ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Водная и газовая фазы и их влияние на флотацию минералов из "Физико-химические основы теории флотации" Роль водной фазы, в которой осуществляется флотация, до последних лет сильно недооценивалась воде отводилась только роль инертной среды. Между тем вода является активным участником всех стадий флотационного процесса к тому же ее свойства непрерывно, часто неконтролируемо меняются. Как известно, вода обладает многими ярко выраженными аномальными свойствами — высокой растворяющей способностью, теплоемкостью, расщиряется при замерзании и др. Это аномалии, в широком смысле слова, определяют все вопросы, важные для жизни вообще, технологии в частности. [c.11] Для наших целей можно оперировать общими представлениями о структуре воды как о статической закономерности межмолекулярных расстояний и ориентаций — с ближним порядком в расположении частиц и отсутствием дальнего порядка (когда порядок в одном месте никак не действует на порядок в другом). Вследствие особенностей водородной связи в воде могут возникать и исчезать долгоживущие микрообласти со льдоподобной структурой — так назьшаемые мерцающие группы. Их плавление и распад не связаны со сколь-нибудь значительными энергетическими изменениями. [c.11] Как упоминалось, реальная вода всегда содержит примеси. Даже предельно чистая вода, тщательно сохраняемая, быстро их приобретает, растворяя, казалось бы, нерастворимые стенки сосудов и газы воздуха. Тем более загрязнена дистиллированная вода, не говоря уж о природной, технической или (особенно) жидкой фазе флотационной пульпы. Примеси, находящиеся в воде, сильно и разнообразно влияют на ее структурную характеристику и, следовательно, на физико-химические свойства воды. В принципе примеси к воде делятся на две большие группы — электролиты (присутствующие в воде в виде ионов) и неэлектролиты (находящиеся в ней в молекулярной форме). [c.12] Самойловым введены понятия положительной и отрицательной гидратации. В первом случае ослабляется трансляционное движение молекул воды вблизи иона, они становятся менее подвижными, чем в чистой воде. При отрицательной гидратации, наоборот, возрастает подвижность молекул воды вблизи иона. Это свойственно ионам большого размера с малыми зарядами (К , Сз , Вг , Г и др.). Различный характер гидратации ионов четко отмечается методами ядерного магнитного резонанса, инфракрасной спектроскопии и др. [c.12] Характер гидратацрш ионов влияет на основные свойства водных растворов — их сжимаемость плотность, коэффициент диффузии и упругость пара, электропроводность, температуру кипения и замерзания, растворяющую способность, ИК-спектры и химические сдвиги. В исследованиях процессов используется действие магнитной обработки на скорость ультразвука и на ширину линий протонно-магнитного резонанса. Гидратирован-ность ионов — один из главных факторов, определяющих их подвижность и химическую активность. Поэтому важно установить, влияет ли магнитная обработка водных растворов на гидратацию ионов, поскольку с этим может быть связан механизм действия магнитной обработки воды на флотацию через изменение ими структуры и, следовательно, структурночувствительных свойств воды. [c.13] Молекулы инертных газов, по-видимому, растворяются в воде так, что вокруг них в зависимости от их размеров могут образовьшаться различные структуры — типа льда, искаженные за счет изогнутых водородных связей, кристаллогидраты и др. Это приводит к образованию новых водородных связей (т. е. к стабилизации структуры воды). Измерением диэлектрической постоянной водных растворов инертных газов при различном их давлении И.В. Матяш подтвердил, что только атомы гелия и молекулы водорода могут помещаться в полости структуры воды без разрушения водородных связей. Молекулы же кислорода, аргона, азота вызывают деформацию каркаса [10]. Согласно представлениям Л. Полинга, развитым Т.Г. Маленковым, X. Франком, A. . Квистом, в воде возможно образование гидратов газов додекаэдрического строения (двенадцатигранников из 20 молекул воды) с полостью диаметром около 5,2 A. Попадание в эту полость молекул газов близких размеров стабилизирует структуру. [c.13] В случае хорошо растворимых веществ, содержащих полярные группы и гидрофобные радикалы (например, спиртов), полярная часть может защищать молекулу воды каркаса наряду с заполнением пустот гидрофобной частью ( гидрофильное внедрение). При слабом взаимодействии молекул неэлектролита с молекулами воды заполнение пустот гидрофобными частями может быть значительным. Максимальная стабилизация структуры происходит при заполнении всех полостей молекулами неэлектролита. Таким образом, дифильные молекулы реагентов, применяемых при флотации, могут по-разному влиять на структуру и свойства воды. Между тем возможность действия гетерополярных реагентов на флотацию путем изменения структурно-чувствительных свойств воды еще никем не рассматривалась. [c.13] Известно, что талая вода в течение длительного времени сохраняет аномальные структурно-чувствительные свойства. Так, диэлектрическая постоянная талой воды достигает табличного значения только через 15— 20 мин [12], а вязкость — лишь через 3—6 сут после плавления льда [13]. Между тем согласно существующим теоретическим представлениям вода (даже содержащая примеси) имеет время оседлой жизни молекул около 10 °с, не обладает структурной релаксацией. Следовательно, здесь теория резко расходится с опытом. [c.14] Таким образом, при количественной оценке возможного вклада в теорию и практику флотации структурно-чувствительных свойств воды (точнее, водных растворов) пока придется ограничиться только качественными представлениями. И флотаторы вынуждены сами разрабатьшать отдельные вопросы теории, как это уже было, например, в области физикохимии поверхностных явлений. [c.14] Наиболее четко проявляется зависимость смачивающих свойств воды от структуры в опытах с талой водой. Выше отмечалось, что после таяния льда вода определенное время сохраняет более упорядоченную структуру, что сказьшается на многих структурно-чувствительных свойствах воды. [c.15] Изменение смачивающей способности воды в зависимости от температуры, по-видимому, объясняется тем, что повышение силы взаимодействия молекул воды друг с другом как бы оттягивает воду от твердой поверхности. [c.15] Состав воды - содержащиеся в ней примеси — оказывает большое влияние на флотацию. В воде растворены различные вещества, образующие всю возможную гамму растворов ионных, молекулярных и коллоидных. Природные воды, соприкасающиеся в своем круговороте с огромным чиаюм разных минералов и веществ, в той или иной степени растворяют их. [c.15] В природных водах встречаются в большей мере следующие ионы хлорида СГ, сульфата ЗО , гидрокарбоната НСОз, карбоната СО3 , натрия, калия, кальция и магния. Главными компонентами (хотя и редко упоминаемыми) являются и газы, находящиеся в растворе в молекулярной форме азот, кислород, углекислый газ и сероводород. Кроме того, в определенных количествах присутствуют ионы всех галоидов, железа, марганца, кремниевой кислоты и др. Концентрация растворенных веществ существенно возрастает в процессах измельчения и классификации. [c.15] Следует особо остановиться на растворимости минералов и газов в воде. Растворение происходит в том случае, если энергия гидратации превосходит энергию кристаллической решетки. Энергия гидратации ионов увеличивается с ростом их валентности и с уменьшением ионного радиуса, при этом одновременно возрастает энергия кристаллических решеток. При одном и том же катионе растворимость соединения будет тем меньше, чем больше радиус аниона. В табл. 2 приведены данные о растворимости в воде сульфидных минералов и соответствующих им сульфатов. [c.16] Вернуться к основной статье