浮選藥劑安徽理工課件

第二章浮選藥劑

1.浮選藥劑的分類(lèi)與性質(zhì)(1)捕收劑能選擇性地作用于礦物表面并使其疏水的有機(jī)物質(zhì)稱(chēng)為捕收劑。捕收劑作用于礦物—水界面，通過(guò)提高礦物的疏水性，使礦粒能更牢固地附著于氣泡而上浮。(2)起泡劑為表面活性物質(zhì)，主要富集在水—?dú)饨缑?，促使空氣在礦漿中彌散成小氣泡，防止氣泡兼并，并提高氣泡在礦化和上浮過(guò)程中的穩(wěn)定性，保證礦化氣泡上浮后形成泡沫層刮出。2.1浮選藥劑的分類(lèi)與性質(zhì)

（3）調(diào)整劑：用于調(diào)整其他藥劑（主要是捕收劑）與礦物表面的作用，調(diào)整礦漿的性質(zhì)，提高浮選過(guò)程選擇性。調(diào)整劑的種類(lèi)較多，可細(xì)分為四種：活化劑—能促進(jìn)捕收劑與礦物的作用，從而提高礦物可浮性的藥劑（多為無(wú)機(jī)鹽），這種作用稱(chēng)活化作用。抑制劑—與活化劑相反，能削弱捕收劑與礦物的作用，從而降低礦物可浮性的藥劑（各種無(wú)機(jī)鹽及一些有機(jī)化合物），這種作用稱(chēng)為抑制作用。介質(zhì)pH調(diào)整劑—主要是調(diào)整礦漿的性質(zhì)，形成對(duì)某些礦物浮選有利、而對(duì)另一些礦物浮選不利的介質(zhì)性質(zhì)，例如用它調(diào)整礦漿的離子組成、改變礦漿的ｐH值、調(diào)整可溶性鹽的濃度等。分散劑與絮凝劑—調(diào)整礦漿中細(xì)泥的分散、團(tuán)聚與絮凝。2.2捕收劑

2.2.1捕收劑的分類(lèi)與結(jié)構(gòu)

捕收劑按其在水中解離程度分成兩大類(lèi)：非離子型捕收劑和離子型捕收劑。非離子型捕收劑主要是非極性烴類(lèi)油和不溶性的酯類(lèi)。離子型捕收劑的分子結(jié)構(gòu)中一般有兩個(gè)基團(tuán)：極性基和非極性基。這類(lèi)捕收劑也稱(chēng)雜極性或復(fù)極性藥劑。1.非極性烴類(lèi)油特性

非極性烴類(lèi)油具有如下特點(diǎn)：①分子結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，無(wú)永久偶極，分子內(nèi)部的原子以共價(jià)鍵結(jié)合，電子共有，而且不能轉(zhuǎn)移到其他原子上。②化學(xué)活性差，在水中不解離成離子、溶解度小、疏水性強(qiáng)，對(duì)呈分子鍵的、天然疏水性強(qiáng)的礦物表面具有良好的吸附性能。③礦物表面疏水性越好，在其表面的吸附量越多；吸附時(shí)，與礦物表面不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，只能以物理吸附的形式固著到礦物的表面。④由于只能以物理吸附的形式吸附到礦物表面上，烴類(lèi)油只能作為天然可浮性較好的礦物的捕收劑。⑤因其難溶于水，實(shí)際上是以油滴形式存在于水中，故其用量較大。

非極性烴類(lèi)油主要有兩方面來(lái)源：①石油工業(yè)產(chǎn)品。如煤油、輕柴油等；②其他工業(yè)副產(chǎn)品。

2.非極性烴類(lèi)油與礦物表面的作用機(jī)理非極性烴類(lèi)油能否吸附到礦物表面并起作用，主要取決于它們與水和礦物表面作用力的大小。(1)非極性烴類(lèi)油與水之間的作用非極性烴類(lèi)油的主要成分為脂肪烴、環(huán)烷烴和芳香烴，其分子都是由碳和氫原子組成，原子之間以非極性的碳—碳鍵和弱極性的碳—?dú)滏I結(jié)合，屬于非極性分子。分子之間由色散力聚集在一起。而水分子是強(qiáng)極性分子，水分子與非極性烴類(lèi)油分子之間的作用力為誘導(dǎo)力和色散力，并以色散力為主。水分子由于是強(qiáng)偶極子，有極強(qiáng)的定向力、誘導(dǎo)力，并且以定向力為主，加上水分子之間的氫鍵締合作用，水分子本身之間的吸引力比油水之間作用力大，所以，油不溶于水，有很好的疏水性，非極性烴類(lèi)油在水中只能以油滴狀態(tài)存在。3.非極性烴類(lèi)油的捕收作用

非極性烴類(lèi)油的捕收作用主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：①非極性烴類(lèi)油可以提高疏水性礦物和氣泡的附著。由于非極性烴類(lèi)油在礦物表面展開(kāi)，增加礦物表面的疏水程度，削弱其水化作用，使礦粒與氣泡碰撞時(shí)，水化膜易破裂，附著過(guò)程易進(jìn)行。②非極性烴類(lèi)油可有效提高疏水性礦粒在氣泡上附著的牢固程度。原因是由于非極性烴類(lèi)油能沿著三相接觸周邊富集，形成三相接觸油環(huán)。③細(xì)粒的物料表面粘附油滴后互相兼并，還可以形成氣絮團(tuán)。4.非極性烴類(lèi)油中雜極性物質(zhì)的其他作用

非極性烴類(lèi)油組成中，除非極性組分外，還有少量的非烴雜質(zhì)。例如，吡啶、喹啉、吡咯、酚、酸、醇脂和羰基化合物等雜極性物質(zhì)。1雜極性成分捕收作用。2雜極性成分起泡作用。3雜極性成分乳化作用。

5.非極性烴類(lèi)油組成對(duì)捕收作用的影響

非極性烴類(lèi)油的捕收性能與其化學(xué)組成關(guān)系密切，而其組成又隨產(chǎn)地、加工方法、餾分溫度的不同有較大差異。經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)際使用及研究表明，非極性烴類(lèi)油各組分的捕收作用（活性）按下列順序遞減：芳烴＞烯烴＞異構(gòu)烷烴＞環(huán)烷烴＞正構(gòu)烷烴②輕柴油和頁(yè)巖柴油——柴油是目前最廣泛使用的非極性烴類(lèi)油捕收劑。輕柴油可分為催化柴油、直餾柴油、熱裂化柴油和焦化柴油等，密度0.74~0.95g/cm3。輕柴油碳鏈為15～18個(gè)碳，分餾溫度約165～365℃。輕柴油具有餾分重、密度高、粘度大、在水中分散的油珠尺寸大、在煤表面展開(kāi)速度慢等特點(diǎn)，但疏水性強(qiáng)，被表面孔隙吸收的數(shù)量少，輕柴油用量通常為1～3kg/(t煤泥)。7.提高非極性烴類(lèi)油浮選活性的途徑

①輻射化學(xué)作用②磁場(chǎng)處理③電化學(xué)處理④烴類(lèi)催化氧化法

8.煤泥浮選新型藥劑的研究和發(fā)展①煤泥浮選促進(jìn)劑(promotor)②復(fù)合浮選藥劑——復(fù)合浮選藥劑，即兼具捕收、起泡兩種性能的藥劑。1.黃藥

(1)黃藥的名稱(chēng)、組成和結(jié)構(gòu)黃藥學(xué)名黃原酸鹽。按化學(xué)組成也稱(chēng)為烴基二硫代碳酸鹽。黃藥的一般化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)式如下：ORCSSMe如圖烴基為烷烴基及黃藥親固基結(jié)構(gòu)(2)黃藥的性質(zhì)

①物理性質(zhì)——常溫下是黃色粉末狀固體，常因雜質(zhì)的存在而使顏色稍深。有刺激性臭味，有毒，可燃，易溶于水、丙酮和醇。②穩(wěn)定性——黃藥是一種不穩(wěn)定的化合物，遇熱分解，遇水或酸也可分解③氧化性——黃藥本身是強(qiáng)還原劑，易于氧化④捕收性——主要取決于烴基長(zhǎng)度和烴基結(jié)構(gòu)。通常，捕收性越強(qiáng)時(shí)選擇性越差。(3)黃藥的捕收性能及其應(yīng)用黃藥對(duì)礦物的捕收能力與生成的金屬黃酸鹽的溶解度大小有關(guān)。黃藥和重金屬陽(yáng)離子可生成難溶性化合物,黃藥和堿土金屬離子不能生成難溶性化合物，故黃藥不能浮選含堿土金屬的礦物。

黃藥與礦物表面金屬離子能否生成不溶性的金屬黃原酸鹽主要取決于生成產(chǎn)物的溶度積大小，如果生成的黃原酸鹽溶度積大，則不利于離子交換吸附的進(jìn)行，黃藥對(duì)這類(lèi)礦物不易進(jìn)行捕收；反之，生成的黃原酸鹽溶度積越小，離子交換吸附越容易進(jìn)行，黃藥對(duì)其捕收效果越好。因此，可根據(jù)各種金屬黃原酸鹽溶度積大小，定性判斷相應(yīng)硫化礦物的可浮性。②雙黃藥見(jiàn)解

用電化學(xué)方法對(duì)黃藥與硫化礦的作用研究后，黃藥對(duì)硫化礦的捕收作用是由于黃藥經(jīng)氧化后生成雙黃原，雙黃原具有疏水作用，吸附在硫化礦物的表面，從而使礦物表面疏水。雙黃藥見(jiàn)解和化學(xué)吸附說(shuō)同樣認(rèn)為，必須有氧存在時(shí)黃藥才能浮選硫化礦。黃藥陰離子在礦物表面產(chǎn)生的反應(yīng)為：2ROCSS-+12O2+2H≒(ROCSS)2+H2O

③共吸附

用電化學(xué)方法研究方鉛礦與黃藥的作用后，礦物表面僅有黃原酸鉛或雙黃藥時(shí)都不能使方鉛礦很好浮選，只有這兩種產(chǎn)物并存時(shí)，才能使礦物表面具有足夠的疏水性。而且，兩種產(chǎn)物應(yīng)有一最佳比例。有人認(rèn)為，為了保證方鉛礦、黃銅礦、黃鐵礦的有效浮選，雙黃原的吸附量應(yīng)占總吸附量的10%～30％；而有人對(duì)黃藥在方鉛礦表面吸附的測(cè)定表明，雙黃原的吸附量可占總量的50％左右，此時(shí)可得到最理想的分選效果。應(yīng)用有機(jī)溶劑萃取與紅外光譜分析方法相結(jié)合，對(duì)16種硫化礦和6種黃藥進(jìn)行作用后的產(chǎn)物研究后指出，上述三種情況均存在。在一些礦物表面生成的是雙黃原，在另一些礦物表面生成的是金屬黃原酸鹽，還有一些礦物表面既有雙黃原，又有金屬黃原酸鹽。2.2.4有機(jī)酸類(lèi)捕收劑

有機(jī)酸也稱(chēng)烴基酸。它是浮選氧化礦物的陰離子捕收劑。品種很多，按親固基的組成和結(jié)構(gòu)，有以下五種：①羧酸及其皂——組成為RCOOH(Na、K)。R為烴基，一般為C12~C17。②烴基磺酸鹽——RSO3H(Na、K)。③烴基硫酸鹽——RSO4H(Na、K)。④胂酸——如甲苯胂酸：CH3(C6H4)AsO3H2。⑤烴肟酸——如烴肟酸鈉：CROHNONa。1.脂肪酸及其皂的組成和性質(zhì)

脂肪酸的組成為RCOOH，分子中氫被Na或K取代就成為皂。R一般為直鏈的飽和或不飽和烴。選礦上應(yīng)用的脂肪酸一般為飽和或不飽和的一元酸。脂肪酸的親固基為COO－基。脂肪酸是一種弱酸，在水溶液中可以解離為羧酸陰離子和氫離子：RCOOH＝RCOO-＋H+1.非極性基對(duì)起泡性能的影響

不同系列的表面活性物質(zhì)，烴基每增加一個(gè)碳原子，表面活性可以增大3.14倍。表面活性越大，起泡能力越強(qiáng)。所以起泡劑非極性基越長(zhǎng)，起泡能力就應(yīng)越強(qiáng)。但非極性基過(guò)長(zhǎng)，溶解度會(huì)顯著降低，反而會(huì)使起泡能力下降。2.極性基對(duì)起泡性能的影響

實(shí)際使用的起泡劑極性基有以下幾種：—O—、—OH、—COOH、CO、—NH2、—SO4H、—SO3H。極性基的結(jié)構(gòu)和數(shù)量影響起泡劑的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，對(duì)起泡劑性能有很大影響。3.對(duì)起泡劑的要求

具有起泡性質(zhì)的物質(zhì)很多，如醇類(lèi)、酚類(lèi)、酮類(lèi)、醛類(lèi)、醚類(lèi)及酯類(lèi)等。但作為浮選用的起泡劑，對(duì)其還有特殊要求：①用量低，能形成量多、分布勻、大小合適、韌性適當(dāng)和粘度不大的氣泡。②有良好的流動(dòng)性、適當(dāng)?shù)乃苄裕瑹o(wú)毒，無(wú)臭，無(wú)腐蝕，易使用。③無(wú)捕收性，對(duì)礦漿pH值及各組分有較好的適應(yīng)性。2.3.2起泡劑的作用1.使空氣在礦漿中分散成小氣泡，并防止氣泡兼并2.增大氣泡機(jī)械強(qiáng)度，提高氣泡的穩(wěn)定性3.降低氣泡的運(yùn)動(dòng)速度，增加氣泡在礦漿中停留時(shí)間2.3.3起泡劑作用機(jī)理1.單純起泡劑的作用機(jī)理起泡劑多數(shù)是雜極性表面活性劑，可以在氣—液界面吸附濃集，降低氣—液表面能，使氣泡體系能量降低，促使空氣分散，生成直徑較小的氣泡，并能在相界面上進(jìn)行定向排列，以其極性端指向水，非極性端指向氣。由于極性端和水分子發(fā)生作用，在氣泡表面形成一層水化層，阻礙了氣泡的兼并，同時(shí)還可增加氣泡抗變形及破裂的能力2.起泡劑與捕收劑的共吸附作用一些捕收劑本身雖沒(méi)有起泡作用，但能夠在氣泡表面吸附，對(duì)起泡劑的起泡作用產(chǎn)生影響。如黃藥本身是捕收劑，無(wú)起泡能力，但若與醇一起使用，就會(huì)提高醇類(lèi)的起泡能力，且高級(jí)黃藥的影響比低級(jí)黃藥要大，這種現(xiàn)象稱(chēng)為共吸附。捕收劑與起泡劑不僅在氣泡表面產(chǎn)生共吸附現(xiàn)象，而且也在礦物表面產(chǎn)生共吸附。當(dāng)?shù)V粒與氣泡碰撞時(shí)，起泡劑與捕收劑由于在界面上共吸附而產(chǎn)生互相穿插，使氣泡與礦物固著穩(wěn)定。

2.3.4常用起泡劑1.天然起泡劑該類(lèi)起泡劑是由林木直接蒸餾和加工后的產(chǎn)品。①松油——是最早的天然起泡劑，主要成分為α萜烯醇（C10H17OH）松油為淡黃色或棕色液體，密度0.9~0.95g/cm3，起泡能力較強(qiáng)，一般無(wú)捕收性。用量一般為10～60g/(t原礦)。②2號(hào)油——亦稱(chēng)松醇油，是我國(guó)選礦廠應(yīng)用最廣泛的一種起泡劑。占起泡劑總用量的95％以上。2號(hào)油以松節(jié)油為原料，經(jīng)水合反應(yīng)制得，為淡黃色油狀液體，密度0.9~0.91g/cm3。主要成分為α萜烯醇③樟腦油④桉葉油2.工業(yè)副產(chǎn)品起泡劑該類(lèi)起泡劑主要用于選煤廠。①雜醇②仲辛醇③雜醇油④混合醇⑤酯油3.人工合成起泡劑①醚醇類(lèi)起泡劑——是由石化產(chǎn)品合成的新型起泡劑，也稱(chēng)醚醇油。②醚類(lèi)起泡劑③甲基異丁基甲醇——亦稱(chēng)甲基戊醇，代號(hào)MIBC