Флотационные реагенты, назначение и классификация флотационных реагентов. Основные формы закрепления реагентов на поверхности частиц минералов, страница 13

Олеат натрия является - анионным собирателем, поскольку именно с закреплением его анионов (имеющих в своем составе углеводородный радикал) на катионах минерала связана его гидрофобизация. По этой причине анион рассматриваемого реагента можно назвать гидрофобизирующим ионом. При закреплении на минерале анионного собирателя его катион остается в объеме жидкой фазы и не участвует в процессе гидрофобизации. Заметим, что гидрофобизирующий ион анионного собирателя состоит из углеводородного радикала и так называемой солидофильной группы. Сам по себе углеводородный радикал не способен химически закрепляться на минерале, но такой способностью как раз обладает солидофильная группа, которая является связующим звеном между носителем гидрофобных свойств — углеводородным радикалом и минералом. Роль солидофильной группы, однако, не исчерпывается этим; от нее зависит избирательность действия, химическая активность и прочность закрепления собирателя на минерале, образование химической связи между анионами собирателя и минерала. Как видно из рис. 20, реагенты -собиратели можно разделить на две большие группы: ионогенные (диссоциирующие на ионы) и неионогенные (не диссоциирующие на ионы). Если ионогенные собиратели взаимодействуют с минералами преимущественно на основе химической адсорбции, то неионогенные закрепляются на минеральных частицах на основе физической адсорбции и адгезии, т. е. в результате межмолекулярного притяжения, осуществляемого силами Ван-дер-Ваальса. В свою очередь, ионогенные собиратели принято делить на анионные и катионные в зависимости от того, какой вид ионов (анионы или катионы) закрепляется на минерале и вызывает его гидрофобизацию. Наиболее широкое применение получили ионогенные и особенно анионные собиратели. Они, в свою очередь, разделяются в зависимости от состава своей солидофильной группы на сульфгидрильные (на основе двухвалентной серы) и оксигидрильные (на основе анионов органических и сульфокислот). Закрепление аниона собирателя на катионе минерала осуществляется за счет перехода электронов от анионов собирателей к катионам минерала.

В случаях химического закрепления катионных собирателей они присоединяются к анионам минерала, и электроны переходят от минерала к катиону собирателя. Все то, что здесь говорилось о солидофильной группе анионных собирателей, относится и к катионным реагентам, но гидрофобизирующим ионом последних являются катионы.

Гидрофобизация как процесс снижения гидратируемости поверхности минерала. Наиболее важной особенностью процесса гидрофобизации является закрепление аполярной молекулы или гидрофобизирующего иона собирателя на поверхности минерала, приводящее к их внедрению в зону гидратных слоев минерала. Это нарушает сплошность гидратных слоев, разрывает и ослабляет связи между диполями воды в гидратном слое и тем снижает гидратированность поверхности минерала, сообщая ему гидрофобность.

Таким образом, сорбция собирателя на поверхности минерала приводит к замене связей минерала с диполями воды более устойчивыми, прочными и энергетически выгодными связями минерала с ионами или молекулами реагента.

Одним из важных проявлений возрастания гидрофобности поверхности минерала является увеличение гистерезиса смачивания, характеризующего эффективность действия собирателя. При этом происходит как бы закрепление трехфазного периметра смачивания на поверхности минерала. На рис. 21 показаны схематически результаты опытов П. А. Ребиндера с отсасыванием воздуха из воздушного пузырька, помещенного под поверхность галенита, обработанного анионным собирателем (ксантогенатом) и регулятором подавляющего действия (бихроматом калия). В первом случае при отсасывании воздуха из пузырька уменьшение его объема не сопровождается изменением положения трехфазного периметра смачивания, и вектор поверхностного натяжения s_1-2, поворачиваясь, описывает изменяющийся по величине угол q. Во втором случае изменение объема пузырька сопровождается перемещением трехфазного периметра смачивания по поверхности минерала, так что вектор (s_1-2, перемещаясь, остается параллельным самому себе, а угол 6 не изменяется, что соответствует предельно гидрофилизованной и сильно гидратированной поверхности галенита.