книги / Флотационные реагенты

Т ехнологические показатели работы ф лотоф абрики ПО “ Белорускалий ” в период испытаний ам ина с различны м йодны м числом*

*В испытании принимали участие сотрудники центральной лаборатории ПО ”Белорускалий” В.Т. Борода, Н.М. Шуневич, М.И. Субоч.

На основании исследований при различной температуре среды сорбцион­ ной и флотационной активности аминов узкого и широкого фракционно­ го состава, а также оценки эффективности действия модификаторов шла­ мов различного строения разработан оптимальный фракционный состав аминов С1.7—С2о> обеспечивающий наилучшие показатели флотации хлорис­ того калия с учетом сезонных крлебаний температур.

Изучено влияние содержания непредельных аминов на эффективность действия итермостабильность собирателя. Определена оптимальная величина йодного числа алифатических аминов.

Лабораторные исследования подтверждены промышленными испытани­ ями на ПО "Уралкалий” и "Белорускалий”, на основании которых выданы рекомендации для промышленного применения аминов улучшенного состава.

Установлено, что использование синтетических жирных кислот С17-С 2о с повышенным содержанием фракций С20—С28 в качестве исходного сырья для производства аминов позволяет улучшить технико-экономические по­ казатели процесса получения аминов.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Титков С.Н., Мамедов Л.И., Соловьев Е.И. О богащ ение калийны х руд. М.: Недра,

1 9 8 2 .2 1 5 с.

2. Александрович Х.М., Можейко Ф.Ф., Коршук Э.Ф. и др. Ф изикохим ия селектив­ ной ф лотации калийны х солей. М инск: Н аука и техника, 1983. 250 с.

3. Титов С.Н., Рыжова М.М., Эпштейн М.Е. О влиянии состава поверхностно-актив­

активности ам инов при обогащ ении сильвинитовы х руд . - В кн .: Теоретические осно­ вы и кон троль процессов ф лотации. М.: Н аука, 1977, 1 5 0 -1 5 5 .

6. Титков С.Н., Седышева Л.П., Егорова В.Г. В лияние состава ам инов на их свойст­ ва при флотации калийны х руд. - Х им . пром -сть, 1983,№ 10, с. 6 0 6 - 6 0 8 .

УДК 622.765 +541.183

ФЛОТАЦИЯ КАЛИЙНЫХ РУД ПЕРВИЧНЫМИ АЛКИЛСУЛЬФАТАМИ НАТРИЯ

Э.Ф. Коршук, Н.И. Данилов, Т.Д. Митина, О.И. Старостина

Процесс флотации калийных солей по сравнению с обогащением других полезных ископаемых отличается рядом специфических особенностей. В ка­ честве жидкой фазы здесь используется насыщенный солевой раствор, ока­ зывающий существенное влияние на коллоидно-химические свойства, ад­ сорбционную и флотационную активность применяемых реагентов.

Наиболее эффективными и распространенными реагентами-собирателя­ ми для гидрофобизации КС1 при извлечении его из сильвинитовых руд яв­ ляются катионоактивные ПАВ — соли высших алифатических аминов. Однако применение их осложняется из-за высокой стоимости реагентов, токсичности и дефицитности, а также повышенного расхода вследствие ин­ тенсивного мицеллообразования, коагуляции и высаливания из насыщен­ ных солевых растворов. Поэтому проблема изыскания и расширения ассор­ тимента реагентов-собирателей, замена токсичных и дорогостоящих выс­ ших аминов жирного ряда другими, менее токсичными и менее дефицитны­ ми ПАВ являются весьма важными.

В этой связи большой интерес представляют исследования флотационных свойств сравнительно нового для калийной промышленности класса анион­ ных ПАВ - первичных алкилсульфатов натрия. Известно их применение во флотации некоторых руд цветных и редких металлов [1 ]. В отличие от аминов алкилсульфаты натрия являются солями сильных кислот, не под­ вергаются гидролизу, обладают высокой поверхностной активностью не только в кислой, но и в щелочной среде, малотоксичны.

Нами изучены флотационные свойства первичных алкилсульфатов нат­ рия с длиной алифатической цепочки С т-С м . Адсорбционные исследова­ ния и количественное определение алкилсульфатов осуществлялись по [2]. Флотационные опыты проводились на сильвинитовой руде Старобинского месторождения в лабораторной флотомашине с объемом камеры 150 см3 при соотношении Т : Ж = 1 : 3,5 при 20°С.

Экспериментальные данные (рис. 1) показывают, что извлечение КС1 в пенный продукт и селективность флотации сильвинитовой руды существен­ но зависят от длины гидрофобного радикала ПАВ, достигая максимального значения при использовании алкилсульфатов натрия четного ряда фракции С е-С !0. Наиболее эффективным гидрофобизатором КС1 является октилсульфат натрия. При его расходе 80-120 г/т руды извлечение К.С1 в концен­ трат достигает 95-98% при хорошей избирательности флотационного про­ цесса.

Одной из причин уменьшения собирательного действия более длинноце­ почечных гомологов является повышение их склонности к коагуляции и вы­ саливанию из насыщенных солевых растворов. Установлена взаимосвязь между растворимостью алкилсульфатов натрия, их способностью к мицеллообразованию в концентрированных растворах электролитов и собира-

мального (100%-ного) извлечения КС1 в пенный продукт, видим, что толь­ ко в случае применения октилсульфата натрия эта величина меньше раство­ римости и ниже ККМ реагента, тогда как для высших гомологов она боль­ ше растворимости и ККМ (табл. 1). То есть при всех флотационных расхо­ дах октилсульфат не образует мицелл в насыщенном солевом растворе.

Изучен характер адсорбционного взаимодействия алкилсульфатов натрия с минералами КС1 и №С1 различной степени дисперсности. Изотермы сорбции алкилсульфатов на КС1 и ЫаС1 при 20°С приведены на рис. 2,3. Как видим, общее количество адсорбированных алкилсульфатов на кристаллах солей закономерно возрастает с увеличением длины углеводородной цепи, кон­ центрации реагента в растворе и дисперсности солевых частиц. На поверх­ ности КС1 величина адсорбции выше, чем на ЫаС1, что обусловливает селек­ тивность собирательного действия алкилсульфатов при флотации калийных солей.

По своей форме изотермы сорбции алкилсульфатов четного ряда Се — С! 2 отличаются от изотерм сорбции нечетного ряда С7—Сх2. По классифи­ кации Джайлса (см. [3]), первые можно отнести к 5-виду, вторые —к I - виду, описываемому уравнением Лэнгмюра.

Изотермы нонил-, ундецилсульфатов натрия характеризуются двумя участками. Начальный вертикальный участок изотерм показывает, что в область низких концентраций этих собирателей адсорбция их на минераль­ ной поверхности пропорциональна равновесной концентрации. Этот участок изотерм адсорбции хорошо описывается уравнением Фрейндлиха.

Крутой подъем начального участка изотерм свидетельствует об адсорб­ ции алкилсульфатов на поверхности минерала КС1 как в ионно-молекуляр­ ной, так и в мицеллярной форме. Кривые Ь -изотерм адсорбции алкилсуль­ фатов нечетного ряда с ростом степени заполнения поверхности становятся

Т а б л и ц а 1 Растворимость, ККМ и СЕалкилсульфатов натрия в насыщенных растворах солей

все более пологими, затем переходят в горизонтальный участок и хорошо описываются уравнением Лэнгмюра.

В ряду первичных алкил сульфатов наблюдается скачкообразный рост ад­ сорбции при переходе от С8 к С10. Доля адсорбированного октилсульфата на частицах КС1 составляет 9—14%, тогда как для Сю и С! 2 —70—90% от введенного количества.

Следует отметить, что изотермы адсорбции всех изученных алкилсульфатов натрия на тонкодисперсной фракции (менее 0,1 мм) отличаются от соот­ ветствующих изотерм более крупных фракций (более 0,1 м м ), тогда как форма изотерм адсорбции на-мелкодисперсном ЫаС1 аналогична таковой на КС1. Поэтому при большом переизмельчении сильвинитовой руды совмест­ но с КС1 флотируются и мелкие частицы ЫаС1, что приводит к резкому ухудшению селективности процесса. Так, содержание КС1в пенном продук­ те при флотации зерен —0,1 мм снижается до 40—60%, хотя извлечение остается достаточно высоким (97—98%).

Большое значение для селективной флотации калийных руд имеет проч­ ность закрепления собирателя на поверхности частиц разделяемых минера­ лов. Изучение десорбции алкилсульфатов с поверхности кристаллов показа­ ло, что она определяется длиной их углеводородной цепи, химической при­ родой и размером частиц адсорбента. Во всех случаях остаточное содержа­ ние алкил сульфатов на поверхности КС1 было значительно выше, чем на по­ верхности ЫаС1. Например, после 4—5 промывок КС1 насыщенным солевым раствором на его поверхности остается более 70% адсорбированного октил­ сульфата, тогда как с поверхности ЫаС1 он удаляется практически пол­ ностью.

Показано, что с увеличением дисперсности частиц КС1 адсорбция собира­ теля на единицу поверхности и плотности адсорбционного покрытия, необ­ ходимая для полного извлечения КС1 в пенный продукт, понижается. Прак-

Плотность адсорбционного покрытия (число условных монослоев) кристаллов КС1 крупностью -0,25+0,1 мм алкилсульфатами натрия с различной длиной углеводородной цепи алкил-радикала

Т а б л и ц а 3

Показатели флотации (%) сильвинитовой руды (содержание КО 28%) при использовании солянокислого ОДА и алкилсульфатов натрия (расход КМЦ - 600 г/т)

тически полное извлечение КС1 в концентрат (~95%) при флотации, напри­ мер, фракции —0,25+0,1 мм достигается при плотности адсорбционного покрытия зерен КС1 октилсульфатом натрия 27% условного монослоя, что соответствует расходу 60 г/т. Для достижения такого же извлечения при ис­ пользовании децилсульфата необходим его расход 100 г/т, плотность сорб­ ционного слоя — 103% условного монослоя (табл. 2). По литературным данным [4], в ряде случаев достаточно незначительной плотности слоя со­ бирателя для обеспечения высокого извлечения полезного минерала.

Таким образом, несмотря на небольшую адсорбцию и плотность сорб­ ционного слоя на поверхности минералов КС1 октилсульфат натрия являет­ ся наиболее эффективным собирателем в ряду первичных алкилсульфатов для извлечения сильвина из калийных руд. Его флотационная активность обусловлена высокими величинами растворимости и ККМ, устойчивостью к высаливанию из растворов электролитов, способностью адсорбироваться на КС1 в ионно-дисперсном состоянии.

Изучена флотационная активность паст алкилсульфатов, полученных пу­ тем сульфирования технических спиртов фракции С7—С9. Показано (табл. 3), что синтезированные алкилсульфаты С7 —С9, так же как и инди­ видуальный октилсульфат натрия, по своему гидрофовизирующему дейст­ вию мало уступают широко применяемому в практике флотации сильвинитовых руд солянокислому октадециламину (ОДА).

Проведенные предварительные испытания в ПО ’Ъелорускалий” под­ твердили высокую эффективность полученных паст алкилсульфатов.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Гребнев А.Н., Стефановская Л.К. Опыт применения алкилсульфатов в качестве реагентов-собирателей при флотации руд цветных металлов. М.: Недра, 1969. 79 с.

2.Митина Т.Д., Александрович Х.М., Коршук Э.Ф. Изучение адсорбционного

взаимодействия алкилсульфатов натрия с солевыми минералами различной крупнос­ ти. - Изв. АН БССР, Сер. хим. наук, 1980, № 6, с. 55-60.

3.Грег С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость. М.: Мир, 1970.

328 с.

4.Глембоцкий В.А., Классен В.И. Флотационные методы обогащения. М.: Недра,

1981.303 с.

УДК 622.765.08

ОПЫТ ВНЕДРЕНИЯ НОВОГО РЕАГЕНТА-СОБИРАТЕЛЯ ПРИ ФЛОТАЦИИ СИЛЬВИНА

А.Е. Поляков, Е.И. Грушова, Е.И. Щербина, З.С. Подлесная, Н.И. Воробьев

Основным направлением в совершенствовании обогащения высоко­ глинистых (4,5+6,5% н.о.) сильвинитовых руд Старобинского месторожде­ ния является применение аполярных реагентов в смеси с ионогенными компонентами. Настоящая работа посвящена изысканию и внедрению ново­ го собирателя для сильвина на основе изучения особенностей взаимодей­ ствия флотореагента с поверхностью минерала методом газоадсорбцион­ ной хроматографии.

В связи с этим на основе данных хроматографического эксперимента в соответствии с [1—3] нами были определены термодинамические харак­ теристики адсорбции на сильвине и шламах разной крупности аполярных реагентов типа углеводородов парафинового, нафтенового и ароматических рядов.

В табл. 1 приведены константы адсорбционного равновесия К некоторых систем. Константы представляют собой отношение количества адсорбиро­ ванного на 0,001 кг твердой фазы углеводорода к содержанию этого же углеводорода в единице объема равновесной газовой фазы.

Константа адсорбционного равновесия для парафиновых углеводородов максимальна в случае их взаимодействия со шламами, обработанными амином, и минимальна при взаимодействии с сильвином. Для адсорбатов

Т а б л и ц а 1 Константы адсорбционного равновесия К (Т= 20° С)

ароматического ряда константа максимальна при адсорбции на шламах, обработанных амином, и минимальна для сильвина, также обработанного амином. С увеличением молекулярного веса углеводорода величина кон­ станты возрастает, с повышением температуры —уменьшается.

Было показано, что с увеличением размера зерен адсорбента константы равновесия углеводородов различной природы уменьшаются (табл. 1 ). Важным показателем сродства адсорбата (в нашем случае аполярного реа­ гента) к поверхности твердой фазы являются энергетические эффекты, сопровождающие адсорбцию. Кроме того, энергетические эффекты ука­ зывают на тип адсорбции (физическая и химическая).

В связи с этим нами на основании данных по изменению величин удер­ живания адсорбата с ростом температуры, согласно [3], были рассчитаны изостерические теплоты адсорбции углеводородов при предельно малом заполнении поверхности адсорбента различной крупности. Установлено, что энергетическая характеристика взаимодействия в системе аполярный реагент - твердая фаза не зависит от гранулометрического состава послед­ ней.

Теплота адсорбции ароматических углеводородов на сильвине состав­ ляет 15—30 кДж/моль, для шламов эта величина возрастает*в 2—2,5 раза. Изменение теплот адсорбции 0, парафиновых углеводородов с ростом чис­ ла атомов углерода (п) в их молекулах представлено на рис. 1 .

Полученные результаты указывают на то, что, во-первых, межмолеку­ лярное взаимодействие в системе шламы —полярный реагент ароматичес­ кого ряда сильнее, чем в системе шламы - парафиновый углеводород, и по характеру относится к специфическому; во-вторых, температура процес­ са оказывает более сильное влияние на энергию связей между молекула­ ми шламов и ароматическими углеводородами, чем на связь шламы —па­ рафиновый углеводород.

Наименьший энергетический эффект при адсорбции углеводородов наблюдается для КС1, не обработанного амином (рис. 1 ). Это, вероятно, связано с тем, что из-за низкой пористости данной твердой фазы доступ к активным центрам адсорбции затруднен. В результате специфические

водить флотацию сильвина из глинисто-солевых суспензий в присутствии собирательной смеси, состоящей из амина и нефтяных жидких парафинов с температурой кипения 240-360° С, содержащих до 95% комплексообра­ зующих углеводородов.

В табл. 2 приведены результаты флотации калийсодержащей руды в промышленных условиях. Анализ табличных данных показывает, что при подаче в процесс жидкого парафина наряду с уменьшением потерь КС1 с отвалом удается снизить расход дорогостоящего алифатического амина на ~ 0,008 кг/т руды. Снижение содержания КС1 в хвостах флотации сос­ тавляет 0,34% по сухому веществу и достигается за счет улучшения флота­ ции крупных зерен сильвина.

Негативного влияния жидких парафинов на другие технологические процессы (фильтрование продуктов обогащения, сгущение и осветление оборотных шелоков) не наблюдалось. Отмечено положительное действие жидкого парафина на грануляцию мелкозернистого флотационного кон­ центрата. Это улучшение выразилось в повышении прочности плитки при прессовании и может быть объяснено снижением расхода аминов во флота­ ции и, следовательно, уменьшением его содержания в концентрате, посту­ пающем на грануляцию.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Вигдергауз М .С ., Изм айлов Р .И . Применение газовой хроматографии для опре­

деления физико-химических свойств веществ. М.: Наука, 1970.160 с.

2.Глем боцкий В ,А ., Классен В .И . Флотация. М.: Недра, 1973. 384 с.

3.К иселев А .В ., Яш ин Л .И , Газо-адсорбционная хроматография. М.: Наука, 1967.

256 с.

Р а зд е л 5 РЕАГЕНТЫ ДЛЯ УГЛЯ

УДК 622.794.3:622.765.06

РЕАГЕНТЫ ДЛЯ ФЛОТАЦИИ УГЛЕЙ

И.С. Благов, И.Х. Дебердеев

Флотация, являясь самым распространенным методом обогащения руд, приобретает все большее значение для обогащения угля. В настоящее время при флотации углей применяют два типа реагентов —аполярные собирате­ ли и гетерополярные пенообразователи. В качестве апопярных реагентов применяются АФ-2, ААР-1, ААР-2, ТПБ, осветительный керосин (табл. 1), а в качестве пенообразователей Т-66, Т-80, КОБС и пенореагент (табл. 2). По удельному расходу реагенты могут быть расположены в ряд: керо­ син < АФ-2 < печное бытовое топливо (ПТБ) < ААР-1 < ААР-2.

Анализ современного состояния применения реагентов на углеобога­ тительных фабриках показывает увеличение за последние пять лет удель­ ного расхода аполярного реагента.

Основной причиной увеличения расхода реагентов-собирателей являет­ ся ухудшение состава угольных шламов, направляемых на флотацию, вовлечение в переработку углей с повышенным содержанием карбоминеритов и высокой зольностью. В этих условиях задача снижения потерь горючей массы с отходами решается путем применения веществ, содержа­ щих ароматические соединения. Однако, как показали исследования, с увеличением содержания в реагенте ароматических соединений повышает­ ся их удельный расход и возникает трудность получения низкозольных концентратов.

Увеличение удельного расхода аполярных реагентов вызывает возраста­ ние общей потребности в реагентах этого типа. В связи с этим проблема изыскания новых аполярных реагентов, снижения удельного расхода реа­ гентов при повышении эффективности и селективности их действия стано­ вится исключительно важной. Потребность отечественной угольной промыш­ ленности в традиционных аполярных реагентах в настоящее время обеспе­ чена полностью.

В зарубежной практике (США, Англия, Франция, Япония) в качестве апо­ лярных реагентов применяют керосин, легкие погоны нефти, газовые, ди­ зельные, парафиновые, тяжелые нефтяные масла, продукты коксохимичес­