矿物加工工程浮选药剂(与“作用”有关文档共82张)

2.1浮选药剂的分类与作用浮选过程中，矿物能否与气泡附着主要取决于矿物表面的润湿性。自然界中，绝大多数矿物的θ<90°，天然可浮性差。根据杨氏方程cosθ=(бSG-бSL)/бLG，改变任一相界面的性质，即可改变θ大小，从而提高矿物的可浮性。改变相界面性质的一个有效方法就是向矿浆中添加浮选药剂。1第1页，共82页。2.1浮选药剂的分类与作用目前，在浮选过程中使用的药剂种类有很多。按其作用可分为捕收剂、起泡剂和调整剂三大类，其中调整剂又分为活化剂、抑制剂、pH调整剂、分散剂和絮凝剂等。应该指出的是：①有的药剂不只是起一种作用，还兼有其它作用；②有的药剂难以包容在其中，如乳化剂、硫化剂等；③新的药剂不断涌现，其分类也不断发展和完善；④浮选的实际效果是各种药剂综合作用的结果，在选择药剂时应考虑它们之间的协同作用。2第2页，共82页。2.2捕收剂

2.2.1分类与结构1.捕收剂分类

(1)按其在水中的解离程度分为非离子和离子型药剂。非离子型：非极性烃类油→非极性矿物（某些极性矿物的辅助捕收剂）不溶性酯类→重金属硫化矿物离子型（亲固基不同）：巯基类阴离子型（含S2－）→硫化矿物烃基酸及皂类阴离子型(含O2－)→氧化矿物胺类及其衍生物阳离子型→（铝）硅酸盐类矿物3第3页，共82页。1.捕收剂分类

(2)按其分选矿物的类型分为：非极性矿物捕收剂；硫化矿物捕收剂；氧化矿物捕收剂2.捕收剂的结构

2.2捕收剂

2.2.1分类与结构4第4页，共82页。另外，非极性基中含有双键时，起泡能力会有所提高。理解起泡剂结构和性质对起泡性能的影响；（1）物理吸附石英的pH0=3或，正常浮选时，其表面荷负电。碱性条件下具有抑制作用，且矿浆碱性越强，其抑制作用越明显。药剂熔点高，在矿浆中的溶解和分散程度降低，且使用时需升高温度，才能具有足够的捕收能力，导致其成本相对较高，工业上多使用不饱和脂肪酸。（2）活化离子在矿物表面吸附烃链短的磺酸盐水溶性较好，主要用作起泡剂和洗涤剂；实际应用中，对硫化矿和有色金属氧化矿浮选，通常不采用此类捕收剂，原因是脉石也会浮起，导致浮选过程失去选择性。极性基对起泡性能的影响通过调整pH值，可以调节矿物表面的电性，使之与捕收剂所带电荷符号相反。3巯基类阴离子型捕收剂（1）Na2S及其可溶性的硫化物→硫化矿的抑制剂2.2.2非极性烃类油捕收剂及其作用机理1、非极性烃类油的特性非极性烃类油的特点①结构对称，在水中不解离为离子，属非离子型捕收剂；②难溶或微溶于水（溶解度小）；③化学性质不活泼，依靠物理吸附于矿物表面（非极性矿表或矿表非极性区）；④疏水性强，其中常含有杂极性物质，故同时具有不同程度的起泡性。非极性烃类油的来源石油工业产品和其它工业副产品（炼焦业）。其中，工业副产品来源有限，成分复杂且不稳定，常含有一定酚类，有毒且污染环境，目前已少用。5第5页，共82页。2、非极性烃类油的作用机理（1）烃类油与水之间的作用烃类，主要是脂肪烃、环烷烃和芳香烃。油-油色散力；油-水色散力，诱导力；水-水定向力、诱导力、氢键。油-水作用力小于水分子之间的作用力，所以，油不溶于水。在机械搅拌作用及矿浆湍流运动产生的剪切力作用下，烃类油以不同粒度的油滴形式存在于矿浆中，油滴之间有自发兼并的趋势。（2）烃类油与矿物表面的作用矿表呈极性对水分子吸引力大，矿表水化膜厚，不利于油滴吸附；非极性矿物表面对油分子的吸引力大，油滴吸附于矿表。

2.2.2非极性烃类油捕收剂及其作用机理6第6页，共82页。2、非极性烃类油的作用机理烃类油对疏水性矿物表面有良好的吸附性能，且矿表疏水性越强，吸附的捕收剂数量越多；烃类油只能以物理形式吸附于矿表；烃类油在矿表吸附，形成的油膜较厚，故用量较大，一般为0.2~1kg/t；添加乳化剂，烃类油分散为更小的油滴，可减少药剂用量；提高目的矿物的疏水性，使矿粒与气泡的附着过程容易进行。2.2.2非极性烃类油捕收剂及其作用机理7第7页，共82页。3、非极性烃类油的捕收作用提高目的矿物的疏水性，使矿粒与气泡的附着过程容易进行；提高疏水性矿粒与气泡附属的牢固强度（三相接触油环）；细粒表面吸附油滴后，相互兼并可形成气絮团。捕收剂是否加的越多越好？2.2.2非极性烃类油捕收剂及其作用机理8第8页，共82页。4、非极性烃类油中杂极性物质的作用非极性烃类油组成中，除非极性组分外，还含有少量非烃杂质，如吡啶，喹啉等杂极性化合物，其结构特点与离子型捕收剂类似。（1）捕收作用；（2）起泡作用，防止气泡兼并；（3）乳化作用，提高油滴分散度，减少油滴兼并。所以，适当增加烃类油中的杂极性成分比例，对提高浮选效果有利。p434表4-2-22.2.2非极性烃类油捕收剂及其作用机理9第9页，共82页。5、非极性烃类油组成对其捕收作用的影响

（1）润湿热润湿过程，表面自由能减少，减少的能量将以热量形式释放出来。润湿单位表面积固体物料所放出的热量称润湿热（J/cm2）。根据热力学第二定律，系统自由能降低，吸附过程才能自发进行，且降低幅度越大，过程越容易进行。所以，润湿热越大，药剂吸附能力越强，对矿物的捕收活性越大。捕收活性：芳烃>烯烃>烷烃。芳烃活性大的原因还有：油-水界面能低，分散度好，浮选活性高；可与芳香族化合物形成π-π键，此键比普通范德华力强。2.2.2非极性烃类油捕收剂及其作用机理10第10页，共82页。5、非极性烃类油组成对其捕收作用的影响（2）结构①捕收活性：烯烃>烷烃烷烃具有对称电子层，化学惰性大。烯烃的电子云聚集在双键或环周围，分子不完全对称，化学活性大：从分子空间效应看，烯烃分子断面积比烷烃大，故在矿表覆盖面积大。②对烷烃而言异构>正构（相同C原子数）异构烷烃的沸点、凝固点低，不易形成结晶，故浮选效果好；支链占有较大空间，每摩尔分子覆盖面积大，油耗低，疏水效果好。③烯烃、芳烃的缺点：化学活性大，易与水分子结合，疏水性小于烷烃，选择性也较烷烃差。可使芳基、烷基结合，如多烷基苯型、多烷基萘型都具有良好捕收性。2.2.2非极性烃类油捕收剂及其作用机理11第11页，共82页。6、非极性烃类油溜分对分选的影响分溜温度低，则C链长度短，药剂的疏水性差，浮选活性差；分溜温度高，烃类油的C链长，疏水性好；但C链长度增加的同时，药剂粘性增大，分散度降低，吸附速度减慢，从而浮选活性变差。在石油各馏分中，活性最高的馏分基本都在180~240℃，碳链长度8~15个C。7、常用的非级性烃类油捕收剂p436~437

2.2.2非极性烃类油捕收剂及其作用机理12第12页，共82页。2.2.3巯基类阴离子型捕收剂硫化矿物的捕收剂，其特征是：分子量小，烃链短、极性基中含有S2-，水解后生成含-SH的产物，故称为巯基类，典型代表有黄药和黑药。

13第13页，共82页。2.2.3巯基类阴离子型捕收剂黄药（1）黄药的名称、组成和结构学名：烃基二硫代碳酸盐结构：ROCSSNa（K）命名：阳离子（钾黄药和钠黄药）；阴离子（烃链长短高级黄药和低级黄药）14第14页，共82页。2.2.3巯基类阴离子型捕收剂（2）黄药的制备ROH+NaOH→RONa+H2O+热

RONa+CS2→ROCSSNa+热总反应式：ROH+NaOH+CS2→ROCSSNa+H2O+热反应器应用散热装置（不断搅拌）

15第15页，共82页。2.2.3巯基类阴离子型捕收剂（3）黄药的性质物性密度3,使用时常配成5~10％的水溶液使用，用量50~100g/t。稳定性黄药是一种不稳定的化合物，遇热、水或酸均会发生分解。ROCSSNa→ROCSS-+Na+

ROCSS-＋H2O→ROCSSH+OH-ROCSSH→ROH+CS2

使用时用注意调节矿浆的pH值。A.黄药在酸性介质中分解速度很快，且pH值越低，分解越快。B.如果黄药必须在酸性介质中使用，则应选择高级黄药，因其分解速度相对较慢。C.黄药遇热分解，遇水也分解，故黄药应存放在干燥、阴凉的地方。D.工业使用的黄药含15%杂质和水，故不宜久存，最好是现配现用。16第16页，共82页。2.2.3巯基类阴离子型捕收剂（3）黄药的性质氧化性黄药是强还原剂，易被氧化，生成双上黄药。2ROCSS-+1/2O2+CO2→(ROCSS)2+CO32-2ROCSS-+1/2O2+H2O→(ROCSS)2+2OH-溶液中有过渡金属的高价离子存在时，对氧化可起促进作用。2Fe3++2ROCSS-→(ROCSS)2+2Fe2+双黄药：ROCSS-SSCOR硫化矿物的捕收剂。黄色油状液体，难溶于水，在水中呈分子状态存在（非离子型）。pH值升高时会逐渐分解为黄药,可用于酸性介质。捕收能力弱于黄药,但选择性好于黄药。17第17页，共82页。2.2.3巯基类阴离子型捕收剂（3）黄药的性质捕收性黄药以其极性基中的S2-与矿物表面的金属离子作用形成化学键而附着于矿表，非极性基朝外指向水，起疏水作用。

A.非极性基与捕收性能的关系

烃基越长，疏水性越强，捕收性能越。原因可从三方面进行解释。但烃链过长，黄药选择性变差，溶解度降低，捕收效果降低，故C原子数一般取C=2~5。18第18页，共82页。2.2.3巯基类阴离子型捕收剂（3）黄药的性质烃基的结构在短烃链黄药中，异构基中-CH3比正构基-CH3更靠近极性基，-CH3的正诱导效应可使极性基键合原子的电子密度增加，从而使极性基对矿表的亲固能力增加。从而异构体黄药比正构体的捕收效果好。对于长烃链的药剂，其极性基与矿表吸附，非极性的烃链之间会形成半胶来吸附，此时药剂在矿表吸附密度大，捕收性能强。如果存在侧链，则会防碍非极性基之间的相互靠拢，致使黄药在矿表吸附密度降低，捕收性能减弱。另支链靠近极性基，在一定条件下可产生空间位阻效应阻碍药剂与矿表的接近，故异构体不如正构体。19第19页，共82页。2.2.3巯基类阴离子型捕收剂

（3）黄药的性质捕收性黄药以其极性基中的S2-与矿物表面的金属离子作用形成化学键而附着于矿表，非极性基朝外指向水，起疏水作用。

B.溶度积理论该理论是由美国学者Taggart在1929年提出的。溶度积：在一定温度下，某难溶化合物在其饱和溶液中的离子浓度的乘积（常数）。主要内容：药剂与矿表金属离子反应后生成产物的溶度积越小，药剂对该矿物的捕收能力越强。可用反应产物溶度积的大小来衡量药剂对矿物的捕收能力。各种金属与黄药生成的金属黄原酸盐难溶顺序如下：第一类：汞、金、铋、锑、铜、铅镍（溶度积﹤10-10

）第二类：铁、锰、锌（溶度积﹤10-2

）乙基黄原酸锌4.9×10-9乙基黄原酸铅2.1×10-17乙基黄原酸铜5.2×10-20戊基黄原酸铅1.0×10-2420第20页，共82页。2.2.3巯基类阴离子型捕收剂（3）黄药的性质黄药的选择性黄药对硫化矿物的捕收剂能力随C链的增长而增加，选择性刚好相反。即捕收性强，则选择性低。浮选时欲得到高品质精矿，应选用低级黄药；欲得到高的回收率，则应选用高级黄药。（4）黄药可捕收的矿物贵金属和自然铜；硫化矿物；硫化后的氧化矿。21第21页，共82页。2.2.3巯基类阴离子型捕收剂（5）作用机理化学吸附说黄药对硫化矿的捕收，前提是必需有氧的存在。硫化矿物表面先发生氧化反应，形成硫氧盐或硫酸盐，然后，再与黄药作用生成溶度积很小的难溶盐。双黄药见解（前提有氧存在）有氧存在时，黄药氧化生成双黄原，在黄铁矿表面吸附而起捕收作用，提高矿表疏水性。由于硫化矿物具有导体和半导体性质，故有一定的传导电子能力。因此，浮选过程中，巯基类阴离子型捕收剂与矿表接触时，捕收剂在矿表阳极区被氧化，同时，氧化剂在阴极区被还原。硫化矿物充当了反应的电极。黄药对FeS2的捕收阳极氧化：2ROCSS—2e→(ROCSS)2阴极还原：1/2O2+2H++2e→H2O共吸附学说22第22页，共82页。2.2.3巯基类阴离子型捕收剂黑药（应用仅次于黄药）（1）组成、结构与性质学名：二烃基二硫代磷酸盐结构：其中，Me可以是H，对应黑药称为酸性黑药；

Me可以是Na，对应黑药称为钠黑药；

Me可以是NH4，对应黑药称为铵黑药。23第23页，共82页。2.2.3巯基类阴离子型捕收剂（2）性质弱电解质，在水中可解离，即(RO)2PSSNa→(RO)2PSS-+Na+A.比黄药稳定，在酸介中分解速度慢，故必须在酸介中浮选时，可选用黑药做捕收剂。B.较难氧化，氧化后生成双黑药。2(RO)2PSS––2e→(RO)2PSS-SSP(OR)2双黑药：油状非离子型液体，可捕收硫化矿，用途不如黑药广泛。C.捕收硫化矿时，以其亲固基中S2-与矿表金属离子结合，故黄药能捕收的矿物，黑药也可以，工业用途仅次于黄药，用量≤125g/t。D.黑药常含有H2S，有一定硫化作用，可分选已轻微氧化的硫化矿。24第24页，共82页。2.2.3巯基类阴离子型捕收剂（3）工业制备4ROH+P2S5→2(RO)2PSSH+H2S（4）工业上常用的黑药甲酚黑药(CH3C6H4O)2PSSH以甲醇为原料，加入一定P2S5

配制而成。常温为暗绿色油状液体。难溶于水，有起泡剂、腐蚀性。由于甲酚（有毒），污染环境，故已少用。丁钠黑药(C4H9O)2PSSNa，白色粉末易溶于水，无起泡性。2(RO)2PSSH+Na2CO3→2(RO)2PSSNa+H2O+CO2↑丁铵黑药(C4H9O)2PSSNH4

白色(灰色)粉末，微臭，易溶于水，无腐蚀性，不易变质，使用它可改善环境。适用于Cu、Pb、Zn、Ni等硫化矿物的浮选。2(RO)2PSSH+NH4OH→2(RO)2PSSNH4+H2O25第25页，共82页。2.2.4有机酸类阴离子型捕收剂有机酸也称烃基酸，根据亲固基的不同，可分为五种:这类捕收剂的特点是：在水中可解离，疏水离子是阴离子；极性（亲固）基中通常含有O原子，非极性基烃链较长，分子量较大，是氧化矿物的有效捕收剂。26第26页，共82页。2.2.4有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂（1）脂肪酸的通式

R︱COO-︱H+，其中，H+被Na+或K+取代即成为皂。

R—直链烃→脂肪酸环烷烃→环烷酸苯环→芳香酸脂肪酸分子中的烃链R可以是直链的饱和或不饱和烃。27第27页，共82页。2.2.4有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂（2）脂肪酸的性质RCOOH是弱酸，在水中可解离：RCOOH→RCOO-+H+R长度增加，K值降低。但所有脂肪酸的K值几乎都在10-4~10-5左右，其。以油酸为例：，[RCOOH]=[RCOO-]，[RCOOH]﹥[RCOO-]，[RCOOH]﹤[RCOO-]使用RCOOH作捕收剂时，应在中性或碱性条件下使用。pH值过高时，矿浆中的[OH-]增大，OH-可与RCOO-在矿物表面产生竞争吸附，影响药剂对矿物的捕收。实际生产时，应根据矿物的性质选择适宜的pH值（一般8~9）。28第28页，共82页。2.2.4有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂（2）脂肪酸的性质

脂肪酸的熔点

烃基不饱和程度的影响

硬脂酸CH3(CH2)16COOH

65℃油酸CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH14℃亚油酸CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH-6.5℃亚麻酸CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

-12.8℃桐酸CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

48~49℃药剂熔点高，在矿浆中的溶解和分散程度降低，且使用时需升高温度，才能具有足够的捕收能力，导致其成本相对较高，工业上多使用不饱和脂肪酸。29第29页，共82页。2.2.4有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂（2）脂肪酸的性质脂肪酸的溶解度烃基长度的影响脂肪酸在水中的溶解度和烃链长短密切相关。一定温度下，R基越长，其在水中的溶解度越小(表4-2-3)。由于脂肪酸类捕收剂的烃链均比较长，故难溶于水、在矿浆中的分散性不好。为此，浮选过程中常采取一些措施：溶于煤油或其他有机溶剂;强烈搅拌或超声乳化;提高温度;皂化，等30第30页，共82页。2.2.4有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂（2）脂肪酸的性质临界胶束浓度脂肪酸的离子或分子在水中浓度达到一定值时便开始生成胶束，这些胶束一般由几十个离子或分子组成。为了提高药效，使用时应将脂肪酸稀释至临界胶束浓度以下。31第31页，共82页。2.2.4有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂（3）捕收性能对氧化矿物进行捕收时，以其极性基COO-与矿表接触，非极性烃基指向水，起疏水作用。由于脂肪酸亲固基中的羰基具有较大极性，与水分子的作用较强。所以，烃链较短则不足以消除矿物表面的亲水性。脂肪酸以其疏水离子中的-COO-与矿表接触。捕收机理之一是其与矿表离子发生化学反应，生成难溶化合物而固着于矿表。烃链R越长，对矿物的捕收能力越强。实践表明：烃链长度需达到12个以上C原子才有足够的捕收能力。但烃链增长，其溶解和分散度均降低，捕收性能也随之降低。特别是C﹥20的脂肪酸由于溶解度太小，基本不具有捕收活性，故脂肪酸药剂的R基长度一般为C=12~17。32第32页，共82页。2.2.4有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂（3）捕收性能脂肪酸捕收剂的捕收性能与烃基的不饱和程度有关。C原子数相同的脂肪酸，不饱和程度越高，捕收性能越强。

不饱和程度越高的酸，越容易溶解、形成胶束的临界浓度越高、药剂覆盖面积越大。这种捕收能力的差异在低温时更为明显。

在温度较低的矿浆中，不饱和程度较高的酸，捕收活性变化不大，而饱和酸及不饱和程度较低的酸捕收活性却显著降低。33第33页，共82页。2.2.4有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂（4）捕收剂的应用脂肪酸分子结构中含有活泼的COO-，几乎对所有的矿物都有捕收作用。含碱土金属阳离子的极性盐类矿物；氧化矿物；有色金属氧化物；经活化的硅酸盐类矿物；易溶于水的含碱和碱土金属的可溶性矿物实际应用中，对硫化矿和有色金属氧化矿浮选，通常不采用此类捕收剂，原因是脉石也会浮起，导致浮选过程失去选择性。药剂使用注意事项：p44734第34页，共82页。2.2.4有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂（5）常用的有机酸及其皂

氧化石蜡皂:石蜡是含C15~C40饱和烃类混合物，氧化皂化后的主要成分是：羧酸（80%饱和脂肪酸和5~10%羟基酸）；未被氧化的高级烷烃或煤油，对羧酸起稀释作用（促进其分散）；不发生皂化的氧化产物，如醇，醛、酮等，有起泡作用，约占总量的2~3%。其捕收性能较弱，特别是低温时效果不佳，但因原料易得，故应用较多，常与塔尔油配合使用。35第35页，共82页。2.2.4有机酸类阴离子型捕收剂烃基磺酸盐(RSO3Na)和烃基硫酸盐(RSO4Na)RSO3Na烃基磺酸盐是烃类油与浓硫酸作用的产物。烃链短的磺酸盐水溶性较好，主要用作起泡剂和洗涤剂；起捕收作用的烃链都比较长，属油溶性。浮选中常使用C12~C16的磺酸盐，既有捕收性，又有起泡性。RSO4Na烃基硫酸盐是醇与硫酸作用的产物。与相同C原子数的脂肪酸相比，烃基硫酸盐的捕收能力弱，但选择好、能耐硬水，受温度影响小，酸介中仍有较好的活性。但RSO4-

会产生水解，致使捕收作用消失。RSO4-+H2O→ROH+HSO42-36第36页，共82页。2.2.4有机酸类阴离子型捕收剂药剂作用机理物理吸附（p409图4-1-22）半胶束吸附（p414图4-1-25）化学吸附（p407图4-1-19）络离子吸附37第37页，共82页。2.2.5胺类阳离子型捕收剂1、捕收剂的结构与性质解离后起疏水作用的离子是阳离子，故为阳离子型捕收剂。胺是NH3中的H被烃基取代的衍生物，根据烃基的数目，分为伯、仲、叔胺；与HCI作用后生成伯胺盐、仲胺盐、叔胺盐和季胺盐。浮选中常用的胺类捕收剂，主要是8~18个C原子的烷烃第一胺及其盐。胺与氨性质相似，其水溶液呈碱性。胺难溶于水，胺盐易溶于水。胺浓度增大到一定值可形成胶束，应在低于其临界浓度下使用。胺可以分子或离子的形式存在于水中，主要取决于矿浆pH值：

RNH2+H2O→RNH3++OH-

38第38页，共82页。2.2.5胺类阳离子型捕收剂2、捕收剂的应用可浮选的矿物p448使用时的注意事项我国使用的胺类捕收剂

十二胺混合胺（80%伯胺，其余仲、叔胺）醚胺39第39页，共82页。2.2.5胺类阳离子型捕收剂3、捕收剂的作用机理

（1）物理吸附石英的pH0=3或，正常浮选时，其表面荷负电。（2）半胶束吸附药剂浓度达到一定值，RNH3+与RNH2的烃链可在范德华力作用下相互缔合形成半胶束。矿浆pH值不同，形成半胶束吸附的临界浓度不同，pH值升高，临界浓度降低，药剂容易在矿物表面形成半胶束吸附。静电吸附不牢固，对石英等氧化矿物要造成有利于形成半胶束吸附的条件。（3）络合物吸附碳酸盐矿物（如ZnCO3等）碱性介质中，胺分子中N原子的孤对电子可以与氧化物中的Cu2+、Zn2+、Co2+

、Ca2+等金属离子形成络合物，这些络合物是疏水的，可使矿表原本亲水的部分变得疏水。40第40页，共82页。本节要求掌握烃类油捕收非极性矿物时的作用机理，理解杂极性成分在分选中的作用；掌握黄药的结构、性质及捕收硫化矿物时的作用机理；了解常用的脂肪酸类捕收剂，掌握脂肪酸及其皂捕收氧化矿物时的作用机理；掌握阳离子型捕收剂的作用机理及使用注意事项。41第41页，共82页。

2.3起泡剂捕收剂在矿物表面吸附，提高了它的疏水性，改善了可浮性，但目的矿物欲在矿浆中上升，成为泡沫精矿，还需要有性质良好的气泡。浮选中气泡应具有的性质：

（1）气泡直径较小；（2）气泡在矿浆中应充分分散，不兼并；（3）气泡应具有一定的稳定性。在普通水或矿物悬浮液中通入气体，只能形成一些大而易碎的气泡。为了获得性质良好的气泡，可向矿浆中添加起泡剂。42第42页，共82页。2.3.1起泡剂的作用促使空气在矿浆中分散成小气泡，并防止气泡兼并（1）气泡直径减小机械搅拌式浮选机在纯水中生成的气泡平均直径为3~5mm，添加起泡剂后，平均直径缩小为0.5~1mm。充气量一定时，气泡D越小，气液界面面积越大，越有利矿化。但气泡要携带矿粒上浮，须有足够的升浮力和升浮速度。（2）起泡剂在气-液界面吸附，非极性基指向气泡，极性基朝外指向水，可与极性的水分子作用，在气泡表面形成水化膜，防止气泡兼并。（3）一些离子型表面活性物质表面带有电荷，在气泡表面吸附后，气泡之间因相同电荷产生斥力，防止兼并。

43第43页，共82页。2.3.1起泡剂的作用增大气泡机械强度，提高气泡稳定性。（1）气泡表面的水化膜具有弹性，可承受一定程度的外力干扰。（2）吸附了起泡剂的气泡在受到外力作用发生变形时，变形区表面积增大，起泡剂吸附密度降低，表面张力增大，但降低表面张力是体系的自发趋势，故外力不太大时，气泡可恢复其球形，增加了气泡的机械强度。44第44页，共82页。2.3.1起泡剂的作用降低气泡运动速度，增加气泡在矿浆中的停留时间（1）气泡运动时，要带着表面的水化膜一起运动，水化膜与极性水分子之间具有引力作用，影响气泡的运动速度。（2）起泡剂的存在，促使气泡直径减小，运动速度降低。（3）表面吸附起泡剂的气泡不易产生变形，增大了运动过程中的阻力。

气泡运动速度降低，在矿浆中的停留时间增加，可提高矿粒与其碰撞，附着的机率，对浮选有利。但速度过小，将影响浮选机的处理能力。45第45页，共82页。2.3.1起泡剂的作用起泡剂是否加得越多越好呢？（1）随起泡剂浓度的增加，溶液表面张力明显降低，但起泡能力呈先增加后降低的变化趋势。即在较低的药剂浓度下，起泡能力随药剂量而增加，达到最高点后，继续增加药剂浓度，起泡能力反而下降，起泡剂用量不宜过大。（2）在浮选实践中，起泡剂用量一般都很小，低于上述C点的浓度，所以评定起泡剂的起泡能力时，测定其稀溶液的表面张力与药剂浓度的对应关系具有一定参考价值。46第46页，共82页。2.3.2起泡剂作用机理1.单纯起泡剂的作用机理杂极性表面活性物质（分子结构中有极性基和非极性基）;在气-液界面吸附，形成定向排列（非极性基指向气泡，极性基指向水）；极性基可以水分子作用，在气泡表面形成水化膜，防止气泡兼并，并增加其机械强度。起泡剂分子在气-液界面定向排列情况与其浓度密切相关。47第47页，共82页。2.3.2起泡剂作用机理2.起泡剂与捕收剂的共吸附作用有的捕收剂兼有起泡性，它可在固-液界面及气-液界面与起泡剂形成共吸附。同理，对兼有捕收作用的起泡剂而言，可与捕收剂分子一起在矿表形成共吸附。有的捕收剂无起泡性，但可在气泡表面吸附，并对起泡作用产生影响。非表面活性物质与捕收剂的共吸附。一些非表面活性物质既无起泡作用，也无捕收作用。但与捕收剂一起使用可生成良好泡沫，并可提高精矿品位和回收率。例如，双丙酮醇[(CH3)2COHCH2COCH3]与乙黄药联合使用，在气泡和矿物表面形成共吸附）对黄铜矿浮选有显著意义。48第48页，共82页。2.3.3起泡剂组成与结构对气泡性能的影响非极性基对起泡性能的影响（1）烃基长度的影响烃基越长，其表面活性越大（特劳贝准则），起泡能力越强；但烃基过长，溶解度显著降低，起泡能力反而下降。对烃基无双键的醇，C原子数一般为6~8；有双键时，由于溶解度增加，C原子数可达10；极性基的长度还与极性基的性质相关。（2）烃基属性的影响：常用起泡剂的碳链长度在6个以上，诱导效应较弱，其活性受碳链长度影响更加明显，文献中认为正构烷烃的起泡性能高于异构烷烃。实际应用中以带支链的异构药剂居多，这是由于异构体的范德华力较弱，溶解度较高，使起泡性能得到改善。另外，非极性基中含有双键时，起泡能力会有所提高。49第49页，共82页。2.3.3起泡剂组成与结构对气泡性能的影响极性基对起泡性能的影响（1）极性基对起泡剂溶解度的影响极性基与水分子的作用越强（极性越强），溶解度越大；-O-＜-COOH＜-OH＜-SO3H＜-SO4H极性基数目越多，溶解度越大（如，醇和醇醚类药剂）溶解度大的起泡剂，大部分处于溶液内部，气-液界面吸附较少，表面活性低。这类药剂可迅速产生大量气泡，但性脆不能持久，需分段加药以保持适当泡沫层，药耗较大；溶解度小的起泡剂，不易分散，多数集中在矿浆表面，易随泡沫流失。这类药剂的起泡速度慢，但泡沫稳定。50第50页，共82页。2.3.3起泡剂组成与结构对气泡性能的影响极性基对起泡性能的影响（2）极性基对起泡剂解离度的影响起泡剂分子在溶液中电离的越少，越不容易与其他组分发生作用，从而越易在气-液界面吸附，起泡能力越强。离子型起泡剂在水中的解离度受溶液pH值影响，故起泡能力也受溶液pH值的影响。酸性起泡剂在酸介中使用，碱性起泡剂在碱介中使用。非离子型起泡剂分两种情况：醚、醚醇类物质，化学性质稳定，在水中不解离，对pH值变化有较强的适应性；松油和醇，虽然不解离，但分子中有-OH，可视作碱性物，一般在碱性介质中使用较好。51第51页，共82页。2.3.3起泡剂组成与结构对气泡性能的影响极性基对起泡性能的影响（3）极性基水化能力对起泡性能的影响极性基水化能力越强，与水分子的作用力越强，在其表面形成的水化层越厚，气泡也就越稳定。极性基水化能力的强弱，可根据极性基在气-液界面的吸附自由能进行判定。-COOH水化能力强，形成的泡沫稳定性好，但泡沫发粘，选择性差；-SO4H、-NH2由于水化能力弱，形成的泡沫脆，稳定性差，但选择性好；-OH各项性能居中。52第52页，共82页。2.3.4对起泡剂的要求53第53页，共82页。2.3.5常用的起泡剂天然起泡剂（1）松油（2）2号油工业副产品起泡剂（1）杂醇（2）仲辛醇人工合成起泡剂（1）醚醇类（2）MIBC54第54页，共82页。本节要求掌握起泡剂在浮选中的作用；掌握起泡剂的作用机理；理解起泡剂结构和性质对起泡性能的影响；了解并掌握常用的起泡剂。55第55页，共82页。2.4调整剂分散剂絮凝剂

抑制剂pH调整剂活化剂调整剂56第56页，共82页。

2.4.1活化剂1.活化机理（1）在矿物表面生成难溶的活化薄膜白铅矿是非硫化矿物，用Na2S对其表面进行活化后，可用ROCSSNa成功捕收。——硫化作用PbCO3]PbCO3+Na2S→PbCO3]PbS+Na2CO3Na2S在水中电离出的S2-可与许多金属离子作用生成难溶的硫化物沉淀，如Cu2+，Pb2+，Zn2+等。Na2S易水解，硫化作用一般在碱性介质中进行。

Na2S溶液放置时出现浑浊，是其被氧化之故，Na2S是强还原剂，使用时应采用新鲜配置的。57第57页，共82页。2.4.1活化剂1.活化机理（2）活化离子在矿物表面吸附在中性及弱碱性条件下，石英表面荷负电，采用阴离子型脂肪酸类捕收剂时，较难发生作用。用Ca2+或Ba2+活化后，可用脂肪酸类捕收剂进行捕收。早期研究认为，Ca2+直接以离子状态在石英矿物表面吸附，然后与药剂作用生成难溶的脂肪酸钙。石英]Ca2+

+RCOOH石英]Ca(RCOO)2近代研究表明，起活化作用的主要是金属的羟基络合离子CaOH+在矿物表面的进一步吸附。58第58页，共82页。2.4.1活化剂1.活化机理（3）清洗矿物表面的亲水性薄膜FeS2在强碱性介质中容易被氧化，表面生成Fe(OH)3薄膜。向矿浆中加入H2SO4，可消除FeS2表面的亲水膜，然后可用ROCSS-捕收。

2FeS2]Fe(OH)3+3H2SO4→FeS2]Fe2(SO4)3+6H2OFe2(SO4)3是可溶解性盐类物质，其进入液相后露出新鲜的黄铁矿表面。59第59页，共82页。2.4.1活化剂1.活化机理（4）消除矿浆中有害离子的影响用脂肪酸类捕收剂浮选氧化矿物时，矿浆中的Ca2+和Mg2+

离子会消耗大量药剂。向矿浆中添加CO32-

可消除Ca2+、Mg2+的影响Ca2++CO32-→CaCO3↓应注意，脂肪酸浮选石英矿物时，Ca2+、Mg2+是活化离子。

60第60页，共82页。2.4.1活化剂2.常用的活化剂（1）硫酸铜及有色重金属可溶性盐CuSO4·5H2O是最常用的一种活化剂，可活化ZnS、FeS2以及磁黄铁矿等硫化矿的浮选。ZnS]ZnS+Cu2+→ZnS]CuS+Zn2+ZnS]CuS+2ROCSS-→ZnS]Cu(ROCSS)2+S2-试验证明：未经活化的ZnS表面吸附黄药可被洗下61.5%；经Cu2+活化后只被洗下26.3%，说明活化后ZnS表面与黄药作用更牢固。硫酸铜具有腐蚀作用，其输送管道一般是铝管，不能用铁管。凡能与S2-作用生成难溶性硫化物，又能与ROCSS-作用生成难溶黄原酸盐，且溶度积小于Zn(ROCSS)2溶度积的重金属离子都可作为ZnS的活化剂，活化顺序是Cu2+，Cu+，Hg+，Hg2+，Pb2+等。61第61页，共82页。2.4.1活化剂2.常用的活化剂（2）碱土金属和部分重金属的阳离子

Ca2+、Mg2+、Fe3+和Ba2+活化石英等硅酸盐矿物，必须能牢固地吸附在被活化矿物表面。（3）可溶性硫化物（解离后能释放出S2-的化合物）Na2S、NaHS、H2S和CaS等，用于活化有色金属氧化矿。Na2S作用具有双重性，取决于其浓度、pH值、接触时间和温度。用量过小，硫化作用不足；用量过大，将与捕收剂离子形成竞争吸附。当要求的Na2S浓度较高时，常在硫化过程中加入FeSO4，H2SO4或(NH4)2SO4等以降低pH值，或者以NaHS代Na2S。（4）无机酸和碱硫酸、苏打、苛性钠等可作为活化剂，其主要作用是清洗矿表氧化膜或粘附的矿泥。62第62页，共82页。2.4.2抑制剂1.抑制机理（1）消除活化离子

Ca2++CO32-→CaCO3↓Cu2++2OH-→Cu(OH)2↓（2）消除矿物表面的活化膜CuS+4CN-→Cu(CN)42-+S2-（3）在矿物表面生成亲水性薄膜HS-在硫化矿表面吸附，形成亲水性的离子吸附膜；水玻璃在水中形成H2SiO3胶粒，在硅酸盐矿表吸附形成亲水性的胶体薄膜重铬酸盐在PbS表面生成形成亲水性的PbCrO4化合物薄膜63第63页，共82页。2.4.2抑制剂2.常用的抑制剂（1）Na2S及其可溶性的硫化物→硫化矿的抑制剂Na2S+H2O→NaOH+NaSHNa2S的抑制作用主要是水解产生的SH-在硫化矿物表面与ROCSS-产生竞争吸附，影响ROCSS-对硫化矿的作用。抑制作用主要取决于Na2S的浓度和矿浆pH值。Na2S易氧化，浓度不易控制，实践中较少单独使用作为硫化矿的选择性抑制剂。目前，Na2S主要用于三种情况：（1）多金属硫化矿混合精矿的脱药；（2）铜-钼分离时抑制黄铜矿，用煤油浮辉钼矿；（3）铜-铅混合精矿的分离。64第64页，共82页。2.4.2抑制剂2.常用抑制剂（2）石灰—黄铁矿的抑制剂

CaO+H2O→Ca(OH)2+热

Ca(OH)2→Ca2++2OH-OH-与ROCSS-在黄铁矿表面产生竞争吸附。OH-在黄铁矿表面吸附形成亲水性Fe(OH)3薄膜，从而抑制FeS2的上浮。用量过大时，将抑制其它硫化矿，如PbS。Ca2+在黄铁矿表面吸附形成CaSO4沉淀也是石灰抑制的另一机理。65第65页，共82页。2.4.2抑制剂2.常用抑制剂（3）氰化物—ZnS、FeS2、FeCuS的抑制剂消除活化离子

CN-+Cu2+→Cu(CN)42-×10-25CN-+H2O→HCN+OH-（应在碱介中使用）吸附在矿表，增加其亲水性。

CN-在FeS2表面吸附，生成亲水性的Fe4[Fe(CN)6]3抑制FeS2。

FeSO4+6CN-→Fe(CN)64-+SO42-×10-42解析矿表已经吸附的捕收剂

ZnS]ZnS+2ROCSS-→ZnS]Zn(ROCSS)2ZnS]Zn(ROCSS)2+4CN-→ZnS]Zn(CN)42-+2ROCSS-可溶性络合物氰化物能溶解金、银等贵金属，有巨毒，应严格保管；废水排放必须符合国家标准。目前倾向于使用无氰或少氰工艺。66第66页，共82页。2.4.2抑制剂2.常用抑制剂（4）ZnSO4•7H2O→ZnS的抑制剂，也可抑制FeS2

碱性条件下具有抑制作用，且矿浆碱性越强，其抑制作用越明显。硫酸锌在水中发生如下反应：ZnSO4＝Zn2++SO42-Zn2++2H2O=Zn(OH)2+2H+Zn(OH)2为两性化合物，溶于酸生成盐：Zn(OH)2+H2SO4＝ZnSO4+2H2OZn(OH)2在碱性介质中，得到HZnO-和ZnO22-。Zn(OH)2+NaOH＝NaHZnO2+H2OZn(OH)2+2NaOH＝Na2ZnO2+2H2O

Zn(OH)2是亲水性胶粒，在矿物表面吸附可增加其亲水性，阻碍颗粒与捕收剂的作用67第67页，共82页。2.4.2抑制剂2.常用抑制剂（4）ZnSO4•7H2O→ZnS的抑制剂，也可抑制FeS2

在碱性矿浆中单独使用，抑制作用较弱。可与氰化物配合使用，比例关系为1:2~1:10，减少氰化物用量，目前少用。较多情况是将硫酸锌与碳酸钠或可与亚硫酸（盐）合用，抑制闪锌矿和黄铁矿。68第68页，共82页。2.4.2抑制剂2.常用抑制剂（5）二氧化物、亚硫酸及其盐类→闪锌矿、硫化铁的抑制剂这类药剂包括SO2、H2SO3、亚硫酸钠和硫代硫酸钠等。以其代替氰化物起抑制作用是目前的研究热点。主要用于以下方面：69第69页，共82页。有的捕收剂无起泡性，但可在气泡表面吸附，并对起泡作用产生影响。烃链R越长，对矿物的捕收能力越强。用Ca2+或Ba2+活化后，可用脂肪酸类捕收剂进行捕收。实际应用中，对硫化矿和有色金属氧化矿浮选，通常不采用此类捕收剂，原因是脉石也会浮起，导致浮选过程失去选择性。Me可以是Na，对应黑药称为钠黑药；气泡运动速度降低，在矿浆中的停留时间增加，可提高矿粒与其碰撞，附着的机率，对浮选有利。但所有脂肪酸的K值几乎都在10-4~10-5左右，其。水玻璃的抑制作用与用量密切相关，用量小时有选择性，用量大则失去选择性。不溶性酯类→重金属硫化矿物2Fe3++2ROCSS-→(ROCSS)2+2Fe2+胺与氨性质相似，其水溶液呈碱性。即捕收性强，则选择性低。1浮选药剂的分类与作用极性基的长度还与极性基的性质相关。但烃基过长，溶解度显著降低，起泡能力反而下降。浮选中气泡应具有的性质：2.4.2抑制剂2.常用抑制剂（5）二氧化物、亚硫酸及其盐类→闪锌矿、硫化铁的抑制剂二氧化硫溶于水生成亚硫酸。亚硫酸在水中分二步解离，溶液中H2SO3、HSO3-和SO32-的浓度，取决于溶液的pH值。抑制机理1：与Cu2+作用形成较为稳定的络合离子；抑制机理2：还原作用降低的Cu2+的浓度；抑制机理3：在矿物表面生成亲水的亚硫酸盐，微溶于水。对于被铜离子强烈活化的闪锌矿，只用亚硫酸盐其抑制效果较差。如果同时添加硫酸锌、硫化钠或氰化物，则能够增强抑制效果。亚硫酸盐和硫代硫酸盐在矿浆中易于氧化生成SO42-而失效。因而，其抑制作用有时间性，通常采用分段添加的方法。70第70页，共82页。2.4.2抑制剂2.常用抑制剂（6）水玻璃硅酸钠的水溶液，分子式Na2O·mSiO2。其中，m称为模数，代表Na2O和SiO2的摩尔比，是非常重要的参数。模数m越大，固体硅酸钠越难溶于水，m为1时常温水即能溶解，m加大时需热水才能溶解，m大于3时，需4个大气压以上的蒸汽才能溶解。实际应用中，水玻璃模数选择2~3。水玻璃是强碱弱酸盐，水解后溶液呈碱性，形成大量SiO32-，HSiO3-以及H