对浮选药剂的学习-爱华网

浮选药剂，是指在浮游选矿过程中，用来改变矿物表面物理化学性质或创造条件调节矿物可浮性的药剂，称浮选药剂。矿物的可浮性决定于两个因素，一是内因，即决定于矿物的组成和结构；二是外因，是认为的创造条件，改变矿物表面的物理化学性质，调整其可浮性，从而达到分选的目的。要提高浮选指标，合成更有效的浮选药剂是途径之一。熟悉浮选药剂的来源、性能和作用机理，一方面可以更好地使用药剂，帮助掌握和调整浮选工艺，另一方面可以寻找或合成新的药剂，为选矿事业作出贡献。药剂按在选矿过程中所起到的作用，可分为：捕收剂；起泡剂；pH值调整剂；抑制剂；活化剂；絮凝剂捕收剂-----在矿浆中能够吸附（物理吸附或化学吸附）在矿物表面，形成疏水薄膜，使矿物的疏水性增大，从而增加矿物的浮游性的药剂，称为捕收剂，如黄药、黑药、油酸。起泡剂-----在矿浆中能使气泡稳定的药剂，如松醇油、酚、醇。pH值调整剂----调整矿浆pH值的药剂，如硫酸、石灰、碳酸钠、氢氧化钠等。抑制剂----在矿浆中使矿物的表面生成亲水薄膜而降低矿物的可浮性的药剂称为抑制剂，如硫酸锌、氰化钠、淀粉等。活化剂----能改变矿物表面性质，促进矿物与捕收剂发生作用的药剂称活化剂，如硫酸铜是闪锌矿和黄铁矿的活化剂。絮凝剂----使细粒矿物絮凝，以便于浮选或脱水的药剂称为絮凝剂。絮凝剂的功能在于降低或中和矿粒的表面电性，或起“桥链”作用使细粒絮凝。pH值调整剂、抑制剂、活化剂、絮凝剂、分散剂统称为调整剂，总的来说，浮选药剂其作用可分为捕收剂、起泡剂、调整剂三大类。烃油捕收剂烃，是仅由碳和氢两种元素组成的有机化合物称为碳氢化合物。烃的种类非常多，属易燃易爆品，结构已知的烃在2000种以上。烃是有机化合物的母体，其他各类有机化合物可以看作是烃分子中一个或多个氢原子被其他元素的原子或原子团取代而生成的衍生物。烃油捕收剂亦称为中性油捕收剂，主要包括煤油、柴油、变压器油、太阳油及焦油等。烃油的主要成分是脂肪烃、脂环烃及芳香烃等，然而不同来源的烃油在组成上往往存在很大差别。烃类的基本特点是整个分子的碳氢原子都通过共价键结合，化学活性很低，与偶极分子基本不发生作用，表现出明显的疏水性和难溶性，同时也不能电离为离子，故通常称烃油为中性油捕收剂，或称为非极性油捕收剂。烃油在浮选中的应用，一是作为极性捕收剂的辅助性捕收剂或难溶性药剂的溶剂；二是作为非极性矿物的主要捕收剂。烃油通常用于浮选表面呈非极性，因而，具有良好天然可浮性的一些所谓“非极性矿物”，如“辉钼矿、石墨、天然硫、滑石及煤等”。其中，以煤油或柴油浮选辉钼矿的研究较多。烃油与矿物表面的作用过程：油滴在矿物表面粘附；油滴在矿物表面展开；形成疏水性油膜。范德华力，是指存在于分子与分子之间或惰性气体原子间的作用力，称为范德华力，具有加成性属于次级键。烃油对于分离极性矿物和非极性矿物时，具有良好的效果。烃油的组成对捕收剂的影响1、烃油的组成和化学结构与捕收性能的关系：烃油的捕收性能与其组成、化学结构密切相关；2、烃油所含表面活性物质对捕收性能的影响；3、烃油的粘度对捕收性能的影响；煤油1、煤油各馏分的捕收性能；2、同一沸馏分煤油中正构烷烃的捕收能力；煤油与松醇油不同配比的浮选结果；煤油与硫酸铜、黑药混合的浮选结果；乳化剂，是乳浊液的稳定剂，是一类表面活化剂。2 硫化矿捕收剂硫化矿捕收剂的特点是分子内部含有硫原子，对硫化矿物有捕收作用，而对脉石矿物，如石英和方解石则没有捕收作用。所以，用这类捕收剂浮选硫化矿时，易将石英和方解石等脉石分离。硫化矿捕收剂有一部分溶于水，电离出还有硫原子的阴离子，这种阴离子对硫化矿物有捕收作用，其属于阴离子捕收剂，如黄药、黑药、硫氨等；另一部分是在水中不能电离的极性油类化合物，它们是黄药、黑药、硫氮的衍生物，如双黄药、黄原酸酯、硫氨酯、双黑药、黑药酯等。通常使用的黄药为黄原酸钠盐；视分子中的R基不同而分别称为某基黄药。黄药：低级黄药；高级黄药。摩尔，表示物质的量，mol；每一摩尔任何物质含有阿伏伽德罗常数个微粒（约6.02×10^23个）。使用摩尔时候，基本微粒类型应予以指明，可以是原子、分子、离子及其他粒子，或这些粒子的特定组合体。黄药易溶于水，应用时视选厂的具体情况，可配成1%--10%使用，用量一般为50--150g/t。黄药的一般性质：电离、水解和分解（黄药是黄原酸钠盐或钾盐，在水中的溶解度较大，并且发生电离；黄原酸盐是弱酸盐，在水中易水解生成部分黄原酸，黄原酸在酸性介质中容易分级）；氧化（在pH值为7-12范围内，黄药在水溶液中会被氧化成双黄药）；在pH值为7-12时，黄药在水溶液中直接分解；黄药在强酸性介质中的情况；黄药与重金属离子作用生成难溶盐（黄药与重金属离子能生成难溶盐的性质，是黄药能浮选这些矿物的主要原因）；双黄药，是黄药的氧化产物，文献上亦有称为复黄药、二黄素、二黄原、二硫化物等名称。双黄药基本上是不溶于水的油状液体，作捕收剂时可直接加入矿浆中，也可以先加入水中制成乳浊液，然后用作捕收剂。黄原酸酯类捕收剂也是黄药的衍生物，黄药分子中的钠（或钾）离子被烃基或烃基的取代物代替而成。类型：黄原酸丙烯酯（乙黄原酸丙烯酯、丙黄原酸丙烯酯）；烷基黄原酸丙腈酯；烷基黄原酸次甲基膦酸二甲酯；烷基黄原酸烷基甲酸酯；O-烷基-N-烷基硫逐氨基甲酸酯---简称“硫氨酯”；黑药黑药是用醇或酚和五硫化二磷作用而成，改变醇或酚的种类可以制出很多种黑药。我国常用的黑药类型为丁基铵黑药。黑药的主要化学性质：氧化成双黑药（黑药较黄药稳定，在酸性矿浆中不如黄药那样易于分解，也较难氧化，但亦能氧化成双黑药）；酸性黑药呈弱酸性，在水溶液中有部分电离；黑药与一些金属离子作用生成难溶盐；甲酚黑药中含有大量甲酚，污染环境，故甲酚黑药不宜采用。黑药的捕收性能与黄药相似，但捕收能力弱于黄药、而选择性比黄药强，特别对黄铁矿的捕收能力很弱，所以在分选含黄铁矿的硫化铜或硫化铅锌矿时，可用黑药作捕收剂。黑药类型：苯胺黑药；双黑药；双黑药的性质：双黑药是较难溶于水的非离子型捕收剂，纯粹的低分子双黑药除R为甲基、异丙基、异丁基、苯基者外，都是油状液体。烃基二硫代磷酸硫醚酯---“黑药酯”；N、N--二烷基二硫代氨基甲酸盐---“硫氮”类捕收剂；硫氮丙腈酯；硫氮次甲基膦酸二烷基酯；亚甲基双硫氮；胺醇黄药；硫醇类捕收剂（包括硫醇、硫酚、白药等）；其他硫化矿捕收剂：环硫烯胺混合药剂；烷基醚醇硫酸钠；二苯+，二烷基二硫代次膦酸；一硫代苯甲酸；整合剂D2；三硫代碳酸酯；1-亚硝基-2-萘酚和它的烷基衍生物；3 羧酸类捕收剂油酸是氧化矿的典型捕收剂。在浮选过程中，羧基借吸附、化合或生成络合物而固着在氧化矿表面，而非极性端向外，使得矿粒疏水而起捕收作用。油酸能用来浮选赤铁矿、磷灰石、萤石、白钨矿、铀矿、方解石；在有钙离子或钡离子等活化下，还可以浮选石英，并能与黄药混合使用浮选方铅矿和闪锌矿等脂肪酸、甘油脂、脂肪、油脂肪酸是一种选择性较差的捕收剂，用作选矿的捕收剂时，要同时使用抑制剂抑制脉石矿物，才能使有用矿物和脉石矿物分离。浮选时在许多情况下决定于脂肪酸阴离子在矿浆中的浓度，而脂肪酸阴离子的浓度与矿浆pH值有关。脂肪酸与矿物表面相互作用，包括两个速度不同的过程：可逆吸附（即物理吸附）和不可逆吸附（即化学吸附）。由于在矿物表面发生吸附作用，从而提高了矿物表面上的捕收剂阴离子浓度，当超过相应盐的浓度积时，不可逆吸附过程导致化学反应。用阴离子捕收剂浮选矿物时，铅、铁、铜、钙、镁等多价阳离子，在浓度小时，对石英、硅酸盐及许多氧化矿有活化作用，这是由于矿物表面吸附了金属阳离子，阴离子捕收剂则与被矿物表面吸附的多价金属阳离子发生键合，因而加强了捕收剂对矿物的吸附。软脂酸、油酸、硬脂酸可以与很多金属阳离子形成难溶盐。矿物在开采、运输和加工过程中，尤其是在球（或棒）磨机中，与铁器不断碰撞接触，极易被铁离子污染，即被铁离子活化，当使用脂肪酸捕收剂时，则有用矿物与脉石一道上浮。脂肪酸烃基的结构与捕收性能的关系：脂肪酸烃基的长短对捕收性能的影响；脂肪酸分子烃基的饱和程度与熔点的关系及其对浮选性能的影响（硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸的溶液对方解石接触角的影响；用硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸作捕收剂，用钙离子活化石英后的浮选结果；各种类型脂肪酸在升高温度时，与赤铁矿作用接触角和浮选结果）；脂肪酸分子中引入羟基对浮选的影响；脂肪酸分子中引进硫酸根对浮选效果的影响。油酸，是从棉籽油、菜籽油、米糠油等植物油中提取的油酸。油酸的性质：水溶性差；油酸对温度敏感；油酸的选择性（油酸的捕收能力强，但选择性较差且不耐硬水，为了改善油酸选择性，常与适当的抑制剂配合使用）；油酸具有气泡性能（油酸是表面活性物质，在液-气界面吸附，具有较强的气泡性能，通常在浮选中不再添加起泡剂）；油酸的用量较大。油酸或油酸钠皂是浮选萤石、赤铁矿、锡石、锰矿、绿柱石、金红石、独居石、磷灰石、碱土金属碳酸盐等的捕收剂。氧化石蜡皂碱渣；癸二酸下脚；妥尔皂；醚酸；二元羧酸；O.O-二烷基二硫代磷酯的油酸加成物；不饱和脂肪酸的聚合物；醚酸，在碳链中含有氧原子（氧桥）的脂肪酸称醚酸；4 含硫、磷、砷的氧化矿捕收剂：烃基磺酸钠和烷基硫酸钠；这些化合物也是一端有极性基，可固着于矿物表面，另一端为非极性基具有疏水性，能捕收矿物使之上浮。烃基磺酸钠和烷基硫酸钠的性质：均为白色粉状物，易溶于水，毒性很低；烃基磺酸分子的C-S键很稳定，因此烃基磺酸钠不易分解，配成溶液后放置很久仍可使用，不会失去洗涤能力和捕收能力；烷基硫酸钠和烃及磺酸钠不同，能水解成醇和硫酸氢钠。磷酸酯（磷酸单酯、磷酸二酯、磷酸三酯）；烃基膦酸、磷酸酯、膦酸、烷基-a-羟基；1-二膦酸烷基胂酸、甲苯胂酸5 含氮的氧化矿捕收剂（1）胺类捕收剂在浮选中，其碳原子数约为C8-C20之间，在水中溶解度小于或几乎不溶，溶于酒精和乙醚等有机溶剂。胺的捕收性能：浮选石英；浮选可溶性钾盐；浮选氧化锌矿（2）醚胺捕收剂；（3）含肟基的捕收剂：烷基氧肟酸；烷基水杨醛肟；水杨氧肟酸（水杨氧肟酸是水杨酸在硫酸催化下与乙醇酯化成水杨酸乙酯，在与羟氨在弱碱性介质中作用而成）；N-羟基邻苯二甲酰亚胺；亚硝基苯胲铵盐6 两性捕收剂（一）-----N-烷基氨基羧酸两性捕收剂是在分子中，既具有带负电的功能团，又具有带正电的功能团，故称之为两性捕收剂N-苯甘氨酸和N-a-萘甘氨酸；N-烷基氨基二乙酸；N-烷基氨基丁酸；N-烷基氨基巳酸有机化合物的性质主要由其功能团决定，胺有氨基、羧酸有羧基，这些基团都是氧化矿的有效捕收功能团。其它烷基氨基酸：烷基氨基丙酸；烷基氨基磺酸类捕收剂；7 两性捕收剂（二）----N-烷酰基氨基羧酸N-烷酰基氨基乙酸浮选含钙矿物；N-惋惜氨基氨丁酸浮选含钙矿物；N-烷酰基氨基巳酸；N-烷酰基氨基乙酸；N-烷酰基氨基丁酸；N-烷酰基氨基巳酸；RO-16浮选分离含钙矿物；N-烷酰基氨基丁酸浮选含钙矿物；化学吸附；N-氨酰基氨基四酸浮选含钙矿物7.8 其它酰胺类氧化矿捕收剂：“美狄兰”是脂肪酸与肌氨酸的缩合物；夷洁漂T；黄丁二酰胺四钠盐；8混合捕收剂浮选黑钨和锡石细泥的协同效应药剂种类；矿石种类；矿石的成分种类阴离子捕收剂混用时，在低浓度时，为共吸附，在高浓度时为竞争吸附，强者优先；不同电性捕收剂共吸附时，发生中性分子与离子的共吸附胂酸与煤油或羧酸混用浮选黑钨和锡石细泥药剂制度，主要指浮选时确定药剂种类和用量的规定，其次是指确定加药的顺序、地点和方法，药剂配制的方法、作用时间等操作规定。浮选能否得到满意的指标，很大程度上取决于浮选的药剂制度选择得是否正确。胂酸与黄药混用浮选黑钨细泥和协同机理的研究胂酸与羧酸或美狄兰混用浮选黑钨细泥胂酸与黄药混用浮选黑钨细泥和协同机理的研究水杨氧肟酸和P-86混用浮选锡石的捕收机理测试手段：（1）紫外光谱对水杨氧肟酸在锡石表面吸附量的测定；（2）用等离子体方法对P-86在锡石表面上吸附量的测定；（3）光电子能谱对P-86在锡石表面吸附的分析；（4）扫描电子显微镜及其分析仪对P-86在锡石上吸附分析。单矿物浮选试验；吸附量的测定及药剂间的交互作用；铜铁灵-苯甲氧肟酸混用浮选锡石细泥9 起泡剂捕收剂和起泡剂的分子，都是异极性分子，分子的一端显极性，另一端为非极性。但捕收剂和起泡剂在浮选过程中的作用机理是不相同的，捕收剂的极性基亲固体，非极性基亲空气，而起捕收作用，起泡剂的极性基亲水，非极性基亲气，在水气界面形成定向排列，降低水的表面张力，故有气泡作用。起泡剂的来源：森林工业（松油、松醇油、樟脑油）；煤焦油工业（甲酚酸、重吡啶）；人工合成（甲基异丁基甲醇）在蒸馏装置中水蒸汽蒸馏法是将松脂、松木、松根的碎片及松针中的松节油蒸去，然后加入石油脑或汽油等溶剂进行溶剂浸出，则松油、松脂酸等溶于溶剂中，分馏浸出液，溶剂先行蒸出，然后分馏处松香，残渣为松香等。用松油作起泡剂，黄药作捕收剂可以浮选铜矿、铅锌矿、黄铁矿等，松油与胺配合可以浮选独居石、锂辉石、钾盐矿等。因为，松油具有一定的捕收能力，故可以捕收易于浮游的矿物，如辉钼矿、硫磺、石墨、煤等。外因是变化的条件，内因是变化的根据，外因通过内因而起作用。樟脑油，是将樟树的根、树干、树叶等用水蒸汽蒸馏，樟脑油随水蒸气一同蒸出，因其不溶于水，蒸出物冷却后，水油分层，除去水层即得樟脑油。从低温焦油中提取酚作起泡剂酚的提取：焦油脱水；分馏。醇类一元醇的通式是R-OH，当R时脂肪族烃基时，属脂肪醇类，R是芳基烷基时，称芳香族醇类。甲基异丁基甲醇；仲辛醇；二烷基苄醇；酯类；邻苯二甲酸二乙酯RB系列起泡剂醚类起泡剂，醚类通式是R-O-R，R基可以同是烃基或同是环状烃基，也可以一个是链状烃基，另一个是环状烃基。三乙氧基丁烷醚醇类化合物用作起泡剂是选矿药剂的发展之一，这类起泡剂的特点是分子中既有醚基又有醇基，醚基氧原子及醇基氧原子的弧对电子都可以与水分子结合而亲水，烃基亲气而使气泡稳定。有机抑制剂：在浮游选矿中，使用有机抑制剂越来越多，原因是一些无机抑制剂不是有毒性就是分泌指标不理想。选择性强、经济适用的有机抑制剂，应用于浮选中，可以达到较好的分离效果。使用抑制剂的目的是选择性地增强某类矿物表面的亲水性，促使这类矿物受抑制。因此，有机抑制剂自身的结构必须具备以下条件：（1）具有与矿物表面发生强烈吸附作用的极性功能团，从而固着于矿物表面；必须有选择性地吸附于矿物表面；必须具有使矿物表面亲水的亲水基团抑制剂类型：羟基羧酸、羟基胺、多元醇、草酸、硫代酸盐（羟基烷基二硫代氨基甲酸盐、多羟基黄原酸盐、氨基乙基二硫代氨基甲酸盐）、萘磺酸及苯磺酸、单宁[1]、氯化木素与木素磺酸、铬铁木素、羧甲基纤维素和羟乙基纤维素、其它纤维素衍生物抑制剂（腐植酸）、淀粉（淀粉用热水处理后，可分成两类：一类是可溶性的，叫做颗粒淀粉；另一类能糊化，叫做皮淀粉）、变性淀粉。[1]
无机调整剂调整剂包括各种成分及结构的化合物，既有有机化合物，又有无机化合物。氢氟酸和氟化钠用阳离子捕收剂浮选长石时，氟离子是活化剂。氟离子又是石英及某些硅酸盐矿物的有效抑制剂。硫化钠是有色金属氧化矿的活化剂，又是硫化矿的抑制剂硫化钠在浮选过程中的主要作用有四个方面：硫化有色金属氧化矿；抑制各种硫化物；脱去硫化矿混合精矿中的捕收剂；调整矿浆的离子成分硫酸亚铁、石灰、二氧化碳石灰抑制黄铁矿的机理在硫化矿优先浮选时，常用石灰提高溶液的pH值，使黄铁矿受到抑制。五硫化二磷、氢氧化钠混合抑制剂水玻璃是一种无机胶体，是浮选非硫化矿或某些硫化矿的调整剂，它对石英、硅酸盐等脉石矿物有良好的抑制作用，当用脂肪酸作为捕收剂，浮选萤石和方解石、白钨矿时，用水玻璃作为选择性抑制剂；水玻璃的用量较大时，对硫化矿也有抑制作用。氟硅酸钠；六偏磷酸钠是方解石、石灰石的有效抑制剂。12 浮选药剂的同分异构原理有相同分子式而结构式不同者称为同分异构体。同分异构体中有相同的功能团者称为同系列同分异构体，其化学性质十分相似。同分异构体没有相同的功能团，则化学性质相差较大。有相似功能团的，化学性质亦相似。浮选药剂的浮选性能是其物理性质和化学性质的集中反映，故有相同功能团的同分异构体，其浮选性能十分相似，有相似功能团的同分异构体，浮选性能亦相似。浮选药剂的同分异构原理，是指设计与合成新浮选药剂时，可在有相同功能团或相似功能团的同分异构体中选择易于合成、原材料来源广泛的为合成对象，这样往往能筛选出更为理想的品种。实践是检验真理的唯一标准。同系列同分异构原理在研究苄基胂酸中的应用在有机物中，同系列中的同分异构体，功能团相同，只烃基异构，故化学性质相似；不同系列的同分异构体没有相同的功能团，性质差别较大。甲苯胂酸的四种同分异构体：对-甲苯胂酸；邻-甲苯胂酸；间-甲苯砷酸；苄基胂酸；利用同分异构体功能团相似，则浮选性能相似的论点研究烷基磷酸的异构体---亚磷酸酯电位、吸附量、可浮性、红外光谱烷基氨基羧酸对菱锌矿的捕收性能浮选药剂的同分异构原理在合成甲苯氧肟酸中的应用苯甲氧肟酸的合成苯甲氧肟酸浮选分离菱锌矿、石英、方解石人工混合矿试验电位、吸附量、红外光谱浮选药剂的同分异构原理存在于整个有机浮选药剂领域：丁基黄药的同分异构体；浮选药剂的同分异构原理存在于起泡剂领域中；羧基甲基纤维素和羧基甲基淀粉13 絮凝剂选择性絮凝剂是60年代发展起来的一种新工艺，目的是更有效地选别细粒矿物。选择性絮凝是从两种或更多种矿物的分散体系中，使一种矿物絮凝。细粒矿物的特点是颗粒质量小，比表面积大，表面能大，表面活性大，不易分散，浮选时用药量大，难于选别。欲使选择性絮凝获得成功，必须具备下述条件:(1)在矿浆中至少有一种矿物粒子呈良好的分散状态；（2）选择性絮凝剂仅仅吸附在欲被絮凝的矿粒上；（3）有效地分离絮凝剂絮凝剂是多功能团分子有机化合物，这种化合物在矿物颗粒---水界面发生多点吸附而起絮凝作用絮凝剂在固体表面的吸附机理：物理吸附的重要作用力（静电力-库仑力、偶极吸引力、范德华引力、疏水键合分子的非极性基和疏水固体表面的键合）；化学吸附的重要作用力：共价键和离子键；配位键；氢键絮凝剂吸附的选择性静电吸引的吸附缺乏选择性，氢键引起的吸附的选择性也较差，但静电作用力可借调节不同矿物的表面电位而给絮凝剂提供选择性条件要达到选择性絮凝，须从三方面考虑：矿物的表面电化学性质、溶解度及其他物理性质；水介质的pH值，存在的电解质种类和浓度等；当使用的高分子絮凝剂浓度合适时，则絮凝剂首先吸附在浮选的固体颗粒上，并将吸附的固体颗粒桥联起来称为絮团；当絮凝剂过量，即浓度太大时，吸附在单个悬浮颗粒上的絮凝剂分子太多，使颗粒稳定地分散于矿浆中而不絮凝。苯乙烯--马来酸酐聚合物及其它絮凝剂纤维素黄原酸钠絮凝浮选，是指有选择性絮凝剂分子中各个链节引入有足够长度的疏水烃基，使生成的絮团有疏水性，便可用浮选法分离絮团，达到目的矿物与其它矿物分离的目的。甲苯胺树脂

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