Аннотация:
Изложены методологические принципы физико-химического моделирования флотационных систем и перехода от качественных представлений по флотации к количественным закономерностям, необходимым для совершенствования, оптимизации и автоматизации процессов коллективной и селективной флотации руд. На конкретных примерах показана реальная возможность теоретического обоснования механизма действия реагентов при флотации и получения теоретически обоснованных и экспериментально подтвержденных зависимостей между концентрациями различных реагентов в пульпе для условий активации, полной флотации, полной депрессии флотации минералов, а также для условий полного предотвращения сорбции собирателя на их поверхности.
Абрамов А.А. - д-р техн. наук, профессор кафедры «Обогащение полезных ископаемых» (Московский государственный горный университет).
Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Обогащение полезных ископаемых» направления подготовки «Горное дело». Может быть использовано научными работниками, инженерами-обогатителями и специалистами в области автоматизации флотационных фабрик при совершенствовании, оптимизации и интенсификации технологических процессов флотационного обогащения минерального сырья.
Содержание:
Введение
ЧАСТЬ I. МЕТОДОЛОГИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ФЛОТАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ
Глава I. ОБОСНОВАНИЕ КРИТЕРИЕВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ УСЛОВИЯ ФЛОТАЦИИ И ДЕПРЕССИИ ФЛОТАЦИИ МИНЕРАЛОВ
I.1. Анализ требований известных гипотез к формам сорбции собирателей, обеспечивающим флотацию минералов
I.2. Количественное определение форм сорбции собирателей на поверхности минералов, их структура, гидрофобизующая способность и флотационная активность
I.3. Новая гипотеза флотации и ее требования к составу сорбционного слоя собирателя на поверхности флотируемых и депрессируемых минералов
I.4. Критерии, используемые при физико-химическом моделировании флотационных систем
Глава II. МЕТОДОЛОГИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ФЛОТАЦИОННЫХ СИСТЕМ
II.1. Используемые уравнения и зависимости
II.2. Оценка состояния реагентов в растворе
II.2.1. Оценка состояния реагентов, не обладающих окислительно-восстановительными свойствами
Пример II.1. Расчет ионно-молекулярного состава раствора в присутствии KCN
Пример II.2. Расчет ионно-молекулярного состава раствора в присутствии растворенной углекислоты воздуха
Пример II.3. Расчет концентрации CO32- ионов в растворе, значение рН которого регулируется изменением
концентрации соды (Na2CO3)
II.2.2. Оценка состояния реагентов, обладающих окислительно-восстановительными свойствами
Пример II.4. Расчет диаграммы Пурбе для серосодержащих ионов (S2-, HS-, SO42-, HSO4-) и молекул (H2S, S0)
II.3. Оценка состояния поверхности минералов в растворе
II.3.1. Основные параметры состояния поверхности минералов
II.3.2. Расчет условий межфазных переходов и состава продуктов, образующихся на поверхности минералов
Пример II.5. Расчет диаграммы Пурбе для галенита в растворе, не содержащем растворенной углекислоты воздуха. Величина рН регулируется едким натром и соляной кислотой
Пример II.6. Расчет диаграммы Пурбе для галенита в растворе, содержащем растворенную углекислоту воздуха. Величина рН регулируется едким натром и серной кислотой
Пример II.7. Расчет диаграммы Пурбе для галенита в растворе, содержащем растворенную углекислоту воздуха. Величина рН регулируется содой и серной кислотой
II.3.3. Расчет равновесного или изоионного значения рН,
отвечающего нулевому заряду (рНтнз) или изоэлектрическому состоянию поверхности (рНиэс)
Пример II.8. Расчет равновесного значения рН в «закрытой» системе: продукт окисления галенита - чистая вода
Пример II.9. Расчет равновесного значения рН в «открытой» системе: продукт окисления галенита - вода
с растворенной углекислотой воздуха
II.3.4. Расчет ионно-молекулярного состава раствора, равновесного составу поверхностного слоя минерала и определяющего значение его потенциала
Пример II.10. Расчет концентрации потенциалопределяющих ионов в растворе, равновесном составу поверхностного слоя галенита в «закрытой» и «открытой» системах. Величина рН регулируется едким натром и серной кислотой
II.3.5. Расчет значений потенциала минеральной поверхности по отношению к потенциалу ее нулевого заряда (Е = Еимеющ - Етнз) или изоэлектрического состояния ( Е= Еимеющ - Еиэс)
Пример II.11. Расчет значений потенциала нулевого заряда (Етнз) или изоэлектрического состояния поверхности (Еиэс) галенита и разности потенциалов (Е = Еимеющ - Етнз или Е = Еимеющ - Еиэс). Величина рН регулируется едким натром и серной кислотой
II.3.6. Оценка влияния степени полярности поверхности минерала, характеризуемой Е, на его флотируемость
Глава III. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗНАЧЕНИЙ pH И ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО ПОТЕНЦИАЛА (Еh) НА СОСТОЯНИЕ РЕАГЕНТОВ В РАСТВОРЕ
III.1. Физико-химическое моделирование состояния собирателей в растворе
III.1.1. Расчет ионно-молекулярного состава раствора в присутствии оксигидрильного собирателя
Пример III.1. Расчет ионно-молекулярного состава раствора при различных значениях рН в присутствии олеата
III.1.2. Расчет ионно-молекулярного состава раствора в присутствии катионного собирателя
Пример III.2. Расчет ионно-молекулярного состава раствора при различных значениях рН в присутствии лауриламина
III.1.3. Оценка свойств и ионно-молекулярного состава раствора в присутствии сульфгидрильного собирателя
III.2. Физико-химическое моделирование состояния реагентов-модификаторов в растворе
III.2.1. Расчет ионно-молекулярного состава раствора реагентов-модификаторов, не образующих осадков
III.2.1.1. Расчет ионно-молекулярного состава раствора одно-одновалентных реагентов
Пример III.3. Расчет ионно-молекулярного состава раствора при различных значениях рН в присутствии фтористоводо-родной кислоты (HF)
III.2.1.2. Расчет ионно-молекулярного состава раствора двух-одновалентных реагентов
Пример III.4. Расчет ионно-молекулярного состава раствора при различных значениях рН в присутствии извести (Ca(OH)2)
III.2.1.3. Расчет ионно-молекулярного состава раствора одно-двухвалентных реагентов
Пример III.5. Расчет ионно-молекулярного состава раствора при различных значениях рН в присутствии сернистого натрия (Na2S)
III.2.1.4. Расчет ионно-молекулярного состава раствора одно-трехвалентных реагентов
Пример III.6. Расчет ионно-молекулярного состава раствора при различных значениях рН в присутствии фосфорной кислоты (H3PO4)
III.2.2. Расчет ионно-молекулярного состава раствора реагентов-модификаторов, образующих осадки гидроксидов в растворе
III.2.2.1. Расчет ионно-молекулярного состава раствора реагентов-модификаторов, образующих осадки гидроксидов трехвалентных металлов в растворе
Пример III.7. Расчет ионно-молекулярного состава раствора при различных значениях рН в присутствии гидроксида трехвалентного алюминия
III.2.2.2. Расчет ионно-молекулярного состава раствора реагентов-модификаторов, образующих осадки гидроксидов двухвалентных металлов в растворе
Пример III.8. Расчет ионно-молекулярного состава раствора при различных значениях рН в присутствии гидроксидов меди Cu(OH)2 и никеля Ni(OH)2
III.2.3. Расчет состояния реагентов-модификаторов, обладающих окислительно-восстановительными свойствами, в растворе при различных значениях рН и окислительно-восстановительного потенциала
Пример III.9. Расчет границ устойчивости солей железа в растворе при различных значениях его рН и окислительно-восстановительного потенциала
Пример III.10. Расчет границ устойчивости солей меди в растворе при различных значениях его рН и окислительно-восстановительного потенциала
III.2.4. Расчет ионно-молекулярного состава раствора реагентов-модификаторов, образующих внутрикомплексные соединения
Пример III.11. Расчет ионно-молекулярного состава раствора при совместном присутствии в нем цианида и солей меди при различных значениях рН
Пример III.12. Расчет ионно-молекулярного состава раствора при совместном присутствии в нем цианида и солей цинка при различных значениях рН
III.2.5. Расчет ионно-молекулярного состава раствора неорганических коллоидов
Пример III.13. Расчет ионно-молекулярного состава раствора жидкого стекла при его концентрации, не превышающей раст-воримости (С0 ≈ 10-3 моль/л) некристаллического (аморфного) кремнезема SiO2(ам) при различных значениях рН
Глава IV. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ рН И ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОГО (Еh) ПОТЕНЦИАЛА РАСТВОРА НА СОСТОЯНИЕ ПОВЕРХНОСТИ МИНЕРАЛОВ
IV.1. Физико-химическое моделирование влияния рН на состояние раствора и поверхности солеобразных минералов
IV.1.1. Физико-химическое моделирование влияния рН на состояние раствора и поверхности сульфатов щелочно-земельных металлов
IV.1.2. Физико-химическое моделирование влияния рН на состояние раствора и поверхности карбонатов щелочно-земельных металлов
IV.1.3. Физико-химическое моделирование влияния рН на состояние раствора и поверхности фторидов щелочно-земельных металлов
IV.1.4. Физико-химическое моделирование влияния рН на состояние раствора и поверхности фосфатов щелочно-земельных металлов
IV.2. Физико-химическое моделирование влияния рН на состояние раствора и поверхности оксидов и гидроксидов
IV.3. Физико-химическое моделирование влияния рН раствора на состояние поверхности кварца и силикатных минералов
IV.3.1. Физико-химическое моделирование влияния рН раствора на состояние поверхности кварца
IV.3.2. Физико-химическое моделирование влияния рН раствора на состояние поверхности силикатов
IV.4. Физико-химическое моделирование влияния рН и окислительно-восстановительного потенциала раствора на состояние поверхности сульфидных минералов
IV.4.1. Физико-химическое моделирование влияния рН и окислительно-восстановительного потенциала раствора на состояние поверхности сульфидов железа
IV.4.2. Физико-химическое моделирование влияния рН и окислительно-восстановительного потенциала раствора на состояние поверхности сульфидов меди
IV.4.3. Физико-химическое моделирование влияния рН и окислительно-восстановительного потенциала раствора на состояние поверхности сульфидов цинка
IV.4.4. Физико-химическое моделирование влияния рН и окислительно-восстановительного потенциала раствора на состояние поверхности сульфидов никеля
IV.4.5. Физико-химическое моделирование влияния рН и окислительно-восстановительного потенциала раствора на состояние поверхности комплексных сульфидов
IV.4.5.1. Физико-химическое моделирование влияния рН и окислительно-восстановительного потенциала раствора на состояние поверхности теннантита Cu12As4S13
IV.4.5.2. Физико-химическое моделирование влияния рН и окислительно-восстановительного потенциала раствора на состояние поверхности тетраэдрита Cu12Sb4S13
IV.5. Физико-химическое моделирование взаимного влияния минералов
IV.5.1. Физико-химическое моделирование взаимного влияния минералов щелочно-земельных металлов
IV.5.1.1. Оценка возможности изменения ионного состава пульпы
IV.5.1.2. Оценка возможности изменения состава поверхностных соединений на минералах
IV.5.2. Обоснование и оценка взаимного влияния сульфидных минералов на их окисление
ЧАСТЬ II. ОБОСНОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ДЕЙСТВИЯ РЕАГЕНТОВ ПРИ ФЛОТАЦИИ
Глава V. ОБОСНОВАНИЕ МЕХАНИЗМА И ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕЙСТВИЯ СОБИРАТЕЛЕЙ ПРИ ФЛОТАЦИИ МИНЕРАЛОВ
V.1. Обоснование механизма и закономерностей действия аполярных реагентов и неионогенных пенообразователей при флотации минералов
V.1.1. Механизм действия аполярных реагентов и неионогенных пенообразователей на поверхности минералов
V.1.2. Закономерности сорбции аполярных реагентов и неионогенных пенообразователей и флотации минералов
V.2. Обоснование механизма и закономерностей действия катионных собирателей при флотации минералов
V.2.1. Механизм действия катионных собирателей при флотации минералов
V.2.1.1. Физико-химические свойства катионных собирателей, определяющие характер их адсорбции на поверхности минералов
V.2.1.2. Влияние характера сорбции ионов и молекул амина на флотируемость минералов
V.2.1.3. Механизм формирования оптимальной для флотации структуры сорбционного слоя собирателя
V.2.2. Закономерности сорбции катионных собирателей и флотации минералов
V.2.2.1. Влияние электрического заряда поверхности минерала на адсорбцию собирателя
V.2.2.2. Влияние потенциала поверхности минералов на их флотируемость
V.3. Обоснование механизма и закономерностей действия окси-гидрильных собирателей при флотации минералов
V.3.1. Механизм сорбции оксигидрильных собирателей на поверхности минералов
V.3.2. Закономерности сорбции оксигидрильных собирателей и флотации минералов
V.3.2.1. Механизм электростатического притяжения и «слабой» хемосорбции собирателя
V.3.2.2. Механизм химического взаимодействия собирателя
V.3.2.3. Влияние характера закрепления оксигидрильного собирателя на флотируемость cульфидных минералов
V.3.2.4. Селективность оксигидрильных собирателей
V.4. Обоснование механизма и закономерностей действия сульфгидрильных собирателей при флотации минералов
V.4.1. Механизм сорбции сульфгидрильных собирателей на поверхности сульфидных минералов
V.4.1.1. Оценка возможности взаимодействия X- ионов с неокисленной сульфидной поверхностью галенита
V.4.1.2. Оценка возможности окисления X- ионов до молекул X2 и восстановления X2 до X- на неокисленной поверхности галенита
V.4.1.3. Оценка возможности взаимодействия X2 с сульфидной поверхностью галенита
V.4.1.4. Оценка возможности взаимодействия X- ионов с поверхностью галенита в условиях его окисления
V.4.1.5. Оценка возможности окисления X- ионов до X2 и восстановления X2 до X- ионов на поверхности окисляющегося галенита
V.4.2. Закономерности сорбции сульфгидрильных собирателей и флотации минералов
V.4.2.1. Закономерности сорбции сульфгидрильного собирателя и флотации сульфида свинца
V.4.2.2. Закономерности сорбции сульфгидрильного собирателя и флотации сульфидов железа
V.4.2.3. Закономерности сорбции сульфгидрильного собирателя и флотации сульфидов меди
V.4.2.4. Закономерности сорбции сульфгидрильного собирателя и флотации сульфидов цинка
V.5. Термодинамический анализ влияния рН и окислительно-восстановительного потенциала раствора на состояние поверхности сложных сульфидов в присутствии ксантогената
V.5.1. Термодинамический анализ влияния рН и окислительно-восстановительного потенциала раствора на состояние поверхности теннантита в присутствии этилового ксантогената
V.5.2. Термодинамический анализ влияния рН и окислительно-восстановительного потенциала раствора на состояние поверхности тетраэдрита в присутствии этилового ксантогената
Глава VI. ОБОСНОВАНИЕ МЕХАНИЗМА И ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ АКТИВАЦИИ, ВЗАИМОАКТИВАЦИИ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ АКТИВАЦИИ МИНЕРАЛОВ ПРИ ФЛОТАЦИИ
VI.1. Механизм и закономерности активирующего действия реагентов путем химической очистки поверхности минералов (Механизм 1)
VI.2. Механизм и закономерности активирующего действия реагентов путем хемосорбции ионов на поверхности минералов (Механизм 2)
VI.2.1. Обоснование механизма и закономерностей активации и предотвращения активации кварца солями кальция
VI.2.1.1. Оценка механизма и закономерностей активации кварца при флотации его с оксигидрильным собирателем
VI.2.1.2. Оценка условий предотвращения активации флотации кварца в присутствии солей и минералов кальция
VI.2.2. Обоснование механизма и закономерностей активации и предотвращения активации сульфидов железа солями меди и медьсодержащими соединениями
VI.2.2.1. Обоснование механизма и закономерностей активации сульфидов железа ионами меди
VI.2.2.2. Оценка возможности активации сульфидов железа в присутствии медного купороса и минералов меди
VI.2.2.3. Определение условий предотвращения активации сульфидов железа солями меди
VI.2.3. Обоснование механизма и закономерностей активации и предотвращения активации сульфидов цинка солями меди и медьсодержащими соединениями
VI.2.3.1. Обоснование механизма активации сульфидов цинка ионами меди
VI.2.3.2. Обоснование закономерностей активации и предотвра-щения активации сульфидов цинка ионами меди
VI.2.3.3. Оценка возможности активации сульфидов цинка медью медно-цианистых соединений
VI.2.4. Обоснование механизма активирующего действия комплексных соединений на флотацию кварца с катионным собирателем
VI.3. Активирующее действие реагентов путем гетерогенной химической реакции (Механизм 3)
VI.3.1. Обоснование роли сульфидизатора при флотации окисленных минералов цветных металлов
VI.3.2. Обоснование условий и закономерностей сульфидизации и флотации свинцовых минералов
VI.3.2.1. Обоснование необходимой концентрации сульфидных ионов при флотации сульфидизированных свинцовых минералов
VI.3.2.2. Обоснование оптимальных значений рН при суль-фидизации и флотации окисленных свинцовых минералов
VII.3.2.3. Обоснование необходимой концентрации ксантогенатных ионов при флотации сульфидизированных свинцовых минералов
VI.3.3. Обоснование условий сульфидизации и флотации медных минералов
VI.3.3.1. Обоснование необходимой концентрации сульфидных ионов при флотации сульфидизированных минералов меди
VI.3.3.2. Обоснование необходимой концентрации ксантогенатных ионов при флотации сульфидизированных минералов меди
Глава VII. ОБОСНОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ВЛИЯНИЯ рН НА НЕОБХОДИМУЮ КОНЦЕНТРАЦИЮ СОБИРАТЕЛЯ В ПУЛЬПЕ ПРИ ФЛОТАЦИИ МИНЕРАЛОВ
VII.1. Обоснование закономерностей влияния рН на необходимую концентрацию оксигидрильного собирателя типа жирных кислот и их солей в пульпе при флотации минералов
VII.1.1. Физико-химическая модель минимально необходимой концентрации собирателя при флотации
VII.1.2. Оптимальные значения концентрации собирателя и рН пульпы при флотации несульфидных минералов
VII.2. Обоснование необходимой концентрации сульфгидрильного собирателя (ксантогената) в пульпе при флотации минералов
VII.2.1. Определение и расчет параметров, необходимых для обоснования оптимальной концентрации сульфгидрильного собирателя (ксантогената) в пульпе при флотации минералов
VII.2.1.1. Параметры состояния собирателя и поверхности минерала, необходимые для обоснования оптимальных значений концентрации сульфгидрильного собирателя при флотации
VII.2.1.2. Расчет значений рН нулевого заряда окисляющейся поверхности сульфидных минералов
VII.2.1.3. Расчет концентрации потенциалопределяющих ионов в условиях окисления сульфидных минералов с учетом состояния их поверхности
VII.2.1.4. Принципиальная физико-химическая модель необходимой концентрации собирателя при флотации сульфидных минералов
VII.2.2. Обоснование необходимой концентрации сульфгидрильного собирателя в пульпе при флотации сульфидов свинца
VII.2.3. Обоснование необходимой концентрации сульфгидрильного собирателя в пульпе при флотации сульфидов железа
VII.2.4. Обоснование необходимой концентрации сульфгидрильного собирателя в пульпе при флотации сульфидов меди
VII.2.5. Обоснование необходимой концентрации сульфгидрильного собирателя в пульпе при флотации сульфидов цинка
VII.2.6. Обоснование необходимой концентрации сульфгидрильного собирателя в пульпе при флотации сульфидов никеля
VII.2.7. Влияние электрофизических характеристик сульфидных минералов на необходимую концентрацию ксантогената при их флотации
VII.2.8. Влияние температуры пульпы на необходимую концентрацию ксантогената при флотации сульфидных минералов
Глава VIII. ОБОСНОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕПРЕССИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ РЕАГЕНТОВ ЗА СЧЕТ ВЫТЕСНЕНИЯ ИОНОВ СОБИРАТЕЛЯ И ОБРАЗОВАНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ МИНЕРАЛА ТРУДНОРАСТВОРИМЫХ ГИДРОФИЛЬНЫХ СОЕДИНЕНИЙ (МЕХАНИЗМ 1)
VIII.1. Обоснование закономерностей депрессирующего действия извести при флотации сульфидных минералов
VIII.2. Обоснование закономерностей депрессирующего действия сульфидных ионов на флотацию сульфидных минералов
VIII.2.1. Обоснование закономерностей депрессирующего действия сульфидных ионов на флотацию сульфидов свинца
VIII.2.2. Обоснование закономерностей депрессирующего действия сульфидных ионов на флотацию сульфидов железа
VIII.2.3. Обоснование закономерностей депрессирующего действия сульфидных ионов на флотацию сульфидов меди
Глава IХ. ОБОСНОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕПРЕССИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ РЕАГЕНТОВ ЗА СЧЕТ РАСТВОРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ СОБИРАТЕЛЯ И СОЗДАНИЯ УСЛОВИЙ, ПРЕПЯТСТВУЮЩИХ ЗАКРЕПЛЕНИЮ СОБИРАТЕЛЯ НА ПОВЕРХНОСТИ МИНЕРАЛА (МЕХАНИЗМ 2)
IХ.1. Обоснование закономерностей депрессирующего действия цианида на флотацию сульфидных минералов
IХ.1.1. Оценка депрессирующего действия цианида на флотацию сульфидов свинца
IХ.1.2. Обоснование закономерностей депрессирующего действия цианида на флотацию сульфидов железа
IХ.1.3. Обоснование закономерностей депрессирующего действия цианида на флотацию сульфидов меди
IХ.2. Обоснование закономерностей депрессирующего действия цинк-цианистых комплексных соединений на флотацию сульфидов меди
Глава Х. ОБОСНОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕПРЕССИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ РЕАГЕНТОВ ЗА СЧЕТ ПОВЫШЕНИЯ СТЕПЕНИ ГИДРОФИЛЬНОСТИ МИНЕРАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ БЕЗ ВЫТЕСНЕНИЯ СОБИРАТЕЛЯ (МЕХАНИЗМ 3)
Х.1. Сущность механизма депрессирующего действия реагентов за счет повышения степени гидрофильности минеральной поверхности без вытеснения собирателя
Х.2. Обоснование причин и оптимальных условий депрессирующего действия хроматов и бихроматов на флотацию сульфидных минералов свинца
Глава ХI. ОБОСНОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕПРЕССИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ РЕАГЕНТОВ ЗА СЧЕТ ЗАКРЕПЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ДЕПРЕССИРУЕМОГО МИНЕРАЛА ГИДРОФИЛЬНЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ИЛИ ОРГАНИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ (МЕХАНИЗМ 4)
ХI.1. Сущность механизма депрессии
ХI.2. Обоснование механизма и закономерностей депрессирующего действия цинкового купороса на флотацию сульфидных минералов цинка
Список литературы
Приложения
Алфавитно-предметный указатель
