选矿概论授课浮选药剂学时级演示文稿

选矿概论授课浮选药剂学时级演示文稿目前一页\总数五十五页\编于一点优选选矿概论授课浮选药剂学时级目前二页\总数五十五页\编于一点授课对象:2014级采矿工程专业教师:

邹建新教授电话：14489633822017年03月Introductiontomineralprocessing选矿概论目前三页\总数五十五页\编于一点第一节浮选药剂的概念第二节浮选药剂的分类及作用第四节起泡剂第三节捕收剂第十二章

浮选药剂第五节调整剂

目前四页\总数五十五页\编于一点浮选药剂：在矿物浮选中，为了改变矿物表面的物理化学性质，提高或降低矿物的可浮性，以扩大矿浆中各种矿物可浮性的差异，进行有效地分选，所使用的各种无机和有机化合物，称为浮选药剂。第一节浮选药剂的概念目前五页\总数五十五页\编于一点浮选药剂按用途来分，通常分为三类：捕收剂－使目的矿物表面疏水、增加可浮性，使其易于向气泡附着；起泡剂－促使气泡形成，增加分选界面；调整剂（活化剂、抑制剂、介质pH调整剂等）－调整捕收剂的作用及介质条件。第二节浮选药剂的分类及作用目前六页\总数五十五页\编于一点浮选药剂按其用途,基本上可分为五类：

(1)捕收剂；

(2)起泡剂;

(3)活化剂;

(4)抑制剂;

(5)pH调整剂(6)絮凝剂和凝聚剂(7)分散剂调整剂目前七页\总数五十五页\编于一点

凡能选择性地作用于矿物表面,使矿物表面疏水的有机物质,称为捕收剂。﹡工业上适用的优良捕收剂应满足如下要求:(1)来源广,易于制取;(2)价格低,便于使用。即易溶于水,无臭,无毒,成分稳定、不易变质等;(3)捕收作用强,具有足够的活性;(4)有较高的选择性,最好只对某一种矿物具有捕收能力。第三节捕收剂目前八页\总数五十五页\编于一点

按照捕收剂在水中的解离程度分为,非离子型捕收剂(有非极性的烃类油和不溶性的酯类如煤油、柴油等)和杂极性捕收剂（阴离子、阳离子）和两性捕收剂黄药R－OCSS-Na脂肪酸R－COO-H胺类R－NH2(RNH3+)十六烷基醋酸C16H33NHCH2COOH目前九页\总数五十五页\编于一点杂极性的捕收剂一般具有双亲结构：

极性的亲固基能够活泼地与矿物表面发生作用，固着在矿物表面；非极性的烃基（疏水亲油基）：指向水相，使矿物表面的疏水性增强。黄药R－OCSS-Na目前十页\总数五十五页\编于一点

捕收剂的分类见下图:目前十一页\总数五十五页\编于一点硫化矿物捕收剂：亲固基中的亲固原子一般为S，这类药剂对矿物晶格表面有S原子的硫化矿有选择性吸附捕收的作用。异极性捕收剂的疏水基通常为2～6个碳原子的脂肪烃、环烷烃和芳香烃，用R表示。亲固基一般为黄原酸基、二硫代磷酸基和二硫代氨基甲酸基常用的硫化矿捕收剂一硫化矿捕收剂★根据分选矿物类型：非极性矿物捕收剂，硫化矿物捕收剂及氧化矿物捕收剂。目前十二页\总数五十五页\编于一点1黄药（黄原酸盐）学名：烃基二硫代碳酸盐，通式为ROCSSMe，M额为碱金属离子（K或Na）。其结构式为：目前十三页\总数五十五页\编于一点1)黄药的制备

黄药是采用醇、氢氧化钠及二硫化碳制成。常用黄药有C2H5乙黄药、异丙黄药(CH3)2CH丁黄药C4H92)黄药性质淡黄色粉剂，常因含有杂质而颜色较深，相对密度1.3～1.7，具有刺激性臭味,易溶于水.使用时配成1％的溶液；用量50～100g/tROH+NaOH=RONa+H2ORONa+CS2=ROCSSNa目前十四页\总数五十五页\编于一点（1）黄药解离、水解和分解pH愈低，分解越快，为防止黄药失效，常在碱性条件下使用。短链烃黄药比高级烃黄药(长链)分解快。酸性条件下，尽量使用高级黄药。(2)黄药氧化双黄药为黄色油状物，难溶于水。pH升高，逐渐分解为黄药。用于酸性介质中，浮选铜矿浸出液中的沉积铜。双黄药目前十五页\总数五十五页\编于一点使用：为了防止分解，要求将黄药贮存在密闭容器中，避免与潮湿的空气和水接触；注意防火，不应曝晒；不适宜长期存放；配置的黄药溶液不要停置过久，更不能用热水配置。目前十六页\总数五十五页\编于一点（3）黄药捕收机理黄药的亲固基是-OCSS-，它通过二价硫S2-和矿物表面的金属阳离子形成离子键、共价键或金属键，生成不溶性的金属黄原酸盐，使药剂阴离子固着在这类矿物表面。实践证明黄药可以成功地浮选有色金属硫化矿和经硫化的有色金属氧化矿。A方铅矿：捕收在有氧的条件下进行PbS（固）＋2O2PbSO4（固）PbSO4（固）＋2OH-Pb(OH)2（固）+SO42-PbSO4（固）＋CO32-PbCO3（固）+SO42-PbCO3

＋2ROCSS－

Pb(ROCSS)2+CO32-

化学假说、吸附假说(离子吸附,分子吸附)目前十七页\总数五十五页\编于一点（3）黄药捕收机理B黄铁矿化学假说、吸附假说(离子吸附,分子吸附)

从热力学推断，黄药与黄铁矿作用在有氧的情况下，双黄药是稳定产物。电化学反应动力学也显示形成双黄药的快速反应。与方铅矿不同，正常浮选条件下，黄铁矿与黄药反应产物主要是双黄药。同时，黄铁矿表面还有少量黄原酸铁C其他硫化矿目前十八页\总数五十五页\编于一点（4）黄药选择性B碱土金属黄原酸盐易溶，所以黄药对碱土金属(钙、镁、钡）矿物，如萤石CaF、方解石CaCO3、重晶石BaSO4无捕收作用。黄药对矿物的捕收能力与生成的金属黄原酸盐的溶解度大小有关。许多重金属、贵金属离子与黄药生成难溶黄原酸盐，金属黄原酸盐越难溶，溶度积越小，黄药对相应的硫化物捕收剂效果越好。银、汞、金、铋、锑、铜、铅、钴、镍(溶度积均小于10-10)A各金属黄原酸盐难溶的顺序（依次降低）：C黄药不能浮选氧化物、铝硅酸盐，碱土金属的盐类矿物，而这些矿物常是硫化矿的脉石矿物，保证了良好的选择性。锌、铁、锰（溶度积小于10-2

）锌、铁、锰目前十九页\总数五十五页\编于一点(5)黄药的捕收能力随着烃基链加长，捕收能力增强，但烃链过长时，其选择性及溶解性下降。短烃链的黄药，正构体不如异构体，烃链增长到C5以上时，异构体不如正构体。常用的是C2～C5的黄药。目前二十页\总数五十五页\编于一点★

黄药酯

通式：ROCSSR。黄药分子中的碱金属被烃基取代生成黄药酯类，为黄药的衍生物。属于非离子型捕收剂，水中溶解度很小，多呈油状。对铜铅钼等硫化矿的浮选，具有较高的选择性。属于高选择性的捕收剂。

这类捕收剂，具有不易分解，性质稳定、用量少、浮选选择性好、适应酸性强的矿浆等优点，目前国内外十分重视其发展。

黄药酯类药剂多和水溶性捕收剂混合使用，以提高药效、降低用量、改善选择性。常用的黄药酯有：乙黄氰酯、丁黄烯酯。对黄铁矿的捕收能力较弱，和黄药混用较好目前二十一页\总数五十五页\编于一点（1）黑药的组成和性质2.黑药学名：二烃基二硫代磷酸盐R2PO2SSH(Me)其中常用的烃基R为甲酚基或烷氧基，因最早的二甲酚二硫代磷酸为黑色(淡绿色)油状液体而得名“黑药”。Me可以是Na＋、H＋、NH4＋。它是由醇或酚与五硫化二磷反应制成。常用黑药有丁胺黑药，苯胺黑药。目前二十二页\总数五十五页\编于一点黑药与黄药的作用机理相同，因此黄药能捕收的矿物，黑药也可以捕收；但捕收能力弱，相同金属的二烃基二硫代磷酸盐的溶度积较相应的黄原酸盐大，选择性好，几乎不浮黄铁矿,（2）黑药的捕收能力√黑药比黄药稳定，酸性矿浆中不分解，较难氧化，氧化生成双黑药（难溶于水的非离子捕收剂、油状物，性质稳定，可用作硫化矿的捕收剂，也可用于沉积金属的浮选）。黑药有起泡性，一般不用再加起泡剂。用量25~100g/t(RO)2PSSH(RO)2PSS-+H+

目前二十三页\总数五十五页\编于一点3硫氮类（氨基二硫代甲酸盐）

乙硫氮为白色粉剂，因含有少量黄药，工业品为淡黄色，易溶于水，在酸性介质中易分解。乙硫氮也能同重金属生成不溶性沉淀，捕收能力较黄药强，对方铅矿、黄铜矿的捕收能力强，对黄铁矿的捕收能力弱，选择性好，浮选速度快，用量比黄药少。对硫化矿的粗粒连生体有较强的捕收性。用于铜铅硫化矿分选时效果比黄药好。是我国目前应用最广的硫化矿捕收剂之一。二乙氨基二硫代甲酸钠由二乙胺（或二丁胺）与二硫化碳、氢氧化钠反应生成目前二十四页\总数五十五页\编于一点其他的硫化矿捕收剂：硫胺酯：对黄铜矿、辉铜矿和活化的闪锌矿捕收作用好，对黄铁矿无捕收作用。硫脲：白药（二苯基硫脲），对方铅矿捕收高、对黄铁矿捕收差，选择性好，浮选速度慢，生产成本高。硫醇：味臭目前二十五页\总数五十五页\编于一点

根据化学和物理吸附中“相似者相吸的原则”，适合做为氧化矿物的捕收剂，其亲固基团中的亲固原子一般为O、N，这类药剂对矿物晶格表面有O的氧化物矿物有选择性吸附作用，其极性基（亲固基）有：二、非硫化矿物捕收剂磺酸-SO3H胺-NH2羧酸-COOH胂酸-AsO3H2等，以羧酸基（阴离子型）及胺基（阳离子型）为主。非极性基一般为7～20个碳原子的烷烃基和烯烃基。硫酸-SO4H目前二十六页\总数五十五页\编于一点

脂肪酸及其皂类是常用的阴离子型捕收剂。常用来浮选非硫化矿物,分子式：CnH2n+1COOH(Na)(n=5～20)l、肪脂酸及其皂类

高分子的脂肪酸难溶于水使用时，需溶于煤油或其它有机溶剂中，或超声乳化或强烈搅拌。脂肪酸的皂类在水中溶解度较大。

有机酸的捕收能力与与烃链长度有关和烃基的不饱和程度有关。常用为高级不饱和脂肪酸及其皂。

由于分子中羧基的存在，使得亲固基有很大的极性，和水分子的作用极强。它的离子或分子固着于固体表面不足以消除矿物表面的亲水性，烃链12～17时才有足够的捕收能力。目前二十七页\总数五十五页\编于一点☆油酸油酸不易溶解和分散，，实践中常需加溶剂活化，矿浆温度不能低于14，主要用于浮选碱金属的碳酸盐，金属氧化物，重晶石，萤石。目前二十八页\总数五十五页\编于一点

它是脂肪酸和树脂酸的混合物，此外还含有一定数量非酸类的中性物。由碱法造纸的废液经皂化得到。由于含有树脂酸，起泡性强。由于国家对小造纸厂大量关闭，原料来源极大受限，工业应用越来越少。★

塔尔油目前二十九页\总数五十五页\编于一点

是以炼制石油的副产品---石蜡（C15-C40饱和烃）为原料,经氧化,皂化而制得的。其组成大致分为三部分：1)羧酸，其中饱和羧酸占80％，羟基酸占5～10％。2)未被氧化的高级烷烃或煤油;3)不皂化的氧化物，如醇,酮,醛

主要缺点：温度较低时，浮选效果不好，常温需进行乳化。但原料易解决，价格便宜。常与塔尔油混合使用，用于浮选氧化铁、磷酸盐矿及一些稀有金属矿石。☆氧化石蜡皂：目前三十页\总数五十五页\编于一点☆磺酸类

用石油精炼副产物磺化制得的，通常称为石油磺酸；煤油经过磺化得到的烃基磺酸盐，称磺化煤油等。油溶性磺酸盐烃基分子量较大，烃基为烷基时，烃链含碳20个以上，基本上不溶于水，可溶于非极性油中。主要用于浮选氧化铁矿和非金属矿（如萤石和磷灰石等）。水溶性磺酸盐烃基分子量较小，含支链芳香基较多，水溶性好，捕收性不大，可用作起泡剂。与脂肪酸相比，磺酸盐的水溶性较好，耐低温性能好，抗硬水能力强，起泡性能较强。结构通式为RSO3Na,R为烷基、烷基芳基或环烷基。

！！石油磺酸和石油磺酸钠，是在非硫化矿浮选中很有应用前途的药剂目前三十一页\总数五十五页\编于一点§阴离子捕收剂与非硫化矿的捕收作用机理1.由范德华力产生的物理吸附；2.由静电力产生双电层吸附；3.与碱土金属及重金属离子形成难溶化合物，在矿物表面发生化学吸附及表面化学反应。√√★甲苯砷酸、羧肟酸类及硫酸脂类等氧化矿捕收剂目前三十二页\总数五十五页\编于一点§阴离子捕收剂捕收性能及应用

有机酸及其皂的一个重要特征是可与碱土金属Ca、Mg、Ba、Sr等形成难溶性盐。因此，碱土金属阳离子的非硫化物可以用它分选。有机酸也可以和一些有色金属、黑色金属离子，如Pb、Mn、Te等形成难溶性的金属皂。故有机酸及皂可浮选这些金属的非硫化矿。1、含碱土金属阳离子的极性盐类矿物，如方解石、萤石、重晶石、白钨矿(CaWO4)、菱镁矿(MgCO3)、白云石(CaCO3MgCO3)

。一般为碳酸盐和硫酸盐3、氧化矿物，如赤铁矿、氧化锰和菱铁矿等。目前三十三页\总数五十五页\编于一点2胺类捕收剂

胺类捕收剂分子在水中解离出阳离子,阳离子上带有起疏水作用的烃基,因此属于异极性阳离子捕收剂。常用的阳离子捕收剂有8～18碳原子的第一胺及其盐。用的最多的是十二烷基第一胺，在水溶液中解离为,

其水溶液呈碱性,与酸作用生成盐。由于其难溶于水,在使用时需配制成盐酸盐或醋酸盐溶液

RNH2+HCl≒RNH3Cl

RNH2+HAC≒RNH3AC

C12H25NH2+H2O≒C12H25NH3++OH-目前三十四页\总数五十五页\编于一点√使用：主要用于1）硅酸盐和铝硅酸盐矿物，如：石英、长石、云母；2）碳酸盐矿物：如菱锌矿；3）可溶性盐，如钾盐。√捕收原理：1）物理吸附；2）半胶束吸附；3）形成络合物吸附（N原子的孤对电子与氧化矿中的Cu2+、Zn2+、Ca2+、Co2+等金属形成络合物。这些络合物疏水，使亲水的矿物表面疏水）4）静电吸附用量要严格控制，不同矿物在不同的pH下使用，由于矿泥表面带负电可以吸附大量胺盐，浮选前脱泥可改善浮选过程降低药耗。目前三十五页\总数五十五页\编于一点

☆非极性烃类油及其捕收机理非极性烃类油的主要成分是脂肪烃、环烷烃和芳香烃，分子由碳－氢组成。分子结构对称，疏水性强。对呈分子键的，天然疏水性强的矿物吸附性能好。主要用于煤、石墨、辉钼矿等非极性矿物的捕收剂，也用于氧化铁、石英及硫化矿的辅助捕收剂。油滴吸附于矿物表面（层状油膜或油滴状吸附）水吸附于矿物表面，形成水化层！捕收作用：通过矿粒与气泡的附着；提高疏水矿物与气泡附着的牢固度；细粒物料粘附油滴后互相兼并，形成气絮团

三非极性矿物捕收剂目前三十六页\总数五十五页\编于一点1）异极性有机物质，具有双亲结构；其极性亲水基如：OH、NH2、COOH、SO3、SO4，非极性（亲油/气）基-R(脂肪族、芳香族或脂环族）起泡剂会优先自在空气与水界面定向排列

一般为表面活性剂，主要富集于水－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。1、起泡剂结构:-OH(羟基)和醚基,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。-COOH、-NH2（氨基）、-SO3H（磺酸基等）起泡能力强，亲固性强，PH值影响大。第四节起泡剂目前三十七页\总数五十五页\编于一点2）大部分起泡剂是表面活性物质，能够强烈降低水的表面张力。

3）起泡剂应有适当的溶解度。1）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。

2）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。A对矿物无捕收作用。

B对矿浆PH值的变化及矿浆中其它组分有较强的适应性。

C用量少，无毒和不污染环境。3）适当溶解度：（C4～C10脂肪醇，最理想C5～C8）目前三十八页\总数五十五页\编于一点2起泡剂的作用机理及作用

1、降低气液界面的张力，改盖气泡的分散度。在充气量一定,气泡直径越小,气液分选界面面积越大,气泡在分选空间内分散度越高,增加碰撞概率,对分选有利。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。

气泡在受到外力作用时,局部变形，表面积增大,变形区起泡剂浓度降低，张力增大,使气泡恢复原形。4、降低气泡在矿浆中的升浮速度。

1）单纯起泡剂的作用机理气泡形状及大小的改变、水偶极吸引作用气泡破灭的原因：重力脱水、蒸发、毛细管压力、表面张力目前三十九页\总数五十五页\编于一点2起泡剂的作用机理及作用

杂极性表面活性剂，可以在气－液界面吸附浓集，降低气－液界面张力，使气泡体系能量降低，促使空气扩散，生成直径小的气泡，起泡剂在界面上定向排列，以极性基指向水相，非极性基指向气，极性端发生水化作用，阻碍气泡的兼并，同时增加气泡抗变形能力，增加机械强度和稳定性。降低气泡的运动速度，增加气泡在水中的停留时间。2）起泡剂与捕收剂的共吸附作用1）单纯起泡剂的作用机理三相泡沫（矿化气泡）较两相泡沫稳定：装甲、共吸附目前四十页\总数五十五页\编于一点2）增加气泡稳定性，降低脱落几率；作用：1）增大气泡与矿粒碰撞机率；3）形成稳定的泡沫层；4）形成大小、寿命适宜的气泡，增加二次富集作用；目前四十一页\总数五十五页\编于一点1）松油

松油是浮选实践中应用得比较广泛的一种起泡剂.它是由松树的的根、枝、茎干馏所得,其主要成分为醇C10H17OH。

松油为黄色油状液体,比重为0.9～0.95,起泡性能强,一般无捕收能力,用量约为10～60克/吨。

2）二号浮选油

松醇油，以松节油为原料，硫酸作催化剂，平平加为乳化剂，发生水解制成的。

3）脂肪醇：如甲基异丁基甲醇MIBC3、几种常用起泡剂目前四十二页\总数五十五页\编于一点一抑制剂常见的有石灰（可用于抑制黄铁矿），氰化物（抑制闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿），硫酸锌（抑制闪锌矿），二氧化硫、亚硫酸及其钠盐（主要用于抑制闪锌矿、黄铁矿等），重铬酸钾（用于抑制方铅矿、重晶石），硫化钠（用于抑制硫化矿物），水玻璃（抑制石英及硅酸盐脉石矿物），利用淀粉（石英浮选时，抑制赤铁矿）、纤维素（抑制赤铁矿和含钙镁的碱金属脉石）、单宁(抑制含钙镁的矿物)。用于削弱捕收剂与某些矿物表面作用的活化因素或在矿物表面形成亲水性薄膜,从而降低与恶化矿物的可浮性的药剂。第五节调整剂

目前四十三页\总数五十五页\编于一点1、石灰

石灰CaO有强烈的吸水性,与水作用生成消石灰Ca(OH)2，它是黄铁矿、磁黄铁矿(Fe1-xSx)等硫化铁矿物廉价而有效的抑制剂。抑制黄铁矿时在矿物表面生成亲水性Fe(OH)3薄膜，增加了表面亲水性。CaO可以调节矿浆pH值。

注意问题：使用脂肪酸捕收剂不能采用石灰。(形成溶解度很低的脂肪酸钙，消耗大量脂肪酸，并使选择性变坏)目前四十四页\总数五十五页\编于一点2、氰化钾（钠）NaCN、KCN是有色金属硫化矿物有效的抑制剂,使用时配置成1％～2％的水溶液使用。起抑制作用的主要是水解后生成的CN－,有抑制作用。在生产实践中多用于抑制闪锌矿、黄铁矿，用量过大时，也抑制黄铜矿。

NaCN（KCN）能够沉淀矿浆中的有害离子Cu2＋，Fe2＋，消除离子对浮选的影响，但抑制效果变坏。1)在碱性条件下使用2)含有金银贵金属时，最好不使用氰化物。目前四十五页\总数五十五页\编于一点3硫酸锌(ZnSO4·7H2O)

硫酸锌纯品为白色晶体，易溶于水。在碱性矿浆中，使用,是闪锌矿的抑制剂，碱性越高，抑制作用越明显。ZnSO4＝Zn2＋＋SO42－Zn2＋＋2H2O＝Zn(OH)2+2H+Zn(OH)2为两性化合物，溶于酸生成盐，在碱性介质中，得到HZnO2－和ZnO22－，他们吸附于矿物表面，增加了矿物表面的亲水性。硫酸锌单独使用时效果不好，通常与氰化物、硫化钠等配合使用，加强对闪锌矿的抑制硫酸锌+氰化物配合抑制硫化矿的顺序是：闪锌矿、黄铁矿、黄铜矿、白铁矿、斑铜矿目前四十六页\总数五十五页\编于一点4、重铬酸钾难溶亲水矿浆pH保持在7.4~8之间重铬酸钾在酸性介质中为强氧化剂，在弱碱性矿浆中生成铬酸根Cr2-O4俗称红矾,是红色或橙红色片状物或晶体。重铬酸钾是方铅矿有效抑制剂，对黄铁矿也有抑制作用。主要用于铜铅混合精矿分选时抑制铅浮铜，由于重铬酸钾对环境有污染，近年有淘汰的趋势。其抑制机理为：目前四十七页\总数五十五页\编于一点

硫化钠的抑制机理是由于水解产生的HS-，HS-一方面排挤吸附在矿物表面的黄药，同时本身吸附于矿物表面，使矿物亲水。硫化钠是大多数硫化矿物的抑制剂。硫化钠抑制硫化矿的递减顺序是：方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、班铜矿、黄铁矿、辉铜矿5、硫化钠Na2S+H2O==Na2++2OH-+H2SH2S==H++HS-HS-==H++S-常用于辉钼矿浮选时抑制硫化矿目前四十八页\总数五十五页\编于一点6水玻璃（Na2O·mSiO4）水玻璃是石英、硅酸盐、铝硅酸盐矿物等非硫化矿物浮选时使用的抑制剂。7有机抑制剂：分子中带有数量较多的极性基（羟基、羧基、胺基等），且极性基分布于整个分子中；同时其分子量比较大，分子较粗。当分子中的某些极性基与矿物表面发生亲固后，分子中其余的极性基朝外，使固体表面亲水性提高。产生抑制作用包括淀粉、单宁、纤维素衍生物等，用于滑石、方解石、石墨等的抑制。模数：m=2~3目前四十九页\总数五十五页\编于一点二活化剂

活化剂是能增强矿物表面对捕收剂捕收能力的药剂，使矿物的浮游活性提高。1、各