Вопрос 35

Карбоксильные реагенты-собиратели. Состав, свойства, механизм действия и область применения.

Это органические кислоты (RCOOH) и их мыла (RCOONa). Имеют общую структурную формулу:

Так же могут быть и пенообразователями, но это не всегда является преимуществом, т.к. оптимальные концентрации для собирательного и пенообразующего действия могут быть различны, что затруднит регулирование процесса.

Механизм закрепления на минералах.

Молекулы и ионы этих собирателей могут закрепляться на минералах путем физической и химической адсорбции. Физическая адсорбция ионов происходит под действием сил кулоновского притяжения, а молекул -под влиянием сил дипольного взаимодействия и водородной связи. Химическое закрепление ионов осуществляется в результате электронных переходов от анионов собирателя к катионам кристаллической решетки минерала.

Т.к. карбонильная группа сильно гидротируется, то для проявления гидрофобизующего действия радикал должен создать более 12-14 атомов углерода. Но, при таком количестве углерода они находятся в твердом состоянии и для их применения температуру пульпы необходимо повышать до 40-60º.

Собирательные свойства зависят:

1. от жесткости воды, которая определяется концентрацией солей жесткости ( ионов MgиCa). Образование с этими ионами труднорастворимых мыл приводит к потерям собирателя и нарушению селективности процесса. Поэтому используют умягченную воду.

2. от щелочности пульпы. Эти собиратели в кислой и нейтральной среде представлены молекулярной формой. В ней растворимость жирных кислот мала, и в кислых пульпах основное количество реагента находится в нерастворенном виде (эмульсия). В достаточно щелочных пульпах органические кислоты омыляются и действуют как мыла. Их действие в виду более высокой растворимости и повышенной ионизации более эффективно.

3. от способности к мицеллообразованию. Образование мицелл связывает свободные молекулы или ионы и затрудняет их действие как флотационных реагентов. Одной из мер по снижению мицеллообразования является применение добавок поверхностно-активных соединений.

Область применения.

Широко применяются при флотации горно-химического сырья, окисленных минералов руд цветных и редких Ме, также являются собирателями для сульфидных руд цветных Ме.

Олеиновая кислота(C₁₇H₃₃COOH).

Не насыщенная кислота, имеет 1 двойную связь. Ей соответствует насыщенная кислота – Стеариновая (C₁₇H₃₅COOH). Промышленное значение имеют ее аналоги: Линолевая (C₁₇H₃₁COOH) – 2 двойные связи, Линоленовая (C₁₇H₂₉COOH) – 3 двойные связи. ОлеатNa– растворимое в водеNa-ое мыло олеиновой кислоты (C₁₇H₃₃COOH+Na₂CO₃=OLNa).

Ее получают в процессе омыления жиров; это бесцветная маслообразная жидкость, затвердевает при t=14º, на воздухе быстро окисляется и полимеризуется, приобретая желтую окраску, чувствительна к понижению температуры пульпы.

Это дорогой и дефицитный реагент, поэтому используют более дешевые ее заменители. Жирные кислоты и их заменители являются хорошими собирателями для солей щелочноземельных Ме не содержащих кремнезема ( кальцит CaCO₃, флюоритCaF₂, шеелитCaWO₄, баритBaSO₄) и карбонатов черных Ме ( сидеритFeCO₃, родохрозитMnCO₃) , хуже окислыFe( гематитFe₂O₃, магнетитFe₃O₄, бурые железнякиFe₂O₃nH₂Oи др.) иMn( пиролюзитMnO₂и др.). Силикатные минералы флотируются жирными кислотами, если на их поверхности есть катионы, способные образовывать с собирателем труднорастворимые поверхностные соединения.

Заменители олеиновой кислоты :

1. таловое масло

Побочный продукт при производстве целлюлозы. Состоит из высших жирных и канифольных кислот. Присутствие последних не желательно, т.к. приводит к образованию высокопрочной пены и снижает качество концентрата. Различают сырое и дистиллированное (дороже) таловое масло. Является эффективным собирателем для несульфидных минералов и окислов ( при флотации апатита, барита, железных и марганцевых руд, и др.).

2. синтетические жирные кислоты ( СЖК )

Смесь ненасыщенных нормальных монокарбоновых кислот, получаемых при каталитическом окислении твердых парафинов нефти О₂-ом воздуха. СЖК применяют в виде 1 -10% водных растворовNa-х мыл, получаемых омылением жирных кислот едкимNaили содой.

3. кубовые остатки синтетических жирных спиртов

Содержат мыла, полученные при омылении щелочью сырых жирных спиртов С₂₀и выше, с примесью вторичных высокомолекулярных спиртов.

4. окисленные углеводороды

Механизм окисления как у СЖК, но качество исходных парафинов хуже. Исходным сырьем служат продукты переработки нефти – Уайт-спирит, керосин, рисайкл.

5. отходы масло – жировых и химических производств

соапсток – отход рафинирования пищевых жиров, госсиполовая смола – отход производства хлопкового масла, продукты перегонки каменноугольной и сланцевой смолы и др.

Нафтеновые кислоты

От олеиновой кислоты отличаются структурой углеводородного радикала.

Получаются из малопарафинистых нефтей. Натриевые соли нафтеновых кислот, называемые мылонафтами, представляют мазеобразную массу с характерным запахом нефти, хорошо растворимую в воде. Нафтеновые кислоты и мылонафт заменяют олеиновую кислоту и олеат натрия, но при большем расходе. Они не так чувствительны к низким температурам пульпы и солям жесткости.