СТРОЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ СОБИРАТЕЛЕЙ

Естественной флотируемостью обладают ограниченное число минералов, имеющие неполярные или слабо полярные поверхности. Для гидрофобизации поверхности минерала используются специальные вещества – коллекторы или собиратели. В их молекулах должна быть аполярная часть, обладающая гидрофобными свойствами, и с другой стороны собиратели должны закрепляться на полярной поверхности минерала. Следовательно, в них должна быть полярная часть.

Полярные или соледофильные группы гетерополярного собирателя определяют их химические свойства и способность закрепляться на тех или иных полярных минералах, поэтому их еще называют функциональными группами.

Иногда в качестве собирателей используют аполярные соединения, не содержащие полярных групп, - это жидкие углеводороды.

В основу классификации положена способность собирателей ионизироваться в воде и химическая природа функциональных групп.

По своей способности ионизироваться в воде собиратели:

1. Неионогенные;

2. Ионогенные.

Константа ионизации ниже константы ионизации воды, а вторых – выше.

Неионогенные могут быть аполярными и гетерополярными.

Ионогенные подразделяются на анионоактивные, катионоактивные и амфолитные.

Катионоактивное – такое соединение, константа ионизации которого выше константы ионизации воды. Пример: лауриламин.

Коллекторы, при диссоциации которых углеводородный радикал входит в состав аниона, называют анионными.

Анионоактивное – такое соединение, константа диссоциации которых ниже константы ионизации воды. Пример: алеиновая кислота.

Амфолитные коллекторы – соединения, содержащие как катионоактивные, так анионоактивные полярные группы. Пример: аминокислота.

Наиболее важное значение имеют производные угольной, серной, фосфорной и соответствующих им тиокислот. При замене у кислородсодержащих кислот водорода или гидроксильной группы на органический радикал получаются алкил- или арилкислоты, применяемые при флотации несульфидных минералов. Поскольку наиболее важным представителем этого класса собирателей является алеиновая кислота, то иногда называют собирателями типа алеиновой кислоты. Для них характерно наличие или оксидрильной группы ОН, или группы ОМе. Поэтому эти собиратели объединены названием оксидрильных. К сульфгидрильным коллекторам относятся органические производные тиокислот, меркаптан. Наиболее распространенным типом являются ксантогенаты и аэрофлоты.

СУЛЬФГИДРИЛЬНЫЕ СОБИРАТЕЛИ

К этому классу реагентов относятся органические производные угольной кислоты, которые называются ксантогенатами. От угольной кислоты получаются производные, которые называются дитиоугольными кислотами. Их образование происходит путем замещения атомов водорода атомами серы. При замене в тиоугольных кислотах атома водорода углеводородным радикалом получают алкилтиоугольные кислоты.

Соли щелочных металлов этих кислот алкилтиокарбонаты устойчивые и хорошо растворимы в воде. Они обладают собирательной способностью по отношению к сульфидам тяжелых металлов и по отношению к самородным металлам. Активность собирателей возрастает с увеличением длины углеводородной цепи и зависит от числа атомов серы в молекуле. Поэтому алкилмонотиокарбонаты слабые собиратели, а алкилтритиокарбонаты – сильные.

Ксантогенаты щелочных металлов более растворимы, чем щелочно-земельных, а тяжелых металлов – мало растворимы. Флотируемость сульфидов и самородных металлов ксантогенатами зависит от растворимости соответствующих ксантогенатов тяжелых металлов. Лучше флотируются сульфиды, с металлами которых ксантогенатный ион образует менее растворимые соли. С увеличением длины углеводородной цепи уменьшается растворимость ксантогенатов, а их флотационная активность и гидрофобизирующее действие при одинаковой плотности адсорбируемого слоя возрастает.

В практике обогащения сульфидных руд наибольшее применение получил бутиловый ксантогенат. Ксантогенаты могут окисляться и переходить в диксантогениды (маслянистая мало растворимая в воде жидкость, флотирует сульфиды также хорошо, как и ксантогенаты). При взаимодействии с сульфидами диксантогениды восстанавливаются до ксантогенатов. Присутствие в пульпе некоторого количества диксантогенида полезно, т.к. он закрепляется на участках поверхности минералов, покрытых ксантогенатом. Повышает гидрофобность этих участков и облегчает закрепление частиц на пузырьках.

Следующий класс сульфидных собирателей называется дитиокарбонатами. Они получаются при замене в угольной кислоте гидроксильной группы на аминогруппу. Эти кислоты нестойкие, но дают соли и эфиры, которые более устойчивые. Заменив в группе NH₂ атомов водорода углеводородными радикалами , получается диэтилдитиокарбонат натрия, который является сильным собирателем для сульфидов.

Органические производные дитиофосфорной кислоты также относятся к классу сульфидных собирателей. Их можно рассматривать как фосфорную кислоту, в которой атомы кислорода замещены атомами серы, а атомы водорода углеводородными радикалами.

Жидкие аэрофлоты – дитиофосфорные кислоты. Соли щелочных металлов этих кислот называют твердыми или сухими аэрофлотами. Как собиратели аэрофлоты слабее ксантогенатов, но более устойчивы в кислых средах и не окисляются кислородом воздуха, содержащимся в пульпе. Жидкие аэрофлоты содержат некоторое количество непрореагированного крезола, поэтому они обладают еще и пенообразующими саойствами.

В России наиболее широко применяется бутиловый аэрофлот – дибутилдитиофосфат натрия. Получается он при взаимодействии бутилового спирта и пятисернистого фосфора с последней нейтрализацией дибутилдитиофосфатной кислоты щелочью. Бутиловый аэрофлот хорошо растворим в воде, флотирует сульфиды, пенообразующими свойствами не обладает, собирательные свойства его слабее, чем у ксантогенатов.

Обычно в технологиях флотации сульфидных руд ксантогенаты и аэрофлоты применяются одновременно.