Основы методов обогащения

Жирные  кислоты встречаются в животных и растительных жирах.

  Кислотный остаток R может быть представлен двумя видами углеводородов алифатического ряда: насыщенными (предельными) и ненасыщенными (непредельными). Первые имеют структурную формулу С_nН_2n+2, вторые С_nН_2n. Ненасыщенные углеводороды имеют двойную или даже тройную связь, более слабую, по которой может происходить присоединение других атомов. Ненасыщенные кислоты с нормальной цепью представляют собой при комнатной температуре жидкости и с этой точки зрения более удобны для использования при флотации. Наиболее употребительной из них является олеиновая кислота, имеющая одну двойную связь

  

 

  Олеиновая кислота со щелочами образует олеат натрия или калия, легко растворимые в воде. Щелочные олеаты часто применяют вместо олеиновой кислоты. В водном растворе олеат подвергается гидролизу 

C₁₇H₃₃COONa + H₂O—> С_]7Н₃₃СООН + NaOH.

 
Кислота диссоциирует на ионы 

С₁₇Н₃₃СООН —> C₁₇H₃₃COO^- + H⁺.

 
Концентрация аниона А- для труднорастворимых кислот определяется произведением растворимости кислоты

  L_HA=[A^-][H⁺] 
 
и зависит от концентрации ионов водорода или рН раствора. 
растворимость ненасыщенных кислот и их мыл несколько выше, чем насыщенных или предельных.

-lgL_HA=pL

Пальмитиновая С₁₅Н₃₁СООН  11,9

Стеариновая С₁₇Н₃₅СООН  12,7

Олеиновая С₁₇Н₃₃СООН  10,9

Линолевая С₁₇Н₃₁СООН  11,0

Линоленовая С₁₇Н₂₉СООН  11,5

  Поверхностная активность тем выше, чем больше растворимость кислот, т. е. ненасыщенные кислоты при одинаковом числе  атомов углерода более поверхностно активны, чем насыщенные. Собирательная способность также растет с увеличением числа двойных связей. Например, при флотации магнетита пальмитиновая и стеариновая кислоты обладают собирательными свойствами лишь в очень узком интервале значений рН в кислой среде при повышенном расходе собирателя, а ненасыщенные кислоты — в щелочной среде и при малом расходе собирателя. Мыла ненасыщенных кислот дают более щелочную реакцию, чем мыла насыщенных.

  По Деною, большая собирательная эффективность ненасыщенных кислот с увеличением числа двойных связей объясняется тем, что в этом случае увеличивается площадь гидрофобизации каждой молекулой вследствие конфигурации закрепившейся на минерале молекулы: молекула пальмитиновой кислоты (I), молекула олеиновой кислоты (II), молекула линолевой кислоты (III): 

  

   Поверхностная активность растворимых жирных кислот увеличивается с удлинением цепи. По Мерскелю, имеется линейная зависимость между поверхностной активностью, наклоном кривой а = f(C) и числом атомов углерода в цепи.

   Талловое масло является дешевым источником жирных кислот, получаемых из древесной массы на целлюлозных заводах. 

   Характеристика  сегежского таллового масла:

   Плотность при 15-30° С   0,9923-0,9956

   Число омыления  186—175,7

   Кислотное число   163—158,8

   Оксикислоты, %   11,87—10,71

   Жирные  кислоты, %   38,3—41,6

   Смоляные  кислоты, %   42,3—41,1

   Твердые, %   4,67 

   В составе  жирных кислот: олеиновой 32—38%, линолевой 54 — 59%, линоленовой 4%. Имеется некоторое количество твердых кислот. Наиболее эффективным является дистиллированное талловое масло, в котором содержание смоляных кислот снижено до 3%. Смоляные кислоты — слабые собиратели и дают вязкую пену.

   Сульфатное  мыло — первый продукт в технологии получения таллового масла. В нем около 55% сырого таллового масла и до 11% черного щелока.

   Мыло  из отходов при  очистке хлопкового масла щелочами со- держит значительное количество нейтральных масел. Для использования его при флотации необходимо предварительное омыление неомыленных жиров, лучше всего едким кали. Флотоактивной частью являются жидкие непредельные кислоты, и чем выше их содержание, тем выше собирательная способность. Содержание жирных кислот 22—50%, оксикислот 5—22%.

   Отходы  от очистки других масел, например соевого, содержащие 35—50% жирных кислот и 19—14% оксикислот, также могут быть использованы. Расход их в 1,5—2 раза выше, чем олеиновой кислоты, но они дешевле, обладают меньшей вспенивающей способностью. *

   Во  Вьетнаме имеются дешевые масла  — манговое, горного перца и  др., в которых содержатся ненасыщенные жирные кислоты и небольшое количество насыщенных, например лауриновой и каприновой [121]. Масло из косточек винограда также может быть использовано.

  Алкилсулъфаты органических соединений имеют общую формулу

ROSO₃H.

  В растворе они могут диссоциировать на ионы ROSO^-₃ и Н⁺.

  Алкилсулъфаты получают действием 66° (по Боме) серной кислоты на спирт 

             ROH + H₂S0₄ <=>ROSO₃H + H₂0,  

но лучше по реакции 

             ROH + ClSO₃H —> ROSO₃H + HCI. 

  Алкилсульфаты используются преимущественно для селективной флотации минералов, содержащих барий и кальций, а также легко- растворимых солей (таких, как хлориды, сульфаты и другие соли щелочных металлов). Преимуществом их является нечувствительность к жесткости воды. Алкилсульфаты еще недостаточно изучены, и область их применения может быть расширена.

  Алкилсульфаты с длинной алкильной группой склонны к ми- целлообразованию, если концентрация их в растворе превосходит критическую (табл. 6).

Критическая концентрация алкилсульфатов 
 
 

Таблица

Название  содового алкилсульфата	Формула	Температура, °С	Миллимолярная критическая концентрация
Лаурилсульфат	C12,H26S04Na	40-75	66-94
Цетилсульфат	C16H33S04Na	40—75	15-28
Стеарилсульфат	Cl8H37S04Na	45-80	1,56-1,72

 

  У длинноцепочечных алкилсульфатов мицеллообразование начинается при более низких концентрациях.

  Алкилсулъфонаты и алкиларилсулъфонаты — нефтяные сульфонаты с общей формулой RSO₃Н — содержат 16 и выше атомов углерода. Применяются для флотации железных руд и минералов щелочноземельных металлов.

  Алкилфосфаты подобно сульфатам представляют фосфорную кислоту, один или два атома водорода которой замещены алкильной группой, их можно получить действием на спирт пятиокиси фосфора

4RОН + Р₂0₅ = 2(RO)₂РO₂Н + Н₂O;

2ROH + Р₂0₅ = 2ROРO₃Н₂ + Н₂O.

Труднорастворимые спирты могут быть растворены в серном эфире, который после реакции с пятиокисью фосфора отделяется.