第二章_浮选药剂及其作用原理

1、2.1浮选药剂的分类与作用 捕收剂： 起泡剂：浮 抑制剂选 药 活化剂剂 调整剂 pH值调整剂 介质调整剂 分散剂 絮凝剂 捕收剂的作用是能选择性地作用于矿物表面并使之疏水。 捕收剂包括黄药、黑药、乙硫氮、Z200、羧酸、胺类等。 起泡剂的作用是能使空气在矿浆中弥散，增加分选气液界面，并能促使气泡在矿化，提高升浮过程中气泡的机械强度。 常用的起泡剂有2#油和醚醇。 抑制剂的作用是削弱或消除捕收剂与矿物的相互作用，从而降低或恶化矿物可浮性的一类药剂。 常用的抑制剂有CaO、Na2S、Na2OmSiO2、ZnSO4等。 活化剂的作用是增强或促进捕收剂与矿物的相互作用，从而提高矿物可浮性。 常用的活

2、化剂有Cu2+、Ag+、Pb2+、Ca2+、Ba2+、HF、Na2S、NaHS、草酸（HOOCCOOH）等。 pH值调整剂的作用是调整促进浮选药剂作用的条件，改善矿物表面性质、矿浆离子组成。 常用的pH值调整剂有H2SO4、 CaO、NaSO4等 絮凝剂的作用是促使微细粒团聚沉降。 常用的絮凝剂有聚丙烯酰胺。2.2捕收剂及其作用原理 2.2.1捕收剂的结构与分类 捕收剂的种类很多，按其离子性质可分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型；按其应用范围可分为硫化矿捕收剂、氧化矿捕收剂、非极性矿物捕收剂和沉积金属的捕收剂。 常用的硫化矿捕收剂有黄药、黄药衍生物、黑药、白药、苯并噻唑硫醇、苯并咪唑硫醇

3、、苯并嗯唑硫醇等。 氧化矿捕收剂主要有脂肪酸及其钠皂、烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、磷酸酯、砷酸酯、脂肪胺及其盐、松香胺、季铵盐、二胺及多胺类化合物、两性表面活性剂等。 油类捕收剂，如煤油、柴油等。2.2.2硫化矿捕收剂 特点：S原子（二价）组成亲固基，疏水基分子量小，可得黄药、黑药、氨基硫代甲酸盐、硫醇、硫脲等酸相应的酯类，形成硫基化合物捕收剂。 硫基为亲固基R O CSSSCSO R2.2.3黄药类捕收剂 黄药的结构： S ROC SMe R可以是C2H5、C3H7、C4H9 黄药的性质：1.固体粉末。需配成溶液加入浮选作业。2.易燃、易潮解。需在密封、阴凉的条件下保存。3.易被氧化。需分批加药

4、。氧气对黄药分解的影响鼓进氧气时间鼓进氧气时间（小时）（小时）乙黄药乙黄药异丙基黄药异丙基黄药正丁基黄药正丁基黄药异戊基黄药异戊基黄药氧化氧化(%)(%)分解分解(%)(%)氧化氧化(%)(%)分解分解(%)(%)氧化氧化(%)(%)分解分解(%)(%)氧化氧化(%)(%)分解分解(%)(%)0 0无无无无无无无无无无无无无无无无1 10.70.71.01.01.31.31.01.00.40.41.01.00.00.01.11.12 21.61.62.02.04.14.11.01.00.40.42.02.00.00.01.71.73 32.02.02.02.05.95.91.01.00.40.

5、43.03.00.00.02.52.54 42.02.03.03.07.97.91.01.00.40.43.83.80.00.03.63.65 52.02.03.03.08.48.42.02.00.40.44.44.40.00.04.04.06 62.02.03.03.08.88.83.03.00.40.44.74.70.00.04.04.0黄药的捕收机理 据测定，有的矿物表面生成化合物MeX，如辉锑矿、方铅矿、辉铜矿等，有的生成X2（双黄药）如黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿等，也有MeX和X2共存的如铜蓝。黄药在浮选工艺中的消耗分配 在浮选矿物上形成疏水性薄膜； 造成矿浆必需的浓度； 和矿浆中存在

6、的离子发生反应，形成不溶性盐类。 此外，矿泥大量存在时，由于其吸附作用，要消耗一部分黄药。要指出的是，用黄药浮选矿物时并不需要在矿物上形成单分子层的完全覆盖。黄药的衍生物 双黄药是一种良好的硫化矿捕收剂，浮选硫化矿时，其选择性比黄药强，特别适宜在低pH值环境下使用，它对沉淀金属的捕收性能也比黄药强。 双黄药基本上是不溶于水的油状液体，可直接使用。它在酸性介质中比黄药稳定。ROCSS-+O2+H2O42ROCSSCOR+4OH-SS 用双黄药浮选黄铜矿时，选择性比黄药好，在pH=8.5时对黄铜矿的浮选，用丙基双黄药与乙基黄药相比较时，前者的回收率为99%，铜精矿的品位为28.5-30%，后者的回

7、收率为97-99%，铜精矿的品位为24%，双黄药对黄铁矿的捕收能力弱，从而提高了黄铜矿的浮选指标和选择性。 常用的Z-200药剂是指（异丙）乙硫氨酯。 性质：稳定，常温下为油状物，不溶于水，通常添加至球磨机中使用，是铜矿物、锌矿物的捕收剂。 在酸性介质中比较稳定，有较强起泡性，用药量少（15-30g/t）; Z-200是选择性良好的铜矿物捕收剂，价格为丁黄药的3 4倍。是铜锌硫化物的有效捕收剂。但是，它在铜矿物表面吸附不牢固，多次精选容易脱落。 与黑药1：1混合使用效果最好。 黑药的性质 15#、25#黑药是黑绿色的油状液体，故称为黑药。部分黑药是白色粉末。 黑药在水中的溶解度小，铵黑药或钠黑

8、药在水中的溶解度大，本身含酚具有起泡性。 黑药比黄药稳定，在酸性矿浆中不如黄药那样易分解，也难氧化，在一定条件下可以氧化成双黑药。 黑药是硫化矿捕收剂，捕收力弱于黄药，但选择性优于黄药，特别是对黄铁矿捕收力弱，但对铜、铅、锌、铋等硫化矿有较强的捕收能力。 例如对某多金属硫化矿，含铜、铅、锌、钼、铋、铁等硫化矿，先用煤油和25#黑药做捕收剂，将铜、铅、锌、钼、铋的硫化矿优先浮出。煤油是辉钼矿捕收剂，黑药是铜、铅、锌、铋等硫化矿的捕收剂。粗选尾矿再用CuSO4活化，用黄药浮黄铁矿。 乙硫氮SN9#是白色晶体，无味，易溶于水及酒精，在空气中能吸潮分解、变质。 乙硫氮很不稳定，甚至在弱酸性介质中也会发

9、生分解，所以不能在酸性介质中使用。 硫氮类捕收剂的捕收性能与黄药相似，但选择性比黄药要好。一般黄药用量比乙硫氮要多几倍到几十倍。 对铜、铅金属硫化物有较强捕收能力，对黄铁矿的捕收能力弱，因此广泛用于铜硫分离作业。 浮选速度快，可以在较高的pH值下发挥作用，少用浮选槽，实践中采用浅刮泡，勤刮泡、高碱度、低循环、低消耗等混合措施，效果最好。R CN H O H R CN O HOO H2.2.4非硫矿矿类捕收剂 脂肪胺的合成最早在1850年。1920年第一次用于浮选硫化铜，1933年用于浮选硅酸盐。由于制造成本问题，直到1950年后大规模应用于浮选工业。 胺类捕收剂作为阳离子捕收剂，它可用于以下矿

10、物的分选：磷灰石中分选硅酸盐分选钾、钠盐氧化铁矿分选石英砂其它硅酸盐或石灰石中分选云母长石中分选杂质 低级胺在常温下为液体，长链胺为白色固体。胺在水中的溶解度随着碳链的增长而减小，短链胺可溶于水，长链胺几乎不溶于水，但能溶于酒精、乙醚、醋酸和HCl溶液中。 使用时用盐酸、醋酸或起泡剂配成乳状液使用。 可浮石英及其它硅酸盐。石英与铁矿分离、磷灰石中分选石英，重晶石、菱镁矿中石英的分选。 浮选可溶性盐KCl。从含有NaCl或MgCl2的岩盐中选出KCl。 从钾石盐中使氯化钾与氯化钠分离：用脂肪胺（C7-C18）为捕收剂可以浮选氯化钾，氯化钠留在尾矿中；用脂肪酸类阴离子捕收剂，泡沫产物为氯化钾；使用

11、高级脂肪胺盐酸盐浮选氯化钾，矿降pH值及固液比对回收率及品位影响不大。 用于含石英的氧化铁矿（赤铁矿和磁铁矿）的反浮选，铁矿物的抑制剂可以为氢氧化钙、苛性淀粉、碱或者少量的硫化钠。 脂肪酸（COOR）及其皂的亲固基COO-中存在一个羧基 , 从而造成亲固基有较大的极性和水分子的作用能力较强。 有机酸及其皂有三方面来源 : 动植物油脂经水解而得到的饱和及不饱和脂肪酸的混合物，工业副产品 , 如造纸工业所得的副产品-塔尔油；有机合成产品, 如氧化石蜡、氧化煤油、石油磺酸盐等。 实际中用有机酸及其皂浮选下列一些矿物 : 含碱土金属阳离子的极性盐类矿物, 如 : 方解石 (CaC03) 、萤石 (Ca

12、F2) 、重晶石(BaS04) 、白钨矿 (CaW04) 、菱镁矿 (MgC03) 、白云石 (CaC03MgC03) 和磷灰石等。 有色金属氧化矿物 , 一般是碳酸盐和硫酸盐类 , 如 : 孔雀石和白铅矿等。 氧化矿物 , 如 : 赤铁矿、氧化锰和菱铁矿等。 经活化的硅酸盐类 , 未被活化的硅酸盐不能被有机酸及其皂浮选 , 经活化后表面吸附Ca2+、Mg2+、Fe2+等金属离子才能被有机酸浮选。 易溶于水的含碱和碱土金属的可溶性矿物 , 如 : 盐岩、硼矿物。 使用该类捕收剂时还要注意 : 有机酸及其皂都是表面活性物质 , 有强烈的起泡性 ; 用量要严格控制 , 适宜时有选择性 , 过多时将

13、失去选择性 ; 要有调整剂的良好配合 , 常配合使用苏打或苏打与水玻璃合用 ; 矿浆温度影响较显著 , 一般宜在 30 进行浮选。 2.2.5非硫化矿物捕收剂的作用机理 脂肪酸能依靠静电作用吸附在带正电的矿物表面 , 同时油酸钠在矿物表面也可以发生化学吸附 , 即通过极性基与矿物表面金属阳离子进行化学吸附甚至发生化学反应形成沉淀。这两种形式对矿物的浮选行为起着决定性的作用。 胺类依靠静电作用吸附在带负电的矿物表面。脂肪酸类捕收剂作用机理脂肪酸类捕收剂作用机理2.2.6非极性油类捕收剂 非极性烃类油的主要成分为脂肪烃、脂环烃和芳香烃。主要包括：煤油、柴油、变压器油、焦油。 非极性烃类油化学活性差

14、，在水中不解离成离子、溶解度小、疏水性强，对呈分子键的、天然疏水性强的矿物表面具有良好的吸附性能（也是捕收机理）。 矿物表面疏水性越好，在其表面的吸附量越多; 吸附时，与矿物表面不发生化学反应，只能以物理吸附的形式固着到矿物的表面。 由于只能以物理吸附的形式吸附到矿物表面上， 烃类油只能作为天然可浮性较好的矿物的捕收剂（辉钼矿、石墨、天然硫、滑石、煤）。 因其难溶于水，实际上是以油滴形式存在于水中，故其用量较大。 2.2.7两性捕收剂 羟肟酸是一种具有良好选择性和捕收性的氧化矿捕收剂，它对钛铁矿、锡石、氧化铜等都有良好的捕收性。 它可以用于萤石、钨锰矿、孔雀石（氧化铜）、赤铁矿、针铁矿、锡石、

15、钛铁矿、铌铁矿等的浮选。2.3起泡剂及其作用机理 2.3.1起泡剂 起泡剂：能促使在介质中形成大量大小适宜和具有一定稳定性泡沫的物质。这些具有起泡作用的物质称为起泡剂。 种类（具有起泡性能）：醇、酚、酮、醛、醚、酯、酸等有机异极性物质。 起泡剂一般应是具有适宜结构的有机异极性物质，由两部分组成: 一端为极性基, 亲水;另一端为非极性基 ,亲气。起泡剂能在气一液界面上定向吸附和排列 ,起泡性能决定于极性基和非极性烃基的性质。 松油是最早的天然起泡剂 , 主要成分为 萜烯醇 (C10H17OH)。松油为淡黄色或棕色液体 , 密度0.90.95，起泡能力较强。 2号油即松醇油 , 是我国选矿厂应用最

16、广泛的一种起泡剂。占起泡剂总用量的 95%以上。2号油为淡黄色油状液体 , 密度0.90.91g/cm3主要成分为萜烯醇含量40%60%, 高者可达80%, 其余为萜烯类化合物。起泡性能较松油稍弱，泡沫稍脆 , 无捕收能力，组成和性质较稳定。2.3.2起泡剂起泡过程的作用原理防止气泡兼并增大气泡机械强度2.4调整剂及其作用 2.4.1抑制剂及抑制作用机理 1.溶去原有的捕收剂油膜 CN-R CN H O H + H2OOR COO H + N H2O H 2.将捕收剂离子由矿物表面排除 3.吸附于无捕收处 4.清除活化膜 PbS（疏水膜） PbSO4 （亲水膜） O2 硫化钠和其他可溶性硫化物

17、（如NaHS）是有色金属氧化矿的活化剂 , 但用量过多时被活化的矿物又被抑制。硫化钠可以抑制大多数硫化矿物。硫化钠主要有以下用途：1.多金属硫化矿混合精矿的脱药 。2.铜-钼分离时用于抑制黄铜矿及其他硫化物，用煤油浮选辉钼矿 。3.铜一铅混合精矿的分离。 ZnSO4用于抑制闪锌矿（ZnS） CaO用于抑制黄铁矿（FeS） SO2用于抑制闪锌矿和黄铁矿 亚硫酸用于抑制闪锌矿（同时可以活化铜矿） 水玻璃用于抑制 石英和硅酸盐脉石 重铬酸钾（钠） 用于抑制 方铅矿和方解石 淀粉用于抑制赤铁矿和磁铁矿2.4.2活化剂及其活化作用机理 1.生成活化膜 NaS PbS 2.活化离子吸附 Ca+ 3.消除亲

18、水膜NoImage 氯化镁、氯化钙、铁盐可以活化石英 硫酸铜可以活化闪锌矿和黄铁矿 硫化钠或硫化钙可以活化白铅矿和孔雀石2.4.3pH值对浮选过程的影响1.直接或间接地影响矿物的可浮性A、影响矿物表面的电性；B、影响矿浆的条件，分选条件；C、促进活化膜的形成。 2.影响药剂的浮选活性；对药剂浮选活性的影响：A、调节矿浆中捕收剂离子的浓度；B、调节抑制剂及活化剂的离子浓度。补充说明：改变矿浆中的离子组成，消除或降低矿浆中难免离子的有害影响。影响矿泥的分散或凝聚。常用的pH调整剂有：石灰、苏打、硫酸和NaOH。 3.影响矿浆中的离子组成； 4.影响矿浆矿泥的分散和凝聚。2.4.4絮凝剂及其它类浮选药剂 细粒物料，特别是粒度小于510m的矿泥，呈悬浮状态，并且各个颗粒可自由运动，称为“分散状态”。细粒物料之间的粘附常可自发产生。