Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Коллоидно-химические свойства композиций на основе катионных и анионных ПАВ и их влияние на флотацию нефелина Городов Андрей Иванович

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Городов Андрей Иванович. Коллоидно-химические свойства композиций на основе катионных и анионных ПАВ и их влияние на флотацию нефелина: диссертация ... кандидата Технических наук: 02.00.11 / Городов Андрей Иванович;[Место защиты: ФГБОУ ВО «Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова»], 2019.- 127 с.

Содержание к диссертации

Введение

1 Литературный обзор 9

1.1 Состояние вопроса 9

1.2 Современные представления теории флотации 11

1.3 Практика обогащения нефелинсодержащих руд 16

1.4 Основные коллоидно-химические свойства собирателей для флотации нефелина 18

1.5 Пути расширения ассортимента реагентов-собирателей для флотации нефелина 26

1.6 Коллоидно-химические свойства композиций анионных и катионных поверхностно-активных веществ 28

1.6.1 Поверхностные и объемные свойства композиций анионных и катионных ПАВ 29

1.6.2 Адсорбция смешанных ПАВ на поверхности минеральных оксидов 37

1.7 Выводы из литературного обзора 40

2 Объекты исследования и методики эксперимента 42

2.1 Объекты исследования 42

2.2 Методы исследования 44

2.2.1 Построение изотерм поверхностного натяжения 44

2.2.2 Оценка пенообразующей способности 45

2.2.3 Определение критической концентрации мицеллообразования 46

2.2.4 Химический и минералогический методы анализа 46

2.2.5 Методика определения массовой доли оксида алюминия 47

2.2.6 Исследование распределения частиц по размерам 47

2.2.7 Исследование микроструктуры адсорбентов 48

2.2.8 Определение общей удельной поверхности и пористости адсорбентов 48

2.2.9 Методика определения адсорбционных характеристик 49

2.2.10 Метод количественного определения ФЛОН-1 49

2.2.11 Определение концентраций ПАВ весовым методом 50

2.2.12 Методика определения краевого угла смачивания 50

2.2.13 Методика определения теплоты смачивания 51

2.2.14 Методика определения агрегативной устойчивости минеральных частиц от концентрации реагентов 51

2.2.15 Методика определения электрокинетического потенциала 51

2.2.16 Методика определения флотационных характеристик 52

2.2.17 Исследование поверхности адсорбентов методом ИК-спектроскопии 54

2.2.18 Оценка точности экспериментов 54

3 Исследование коллоидно-химических свойств реагентов собирателей 55

3.1 Свойства водных растворов поверхностно-активных веществ 55

3.1.1 Поверхностные свойства ПАВ 55

3.1.2 Поведение ПАВ в объеме раствора 59

3.2 Влияние собирателей на коллоидно-химические свойства водно минеральных систем 62

3.2.1 Исследование физико-химических характеристик сорбентов 62

3.2.2 Исследование сорбционных свойств собирателей 69

3.2.3 Смачивающая способность собирателей 73

3.2.4 Флокуляционная способность собирателей 80

3.2.5 Влияние собирателей на электрокинетические свойства сорбентов 83

3.3 Выводы по третьей главе 87

4 Исследование флотационных свойств собирателей 89

4.1 Влияние собирателей на технологические свойства флотации 89

4.2 Промышленное использование композиции КПАВ + АПАВ 93

4.3 Расчет экономической эффективности 99

4.4 Выводы по четвертой главе 100

Основные выводы 101

Используемые сокращения и обозначения 103

Список использованной литературы 104

Приложения 122

Основные коллоидно-химические свойства собирателей для флотации нефелина

В настоящее время наиболее широкое применение для флотации алюминийсодержащих руд нашли анионные ПАВ: олеиновая кислота и ее мыла, сырые талловые масла и продукты их дистилляции, кубовые остатки производства синтетических карбоновых кислот и спиртов, алкилпроизводные серной кислоты (алкилсульфаты и алкилсульфонаты) и алкилпроизводные ортофосфорной кислоты.

Олеиновая кислота (марки А, Б, В) получается из растительных масел. Также одним из важных оксигидрильных собирателей является талловое масло – побочный продукт выделения целлюлозы из древесины хвойных или лиственных пород. Сырое талловое масло представляет собой сложную смесь органических соединений, содержащую до 35 % ненасыщенных кислот (в основном олеиновая кислота), до 35…40 % смоляных кислот, остальное – нейтральные вещества -стерины и алифатические спирты. По литературным данным [65] известно, что состав талловых масел определяется породой и видом древесного сырья. В талловых маслах лиственных пород древесины преобладают жирные кислоты (олеиновая, линолевая, линоленовая и т.д.). Смоляные кислоты (абиетиновая, неоабиетиновая, палюстровая, пимаровая и др.) преобладают в хвойной древесине и, соответственно, в получаемом из нее талловом масле. Чаще используют дистиллированное талловое масло, из которого удалены смоляные кислоты. Также применяют жирнокислотную фракцию таллового масла, содержащую 95…98 % жирных кислот, 1…3 % неомыляемых веществ и не более 2 % смоляных кислот.

Оксигидрильные собиратели в основном используются при флотационном обогащении несульфидных минералов. Данная минеральная поверхность обладает высокой гидрофильностью. Для придания необходимых гидрофобных свойств минералам применяют длинноцепочные соединения, содержащие в основном 12…17 (реже 6…9) атомов углерода в радикале. Длинноцепочечные оксигидрильные собиратели характеризуются низкой растворимостью в воде, в связи с чем их используют в виде щелочных солей, которые обладают более высокой растворимостью.

Анализ особенностей формирования адсорбционного слоя на границе раствор – воздух показал, что жирнокислотные собиратели способны снижать поверхностное натяжение до 50-30 мДж/м2 [26, 66-67]. Большую разницу в значениях поверхностного натяжения объясняют разным составом ПАВ, а также использованием различных методов определения. Например, при определении поверхностного натяжения методом Вильгельми, ПАВ способно адсорбироваться на платиновой пластинке, что приводит к заниженным показаниям.

По данным поверхностного натяжения (рис. 1.1) в работе [26] исследовалась способность жирнокислотного собирателя к образованию мицелл. ККМ на дистиллированной воде составила 650 мг/л. При использовании в качестве дисперсионной среды оборотной воды ККМ определить не удалось в связи со ступенчатым характером кривой. При этом автор отмечает, что поверхностная активность собирателя, приготовленного с использованием оборотной воды, снижается более чем в 2 раза.

Одной из важных коллоидно-химических характеристик ПАВ, влияющих на эффективность флотации, является пенообразование. Пузырек воздуха за счет нескомпенсированных сил на границе раздела фаз окружен пограничным слоем молекул воды. Свойства гидратных слоев отличаются от свойств жидкости в объеме раствора и обусловлены особенностями структурного расположения в них молекул воды. Толщина и структура гидратных слоев определяются степенью полярности соприкасающихся фаз [42].

Анализируя работы [68-71], посвященные исследованиям пенообразующих свойств мыл талловых масел, можно заметить, что пенообразование зависит от их состава. Например, с повышением содержания смоляных кислот в талловых маслах увеличивается их пенообразующая способность. В работе [26] оценена пенообразующая способность талловых масел по сравнению с известным собирателем ОП-4 (оксиэтилированный алкилфенол со средней степенью оксиэтилирования - 4), результаты представлены на рисунке 1.2. Автор приходит к выводу о том, что наибольшей пенообразующей способностью обладает реагент ОП-4. При этом дистиллированные масла и сырые талловые масла хвойных пород древесины имеют несколько различные показатели пены, что объясняется разным содержанием смоляных кислот. Наиболее низкой пенообразующей способностью характеризуются лиственные талловые масла, что связано с преобладанием в их составе насыщенных жирных кислот.

Изучая стабильность пен автор [26] пришел к выводу, что наименьший период полураспада характерен для реагента ОП-4. Наибольшей устойчивостью обладают пены, полученные лиственными талловыми маслами, что объясняется высоким содержанием в них низших кислот.

Также известно, что в кислой среде натриевые соли длинноцепочечных жирных кислот обладают низкой пенообразующей способностью (рисунок 1.3). Наибольшее пенообразование наблюдается в диапазоне рН 8…11, что соответствует рабочему диапазону при флотации нефелина.

Поскольку многие технологические параметры флотации (скорость флотации, перечистка в пене и циркуляция твердой фазы) во многом зависят от свойств пен, то для повышения результатов флотации необходимо правильно подобрать пенообразователь. Поэтому в некоторых случаях для модификации пенообразующих свойств собирателей на основе талловых масел используют неонол, ОП-4, алкилбензолсульфонат натрия и другие пенообразователи [26].

Процесс гидрофобизации минеральных частиц зависит от адсорбции собирателя на его поверхности. Анализ данных по взаимодействию олеиновой кислоты с поверхностью минералов показал, что закрепление происходит в основном за счет химического взаимодействия (хемосорбции) [73-76].

В литературе имеются сведения о слабой адсорбции анионных веществ на отрицательно заряженных минеральных поверхностях. Адсорбция органических и неорганических веществ на активных центрах поверхности минералов происходит в условиях конкуренции с молекулами воды. Адсорбция молекул воды на минеральной поверхности может происходить за счет электростатического притяжения диполей к поверхности, межмолекулярного взаимодействия с поверхностью, образования водородных и координационных связей с ионами или молекулами поверхностного слоя. Структура гидратных слоев адсорбированных на поверхности минералов определяется количественным соотношением разноименных зарядов и их расположением относительно друг друга.

Поверхностные свойства ПАВ

Одной из важных характеристик ПАВ является способность снижать свободную энергию системы [160]. Поэтому проведены исследования для оценки поведения индивидуальных компонентов и их смесей в процессе адсорбции молекул на границе раствор – воздух. Экспериментально полученные значения для растворов индивидуальных и смесей ПАВ представлены на рисунке 3.1.

Полученные данные свидетельствуют о том, что изотермы исследуемых собирателей имеют вид, характерный для ПАВ. Олеат натрия снижает поверхностное натяжение на 36 мДж/м2 (до 37 мДж/м2), в то время как абиетат натрия всего на 22 мДж/м2 (до 51 мДж/м2). Насыщение адсорбционного слоя олеатом натрия происходит при концентрации 0,1 г/дм3, а абиетатом натрия при более высоком значении 0,4 г/дм3. Изотермы поверхностного натяжения и адсорбции МТМХ близки к соответствующим кривым олеата натрия, что можно объяснить преобладанием последних в талловых маслах, получаемых из хвойных пород древесины. Кривые МТМЛ близки к изотермам абиетата натрия. Наблюдаемые закономерности для олеата и абиетата натрия, а также для МТМЛ и МТМХ хорошо согласуются с литературными сведениями [65-67].

По данным рисунка 3.1 (а и в) рассчитана поверхностная активность g = lim\EE] как тангенс угла наклона касательной, проведенной к участку с Кдс)рТ кривой, отвечающей минимальной концентрации растворенного вещества. Значения поверхностной активности составляют для олеата натрия 814 мДжм/моль, для абиетата натрия 160 мДжм/моль. Таким образом, молекулы олеата натрия достигают максимальной адсорбции на границе раствор - воздух при меньших концентрациях по сравнению с абиетатом натрия. Смесь МТМЛ + ФЛОН-1 обладает более слабой поверхностной активностью, чем смесь МТМЛ + МТМХ. Однако смесь МТМЛ + ФЛОН-1 снижает поверхностное натяжение до 40 мДж/м2, в то время как смесь МТМЛ + МТМХ до 44 мДж/м2. Таким образом, раствор, содержащий смесь АПАВ + КПАВ, несколько больше снижает поверхностное натяжение на данной границе раздела.

На основе полученных данных поверхностного натяжения рассчитаны значения предельной адсорбции (Гмах) и посадочной площади (S0) молекул в насыщенном адсорбционном слое (таблица 3.1).

Из данных таблицы 3.1 можно сделать вывод, что молекулы КПАВ занимают большую площадь на одну молекулу, по сравнению с АПАВ.

Согласно подходу Рубина [119] по уравнениям 1.16 и 1.17 для композиции 80 % МТМЛ + 20 % ФЛОН-1 рассчитан состав смешанного адсорбционного слоя на границе раствор – воздух и параметр взаимодействия молекул ПАВ в адсорбционном слое (). В таблице 3.2 приведены результаты расчетов, выполненных по изотермам поверхностного натяжения.

Анализируя полученные данные можно заметить, что при = 45 мДж/м2 значение параметра взаимодействия в смешанном адсорбционном слое отрицательное ( 0), что свидетельствует о взаимном притяжении разнотипных ПАВ. Мольная доля катионного собирателя в смешанном адсорбционном слое на границе раствор – воздух составляет = 0,471 или 39,7 % масс.

Очевидно, что изменение адсорбционного слоя на границе раствор – воздух влияет на одну из основополагающих характеристик флотационного процесса -пенообразование. Поэтому для оценки воздухововлекающей способности проведены исследования пенообразующих свойств собирателей концентрацией 0,1 г/дм3, результаты которых приведены на рисунке 3.2.

Из данных, представленных на рисунке 3.2, видно, МТМЛ практически не обладают пенообразующей способностью. МТМХ дают больше пены, однако она не устойчива, время жизни пены меньше, чем период, необходимый для флотации (общее время флотации 10-15 мин). В смеси, состоящей из 80 % МТМЛ и 20 % МТМХ, образуется устойчивая пена, начальный объем которой в 3 раза больше по сравнению с МТМХ. Наибольшее количество пены образует ФЛОН-1.

Пенообразующая способность смеси 80 % МТМЛ + 20 % ФЛОН-1 по сравнению со стандартной смесью (80 % МТМЛ + 20 % МТМХ) характеризуется одинаковым начальным объемом пены, при этом устойчивость пены в 2 раза меньше, а время жизни пены сохраняется за период флотации.

Смачивающая способность собирателей

Исследования смачивания собирателями минералов представляют особый интерес, так как процесс пенной флотации происходит на границе минерал – водная среда – воздух. Для оценки смачивания использовали шлифы следующих минералов: нефелина, альбита, кварца (SiO2), гематита (Fe2O3). Измерения краевого угла смачивания проводили с помощью прибора KRUSS DSA30 при температуре 20 С. По результатам экспериментов построены кинетические кривые (рисунок 3.19) и изотермы смачивания (рисунок 3.20) поверхности минералов в зависимости от концентрации поверхностно-активного собирателя.

Данные рисунка 3.19 свидетельствуют о том, что скорость адсорбции катионного собирателя ФЛОН-1 при концентрациях 0,1…0,4 г/дм3 на поверхности нефелина ниже (время достижения равновесия 50 с) по сравнению с МТМЛ ( 20 с) и МТМЛ + ФЛОН-1 ( 20 с). По-видимому, это происходит вследствие «неустойчивости» адсорбционного слоя и неопределенной ориентации неполярных групп молекул (то к минеральной поверхности, то в раствор), так как при адсорбции на гидрофобной поверхности нефелина обратная ориентация молекул, отвечающая гидрофилизации, не может быть фиксирована в адсорбционном слое химическим взаимодействием. Данный эффект наблюдается и на поверхности альбита, но в меньшей степени, так как он более гидрофилен, чем нефелин. В других случаях взаимодействия ФЛОН-1 с поверхностью минералов (кварц, гематит) скорость его адсорбции незначительно отличается от адсорбции МТМЛ и МТМЛ + ФЛОН-1.

Полученные зависимости влияния собирателей на смачивание и поверхностное натяжение на границе раствор - воздух использованы для косвенного определения влияния ПАВ на работу смачивания и поверхностное натяжение на границе твердое тело - раствор по уравнению [157]:

Wcм = т-г - т-ж = ж-гcos.

Согласно уравнению увеличение работы смачивания (Wcм) при неизменном значении поверхностного натяжения на границе твердое тело - газ (т-г) может наблюдаться при снижении поверхностного натяжения на границе твердое тело -раствор (т-ж). Результаты расчетов приведены в таблице 3.9.

Анализ изотерм смачивания поверхности минералов (рис. 3.20, табл. 3.9) показал, что исследуемые ПАВ и их смесь, в зависимости от природы минерала, способны выступать в качестве собирателя, снижающего смачиваемость гидрофильного минерала и в качестве смачивателя, увеличивающего смачивание водой гидрофобной минеральной поверхности. Поверхность нефелина является первоначально гидрофобной (Cos() 0) на которой молекулы ПАВ преимущественно адсорбируются неполярной углеводородной частью. Изотерма смачивания гидрофобной поверхности (рис. 3.20, а) имеет форму, напоминающую изотерму адсорбции. В области малых концентраций собирателя с е ростом происходит резкое увеличение Cos(), наблюдается практически линейный подъем кривой. По мере возрастания адсорбции увеличивается и степень ориентации молекул, изотерма смачивания переходит из гидрофобной области (Cos() 0) в область смачивания (Cos() 0). При полном насыщении адсорбционного слоя достигается предельная ориентация молекул гидрофильной частью наружу. Насыщенный адсорбционный слой на минеральной поверхности представлен мономолекулярным слоем, предельно гидрофилизирующим поверхность минерала. Изотермы смачивания на гидрофильных поверхностях минералов по форме несколько отличаются от описанной выше изотермы, кривые не меняют знак (не проходят через Cos()=0). Это связано с тем, что гидрофобные минералы вследствие большей разности полярностей значительно сильнее адсорбируют ПАВ из водной среды.

Оценивая степень гидрофилизации нефелина собирателями, можно увидеть, что смесь МТМЛ + ФЛОН-1 и МТМЛ в равной степени увеличивают гидрофильность нефелина, однако выход кривой на плато смеси МТМЛ + ФЛОН-1 происходит при концентрации в два раза меньше (0,1 г/дм3), что свидетельствует о более активной адсорбции собирателя. Собиратель ФЛОН-1 при концентрациях 0,1…0,4 мг/дм3 в меньшей степени увеличивает гидрофильность поверхности нефелина, что отрицательно повлияет на технологические свойства обратной флотации нефелина – часть целевого продукта будет выноситься с пеной. Изотерма смачивания поверхности альбита (рис. 3.20, б) свидетельствует о том, что смесь МТМЛ + ФЛОН-1 в интервале концентраций 0,2…0,4 мг/дм3 в меньшей степени увеличивает смачиваемость, по сравнению с МТМЛ, что положительно сказывается на обратной флотации нефелина.

Кривая изотермы адсорбции катионактивного собирателя ФЛОН-1 на поверхности альбита, свидетельствует об образовании второго адсорбционного слоя. Начальная часть кривой Cos()=f(c), соответствующая резкому увеличению смачивания, вплоть до максимального значения (Cos()=0,75), проходит через максимум и затем вновь опускается до практически исходного значения. Слой ориентированных молекул ПАВ, обращенных к дисперсионной среде гидрофильной стороной, образует новую «пленочную» фазу. Такая поверхность адсорбирует поверхностно-активные молекулы с обратной ориентацией – полярными группами к полярной пленке, а гидрофобной частью в водную среду. Это вызывает повторную гидрофобизацию минерала. Явление образования второго адсорбционного слоя катионным собирателем ФЛОН-1 проявляется и на первоначально гидрофильных поверхностях (рис. 3.20, в, г). При этом избыточное количество поверхностно-активного собирателя обуславливает роль смачивателя по отношению к ранее образованной им пленке. Это доказывает отрицательное действие избытка реагента на флотацию, что хорошо известно в практике флотационного обогащения. При использовании анионактивного собирателя МТМЛ и смеси МТМЛ + ФЛОН-1 явного образования второго адсорбционного слоя не обнаружено. На изотерме смачивания поверхности гематита собирателем МТМЛ и смесью МТМЛ + ФЛОН-1 (рис. 3.20, г) видно, что при концентрациях 0,2…0,6 мг/дм3 значения Cos() практически одинаковы. Однако смесь МТМЛ + ФЛОН-1 в большей степени снижает гидрофильность кварца, по сравнению с МТМЛ (рис. 3.20, в, г).

Экспериментальные данные по влиянию исследуемых ПАВ на смачиваемость шлифованной поверхности минералов подтверждают данные адсорбционных исследований, приведенные в главе 3.2.2. Измерение краевого угла смачивания по профилю капли жидкости для порошкообразных материалов затруднительно из-за малых размеров частиц и отсутствия, как правило, плоских поверхностей. Для порошковых материалов известен ряд косвенных способов определения характеристик смачиваемости [167-168]. В данной работе для оценки смачивания порошка ПНФ определяли теплоту смачивания. Данные интегральной теплоты смачивания порошка ПНФ (Q Дж/г) разными собирателями получены экспериментально на основе калориметрических опытов и представлены на рисунке 3.21.

Интегральные теплоты смачивания порошка ПНФ водой и всеми собирателями принимают отрицательные значения. Известно, что при смачивании жидкостью нерастворимых порошкообразных веществ происходит выделение теплоты [169]. Выделение теплоты при смачивании в случае физической адсорбции происходит за счет конденсации и сжимания слоя жидкости на поверхности твердого тела, а в случае химической адсорбции еще и за счет образования химического соединения на поверхности раздела фаз. Однако примененный в данной работе процесс смачивания соответствует в большей степени пропитыванию порошкообразного вещества жидкостью. В связи с этим наблюдается обратный тепловой эффект – поглощение теплоты, так как при этом происходит значительное увеличение поверхности жидкости и, следовательно, увеличение потенциальной энергии системы [169]. Аналогичные отрицательные значения теплоты смачивания получены в работах Блинова А.В. с помощью высокочувствительного дифференциального автоматического калориметра титрования при пропитывании высокодисперсной поверхности магнетита олеатом натрия [170-171].

Анализируя данные, представленные на рисунке 3.21, можно предположить, что рост отрицательных значений интегральной теплоты смачивания порошка ПНФ в области малых концентраций собирателей связан с процессом заполнения активных адсорбционных центров поверхности и пор адсорбента молекулами адсорбата, а также взаимодействием адсорбированных молекул между собой [162, 169]. По достижению области ККМ наблюдается спад отрицательных значений интегральной теплоты смачивания, что может свидетельствовать о частичном компенсировании эндотермического эффекта выделением теплоты, вызванным изменением мицеллярного состояния раствора (образованием, перестройкой или разрушением мицелл). Основные отличия между интегральной теплотой смачивания порошка ПНФ для разных собирателей заключаются в положении и высоте максимумов. По положению максимумов можно оценить способность исследуемых собирателей к смачиванию порошка ПНФ. Смесь МТМЛ (80 %) + ФЛОН-1 (20 %) достигает смачивающей способности при меньшей концентрации (0,1 г/дм3) по сравнению с ФЛОН-1 (0,15 г/дм3) и МТМЛ (0,3 г/дм3), что согласуется с экспериментами на модельных шлифах минералов (нефелине).

Промышленное использование композиции КПАВ + АПАВ

Результаты по выделению нефелинового концентрата из ПНФ, полученные в лабораторных условиях БГТУ им. В.Г. Шухова, апробированы во флотационной лаборатории Аналитического центра КФ АО «Апатит» на соответствие получения нефелинового концентрата требованиям ТУ 2111-28-00203938-93. Опыты проводили с использованием оборотной воды комбината. Стоит отметить, что при апробации результатов флотационные опыты проводили на ПНФ с меньшим содержании исходного Al2O3. Массовую долю оксида алюминия в нефелиновом концентрате определяли титриметрическим трилонометрическим методом. Результаты экспериментов представлены в таблице 4.3.

В ходе испытаний установлено, что композиционная собирательная смесь МТМЛ (80 %) + ФЛОН-1 (20 %), позволяет получить нефелиновый концентрат с содержанием общего Al2O3 28,5 ± 0,5 %. При этом расход смеси ниже по сравнению со стандартной смесью МТМЛ (80 %) + МТМХ (20 %) (1500-2000 г/т). Вместе с тем, расход собирателя МТМЛ (80 %) + ФЛОН-1 (20 %) 500 г/т позволяет получить извлечение Al2O3 более 73 %. Концентрат, полученный с использованием собирательной смеси МТМЛ (80 %) + ФЛОН-1 (20 %) при расходе 500…700 г/т, удовлетворяет требованиям технических условий АО «Апатит» к качеству нефелинового концентрата ТУ 2111-28-00203938-93.

По данным минералогического (табл. 4.4) и химического (табл. 4.5) анализов концентратов, полученных в лабораторных условиях АО «Апатит» (табл. 4.3, выделенные строки) установлено, что разделение минералов при обратной флотации нефелина наиболее селективно происходит при использовании смеси МТМЛ + ФЛОН-1. Общее содержание минералов, входящих в группу полевых шпатов в нефелиновом концентрате, при флотации предложенной смесью на 2…3 % меньше, чем при флотации МТМЛ + МТМХ (табл. 4.4). Катионный собиратель, содержащийся в смеси, при флотации более селективен по отношению к полевым шпатам (ортоклазу, альбиту) и оксиду кремния, в результате чего они переходят в пенный продукт. При этом анортит, содержащий большее количество Al2O3 в минерале, уносится в пену в меньшем количестве.

Инфракрасные спектры пенных (рисунок 4.3) и камерных (рисунок 4.4) продуктов флотации, полученных с разными собирателями, характеризуются наличием одних и тех же полос пропускания, что свидетельствует об их схожем минеральном составе. Однако отличия в форме и ширине пиков говорит о присутствии в продуктах флотации разных силикатных и алюмосиликатных групп, а также различных форм воды. Парные полосы пропускания пенных продуктов флотации в области 979 и 1043 см–1 интерпретируются валентными колебаниями связей Si-O-Si(Al) в кристаллической решетке минералов [173]. Известно, что с увеличением содержания алюминия в алюмосодержащих системах происходит снижение частот колебаний связей Si-O-Si(Al) [174]. Поскольку в камерных продуктах флотации содержание алюминия больше чем в пенных, то происходит смещение последних полос пропускания в область деформационных колебаний Al-O(-H) 950 см–1 [175-177]. Полосы в области от 420 до 800 см–1 (389, 461, 674 и 786 см–1) в пробах пенных и камерных продуктов флотации обусловлены группами Si-O-Si(Al) [178-179]. Так, полосы в области 461 и 674 см–1 относятся к деформационным колебаниям Si-O-Si, а 786 см–1 — к валентным симметричным колебаниям Si–O–Si, характерным для кремния в тетраэдре SiO4 [180]. Наличие полос пропускания при волновом числе 389 см–1 приписывается колебаниям Si-O-Al [181].

Полоса пропускания в области 1400-1450 см–1 соответствует деформационным колебаниям групп ОН– в вершинах кремнекислородных тетраэдров и является отличительной особенностью силикатов [181]. Частоты в области 3200-3750 см–1 относятся к валентным колебаниям ОН-групп. Появление этой полосы вызвано наличием в образцах адсорбированной и капиллярной воды. Деформационные колебания этих группировок лежат в области 1630 см–1. Различие в количестве пиков пропускания в интервале между 3500 и 3750 см–1 между пенными и камерными продуктами свидетельствует о различиях составов продуктов.

Наличие в пенных продуктах флотации полос пропускания в областях 2940 и 2870 см–1, соответствующих асимметричным и симметричным валентными колебаниями групп СН2 и СН3, свидетельствует о присутствии адсорбированных собирателей [182]. Наличие в продуктах флотации адсорбированного катионного аминосодержащего собирателя не обнаружено. Это может быть связано с его относительно малым содержанием в собирательной смеси, а также перекрыванием интенсивных полос в диапазоне частот характерных для аминов: в области 1650-1450 см-1 для N-H и полос в области 750-720 см-1, отнесенных к колебаниям группы NH2, а также 3600-3000 см-1 в случае совместного присутствия солей первичных, вторичных аминов, а также солей амино- и диаминоэфиров. Отсутствие пиков в областях 2940 и 2870 см–1 в камерных продуктах флотации подтверждает преимущественный переход собирателей в пенный продукт.

На рисунке 4.5 приведены данные по дифференциальному распределению частиц продуктов флотации по размеру. Собирательная смесь МТМЛ+ФЛОН-1 по сравнению со смесью МТМЛ+МТМХ больше выносит в пену мелкие частицы (размером от 0,7 до 20 мкм), но меньше крупных частиц ( 30 мкм). В то же время, при флотации собирательной смесью МТМЛ+ФЛОН-1 по сравнению со смесью МТМЛ+МТМХ в камерном продукте больше остается средних частиц (размером от 10 до 100 мкм), но меньше крупных частиц ( 100 мкм). Это свидетельствует о меньшем флокулирующем действии МТМЛ+ФЛОН-1 по сравнению с МТМЛ+МТМХ.