浮选药剂安徽理工课件

第二章浮选药剂

1.浮选药剂的分类与性质(1)捕收剂能选择性地作用于矿物表面并使其疏水的有机物质称为捕收剂。捕收剂作用于矿物—水界面，通过提高矿物的疏水性，使矿粒能更牢固地附着于气泡而上浮。(2)起泡剂为表面活性物质，主要富集在水—气界面，促使空气在矿浆中弥散成小气泡，防止气泡兼并，并提高气泡在矿化和上浮过程中的稳定性，保证矿化气泡上浮后形成泡沫层刮出。2.1浮选药剂的分类与性质

（3）调整剂：用于调整其他药剂（主要是捕收剂）与矿物表面的作用，调整矿浆的性质，提高浮选过程选择性。调整剂的种类较多，可细分为四种：活化剂—能促进捕收剂与矿物的作用，从而提高矿物可浮性的药剂（多为无机盐），这种作用称活化作用。抑制剂—与活化剂相反，能削弱捕收剂与矿物的作用，从而降低矿物可浮性的药剂（各种无机盐及一些有机化合物），这种作用称为抑制作用。介质pH调整剂—主要是调整矿浆的性质，形成对某些矿物浮选有利、而对另一些矿物浮选不利的介质性质，例如用它调整矿浆的离子组成、改变矿浆的ｐH值、调整可溶性盐的浓度等。分散剂与絮凝剂—调整矿浆中细泥的分散、团聚与絮凝。2.2捕收剂

2.2.1捕收剂的分类与结构

捕收剂按其在水中解离程度分成两大类：非离子型捕收剂和离子型捕收剂。非离子型捕收剂主要是非极性烃类油和不溶性的酯类。离子型捕收剂的分子结构中一般有两个基团：极性基和非极性基。这类捕收剂也称杂极性或复极性药剂。1.非极性烃类油特性

非极性烃类油具有如下特点：①分子结构对称，无永久偶极，分子内部的原子以共价键结合，电子共有，而且不能转移到其他原子上。②化学活性差，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。③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。④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。⑤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。

非极性烃类油主要有两方面来源：①石油工业产品。如煤油、轻柴油等；②其他工业副产品。

2.非极性烃类油与矿物表面的作用机理非极性烃类油能否吸附到矿物表面并起作用，主要取决于它们与水和矿物表面作用力的大小。(1)非极性烃类油与水之间的作用非极性烃类油的主要成分为脂肪烃、环烷烃和芳香烃，其分子都是由碳和氢原子组成，原子之间以非极性的碳—碳键和弱极性的碳—氢键结合，属于非极性分子。分子之间由色散力聚集在一起。而水分子是强极性分子，水分子与非极性烃类油分子之间的作用力为诱导力和色散力，并以色散力为主。水分子由于是强偶极子，有极强的定向力、诱导力，并且以定向力为主，加上水分子之间的氢键缔合作用，水分子本身之间的吸引力比油水之间作用力大，所以，油不溶于水，有很好的疏水性，非极性烃类油在水中只能以油滴状态存在。3.非极性烃类油的捕收作用

非极性烃类油的捕收作用主要表现在三个方面：①非极性烃类油可以提高疏水性矿物和气泡的附着。由于非极性烃类油在矿物表面展开，增加矿物表面的疏水程度，削弱其水化作用，使矿粒与气泡碰撞时，水化膜易破裂，附着过程易进行。②非极性烃类油可有效提高疏水性矿粒在气泡上附着的牢固程度。原因是由于非极性烃类油能沿着三相接触周边富集，形成三相接触油环。③细粒的物料表面粘附油滴后互相兼并，还可以形成气絮团。4.非极性烃类油中杂极性物质的其他作用

非极性烃类油组成中，除非极性组分外，还有少量的非烃杂质。例如，吡啶、喹啉、吡咯、酚、酸、醇脂和羰基化合物等杂极性物质。1杂极性成分捕收作用。2杂极性成分起泡作用。3杂极性成分乳化作用。

5.非极性烃类油组成对捕收作用的影响

非极性烃类油的捕收性能与其化学组成关系密切，而其组成又随产地、加工方法、馏分温度的不同有较大差异。经长期实际使用及研究表明，非极性烃类油各组分的捕收作用（活性）按下列顺序递减：芳烃＞烯烃＞异构烷烃＞环烷烃＞正构烷烃②轻柴油和页岩柴油——柴油是目前最广泛使用的非极性烃类油捕收剂。轻柴油可分为催化柴油、直馏柴油、热裂化柴油和焦化柴油等，密度0.74~0.95g/cm3。轻柴油碳链为15～18个碳，分馏温度约165～365℃。轻柴油具有馏分重、密度高、粘度大、在水中分散的油珠尺寸大、在煤表面展开速度慢等特点，但疏水性强，被表面孔隙吸收的数量少，轻柴油用量通常为1～3kg/(t煤泥)。7.提高非极性烃类油浮选活性的途径

①辐射化学作用②磁场处理③电化学处理④烃类催化氧化法

8.煤泥浮选新型药剂的研究和发展①煤泥浮选促进剂(promotor)②复合浮选药剂——复合浮选药剂，即兼具捕收、起泡两种性能的药剂。1.黄药

(1)黄药的名称、组成和结构黄药学名黄原酸盐。按化学组成也称为烃基二硫代碳酸盐。黄药的一般化学组成与结构式如下：ORCSSMe如图烃基为烷烃基及黄药亲固基结构(2)黄药的性质

①物理性质——常温下是黄色粉末状固体，常因杂质的存在而使颜色稍深。有刺激性臭味，有毒，可燃，易溶于水、丙酮和醇。②稳定性——黄药是一种不稳定的化合物，遇热分解，遇水或酸也可分解③氧化性——黄药本身是强还原剂，易于氧化④捕收性——主要取决于烃基长度和烃基结构。通常，捕收性越强时选择性越差。(3)黄药的捕收性能及其应用黄药对矿物的捕收能力与生成的金属黄酸盐的溶解度大小有关。黄药和重金属阳离子可生成难溶性化合物,黄药和碱土金属离子不能生成难溶性化合物，故黄药不能浮选含碱土金属的矿物。

黄药与矿物表面金属离子能否生成不溶性的金属黄原酸盐主要取决于生成产物的溶度积大小，如果生成的黄原酸盐溶度积大，则不利于离子交换吸附的进行，黄药对这类矿物不易进行捕收；反之，生成的黄原酸盐溶度积越小，离子交换吸附越容易进行，黄药对其捕收效果越好。因此，可根据各种金属黄原酸盐溶度积大小，定性判断相应硫化矿物的可浮性。②双黄药见解

用电化学方法对黄药与硫化矿的作用研究后，黄药对硫化矿的捕收作用是由于黄药经氧化后生成双黄原，双黄原具有疏水作用，吸附在硫化矿物的表面，从而使矿物表面疏水。双黄药见解和化学吸附说同样认为，必须有氧存在时黄药才能浮选硫化矿。黄药阴离子在矿物表面产生的反应为：2ROCSS-+12O2+2H≒(ROCSS)2+H2O

③共吸附

用电化学方法研究方铅矿与黄药的作用后，矿物表面仅有黄原酸铅或双黄药时都不能使方铅矿很好浮选，只有这两种产物并存时，才能使矿物表面具有足够的疏水性。而且，两种产物应有一最佳比例。有人认为，为了保证方铅矿、黄铜矿、黄铁矿的有效浮选，双黄原的吸附量应占总吸附量的10%～30％；而有人对黄药在方铅矿表面吸附的测定表明，双黄原的吸附量可占总量的50％左右，此时可得到最理想的分选效果。应用有机溶剂萃取与红外光谱分析方法相结合，对16种硫化矿和6种黄药进行作用后的产物研究后指出，上述三种情况均存在。在一些矿物表面生成的是双黄原，在另一些矿物表面生成的是金属黄原酸盐，还有一些矿物表面既有双黄原，又有金属黄原酸盐。2.2.4有机酸类捕收剂

有机酸也称烃基酸。它是浮选氧化矿物的阴离子捕收剂。品种很多，按亲固基的组成和结构，有以下五种：①羧酸及其皂——组成为RCOOH(Na、K)。R为烃基，一般为C12~C17。②烃基磺酸盐——RSO3H(Na、K)。③烃基硫酸盐——RSO4H(Na、K)。④胂酸——如甲苯胂酸：CH3(C6H4)AsO3H2。⑤烃肟酸——如烃肟酸钠：CROHNONa。1.脂肪酸及其皂的组成和性质

脂肪酸的组成为RCOOH，分子中氢被Na或K取代就成为皂。R一般为直链的饱和或不饱和烃。选矿上应用的脂肪酸一般为饱和或不饱和的一元酸。脂肪酸的亲固基为COO－基。脂肪酸是一种弱酸，在水溶液中可以解离为羧酸阴离子和氢离子：RCOOH＝RCOO-＋H+1.非极性基对起泡性能的影响

不同系列的表面活性物质，烃基每增加一个碳原子，表面活性可以增大3.14倍。表面活性越大，起泡能力越强。所以起泡剂非极性基越长，起泡能力就应越强。但非极性基过长，溶解度会显著降低，反而会使起泡能力下降。2.极性基对起泡性能的影响

实际使用的起泡剂极性基有以下几种：—O—、—OH、—COOH、CO、—NH2、—SO4H、—SO3H。极性基的结构和数量影响起泡剂的物理性质和化学性质，对起泡剂性能有很大影响。3.对起泡剂的要求

具有起泡性质的物质很多，如醇类、酚类、酮类、醛类、醚类及酯类等。但作为浮选用的起泡剂，对其还有特殊要求：①用量低，能形成量多、分布匀、大小合适、韧性适当和粘度不大的气泡。②有良好的流动性、适当的水溶性，无毒，无臭，无腐蚀，易使用。③无捕收性，对矿浆pH值及各组分有较好的适应性。2.3.2起泡剂的作用1.使空气在矿浆中分散成小气泡，并防止气泡兼并2.增大气泡机械强度，提高气泡的稳定性3.降低气泡的运动速度，增加气泡在矿浆中停留时间2.3.3起泡剂作用机理1.单纯起泡剂的作用机理起泡剂多数是杂极性表面活性剂，可以在气—液界面吸附浓集，降低气—液表面能，使气泡体系能量降低，促使空气分散，生成直径较小的气泡，并能在相界面上进行定向排列，以其极性端指向水，非极性端指向气。由于极性端和水分子发生作用，在气泡表面形成一层水化层，阻碍了气泡的兼并，同时还可增加气泡抗变形及破裂的能力2.起泡剂与捕收剂的共吸附作用一些捕收剂本身虽没有起泡作用，但能够在气泡表面吸附，对起泡剂的起泡作用产生影响。如黄药本身是捕收剂，无起泡能力，但若与醇一起使用，就会提高醇类的起泡能力，且高级黄药的影响比低级黄药要大，这种现象称为共吸附。捕收剂与起泡剂不仅在气泡表面产生共吸附现象，而且也在矿物表面产生共吸附。当矿粒与气泡碰撞时，起泡剂与捕收剂由于在界面上共吸附而产生互相穿插，使气泡与矿物固着稳定。

2.3.4常用起泡剂1.天然起泡剂该类起泡剂是由林木直接蒸馏和加工后的产品。①松油——是最早的天然起泡剂，主要成分为α萜烯醇（C10H17OH）松油为淡黄色或棕色液体，密度0.9~0.95g/cm3，起泡能力较强，一般无捕收性。用量一般为10～60g/(t原矿)。②2号油——亦称松醇油，是我国选矿厂应用最广泛的一种起泡剂。占起泡剂总用量的95％以上。2号油以松节油为原料，经水合反应制得，为淡黄色油状液体，密度0.9~0.91g/cm3。主要成分为α萜烯醇③樟脑油④桉叶油2.工业副产品起泡剂该类起泡剂主要用于选煤厂。①杂醇②仲辛醇③杂醇油④混合醇⑤酯油3.人工合成起泡剂①醚醇类起泡剂——是由石化产品合成的新型起泡剂，也称醚醇油。②醚类起泡剂③甲基异丁基甲醇——亦称甲基戊醇，代号MIBC