Содержание к диссертации
Введение
1. Теория и технология обогащения апатито-нефелиновых руд 9
1.1 Краткая характеристика вещественного состава апатито-нефелиновых руд Хибинского массива 10
1.2 Технологические особенности и типы апатито-нефелиновых руд... 16
1.3 Технологические схемы обогащения апатито-нефелиновых руд 29
1.4 Основные направления совершенствования технологии флотационного обогащения апатито-нефелиновых руд
1.4.1 Флотационные реагенты 38
1.4.2 Флотационное оборудование 39
1.4.3 Автоматизация процесса флотации 41
1.4.4 Моделирование процесса флотации
по ионному составу жидкой фазы пульпы 46
1.5 Обоснование темы диссертационной работы 54
2. Методы исследования 56
2.1 Методика проведения термодинамического анализа и физико-химического моделирования 56
2.2 Флотационные исследования 61
2.3 Материалы и реагенты 64
3. Физико-химическое моделирование флотационных систем в отсутствие модификатора 66
3.1 Состояние минералов в воде в закрытой и открытой системе 66
3.2 Состояние собирателя в растворе 73
3.3 Механизм действия собирателя и оптимальные условия флотации апатита 76
3.4 Необходимая концентрация собирателя в оптимальных условиях флотации апатита 81
Выводы
Физико-химическое моделирование флотационных систем в присутствиимодификатора 90
Состояние модификатора в растворе 90
Механизм действия жидкого стекла при флотации апатита 92
Влияние шламов на процесс апатитовой флотации 99
Механизм действия и влияние регулятора пены на флотацию апатита 103
Выводы 109
Пути реализации результатов исследований на обогатительных фабриках
Совершенствование технологического процесса путем автоматического контроля и регулирования расхода реагентов 110
1 Автоматизация процессов обогащения на ОАО «Апатит» 111
2 Анализ влияния возмущающих и управляющих факторов 113
3 Принципы автоматического управления процессом флотации на ОАО «Апатит» 116
4 Алгоритмы управления процессами измельчения и флотации... 122
5 Разработка принципиальной схемы системы автоматического контроля и регулирования расхода реагентов.. 127
Совершенствование технологического процесса путем внедрения нового флотационного оборудования 130
Проверка полученных результатов исследований в промышленных условиях и ее экономический эффект 132
Выводы 134
Заключение 135
Литература
- Технологические схемы обогащения апатито-нефелиновых руд
- Флотационные исследования
- Механизм действия собирателя и оптимальные условия флотации апатита
- Механизм действия и влияние регулятора пены на флотацию апатита
Технологические схемы обогащения апатито-нефелиновых руд
Апатито-нефелиновые месторождения Хибинской группы - главная фосфатно-сырьевая база России для промышленности минеральных удобрений. По количеству разведанных запасов Р2О5 и качеству руд эти месторождения принадлежат к ведущим геолого-промышленным типам мирового значения [33].
В Хибинском массиве находится ряд месторождений апатитовых руд -Кукисвумчоррское, Юкспорское, Расвумчоррское, Апатитовый цирк, Коашвинское, Ньоркпахкское, а также Олений ручей, Куэльпорское и Партамчорр-Лятвойокское. Шесть первых месторождений эксплуатируются в настоящее время четырьмя рудниками. Три первых месторождения разрабатываются Объединенным Кировским и Расвумчоррским рудниками подземным способом, а остальные - открытым способом Центральным и Восточным рудниками. В будущем, при необходимости, начнутся работы по освоению месторождений Олений ручей, Партамчорр и Куэльпор [60].
Разрабатываемые месторождения представляют собой единое рудное тело пластолинзообразной формы со средней мощностью 80 - 100 м, распространяющееся на 12 км под углом 25 - 40. В большей части они выходят на поверхность. Центральному апатито-нефелиновому телу свойственна двухзональная структура: в верхней его части располагается преимущественно богатая руда, в нижней - бедная.
Апатито-нефелиновые руды содержат ряд текстурных разновидностей. Руды пятнистой текстуры, расположенные в висячем боку рудного тела, наиболее богатые, они содержат 60 - 90 % апатита, в который в виде пятен вкраплены пироксепы, сфен и нефелин; размер пятен - от 0,5 до 4,0 см. Иногда встречаются полосчатые включения ийолит-уртита (пятнисто-полосчатые руды). Линзовидно-полосчатые руды находятся в лежачем боку к центральной части рудного тела и имеют широкую распространенность. Они бывают бедные (содержащие уртит и мелкозернистый ийолит) и богатые (с толщиной апатитовых прожилков до 10 см). Разновидностью линзовидно-полосчатых руд являются относительно бедные сетчатые руды, в которых тонкие прослойки апатита образуют остроугольную сетку.
Выделяются внешним видом и технологическими свойствами охристые, разрушенные руды (очень условно именуемые окисленными), образовавшиеся после физического и химического выветривания руд. Они рыхлые, имеют бурую окраску, состоят из измененных минералов, содержат много окислов железа и глинистых частиц.
Руды почти всех месторождений (за исключением Кукисвумчоррского) во многом являются продуктом вторичных изменений рядовых руд в тектонически разрушенных зонах. В этих рудах апатит, как правило, неизменен. Но нефелин под действием различных гидротермальных процессов сильно разрушен и образует скопления тонкочешуйчатых глиногюдобных минералов (шпреуштейн), образующих при дроблении и измельчении большое количество высокодисперсных шламов, пагубно влияющих на флотацию. В измельченной руде Юкспорского месторождения присутствует 16-33 % Р2О5, а частицы мельче 10 мкм содержат всего 3,6 - 9 % Рг05. Разрушение нефелина сопровождается выщелачиванием натрия и калия. Другие минералы измененных руд - сфен, эгирин, титаномагнетит -также разрушаются с образованием коллоидных растворов. Из них выпадают и осаждаются на других минералах (в том числе и на апатите) гидроокислы железа. Это также сильно затрудняет флотационное выделение апатита [44].
Руды месторождений Коашва и Ньоркпахк, сравнительно недавно введенные в эксплуатацию, по минеральному составу мало отличаются от руд давно эксплуатируемых месторождений. В них содержится меньше апатита и больше нефелина. Среднее содержание Рг05 в коашвинской руде 18
К 2020 году, возможно, возникнет необходимость вовлечения в эксплуатацию бедных по апатиту руд и в первую очередь недавно открытых руд Партамчорр-Лявойокского месторождения, расположенного в северозападной части Хибинского массива. Это рудное тело имеет простирание 5 км и падение 0,8 км. Руда разделена прослоями пустой породы, среднее содержание в ней Р205 - 8,3 %, А1203 - 15,4 %. Руда по содержанию фосфора в 3,5 - 4 раза бедней, чем добываемые в настоящее время руды.
Минеральный состав этой руды весьма сложный. Основными минералами являются нефелин (40 %), апатит (13 - 15 %), пироксены (15-16 %) и сфен (10 - 12 %), второстепенными - магнетит, титаномагнетит, ильменит, лепидомелан.
Одним из определяющих условий эффективности управления процессом обогащения является оперативная оценка вещественного состава руды. Вещественный состав апатитовых руд отдельных месторождений изучен достаточно широко. В связи с тем, что на обогатительные фабрики поступает руда одновременно из нескольких месторождений, состав перерабатываемой в процессе обогащения руды неизвестен, что в значительной степени затрудняет управление процессом флотации [41].
На обогатительных фабриках ОАО «Апатит» характеристикой руды в апатитовом переделе является содержание в ней Р2О5, а в нефелиновом -содержание АЬОз (общего и кислотнорастворимого: АЬ03 общ / А1203 к/р) в питании нефелиновой флотации.
Подобная информация является весьма приближенной оценкой технологических свойств руды, так как известно, что обогатимость руды в значительной степени зависит от содержания и соотношения в ней породообразующих минералов [72, 84]. Исследования геолого-промышленных типов апатитовых месторождений Хибин подтверждают, что руды, близкие по содержанию в них Р2О5, могут относиться к различным типам руд, отличающихся различной обогатимостью [22].
До недавнего времени среди специалистов в области флотации апатита преобладало представление о том, что природные разновидности Хибинских апатито-нефелиновых руд образуют единый технологический тип, динамика состава, и свойства которого связаны с экономическими (снижение кондиций) и природными (изменения содержания Рг05) факторами [19]. В свете новых данных геохимии и минералогии [22, 42, 47] установлена неоднородность состава и свойств рудообразующего апатита. Исследователями Хибин признается генетическая неоднородность апатитсодержащих пород, слагающих месторождения [18, 22, 23]. В Хибинских апатито-нефелиновых рудах и породах различают несколько генетически неоднородных типов кристаллов апатита [22, 42, 47, 53]. В каждом природном типе руды присутствуют практически все генетические модификации апатита в разных количественных соотношениях, однако их распределение по отдельным образцам руды носит случайный характер и не может быть оценено количественно [19].
Среди рядовых руд выделены три промышленных типа [18, 22, 23], которые, отличаясь минералогическим составом и обогатимостью, являются технологическими сортами: I - апатито-нефелиновые руды (сетчатые, линзовидно-полосчатые, блоковые и пятнистые разновидности); II -пироксено-апатито-нефелиновые (брекчиевидные); III - сфено-апатито-нефелиновые (полосчатые, пятнистые и брекчиевидные).
Апатит в промышленных типах руд отличается по составу. Апатит I типа характеризуется пониженным количеством Sr и лантаноидов, сохраняет относительную стабильность состава по всем другим элементам и отличается наиболее высоким содержанием фосфора- 41 - 41,5 % Рг05.
Апатит II типа генетически неоднороден и более изменчив по составу. Ксенолиты руд I типа, входящие в состав брекчий, слагают перекристаллизованный апатит І, а в ийолит-уртитах, цементирующих ксенолиты, присутствует поздний, по-видимому, гидротермально-метасоматический апатит П. Апатит руд II типа содержит повышенное количество Sr, лантаноидов и Na, в ряде случаев Si, но при этом в нем снижается содержание фосфора до 40,2 - 40,5 % Р205 и кальция до 47 - 49 % СаО. Изменение катионного состава апатита обусловлено изоморфными замещениями в решетке минерала и увеличением содержания микропримесей. В анионной части на 0,4 - 0,5 вес. % по отношению к
Флотационные исследования
В настоящее время установлено, что все изменения вещественного состава перерабатываемых руд отражает концентрация в пульпе загружаемых реагентов, и соотношение концентраций реагентов в пульпе определяет результаты флотации. Поэтому, контроль и регулирование концентраций реагентов в пульпе являются практически единственным путем создания надежных и эффективных систем автоматического поддержания оптимального реагентного режима и получения максимально возможных технологических показателей флотации при минимальном расходе реагентов. Обязательным условием при этом является разработка теоретически и экспериментально обоснованных количественных (а не качественных) зависимостей между концентрациями реагентов в пульпе в оптимальных условиях регулируемого процесса [5]. Это условие согласуется с мнением, что максимальную пользу автоматизация флотационных процессов принесет только в том случае, если понята сущность химических превращений, лежащих в основе автоматизируемого объекта. И. Н. Плаксин считал, что первоочередной задачей теории флотации является построение количественных зависимостей и математических моделей процесса, которые позволят не только добиться максимально возможной эффективности разделения, но и перейти к автоматическому регулированию и управлению процессом. Количественные зависимости необходимы для использования их в качестве задания функциональному блоку системы автоматизации. Они могут быть получены на основании сопоставления результатов термодинамических расчетов и экспериментальных исследований.
Системы автоматизации, основанные на контроле и регулировании концентраций реагентов в пульпе, обладают определенными достоинствами: необязательное применение дорогостоящих вычислительных машин для реализации зависимостей между оптимальными концентрациями реагентов в пульпе на фабриках. Для этой цели достаточно простейшего блока, т.е. оптимизация реагентного режима может быть осуществлена на любой фабрике без существенных затрат, что особенно важно для фабрик малой производительности. В тоже время рассматриваемые зависимости могут быть выведены на вычислительную машину на обогатительной фабрике.
Достоверные количественные зависимости между концентрациями реагентов в оптимальных условиях процессов селективной флотации можно получить только в результате термодинамического анализа механизма действия реагентов и сопоставления полученных выводов с результатами экспериментальных исследований. Разработка количественной физико-химической модели соответствующих процессов флотации позволит: - объективно оценить состояние процесса на той или иной обогатительной фабрике, вскрыть резервы совершенствования, а также выбрать наиболее эффективные пути интенсификации промышленных процессов, в том числе путем воздействия на них ультразвукового, магнитного, электрического, рентгеновского и других видов энергии; - в процессе разработки произвести объективную переоценку существующих теорий и гипотез, отсев ошибочных и использование оправдавших себя теоретических положений для целенаправленной разработки новых технологических режимов и синтеза новых реагентов.
Разработка достоверных количественных зависимостей между необходимыми концентрациями реагентов в условиях даже известных процессов селективной флотации затрудняется тем, что до сих пор не существует единого мнения по ряду важнейших теоретических вопросов. В частности, нет однозначного ответа на главный вопрос, что является причиной различных закономерностей флотации минералов. Поэтому, неясны теоретические предпосылки, которые можно было бы использовать при разработке соответствующих количественных зависимостей. Не установлено, как изменяется состояние поверхности основных солеобразных минералов при изменении значений рН пульпы, и какие химические соединения должны быть учтены при проведении теоретических расчетов. Не разработана в достаточной степени и сама методика таких расчетов применительно к условиям взаимодействия ионных или молекулярных компонентов раствора в приэлектродном слое минералов.
Принципиальное решение всех этих вопросов в требуемых пределах являлось необходимым предварительным этапом развития качественных представлений о механизме действия реагентов при флотации минералов апатито-нефелиновых руд до количественных закономерностей.
В настоящее время экспериментально обоснована качественно новая зависимость между составом сорбционного слоя собирателя и флотируемостью минералов. Предложенная гипотеза о роли химической и физической форм сорбции собирателей при гидрофобизации и флотации минералов позволяет объяснить известные и наметить новые направления интенсификации и совершенствования флотационного процесса в промышленных условиях, сформулировать предпосылки для количественного описания различных процессов селективной флотации [3,4].
Необходимые для разработки количественных закономерностей флотации и депрессии минералов данные по состоянию их поверхности в зависимости от рН пульпы получены в результате теоретических и экспериментальных исследований.
Теоретически обоснованные и экспериментально подтвержденные количественные зависимости между концентрациями ионных компонентов для ряда процессов селективной флотации могут быть использованы для анализа и совершенствования аналогичных процессов на обогатительных фабриках и при построении соответствующих систем их автоматического контроля и регулирования.
Механизм действия собирателя и оптимальные условия флотации апатита
Несоответствие оптимальных условий образования олеата кальция максимальному флотационному извлечению апатита в точке нулевого заряда минеральной поверхности (потенциал поверхности фторапатита -3,048 мВ) при наличии в сорбционном слое хемосорбированных ионов олеата и физически закрепившихся молекул олеиновой кислоты, а также соединений типа Са012, образующихся в объеме раствора, позволяет предположить, что максимальная флотируемость разновидностей апатита при значении рН, отвечающем нулевому заряду их поверхности, обеспечивается в результате создания оптимальных условий для физической сорбции молекул олеиновой кислоты на минеральной поверхности, предварительно гидрофобизованной собирателем, с образованием смешанного сорбционного слоя, обеспечивающего оптимальные условия флотации солеобразных минералов.
Большинство исследователей считают, что изоэлектрическое состояние минеральной поверхности обеспечивает наиболее благоприятные условия для взаимодействия минералов с собирателем [24, 25].
Выдвигаемая гипотеза, связывающая оптимальные условия флотации апатита с нулевым зарядом его поверхности, позволяет разработать количественную физико-химическую модель процесса флотации рассматриваемых разновидностей апатита.
Максимальная сорбция незаряженных молекул собирателя наблюдается на аполярных поверхностях: при потенциале нулевого заряда или в точке нулевого заряда Етт Поляризация поверхности, т.е. увеличение потенциала как в сторону более положительных, так и более отрицательных его значений приведет к довольно резкому ухудшению условий и величины адсорбции молекул [89].
Потенциал фторапатита Еню в отсутствие собирателя будет определяться на основании реакции: 5-Ca + 3-PO43" + F" = Ca5(PO4)3F+10e, Е = -3,269В (3.27) концентрацией ионов Р04" и F" и может быть рассчитан по уравнению: Е} =-3,269- x0,059xlg[pO43-]- x0,059xlg[ -], (3.28) с использованием значений [Р043 ] и [F"], приведенных на рис. 3.2. Потенциал карбонатапатита Еню в отсутствие собирателя будет определяться на основании реакции: 10-Са + 6-РО43" + СОз2" = Са10(РО4)СОз + 20е, Е = -3,254В (3.29) концентрацией ионов Р04" и С03" и может быть рассчитан по уравнению: Е2 = -3,243 - — х 0,059 х lg[po/ ]- — х 0,059 х \g[c032 1 (3.30) с использованием значений [Р04 "] и [С032"], приведенных на рис. 3.3. Таблица 3.3 Влияние/?//на концентрацию потенциалопределяющих ионов, значение потенциала поверхности іінвз фторапатита, необходимую концентрацию собирателя [ОГ]н для флотации фторапатита
В присутствии собирателя (олеата натрия NaOl) в растворе ионы (ОГ-ионы) будут хемосорбироваться на поверхности апатита Са5(Р04)з(Р, СО3, ОН)], образуя поверхность Са5(Р04)з(Р, СОз, ОН)]-01, по отношению к которой ОГ-ионы будут потенциалопределяющими. Зависимость потенциала минеральной поверхности Ем (н.в.э.) от концентрации ОГ-ионов в растворе будет описываться при этом на основании реакции: карбонатапатита и с ионами Р04 " и ОН" - в случае гидроксилапатита. Можно полагать, что в оптимальных условиях флотации, т.е. при значениях потенциала нулевого заряда Етнз минералов, соотношение конкурирующих ионов может быть определено исходя из равенства потенциалов Ем = Е\ или Ем = Е2 или Ем = Ет, [1] по следующим уравнениям: для фторапатита:
Влияние рН на значение необходимой концентрации ионов собирателя для полной флотации разновидностей апатита. Обозначение абсолютного значения вычитаемой величины обусловлено разным знаком потенциала поверхности относительно точки нулевого заряда при меньших и больших значениях рН раствора по сравнению со значением plltm, совпадающим с равновесным значением рН раствора в присутствии минерала.
Результаты расчета значений [ОГ]н для фторапатита приведены в табл. 3.3, для карбонатапатита приведены в табл. 3.4, а для гидроксилапатита приведены в табл. 3.5. На основании этих значений получены зависимости необходимой концентрации собирателя для полной флотации минералов от значений/?//, которые изображены на рис. 3.8.
Правильность выполненных нами теоретических разработок подтверждают результаты исследований флотируемости апатита на обогатительной фабрике «Таріга» в Бразилии, перерабатывающей апатитсодержащис руды одноименного месторождения. Они показали, что максимальное извлечение минерала без применения реагента-модификатора наблюдается при рН 9,5 - 10,0 (рис. 3.9). По своему химическому составу апатит этого месторождения относится к гидроксилапатиту, а максимальная флотируемость и минимальное значение свободной поверхностной энергии этой разновидности апатита соответствуетрНтт - 9,8.
Влияние рН на флотируемость апатита месторождения «Таріга» (Бразилия) при различной концентрации олеата натрия. Уравнение 3.41 представляет собой количественную физико-химическую модель процесса флотации апатитов различного генезиса. Разработанная модель может использоваться в системах автоматического контроля и регулирования расхода реагентов на обогатительных фабриках, перерабатывающих апатитовые руды, что позволит получать максимально возможные показатели обогащения, повысить комплексность использования сырья, снизить себестоимость переработки руды и сократить загрязнение окружающей среды.
При одновременном присутствии в руде сразу нескольких разновидностей апатита, что является в большинстве случаев вполне реальным, необходимая концентрация собирателя должна выбираться по минералу, требующему для своей полной флотации более высокой концентрации собирателя в растворе. Сопоставление значений необходимой концентрации [ОГ]н для полной флотации фторапатита, карбонатапатита и гидроксилапатита (см. рис. 3.8) показывает, что при значениях рН меньше 6,5 и больше 8,4 концентрация [ОГ]н должна быть не меньше, чем при флотации карбонатапатита, при значениях рН = 6,5 - 7,5 - не меньше, чем при флотации фторапатита, а при значениях рН = 7,5 - 8,4 - не меньше, чем при флотации гидроксилапатита.
Достоверность полученных значений необходимой концентрации ОГ-ионов для полной флотации апатита подтверждается результатами опытов (рис. 3.10), показывающими, что полная флотация апатита достигается при различных значениях рН только в тех случаях, когда имеющаяся концентрация [ОГ]им в растворе не меньше необходимой [ОГ]„.
Практически одинаковая флотируемость апатита при использовании в качестве собирателя олеата натрия и фабричной смеси собирателей с учетом содержания в ней карбоновых кислот с алкильным радикалом свидетельствует о пригодности полученных зависимостей для использования их в системах автоматического контроля и регулирования расхода реагентов
Закономерности флотации апатита нельзя объяснить существующими представлениями о необходимости образования соединений типа олеата кальция на минеральной поверхности в условиях его полной флотации, поскольку оптимальные условия флотации апатита (рН = 8,0 -10,0) и образования олеата кальция (рН = 4 - 6) не совпадают, причем максимальная флотируемость апатита наблюдается при концентрации собирателя в растворе, недостаточной для образования олеата кальция. 2. Результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований позволяют считать, что оптимальные условия флотации апатита определяются оптимальными условиями сорбции гетерополярных и аполярных молекул собирателя на его поверхности, наблюдаемыми при потенциалах нулевого заряда поверхности минералов.
Механизм действия и влияние регулятора пены на флотацию апатита
Механизм депрессирующего действия силиката натрия является сложным и изучен недостаточно полно [1].
Воздействие жидкого стекла на минералы может значительно изменять состояние их поверхности. Силикат натрия гидрофилизирует поверхность минералов, однако, его действие отличается селективностью, заметной даже при разделении минералов с одинаковыми катионами. При повышенных расходах реагента уже не проявляется избирательность его действия [37].
На сегодняшний день можно считать установленным, что подавление флотации солеобразных минералов жидким стеклом при относительно высоких его концентрациях обусловлено, главным образом, закреплением сильно гидратированных полимерных силикатных соединений на минеральной поверхности, смачиваемость которой значительно повышается. При этом плотность сорбционного слоя собирателя уменьшается в различной степени, а в ряде случаев остается неизменной; силикат натрия может закрепляться на участках поверхности, не занятой собирателем [89].
Среди исследователей отсутствует единое мнение относительно того, какая из форм жидкого стекла является наиболее активной.
На основании ИК-спектров сделать выводы о действии жидкого стекла на апатит практически не возможно, поскольку области, в которых могут проявляться полосы поглощения адсорбированного реагента, перекрываются поглощением самого минерала [21].
Вероятно, механизм жидкого стекла и активно депрессирующая форма будут определяться характером минерала и условиями эксперимента (рН среды, концентрацией депрессора, наличием в растворе катионов и др.) [62].
Известно также, что наряду с подавляющим действием реагента, при низких концентрациях жидкого стекла улучшается флотируемость некоторых солеобразных минералов, в том числе и апатита. 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 расход жидкого стекла, кг/т Ф апатит Ар о нефелин Ne —А—эгмрин Eg —ЕЭ—сфен Sf Влияние жидкого стекла на флотацию минералов апатито-нефелиновых руд жидким мылом (рН = 9,1) [51].
Жидкое стекло подавляет флотацию всех минералов, но на апатит такое действие проявляется при более высоких концентрациях. При малом расходе силиката натрия (25 - 100 г/т) проявляется его активирующее действие на апатит (рис. 4.2) [50, 51]. Это также происходит при разных дозировках собирателя. Впервые это явление было отмечено К. Ф. Белоглазовым, показавшим, что присутствие в пульпе коллоидного кремнезема (в небольших количествах) увеличивает скорость флотации апатита олеиновой кислотой (1936 г.).
Активирующее действие небольших количеств жидкого стекла объясняется взаимодействием реагента с «неизбежными» ионами, что улучшает ионный состав пульпы и процесс флотации в целом. Кроме того, добавление Na2SiC 3 в малых концентрациях несколько улучшает пенообразование, изменяет рН пульпы в направлении, улучшающем флотацию апатита, а также снижает электрокинетический потенциал до изоэлектрического состояния поверхности апатита. Последнее способствует увеличению сорбции жирных кислот апатитом, улучшая гидрофобизацию поверхности извлекаемого минерала [39]. При исследовании этого вопроса, М. А. Эйгелес утверждает [98, 99], что малые расходы жидкого стекла, адсорбируясь на воздушных пузырьках, увеличивают скорость образования комплекса «минерал - пузырек».
Следует добавить, что максимальной гидрофобизации поверхности апатита соответствует расход силиката натрия в пределах 50-60 г/т. С увеличением расхода модификатора наблюдается депрессия флотации апатита, объясняемая увеличением степени гидрофильности минеральной поверхности за счет адсорбции на ней кремнекислоты. Это подтверждается увеличением значения электрокинетического потенциала [39J.
Эффективное действие жидкого стекла на апатит и другие солеобразные минералы не может быть реализовано в условиях повышенного расхода модификатора, обуславливающих наличие полимерных коллоидных частиц во флотационных системах и способствующих депрессии извлекаемых минералов. Повышение селективности действия реагента возможно за счет снижения концентрации силиката натрия до значений, не превышающих растворимость некристаллического диоксида кремния.
Поэтому, в выполняемых исследованиях концентрация жидкого стекла составила 5x10" моль/л, что соответствует принятым условиям ведения флотационного процесса на фабриках ОАО «Апатит» - 200 - 250 г/т руды.
Механизм сорбции жидкого стекла на поверхности апатита можно объяснить с позиций осуществления межфазных переходов поверхности солеобразных минералов в силикаты, сопровождающихся хемосорбцией ионов кремниевых кислот, а также физическим осаждением молекул модификатора и соединений силиката кальция, образующихся в объеме раствора. Условия межфазных переходов могут быть установлены на основании построения диаграмм состояния минералов (рис. 4.3), в основе которого лежат значения растворимости солеобразных минералов, а также зависимости концентрации молекул кремниевых кислот от показателя щелочностирН в системах «минерал - силикат натрия - вода»:
