Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава I. ИССЛЕДОВАНИЕ ФЛОТАЦИИ СИЛЬВИНИТОВЫХ РУД (обзор)
I.Т- Краткая историческая справка II
Т.2. Существующие представления о причинах селективного взаимодействия реагентов собирателей с поверхностью сильвина и галита в солевом растворе . 12
1.3. Существующие представления о роли аполярных
реагентов и пенообразователей при флотации
солей- *«.... 18
1.4. Общепринятые критерии, определяющие флотационную
активность аполярных реагентов 24
Т.5. Расчет сил, действующих между пузырьком и подлож
кой цилиндрической формы 30
1.6. Капиллярный механизм действия аполярных реагентов
и пенообразователей 37
Задачи работы 43
Глава 2. ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ, УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ И РАЗРАБОТАННЫЕ МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
Постановка опытов по беспенной флотации сильвина . 44
Измерение сил отрыва частиц сильвина от пузырьков воздуха 56
Определение поверхностного натяжения на границах жидкость-газ и жидкость-жидкость 66
Определение поверхностного натяжения методом максимального давления газа в пузырьке 66
Определение поверхностного натяжения методом отрыва пластины или кольца 75
2.3.3. Определение поверхностного натяжения по форме
капель масла в воде и воды в масле 84
Определение содержания флотоактивных поверхностно-активных веществ в аполярных реагентах 85
Определение разности статического и динамического поверхностных натяжений, создаваемой пленками реагентов на поверхности жидкость-газ 99
ВЫВОДЫ К ГЛАВК 2 Ю5
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕДЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕАГЕНТОВ И ИХ СОЧЕТАНИЙ НА СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОСТЬ-ТВЕРДОЕ И ЖИДКОСТЬ-ГАЗ
3.1. Исследование влияния различных реагентов на
состояние поверхности сильвина , J06
Влияние расхода аминов на изменение степени гидрофобности поверхности частиц сильвина jqq
Влияние пенообразователей типа спиртов на изменение гидрофобности поверхности частиц
сильвина Ю8
Влияние аполярных реагентов на изменение степени гидрофобности частиц сильвина 1X5
Изучение влияния пентадекана и н-октилового спирта на флотируемость предельно-гидрофобных (парафинированных) частиц минерала ., 120
3.2. Влияние различных реагентов на величину поверх
ностного натяжения водных и солевых растворов ... 122
3.2.1. Измерение поверхностного натяжения водных растворов спиртов с длиной углеводородной цепи
С6~СЮ 123
Измерение поверхностного натяжения водных и солевых растворов реагентов, применяемых при флотации сильвина 126
Измерение поверхностного натяжения флотационных пульп 131
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3 135
Глава 4. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ РЕАГЕНТОВ И ИХ СОЧЕТАНИЙ НА РЕЗУЛЬТАТЫ ФЛОТАЦИИ СИЛЬВИНА
Влияние содержания ПАВ на флотационные свойства аполярных реагентов 136
Влияние температуры кипения и вязкости аполярных реагентов на их флотационные свойства 145
Сопоставление флотационных и релаксационных свойств сочетаний реагентов при флотации
сильвина 155
4.4. Результаты промышленных испытаний действия аполяр-
ного реагента ФАК-8І на Втором Березниковском
калийном рудоуправлении ПО "УралкалиЙ" 164
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4 165
ВЫВОДЫ 167
ЛИТЕРАТУРА 169
ПРИЛОЖЕНИЯ 186
Введение к работе
Повышение урожайности сельскохозяйственных культур и интенсификация использования земельных угодий в настоящее время невозможны без применения минеральных удобрений. В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на T98I--1985гг. и на период до 1990г., принятых на ХХУІ съезде КПСС, предусмотрено - "...довести выпуск минеральных удобрений в 1985г. до 150-155 млн.т". При этом планируется "...осуществить с 1985г. поставку калийных удобрений сельскому хозяйству только в гранулированном и крупнокристаллическом виде".
Целесообразность выпуска калийных удобрений в гранулированном и крупнокристаллическом виде обусловлена более эффективным их использованием из-за уменьшения скорости растворения и смывания дождевыми водами с полей, а также улучшением условий транспортирования, поскольку крупные зерна сильвина при перевозках и хранении меньше слеживаются.
Гранулированию подвергают мелкие зерна сильвина, полученные флотационным и галургическим методами. Следует заметить, что грануляция является процессом дорогостоящим, поэтому целесообразно как можно больше хлористого калия получить в виде крупных кристаллов при флотации сильвинитовой руды. Таким образом, необходимо повысить эффективность процесса флотации крупных классов и уменьшить их потери с хвостами, что возможно при использовании наряду с аминами эффективных аполярных реагентов.
Однако в литературе до сих пор нет единого мнения во взглядах на механизм действия этих реагентов, противоречивы рекомендации по использованию различных углеводородов, а подбор осуществляется чисто эмпирически, что требует больших затрат труда и времени.
Для направленного решения задачи подбора реагентов необходимо выявить причины противоречий, которые имеются во взглядах разных авторов по поводу механизма действия аполярных реагентов и пенообразователей, и разработать методики, позволяющие оценивать свойства названных реагентов и их сочетаний с аминами, непосредственно определяемые механизмом их действия при пенной флотации.
Тема работы входит в координационный план научно-исследовательских работ АН СССР на 1981-85гг. по направлению 3.2.2 "Разработка и совершенствование теории и методов обогащения полезных ископаемых".
Работа выполнена при участии и консультациях канд.техн.наук Н.Н.Тетериной.
Целью работы является разработка критериев и методов определения флотационной активности аполярных реагентов и их смесей с аминами на основе исследования механизма действия этих реагентов при пенной флотации сильвина, а также оценка роли пенообразователей при флотации.
Для решения поставленной задачи использовались различные методы исследования, описанные в литературе, видоизмененные применительно к решению поставленной задачи, а также разработаны новые методы исследования:
постановка флотационных опытов в аппаратах пенной флотации;
постановка флотационных опытов в аппарате беспенной флотации, выполненном как из стекла, так и в блоке из плексигласа, с возможностью дробного отбора концентрата, а также возвращения концентрата в агитационную часть прибора и флотации либо с тем же количеством реагента, либо с возрастающими количествами одного или нескольких реагентов;
измерения сил отрыва частиц от пузырьков в условиях, моделирующих процесс пенной флотации, т.е.,когда архимедова сила пузырька не влияет на результаты измерений;
измерения поверхностного натяжения различными методами: по методу наибольшего давления газа в пузырьке, по методу отрыва кольца, методом вытягивания пластинки, по форме капель и пузырьков;
определения общего содержания поверхностно-активных веществ по отношению к границе масло-вода в прозрачных углеводородных жидкостях на основе сочетаний измерений величин межфазных натяжений на границе капли масла в воде и капли воды в масле как в приборах, выполненных из стекла, так и из блочного плексигласа;
разработанная методика определения общего содержания ПАВ по отношению к границе масло-вода в непрозрачных углеводородных жидкостях по отрыву гидрофобного кольца от границы раздела вода--пленка масла на ней;
определения разности д<5* динамического и статического поверхностных натяжений и времени релаксации неравновесных состояний в адсорбционных слоях по изменению формы слегка раздутых сидячих пузырьков;
разработанный метод оперативного определения дб" пленок нерастворимых реагентов на поверхности раздела жидкость-газ в кювете Лэнгмюра (авторское свидетельство № 1065028);
использован метод расчета сил, действующих в различных случаях между пузырьком и частицей, на основе результатов численного решения уравнения Лапласа для различных форм пузырьков с осевой симметрией.
Научная новизна состоит в том, что:
- показано, что разработанный при участии автора капиллярный
8 механизм справедлив в солевых растворах при флотации зерен сильвина сочетанием амина с аполярным реагентом, т.е. между флотационным действием реагентов и величиной разности между статическим и динамическим поверхностным натяжением дб" имеется прямая связь, что позволяет легко оценивать флотационную активность аполярных реагентов;
показано, что имеется симбатная зависимость между флотируе-мостьго и силами отрыва частиц сильвина от пузырька в присутствии возрастающих количеств амина;
установлено, что спирты гидрофилизиругат в солевых растворах гидрофобизированную амином поверхность сильвина;
показано, что аполярные реагенты заметно не повышают степени гидрофобности поверхности сильвина, гидрофобиэированной амином;
установлено, что при флотационных расходах реагентов статическое поверхностное натяжение в насыщенном солевом растворе понижено на десятки мН/м. То же самое обнаружено и во флотационных пульпах;
разработан новый метод оценки физико-химической характеристики аполярных реагентов и их сочетаний с аминами на поверхности солевого раствора.
К практической ценности работы относится следующее. Подтвержден предложенный ранее капиллярный механизм действия аполярных реагентов при флотации сильвина из солевых растворов. Показано, что критериями, определяющими флотационную активность, могут быть содержание ПАВ в аполярных реагентах и температура кипения нефтепродуктов. Разработан метод определения содержания ПАВ, активных во флотационном отношении, в непрозрачных аполярных реагентах.
Разработан новый способ оперативного определения физико-химической характеристики аполярных реагентов на поверхности солевого раствора. Способ защищен авторским свидетельством $ 1065028.
На основе выполненных исследований и разработанного способа оценки активности аполярных реагентов и их сочетаний с аминами предложен аполярный реагент, внедренный на Втором Березниковском калийном рудоуправлении ПО "Уралкалий" для флотации крупнозернистого сильвина с экономическим эффектом в 1983г. 58 тыс.руб.
22е2ІЇЇе-5252^Е2И5і-2^ІЇЕ-^ї2Е^_н_заиіиту:
применимость капиллярного механизма действия аполярных реагентов и их сочетаний с аминами в солевом растворе при флотации сильвина;
гидрофилизация спиртами поверхности сильвина, гидрофобизи-рованного аминами;
отсутствие заметной дополнительной гидрофобиэации аполяр-ными реагентами гидрофобизированной аминами поверхности сильвина;
способ оценки флотационной активности аполярных реагентов и их смесей с аминами по разности статического и динамического поверхностных натяжений, создаваемой их пленками на поверхности солевого раствора в кювете Лэнгмгора.
Работа состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографии и приложений.
В первой главе рассмотрены существующие представления о механизме действия реагентов, применяющихся при флотации сильвина из сильвинйтовых руд. Приведены результаты расчета сил, действующих между пузырьком и частицей при пенной флотации.
Во второй главе описаны использованные и разработанные методики определения флотационной активности реагентов и влияния их
10 на свойства границ раздела тверцое-жидкость, жидкость-газ и жидкость-жидкость.
В третьей главе приведены результаты изучения влияния реагентов, применяющихся при флотации сильвина, на изменение смачиваемости поверхности сильвина и его флотируемости, на величины поверхностного натяжения 6" солевых растворов при флотационных концентрациях реагентов и " флотационных пульп.
В четвертой главе рассмотрены результаты исследования влияния содержания ПАВ в аполярных реагентах, температуры кипения и вязкости нефтепродуктов на их флотационную активность. Определена релаксационная характеристика - разность динамического и статического поверхностного натяжения ДО" , создаваемая пленками реагентов, для дистиллированных алифатических аминов Сту-С^о производственного объединения "Азот", некоторых температурных фракций и нефтепродуктов, применяющихся при флотации сильвина. Проведено сопоставление релаксационных и флотационных свойств этих реагентов.
Приведены результаты промышленных испытаний рекомендованного на основании проведенных исследований реагента для флотации крупнозернистого сильвина - остаточного экстракта фенольной очистки масел производственного объединения "Пермнефтеоргсинтез" (ФАК-8І) - на Втором Березниковском калийном рудоуправлении СБКРУ-2) ПО "Уралкалий". Экономический эффект от внедрения его только на БКРУ-2 в 1983г. составил 58 тыс.руб.
Похожие диссертации на Критерии и методы определения флотационной активности отдельных сочетаний реагентов при флотации сильвина (на примере сильвинитовых руд Верхнекамского месторождения)
