др.
При взаимодействии таких собирателей с поверхностными ионами полярные группы первых связываются с ионами поверхностного слоя кристалла (опыт показал, что для Ф. достаточно образования одного слоя их). При этом оказывается, что углеводородные остатки будут обращены исключительно в сторону воды; поверхность минерала перестает смачиваться водой. Частицы с такими поверхностями легко и прочно прилипают к пузырькам воздуха и переносятся ими в пену. Скорость таких «гетерогенных» реакций обыкновенно незначительна; она пропорциональна: 1) концентрации собирателя в воде (а эти концентрации обычно незначительны); 2) скорости диффузии молекул собирателей в воде, т. к. недостаток их у поверхности может пополняться только путем диффузии из масс раствора; 3) суммарной поверхности полезных минералов. Ускорить эти реакции, т. е. ускорить Ф., можно: 1) увеличением концентрации собирателя для ксантогенатов, как показал опыт, концентрация больше 0, 005% бесполезна и даже вредна; 2) ускорением диффузии с помощью повышения температуры (что технически трудно исполнимо и дорого) или усилением перемешивания пульпы; 3) увеличением степени дробления руды, т. к. чем мельче частицы, тем больше их суммарная поверхность; но и в этом отношении нельзя итти очень далеко, т. к. при этом помимо увеличения стоимости измельчения руды! с приближением величины частиц полезных минералов к величине настоящих коллоидов сильно возрастает воздействие на них воды и воздуха, и они теряют способность прилипать к пузырькам воздуха; 4) увеличением количества взвешенных твердых частиц руды в единице объема воды или так называемое «отношение твердого к жидкому» (т : ж); обычно это отношение бывает от 1:1 до 1:5, чаще всего 1 :4.
Очень часто задачей Ф. является не получение одного концентрата, содержащего одинили все полезные минералы (простая или кол-? лективная Ф.), а разделение полезных минералов с выделением каждого из них в отдельный концентрат (селективная или избирательная Ф.). Разделение минералов в свинцовоцинково-пиритной руде достигается воздействием подавителей (депрессоров): кислорода воздуха, цианистого натрия (NaCN), цинкового купороса (ZnSO4) и др., тоже реагирующих с поверхностными ионами. Действие кислорода на пирит состоит в замене поверхностных — гидрофобных — ионов серы на водные остатки и окислении поверхностной серы в серную кислоту (на поверхности) S"+2O2 4—2 Н2 0=20 Н“ (на поверхности) 4 — SO4 +2Н+. Действие NaCN на ZnS объясняется тем, что с поверхности ZnS удаляются пленки или мельчайшие кристаллики минерала ковелина, CuS, с образованием легко растворимых в воде солей. Вполне чистая поверхность цинковой обманки гидрофильна и не реагирует напр. с ксантогенатом.
Как кислород, так и NaCN слабо действуют на поверхности свинцового блеска, поэтому он реагирует с собирателями и переходит в пену.
После удаления первого свинцового концентрата к пульпе прибавляют значительное количество медного купороса, тогда поверхностные ионы Zn замещаются ионами Си, и образуются вновь пленки ковелина; такая поверхность приобретает способность реагировать с собирателями (ксантогенатом) и прочно прилипать к пузырькам воздуха. Защищенный пленкой Ре(ОН) 2 пирит слабо реагирует с ионами Си и не переходит в пену. После удаления второго цинкового концентрата можно прибавить серной кислоты, тогда пленка Fe(OH) a растворяется, и пирит получает возможность реагировать с ксантогенатом и легко переходит в пену, так что можно собрать третий пиритный концентрат. Так как реагенты, подобные CuSO4, H2SO4, как бы оживляют подавленную Ф., то их называют оживителями, побудителями (активаторами).
Одно только образование хорошо минерализованной пены недостаточно для успешности обогащения путем флотации. Такая пена должна практически легко отделяться от пульпы; она должна быть достаточно обильной и образовать высокий, настолько прочный и подвижный слой, чтобы самотеком или при помощи скребков переливаться через край флотомашины. Образование пены с такими свойствами достигается путем прибавления в пульпу до Ф. особых реагентов, пенообразователей, или вспенивателей. Эти реагенты — фенолы, спирты, амины и др, — тоже обладают гетерополярным строением, но их полярные группы — ОН, NH2 и др. — слабо или вовсе не реагируют с поверхностными ионами минералов.
Новейшие, еще неопубликованные результаты исследования в Гинцветмете воздействия вспенивателей при образовании пены показывают, что: 1) эти вещества прежде всего реагируют с водой с образованием гидратов; 2) при этой реакции молекулы воды располагаются в определенном порядке только вокруг полярных групп молекулы вспенивателя, образуя там сгусток (гель) ориентированных молекул воды; 3) такие молекулы гидратов адсорбируются на поверхности воды так, что в воздух направлены все аполярные остатки молекул, а на самой поверхности образуется гелеобразный слой; 4) при образовании пены этот слой препятствует соединению пузырьков воздуха
