华北理工选矿学教案03浮选-4起泡剂及调整剂

PAGE课程名称：《浮选》第4讲次摘要授课题目（章、节）第二章浮选药剂第三节起泡剂第四节调整剂本讲目的要求及重点难点：【目的要求】使同学们了解起泡剂的分类及作用机理、调整剂的分类及作用机理。【重点】起泡剂作用机理、调整剂的作用机理【难点】起泡剂的作用机理、调整剂的作用机理内容【本讲课程的引入】浮选药剂的作用：改变浮选过程中相界面的性质，调节矿物的可浮性，调整矿浆的浮选性质，改善气泡的质量，提高气泡矿化过程的选择性和浮选速度。【本讲课程的内容】第三节起泡剂一、浮选对起泡剂的要求及其分类1．浮选泡沫及起泡剂的概念：在异极性表面活性物质存在的纯水，矿浆中充气形成细小和比较坚韧的气泡或泡沫，气泡上浮到水面形成具有一定稳定性的细小气泡聚集层，此层为泡沫层。两相泡沫：由气、液两相形成的泡沫。三相泡沫：由气、液、固三相形成的泡沫，或称矿化泡沫（矿化气泡）。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。种类（具有起泡性能）：醇、酚、酮、醛、醚、酯、酸等有机异极性表面活性物质。2．对起泡剂的要求及其应具备的条件（1）起泡剂一般应是具有适宜结构的有机异极性表面活性物质，起泡性能决定于极性基和非极性烃基的性质。a极性基：最好：-OH(羟基)、醚基,两类极性基是理想的极性基团水化作用强,无捕收作用,PH值影响小。其它，-COOH、-NH2（氨基）、-SO3H（磺酸基等）起泡能力强，亲固性强，PH值影响大。b非极性基：起泡剂是以整个分子发挥起泡作用的。理论上非极性基可由任何一种类型的烃基构成，但烃基长度、分子量、结构类型属性对起泡性能均有影响。c极性基、非极性基与起泡性能的关系（后一节讲述）。（2）在矿浆中要有适当的溶解度。a溶解度大：在气液界面吸附少，甚至不具有起泡性能，起泡速度快，气泡脆，泡沫层结构疏松，用量大，H3COH、H3CH2COH。b溶解度小：滞留矿浆表面，起泡速度慢，泡沫结构致密，气泡寿命长，浮选过程难以控制。c适当溶解度：C4～C10脂肪醇，最理想C5～C8。（3）对矿物无捕收作用。（4）对矿浆PH值的变化及矿浆中其它组分有较强的适应性。（5）用量少，无毒和不污染环境。3．起泡剂的分类（1）根据药剂来源分类：A、天然产物提取：松油，樟脑油；B、煤焦工业副产品提取：甲醇，吡啶；C、人工合成：醇，醚，醇醚类。（2）根据分子结构特点分类：A、非离子性（醇、醚醇、醚类、酯类）；B、离子型（酚类、重吡啶、烃基磺酸（硫酸）盐、羧酸及其皂类、胺类）。二、起泡剂的作用及作用机理1．降低气液界面的张力，改善气泡的分散度。2．阻碍或减轻气泡的相互兼并（灭）。3、增大气泡的机械强度，提高气泡的稳定性。4、降低气泡在矿浆中的升浮速度。三、起泡剂的作用形成1．单纯起泡剂的作用；2．起泡剂与捕收剂的共吸附作用。四、泡沫层的稳定性1．两相泡沫层的不稳定性2．三相泡沫的稳定性（1）矿粒的装甲作用；（2）药剂作用，起泡剂与捕收的共吸附作用；（3）矿粒形状及大小的影响。3．二次富集作用五、起泡剂的组成与结构对起泡性能的影响1．极性基对起泡性能的影响（1）影响溶解度；（2）影响解离度；（3）水化作用的影响。2．非极性基对起泡性能的影响（1）碳链长度；（2）非极性基性质，结构性质，饱和程度，链的形式。六、常用起泡剂（自学）第四节调整剂一、调整剂的作用与分类1.作用与意义（1）提高矿物与捕收剂相互作用的选择性和改善矿浆的浮选性质。机理：调节和控制捕收剂与矿物作用时，加强或削弱捕收剂对矿物的作用，从而提高或降低矿物的可浮性，改善浮选过程的选择性。捕收剂的作用：提高矿物的疏水性。使用调整剂的原因：A、多种有用矿物共生（伴生），且可浮性接近，使用调整剂提高选择性。浮选的原则：一、优先浮选：抑制浮选活化浮选；二、混合浮选：浮选抑制浮选。B、矿物活化后捕收浮选。C、浮选特定条件限制：例如：PH值的影响。（2）调整剂对浮选泡沫的调节和影响：A、调整剂影响气泡的弥散和气泡强度。例如松油起泡剂，在CuSO4、Na2S、NaCN等调节作用下，泡沫层厚度会降低，而特定起泡剂在特定调整剂作用下可延长气泡寿命。B、液气界面上的调整剂胶粒影响浮选活性。规律：微细胶粒粘附在气泡表面局部地区可活化浮选过程，增长过大的胶粒会抑制浮选过程。原因：微细胶粒促使矿粒与气泡层水化层的破裂，在夹缝中排挤水分子，加速水化层的薄化和破裂，过大胶粒占据气泡表面，使气泡“装甲”化，阻碍矿粒与气泡的接触和粘附。应用：控制胶粒的增长速度。C、调整剂对矿粒向气泡粘附速度的影响。活化剂能缩短矿粒向气泡粘附时间（接触薄化破裂附着），抑制剂能延长矿粒向气泡粘附时间。酸碱也影响某些矿物向气泡附着的粘附时间。2.主要作用方式（1）直接在矿物表面发生作用。A、调整剂以离子、分子或胶粒状态作用于矿物表面，或发生竞争吸附以增强或削弱捕收剂与矿物表面的相互作用。B、调节矿物表面的溶解，以增强或减少矿物表面对捕收剂吸附的活性质点数，促使捕收剂在矿物表面吸附或从表面解吸。（2）在矿浆中发生作用。作用：调节离子组成或介质的PH值。A、生成难溶盐沉淀或形成稳定的络合物，以消除或降低难溶离子对浮选的不良影响。B、吸附容量大的物质对矿浆中有害离子的吸附。C、调节矿浆的PH值。对浮选过程带来多方面的的影响。3.调整剂的分类（按作用分类）（1）抑制剂：削弱或破坏捕收剂与矿物相互作用的一大类调整剂。常用：石灰、水玻璃、硫化钠、氰化钠。（2）活化剂：促使捕收剂与矿物相互作用的一类调整剂。常用：硫酸钙、氯化钙、氯化铂、酸、碱。（3）PH调整剂：调节矿浆酸碱度的一类药剂。常用：无机酸、碱。（4）分散剂与絮凝剂：说明：相对性、多重性。二、抑制作用与无机抑制剂1.抑制剂作用（1）作用和意义：破坏和削弱矿物对捕收剂的吸附，增强矿物表面的亲水性，从而降低矿物可浮性的作用抑制作用。具有抑制作用的药剂抑制剂无机、有机抑制剂。意义：改善捕收剂的作用，提高选择性。对工业原料的品种和精矿的质量要求越来越高，而选择难选矿和复杂多金属矿石日趋增多，以及矿物储量减少，开采方式的变化等因素的影响，在研究开发各种对矿物具有高选择性作用的捕收剂外，应对抑制剂的研究和应用提高重视，以指导生产实践。（2）抑制作用方式和具体作用形式：A、在矿物表面形成亲水膜或胶粒。其次与捕收剂在矿物表面发生竞争吸附，相互排挤，使捕收剂从矿物表面解吸或阻碍捕收剂的作用吸附，两者可能同时发生。B、溶去矿物表面由捕收剂所形成的疏水性覆盖膜。C、溶去易与捕收剂作用的矿物表面活性质点或活化膜。D、除去矿浆中的活化离子。说明：方式多样性，作用的多样性。2.对抑制剂的基本要求：（1）高度的选择性；（2）抑制作用易于消除；（3）与捕收剂无化学反应；（4）价廉易得，经济实用，无毒，低毒不污染环境。3.常用抑制剂（自学）。三、活化作用与活化剂1.活化作用（1）作用与意义：活化作用：能促进和增强矿物与捕收剂的相互作用，提高矿物的可浮性。这种药剂活化剂。适用情况：A、目的矿物与捕收剂作用活性不强。“促进”B、工艺过程的需要，活化受抑制对象。“复活”意义：同抑制剂一样，对实现各种矿物的有效分离和促进浮选技术的发展均有着重要意义。（2）自发的活化作用矿物在矿床内或在开采磨矿和选别作业中，由于与矿物溶性的相互作用，自发的发生活化作用。例如：氧化，浮选用水。性质：A、不可预知性；B、不可控制性；C、对浮选过程有害有利。（3）有目的的活化作用根据目的矿物与捕收剂活性不强，甚至于不发生作用，可有目的的加入某种活化剂，使其活化的活化作用。A、预先活化，选前活化处理，捕收。B、硫化作用对特定有色金属氧化矿物的预先活化作用。用可溶性硫化物（硫化钠）活化，在目的矿物表面形成与捕收剂（黄药）作用的金属硫化物薄膜。C、复活作用活化受抑制矿物表面。（4）活化方式A、溶去矿物表面的抑制剂膜，污染物或溶蚀矿物晶格框架以露出新鲜表面或活性质点。B、在矿物表面形成难溶且有利于捕收剂作用的活化膜。C、活化离子在矿物表面吸附，形成或增强了矿物表面与捕收剂作用的性质点。D、改变矿浆中的离子组成。降低有害离子的浓度，消除有害影响。发挥捕收剂的浮选活性。离子组成的影响复杂，具体情况具体分析。E、加入矿物晶格降低矿物的溶解度。四、矿浆PH值与PH值调节剂1.矿浆自然的PH值及PH调整剂的作用：（1）自然PH值：未加入任何浮选药剂时矿物悬浮液的酸碱度。原因：各种矿物的细小颗粒在水溶液中部分水解时，产生H+或OH-离子的能力不同，或从溶液中吸附H+或OH-离子能力的差别，存在自然PH值。影响：①浮选工艺要求PH值；②过程的连续性。（2）PH值调整剂的作用与意义：A、直接或间接地影响矿物的可浮性；B、影响药剂的浮选活性；C、影响矿浆中的离子组成；D、影响矿浆矿泥的分散和凝聚。2.对浮选过程的影响：（1）可浮性的影响：A、电性；B、矿浆的条件，分选条件；C、促进活化膜的形成。总体：影响矿物表面的离解或吸附性质进而影响表面电性；影响矿物表面吸附物的组分与结构，进而影响表面的亲疏水总效应。（2）对