Флотация

Кендерді байытудың бір ә дісі – флотация таң дамалы жұ ғ у қ ұ былысына негізделген. Флотацияның негізін тү сіндіру ү шін гидрофобтық жә не гидрофильдік минералдық бө лшектердің су мен ауа немесе су мен май бетіндегі жағ дайын қ арастырайық /1.7 сурет/.

1.7. – сурет. Флотация кезінде бө лшектердің бө лінуі

Гидрофильдік бө лшекте /SіО₂/ су жұ ғ атын болғ андық тан, су мен бензол арасындағ ы беттік керілу кү ші оны суғ а тартады. Оның ү стіне оның ауырлық кү ші де осы бағ ытпен ә сер етеді. Осылардың нә тижесінде SіО₂ бө лшегі ауа мен суғ а малынып, ақ ыр аяғ ында судың тү біне шө геді.

Ал гидрофобтық бө лшек /кө мір/ су жұ қ пайтын болғ андық тан су мен бензол арысындағ ы беттік керілу кү шінің ә серінен осы фазалар арасындағ ы бө лу бетінде қ алады. Ә рине егер бө лшек ө те ү лкен болмағ ан жағ дайда, ал бө лшек ө те ү лкен болса онда оның ауырлық кү ші флотациялық кү штен басым болып оның да шө гуі ық тимал. Сол себепті флотация кезінде бө лшекті бө лу бетіндегі қ алатындай етіп ұ нтақ тау керек. Практикада флотация жақ сы болу ү шін минералдың оң тайлы шамасы 0, 15-0, 01 мм болғ ан жө н. Ал егер бө лшек тым кіші болса флотация ү шін ол да тиімсіз. Ө йткені броундық қ ұ былыстың ә серінен оларды бө лу бетінде болу ық тималдылығ ы да азаяды. Кү кіртті қ осылыстардың беттерінің гидрофобтық қ асиет кө рсететінін білетінбіз. Ендеше олар флотация кезінде су бетінде қ алқ ып шығ ып май мен су аралық тарында болады. Ал қ оспалар гидрофильдік болғ андық тан суғ а шө гіп кетеді. Міне осылайша кендерді флотация ә дісімен байытуғ а болады. Бұ л қ арастырылғ ан флотацияның тү рін - майлы флотация деп атайды. Ө ң дірісті майлы флотация ө те қ ымбатқ а тү седі. Ө йткені органикалық еріткіштерді ө те кө п мө лшерде жұ мсау керек. Оларды ық шамдау мақ сатымен практикада кебінде майлы емес, кө біктіфлотация қ олданылады. Кө бікті флотацияның майлы флотациядан айырмашылығ ы флотация кезінде минералдың жү згіндеріне ә ртү рлі тә сілдермен ауаның кө піршіктерін кіргізеді. Ауа кө піршіктері жү згін бетіне кө теріле отырып ө зімен бірге суда ерімейтін гидрофобтық бө лшектерді де ілестіреді. Соның нә тижесінде жү згін бетінде минералдық бө лшектерден тұ ратын кө бік пайда болады. Ал су жұ ғ атын бө лшектер ауа кө піршіктері ілеспей жоғ арыда айтқ андай, шө геді.

Флотация ү дерісінің тиімділігін арттыру ү шін флотациялық реагенттер қ олданылады, олар ә рекет ету сипаты бойынша ү ш класқ а бө лінеді: жинағ ыштар, кө біктү згіштер жә не реттегіштер. Олардың кө пшілігі бетті-активтік заттар болып табылады. Жинағ ыштар(коллекторлар) – флотацияланатын минерал бө лшектерінің бетін гидрофобизациялауды жә не фазааралық керілудің σ _{қ с} кө беюін жә не σ _{қ г} кемуін, яғ ни нә тижесінде – жұ ғ у бұ рышының ү лкеюін қ амтамасыз етеді. Жинағ ыштар минералдың бө лшектерімен (немесе бос жыныстың бө лшектерімен) селективті сорылуы керек, сол себепті, олар ә детте ерекше химиялық кү штердің кө мегімен беттерде бекітіледі. Олардың молекулаларының аталғ ан минералғ а ерекше жақ ындық қ а ие полярлық бө лігі жә не полярлық емес – кө міртектік радикалы бар, олар бө лшектердің беттерін гидрофобизациялайды жә не газдың кө піршігіне оның «жақ ындығ ын» қ амтамасыз етеді. Мысалы, мыс жә не қ орғ асын кендерін флотациялық байыту барысында, осы металдардың иондарымен ерімейтін қ осылыстарды тү зетін ксантогенаттарды қ олданады.

Pb(OH)₂ +2ROCS^-₂ → Pb(-S-C=S)₂ +2OH^-

‌ ‌ |

OR

Сілтілік-жер металдармен ерімейтін қ осылыстар тү зу, сол сияқ ты ауыр шпатты BaSO₄, флюоритті СаҒ ₂ жә не оларды ә ртү рлі оксидтерден бө луді флотациялау барысында жинағ ыш ретінде олеин қ ышқ ылын қ олдану тиімді болады.

Кө біршіктердің тұ рақ ты жоғ ары дисперстілікті болып тү зілуі флотация ү дерісінің тұ рақ тылығ ына, кө біктің минерал бө лшектерімен тиелуінің кө беюіне ық пал етеді. Осы мақ сатта жү йеге ә детте кө біктү згіштер, мысалы ұ зынтізбекті спирттер, кетондар, шыршалық майлар қ осады. Кө біктү згіштердің жә не жинағ ыштардың артық кө лемде болуы cудың беттік керілуін σ _сг кү шті тө мендетуі мү мкін, ол бө лшек пен кө піршік арасындағ ы адгезияның жұ мысын тө мендетеді, осығ ан орай флотацияның тиімділігін тө мендететінін ескеру қ ажет. Одан басқ а, кө біктү згіш жабысқ аннан кейін жинағ ыштың қ абыршағ ына тү седі, ол да бө лшектер мен кө піршіктердің арасындағ ы жанасудың тұ рақ тылығ ына кері ә сер етеді.

Реттегіштерді флотациялық ү дерістің талғ амдылығ ын арттыру ү шін олар рН-ты (қ ышқ ылдық ты, сілтілікті) ө згертеді, минералдың жұ қ тығ ыштығ ын тө мендетеді жә не флотацияны активтендіреді (флотациялық – активті иондардың тұ здарды, мысалы, минералдың бетінде гидрофобтық сульфидтер тү зу ү шін натрий сульфидін), бос жыныстың жұ ғ уын жақ сартады, пульпадағ ы иондардың зиянды ә серін азайтады жә не т.б. Флотацияның тиімділігі кө п дә режеде ү дерістің кинетикалық параметрлерімен анық талады.

Соң ғ ы кезде иондық -молекулалық немесе коллоидтық дисперстіліктегі заттар бө лшектерінің кө біктің бетіне шығ у қ абілеттілігіне негізделген иондық жә не молекулалық флотация кө бірек қ олданылуда. Бұ л кезде, ә детте, жинағ ыштар (коллекторлар) иондармен ерімейтін гидрофобтық қ осылыс тү зеді.

1.8. – сурет. Беттің гидрофобизациялануы (а)
мен гидрофилизациялануы (б)

Қ атты дене бетті беттік активтік заттар адсорбциялануының нә тижесінде табиғ атын ө згертуін беттің гидрофилизациялануы, иә гидрофобизациялануы деп аталады. Мысалы, 1.8^а суретте гидрофильдік бет /SіО₂/ гидрофобизацияланып, ал гидрофобтық бет бетті-активтік зат адсорбциялануының нә тижесінде гидрофильденіп тұ р (1.8^б сурет).

Флотация ә сіресе ө те сирек кездесетін жә не кен қ ұ рамында ө те аз мө лшерде болатын қ атты заттарды байытып, бө ліп алу ү шін ө те кең тарағ ан, ә рі қ олайлы ә дістердің бірі болғ андық тан, оның ө ндірістерде қ олдануы жылдан жыл асқ ан сайын ү здіксіз кең ейіп келеді.