Флотационные реагенты, назначение и классификация флотационных реагентов. Основные формы закрепления реагентов на поверхности частиц минералов, страница 9

Закрепление реагента во внутренней обкладке двойного слоя (в противоположность внешней обкладке) носит явно выраженный избирательный характер и может быть отнесено к случаям химической адсорбции. Оно происходит и в соответствии с известным правилом Пакета— Фаянса.

Закрепляясь во внутренней обкладке двойного слоя, ион реагента входит в кристаллическую решетку минерала.

Таким образом, адсорбция ионов во внутренней обкладке двойного слоя зависит от размеров адсорбирующихся ионов и их близости к размеру ионов кристаллической решетка от структуры и состава поверхностного слоя минерала, растворимости образующихся соединений, что в совокупности приводит к высокой избирательности этой формы закрепления реагентов и имеет большое значение для действия флотационных реагентов. Нельзя, однако, искусственно изолировать процессы адсорбции ионов во внутреннюю и внешнюю обкладки двойного слоя, так как, несмотря на наличие ряда принципиальных различий между ними, они могут быть органически связаны между собой.

ЗАКРЕПЛЕНИЕ РЕАГЕНТОВ  НА МИНЕРАЛАХ В ФОРМЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Закрепление реагентов на минералах в форме поверхностных соединений широко распространено и наблюдается при флотации разнообразных полезных ископаемых в самых различных условиях. Еще в исследованиях Н. А. Шилова было установлено, что поверхностные соединения значительно отличаются от других соединений своими свойствами. Так, в отличие от соединений обычного типа, образовавшихся в объеме раствора, поверхностные соединения не составляют отдельной самостоятельной существующей фазы, поскольку атомы или ионы кристаллической решетки минерала, участвующие в образовании поверхностного соединения, затрачивают на это только часть своей энергии связи и по-прежнему остаются связанными с другими атомами или ионами решетки.

Если   кристаллическая   решетка   ионная,   то   поверхностное соединение образуется в результате присоединения к катиону решетки аниона из раствора (и обратно). При наличии атомной решетки это ограничение естественно не действует.

Важной особенностью поверхностных соединений является также отсутствие стехиометрических отношений ионов или атомов, образующих подобные соединения. Эта особенность поверхностных соединений связана с тем, что входящий в их состав атом или ион представляет собой единое целое со всеми атомами или ионами кристаллической решетки твердого тела, к поверхности которого он присоединился. Поэтому правильнее считать поверхностные соединения не веществами определенного состава, а своеобразными радикалами, прикрепленными к каким-либо участкам поверхности твердого тела и могущими существовать только вместе с этой поверхностью.

В результате образования того или иного поверхностного соединения увеличивается концентрация определенных элементов или их групп на поверхности раздела фаз. Процесс образования поверхностных соединений с учетом природы действующих при этом сил может быть охарактеризован как хемосорбция со всеми присущими ей особенностями.

Рис.  16. Поверхностное соединение,   образованное    кристаллом в среде раствора: 1 — анионы в растворе; 2 — анионы решетки;  3 — катионы  решетки

На рис. 16 схематически показано поверхностное соединение, образованное ионным кристаллом в среде раствора. Поверхностное соединение угля с кислородом на основе атомной решетки изображено на рис. 17. Здесь атомы кислорода присоединены к атомам углерода кристаллической решетки угля. Прочность связи в поверхностных соединениях может быть весьма значительной. Так, адгезия кислорода, хемосорбированного поверхностью вольфрама, настолько велика, что вполне сопоставима с когезией между атомами самого вольфрама, являющегося твердым металлом. Установлено, что кислород, поверхностное соединение анион об с катионами решетки хемосорбированный углем при комнатной температуре, может быть выделен с большим трудом и только в составе окиси углерода. Образование поверхностных соединений происходит без разрушения кристаллической решетки минерала, так как энергия последней оказывается в этих случаях более значительной, чем энергия взаимодействия при образовании самого поверхностного соединения. Образование поверхностных химических соединений, так же как и закрепление ионов во внутренней обкладке двойного электрического слоя при ионной адсорбции, осуществляется силами химической связи.