Как уже говорилось, при флотации зерна тяжелых минералов, например сульфидов, под действием флотационных реагентов прикрепляются к пузырькам воздуха и с ними всплывают на поверхность пульпы. Флотационные реагенты этого вида – собиратели – органические вещества с длинной углеводородной цепью, один конец которой полярен и имеет химическое сродство к минералам определенного состава и структуры.
Собирателями часто служат соли ксантогеновой кислоты – ксантогенаты. Например, этиловый ксантогенат калия имеет формулу C2H5OCS2K. В воде он растворяется и диссоциирует:
C2H5OCS2K C2H5OCS+ К+.
Своим полярным концом ион ксантогената закрепляется на сульфидах, а неполярная часть его молекулы обращена в жидкую фазу.
Неполярные вещества гидрофобны: они охотнее контактируют с воздухом, чем с водой. При встрече частицы минерала, покрытой собирателем, с пузырьком воздуха она прилипает к пузырьку и выносится им на поверхность пульпы.
Ксантогенаты с различной длиной углеводородной цепи – этиловый, бутиловый, амиловый и другие, а также дитиофосфаты и другие собиратели позволяют при флотации извлекать в пену сульфиды и оставлять в пульпе оксиды, силикаты, карбонаты и другие минералы пустой породы.
Для флотации достаточно тончайшей пленки собирателя на частице сульфида, поэтому расход флотационного реагента невелик, обычно лишь сотни граммов на тонну руды.
Экономному расходованию флотационных реагентов способствует поверхностная активность большинства из них. Эти вещества способны сорбироваться на границе раздела твердой и жидкой фаз, поэтому концентрация их здесь значительно выше, чем в объеме пульпы.
Ксантогенаты реагируют со всеми тяжелыми металлами и действие их на разные сульфидные минералы почти одинаково. Поэтому для разделения сходных минералов, например, сульфидов разных металлов, флотируемость одного из них подавляют действием реагентов-депрессоров.
Депрессоры – обычно растворимые неорганические соединения, способные препятствовать закреплению собирателей на некоторых минералах. Например, для подавления флотируемости пирита применяют известь или соду. Другими депрессорами можно подавить флотируемость сфалерита, сохранив флотируемость сульфидов меди и галенита.
Чтобы возвратить ранее подавленную флотируемость минералу или содействовать более прочному закреплению собирателя, применяют активаторы. Это также в большинстве неорганические соединения. Например, флотируемость сфалерита, подавленную добавленным в пульпу цианистым натрием и сульфатом цинка, можно активировать медным купоросом.
Реагенты-пенообразователи (вспениватели) применяются для образования прочной пены, способной удержать в себе сфлотированные минералы. Пенообразователями служат некоторые масла, мыла и смолы, в частности сосновое масло и креозот. Пенообразователи, подобно собирателям, поверхностно активны; они сорбируются на границе раздела воды и воздуха – на поверхности пузырьков и делают их прочными.
Действие флотационных реагентов зависит от активности водородных ионов в пульпе, т. е. от ее кислотности или щелочности. Активность водородных ионов регулируют, добавляя в пульпу реагенты среды – кислоты или щелочи: серную кислоту, известь, соду, едкий натрий.
Можно привести следующие ориентировочные данные о расходе разных флотационных реагентов, г/т руды:
Собиратели………………………………100–750;
Вспениватели……………………………..50–300;
Депрессоры и активаторы……………….до 1300.
Реагенты обычно подают в пульпу до флотации и размешивают их механическими мешалками в особых контактных чанах. Иногда реагенты подают во флотационные машины.