Классификация реагентов собирателей

Собиратели - органические вещества, закрепляющиеся преимущественно на поверхности раздела: твердое - жидкость.

Назначение собирателей – гидрофобизировать минеральную поверхность (понижать ее смачиваемость водой) и увеличивать скорость и прочность прилипания частиц к пузырькам воздуха.

Молекулы или ионы собирателей (за исключением некоторых других) являются полярно – аполярными (дифильными).

Полярная часть реагента на минеральной поверхности и селективность действия собирателя на различные минералы. В свою очередь, активность минерала к собирателям определяется характером связей между структурными элементами кристаллической решетки и состояния поверхности (чистотой, однородностью, степенью окисленности и т. п.) и может быть изменена под воздействием реагентов регуляторов.

Закрепляясь на границе раздела: минерал – вода, собиратели ориентируются аполярной частью в водную фазу, обусловливая гидрофобизирующий эффект. В результате гидрофобизации устойчивость гидратных слоев, разделяющих минеральную частицу и воздушный пузырек, снижается, и создаются условия для образования трехфазного периметра смачивания и прилипания пузырька. Над участком поверхности с мономолекулярным покрытием собирателя гидратные слои разрушаются с мономолекулярным покрытием собирателя, на расстоянии порядка 5 – 15 А.

Чем длиннее углеводородная цепь собирателя с одной и той же полярной группой тем сильнее гидрофобизация минеральной поверхности (тем сильнее собиратель).

Вместе с тем применение собирателей с чрезмерно длинными углеводородными цепями не целесообразно, а часто и невозможно в следствии малой растворимости в воде, менее благоприятных условий закрепления на минерале и т. п.

По способности диссоциировать на ионы реагенты – собиратели делят на две большие группы: ионогенные (ионизирующие в водной среде) и неионогенные (не распадающиеся в водной среде на ионы). В практике флотации наиболее распространены ионогенные собиратели.

Классификация ионогенных собирателей учитывает, с каким ионом связан гидрофобизирующий эффект (т. е. вхождение углеводородного радикала в анион или в катион), и состав полярной части. Соответственно, среди ионогенных различают анионные собиратели, в которых гидрофобизирующим ионом является катион.

В зависимости от состава и структуры полярной части анионные собиратели делят на сульфгидрильные (в состав полярной части входит двухвалентная сера, которая служит связующим звеном между анионом собирателя и поверхностью минерала) и оксигидрильные (связующим звеном между анионами собирателя и минеральной поверхностью служит атом кислорода). Аполярная часть сульфгидрильных собирателей содержит 2 – 6 атомов углерода, оксигидрильных – 12 – 18.

В зависимости от состава и структуры полярной части катионные собиратели также делят на первичные алифатические анионы и их соли (с полярной группой на основе аммиака), соли четырехзамещенного аммония (с полярной группой на основе аммония). Аполярная часть катионных собирателей содержит 12 – 18 атомов углерода.

Из неионогенных собирателей в практике флотации применяют аполярные масла и нерастворимые в воде серосодержащие маслообразные реагенты.

Собирательная способность реагентов зависит от их природы и удельного расхода, а также от условий применения.

Для флотации руд тяжелых цветных металлов наиболее эффективны сульфгидрильные собиратели, неактивные или малоактивные по отношению к кварцу, алюмосиликатам или минералам с щелочными или щелочноземельными катионами в кристаллической решетке.

Оксигидрильные и катионные собиратели в принципе можно применять и при флотации окисленных минералов руд редких, тяжелых, некоторых цветных металлов, сульфидных руд цветных металлов, и т. д.

Неионогенные собиратели являются основными реагентами при флотации природногидрофобных минералов (графит, сера, молибденит и др.), в качестве дополнительных собирателей их применяют при флотации самых разнообразных минералов (в дополнении к ионогенным собирателям).

При более грубом помоле руды необходимы более сильные собиратели (с большей длиной аполярной части), чем при тонком. Флотацию частиц крайних размеров (крупных и тонких) интенсифицируют добавки аполярных масел.

Основными собирателями при флотации руд цветных металлов являются ксантогенаты и дитиофосфаты или аэрофлоты, последние особенно широко применяют на зарубежных фабриках.

Отличительной чертой реагентных режимов флотации на многих фабриках является широкое применение относительно слабых реагентов – собирателей, которые для обеспечения более высокого извлечения металлов в ряде случаев используют в сочетании с более сильными собирателями при очень малых расходах. Минимальный расход собирателя способствует селективному разделению руды с высокими показателями. В современной практике характерно применяют сочетание реагентов собирателей в одном и том же цикле флотации.