Termiz muhandislik-texnologiya instituti

M o l e k u l a

Qutblanmagan guruh		Qutblangan guruh
Anion			kation
Suvyuqmas qiluvchi ion
Uglevodorod radikali	Solidofil guruhi

Natriy oleat molekulasi

Molekulaning qutblanmagan qismi (uglevodorod radikali) suv bilan kuchsiz ta’sirlanadi, minerallar bilan reaktsiyaga kirishmaydi. Qutblangan qismi esa suv bilan kuchli ta’sirlanadi, minerallar yuzasi bilan reaktsiyaga kirishib, molekulani mineral bilan bog‘laydi; qutblanmagan qismi mineralga suvyuqmaslik hossasini taqdim etadi.

Shunday qilib, qutblangan va qutblanmagan qismlar o‘zaro bir-biriga qarama-qarshi fizik-kimyoviy xossalarga ega. Molekulalari ikki xil tabiatga ega bo‘lgan moddalar geteropolyar (ko‘p polyarli) moddalar deb ataladi. Masalan, natriy oleat suv bilan aralashtirilganda dissotsiatsiya­lanadi va Na⁺ ionlariga ajraladi. Natijada, natriy ioni eritmaga o‘tadi, ioni esa mineral yuza bilan kimyoviy bog‘lanadi. R – uglevodorod radikali mineral yuza bilan bog‘lanish xossasiga ega emas, u faqat tomoni bilan reaktsiyaga kirishadi. o‘z navbatida solidofil guruhi deb atalib, mineral yuza bilan (suvyuqmaslik ato etuvchi) uglevodorod radikalini bir-biriga bog‘lovchi vositachi (zveno) hisoblanadi. Tanlovchanlik, kimyoviy faollik, reagentning mineralga kimyoviy bog‘lanishining mustahkamligi, solidofil guruhning tabiatiga va xossalariga bog‘liq.
Yig‘uvchi reagentlar ikkita katta guruhga bo‘linadi: ionogenlar (ionlarga dissotsiatsiyalanuvchi) va noionogenlar (ionlarga parchalanmaydigan). Ionogen yig‘uvchilar minerallar bilan kimyoviy adsorbtsiya yo‘li bilan bog‘lansalar, noionogen yig‘uvchilar fizikaviy adsorbtsiya va adgeziya yo‘li bilan, ya’ni molekulalararo tortishish (Van-der-Vaals) kuchi hisobiga bog‘lanadi. O‘z navbatida, ionogen yig‘uvchilar anionlilar va kationlilarga bo‘linadilar. Sanoatda keng tarqalgan yig‘uvchi reagentlarga anionlilarni ko‘rsatish mumkin. Anionli yig‘uvchi reagentlar o‘z navbatida, solidofil guruhining tarkibiga qarab sulfgidrillilar (ikki valentli oltingugurt asosida) va oksigidrillilarga (organiq va sulfokislotalar anioni asosida) bo‘linadilar. Yig‘uvchining anionini mineralning kationi bilan bog‘lanishi yig‘uvchining anionidan mineral kationiga elektronlarni o‘tishi hisobiga bo‘ladi, aksincha, kationli yig‘uvchilar mineral anionlari bilan biriksa, elektronlar mineraldan yig‘uvchining kationiga o‘tadi.
Ionogen yig‘uvchi reagentlarni minerallar bilan ta’sirlanish mexanizmi har bir reagentning solidofil guruhi xossasiga bog‘liq, ammo ularning umumiy tomonlari ham mavjud.
Yig‘uvchi reagentning – asosiy vazifasi mineral zarracha yuzasini suvyuqmas qilish, ya’ni, mineral zarracha yuzasidan suv pardasini siqib chiqarib, yuzaga reagent molekulalari o‘rnashishi (so‘rilish, fizikaviy yoki kimyoviy bog‘lanish) va ma’lum qalinlikdagi adsorbtsion qatlami hosil bo‘lishi kerak. Tajribalar shuni ko‘rsatdiki, mineral yuzasida molekulyar, qo‘sh qavat va undan ko‘proq qalinlikga ega bo‘lgan qoplama hosil bo‘ladi.
Shuni aytish kerakki, suv pardasini siqib chiqarish uchun mineralning gidratlanish energiyasi mineral bilan yig‘uvchi reagent orasidagi bog‘ hosil qilish energiyasidan kichik bo‘lishi kerak.
Flotatsiya jarayoning nazariyasini yaratishdagi boshlang‘ich davrlarda «mineralning (masalan, PbS) eruvchanlik ko‘paytmasi, reagent bilan mineral kationi hosil qilgan birikmaning (R-Pb) eruvchanlik ko‘paytmasidan katta bo‘lsa, ionogen yig‘uvchi reagent mineral yuzaga shimiladi» deb qaralib, flotatsiyaning «Kimyoviy nazariyasi» yaratilgan edi. Bu nazariya prof. A.F.Taggart tomonidan o‘tkazilgan tajribalar natijasida tasdiqlandi.
O‘z zamonasida bu nazariya flotatsiya jarayonida minerallar bilan flotoreagentlar orasidagi ta’sirlanish haqidagi tushunchalarni shakllan­tirishda va rivojlantirishda juda muhim rol o‘ynadi. Ammo, flotatsiyada kimyoviy ta’sirlanish birinchi darajali jarayon deb qaralsada, bu jarayon ko‘p qirrali, murakkab mexanizmga ega. Yig‘uvchi reagentning mineral yuzaga bog‘lanishi (shimilishi) juda ko‘p omillarga bog‘liq, masalan, mineral yuzani faolligi, durlik panjarasida izomorf atomlar bor-yo‘qligi, yarim o‘tkazuvchanlik xususiyati, bo‘tanada (suyuq fazada) oksidlovchi yoki qaytaruvchi moddalarni mavjudligi, reagentning solidofil guruhi xossalari, reagent molekulasining o‘lcham flotoreagentlar orasidagi ta’sirlanish haqidagi tushunchalarni shakllan­tirishda va rivojlantirishda juda muhim rol o‘ynadi. Ammo, flotatsiyada kimyoviy ta’sirlanish birinchi darajali jarayon deb qaralsada, bu jarayon ko‘p qirrali, murakkab mexanizmga ega.
Yig‘uvchi reagentning mineral yuzaga bog‘lanishi (shimilishi) juda ko‘p omillarga bog‘liq, masalan, mineral yuzani faolligi, durlik panjarasida izomorf atomlar bor-yo‘qligi, yarim o‘tkazuvchanlik xususiyati, bo‘tanada (suyuq fazada) oksidlovchi yoki qaytaruvchi moddalarni mavjudligi, reagentning solidofil guruhi xossalari, reagent molekulasining o‘lcham (radikal qismining uzun-qisqaligi) va boshqalar.
Yana shuni e’tirof etish kerakki, mineral yuza energiya nuqtai nazaridan har xil bo‘lganligi uchun mineral yuzasining ba’zi joylarida reagent kimyoviy bog‘ hosil qilsa, boshqa joylarda esa fizikaviy shimilish hisobiga bog‘lanadi va adsorbtsion qatlam hosil qiladi va flotatsiyada adsorbtsion qatlam zichligi tushunchasi bilan nomlanadi va 1sm² mineral yuzasiga shimilgan reagent miqdorini belgilaydi. Agar mineral yuzasi to‘liq reagentning ionlari (molekulalari) bilan qoplangan va bu qatlam molekulyar bo‘lsa, zichligi 100% deb olinadi. Amalda, flotatsiya jarayonini o‘tishi uchun mineralning yuzasi reagent bilan to‘liq qoplanishi shart emas, masalan, xalkozinni amil ksantogenati bilan flotatsiya qilish uchun adsorbtsion qatlam zichligi 14-15%, kvartsni kationli yig‘uvchi dodetsilamin bilan flotatsiyalash uchun esa qatlam zichligi 5% bo‘lsa yetarlidir. Qatlam zichligi flotatsion bo‘tanadagi reagent kontsentratsiyasiga bog‘liq. Reagent kontsentratsiyasi ko‘paysa qatlam zichligi oshadi hamda flotatsiya ko‘rsat­kichlari yaxshilanadi, ammo, me’yordan oshmasligi kerak, chunki reagent sarfi ko‘payadi.
Flotatsiya natijalari mineral yuzasida reagentning tezligi, mineral yuza tabiatiga, tarkibiga, holatiga hamda reagentning taqsimlanishiga bog‘liq bo‘ladi. Mineral bilan yig‘uvchi reagentning ta’sirlanish xossalariga va kontsentratsiyasiga bog‘liq bo‘ladi. Noionogen yig‘uvchi reagentlar mineral yuzada tomchi shaklida bog‘lanadi, ta’sirlanishi sekin o‘tadi. Ionogen reagentlarni mineral yuza bilan ta’sirlanishi juda tez o‘tadi va 1-3 daqiqada yakunlanadi. Bu o‘rtacha tezlik hisoblanadi, chunki reagent bilan mineralni ta’sirlanish tezligi reagentning uglevodorod radikalining uzun-qisqaligiga bog‘liq. Radikali uzun bo‘lgan reagent mineral bilan sekinroq ta’sirlashadi. Mineral yuzaning faol uchastkalarida reagentni bog‘lanishi juda tez soniyada o‘tishi yuz beradi, nofaol joylarida esa sekinroq o‘tadi. Reagentning kontsentratsiyasi yuqori bo‘lsa, mineralni yuzaga shimilish tezligi yuqori bo‘ladi. Yig‘uvchi reagentlarning asosiy xususiyatlaridan biri, ularning molekulalari uzunligidir. Past molekulyar ksantogenatlar molekula uzunligi 0,5-0,7 nm, karbon kislotasi va sovun molekulasining uzunligi bir nechta o‘n angstrim bo‘ladi. Reagentning asosiy uzunligini uglevodorod radikali tashkil etadi. Solidofil guruhi uglevodorod zanjiridan kengroq bo‘ladi. Mineralni suv yuqmaslik darajasini oshirishda asosiy rolni uglevodorod zanjiri o‘ynaydi. Har bir zanjirning bo‘lagi (CH₂ yoki CH₃) uzunligi 0,12 nm. Demak, zanjirga bitta CH₂ yoki CH₃ ulansa, zanjir 0,12 nm uzayadi va bu moddani suvdagi eruvchanligini 4,25 marta kamaytiradi. Bu reagent molekulalari uglevodorod zanjirlarining o‘zaro dispersion tortilish energiyasini ortishi hisobiga yuz beradi, o‘z navbatida mineral yuzasini suv yuqmaslik darajasini ortishiga olib keladi.
Nazariya va tajriba natijalariga asoslanib, mineral bilan kimyoviy shimilish hisobiga bog‘lanadigan ionogen yig‘uvchi reagentlarga quyidagi talablar ishlab chiqilgan:

5. 
   yig‘uvchi reagent molekulasi geteropolyar tuzilishga ega bo‘lishi;
   
6. 
   yig‘uvchi reagentning solidofil guruhi flotatsiyalanuvchi mineral zarra bilan tanlab va mustahkam bog‘ hosil qilishini ta’minlashi;
   
7. 
   yig‘uvchi reagentning molekulasi uglevodorod radikalining uzunligi – mineral yuzasiga suv yuqmaslik darajasini oshirish effektini berishga yetarli bo‘lishi;
   
8. 
   yig‘uvchi reagent arzon, suvda yaxshi eriydigan va iloji boricha zaharli bo‘lmasligi kerak.