礦物加工工程浮選藥劑(與“作用”有關(guān)文檔共82張)

2.1浮選藥劑的分類與作用浮選過程中，礦物能否與氣泡附著主要取決于礦物表面的潤濕性。自然界中，絕大多數(shù)礦物的θ<90°，天然可浮性差。根據(jù)楊氏方程cosθ=(бSG-бSL)/бLG，改變?nèi)我幌嘟缑娴男再|(zhì)，即可改變θ大小，從而提高礦物的可浮性。改變相界面性質(zhì)的一個有效方法就是向礦漿中添加浮選藥劑。1第1頁，共82頁。2.1浮選藥劑的分類與作用目前，在浮選過程中使用的藥劑種類有很多。按其作用可分為捕收劑、起泡劑和調(diào)整劑三大類，其中調(diào)整劑又分為活化劑、抑制劑、pH調(diào)整劑、分散劑和絮凝劑等。應(yīng)該指出的是：①有的藥劑不只是起一種作用，還兼有其它作用；②有的藥劑難以包容在其中，如乳化劑、硫化劑等；③新的藥劑不斷涌現(xiàn)，其分類也不斷發(fā)展和完善；④浮選的實際效果是各種藥劑綜合作用的結(jié)果，在選擇藥劑時應(yīng)考慮它們之間的協(xié)同作用。2第2頁，共82頁。2.2捕收劑

2.2.1分類與結(jié)構(gòu)1.捕收劑分類

(1)按其在水中的解離程度分為非離子和離子型藥劑。非離子型：非極性烴類油→非極性礦物（某些極性礦物的輔助捕收劑）不溶性酯類→重金屬硫化礦物離子型（親固基不同）：巰基類陰離子型（含S2－）→硫化礦物烴基酸及皂類陰離子型(含O2－)→氧化礦物胺類及其衍生物陽離子型→（鋁）硅酸鹽類礦物3第3頁，共82頁。1.捕收劑分類

(2)按其分選礦物的類型分為：非極性礦物捕收劑；硫化礦物捕收劑；氧化礦物捕收劑2.捕收劑的結(jié)構(gòu)

2.2捕收劑

2.2.1分類與結(jié)構(gòu)4第4頁，共82頁。另外，非極性基中含有雙鍵時，起泡能力會有所提高。理解起泡劑結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對起泡性能的影響；（1）物理吸附石英的pH0=3或，正常浮選時，其表面荷負(fù)電。堿性條件下具有抑制作用，且礦漿堿性越強，其抑制作用越明顯。藥劑熔點高，在礦漿中的溶解和分散程度降低，且使用時需升高溫度，才能具有足夠的捕收能力，導(dǎo)致其成本相對較高，工業(yè)上多使用不飽和脂肪酸。（2）活化離子在礦物表面吸附烴鏈短的磺酸鹽水溶性較好，主要用作起泡劑和洗滌劑；實際應(yīng)用中，對硫化礦和有色金屬氧化礦浮選，通常不采用此類捕收劑，原因是脈石也會浮起，導(dǎo)致浮選過程失去選擇性。極性基對起泡性能的影響通過調(diào)整pH值，可以調(diào)節(jié)礦物表面的電性，使之與捕收劑所帶電荷符號相反。3巰基類陰離子型捕收劑（1）Na2S及其可溶性的硫化物→硫化礦的抑制劑2.2.2非極性烴類油捕收劑及其作用機理1、非極性烴類油的特性非極性烴類油的特點①結(jié)構(gòu)對稱，在水中不解離為離子，屬非離子型捕收劑；②難溶或微溶于水（溶解度?。?；③化學(xué)性質(zhì)不活潑，依靠物理吸附于礦物表面（非極性礦表或礦表非極性區(qū)）；④疏水性強，其中常含有雜極性物質(zhì)，故同時具有不同程度的起泡性。非極性烴類油的來源石油工業(yè)產(chǎn)品和其它工業(yè)副產(chǎn)品（煉焦業(yè)）。其中，工業(yè)副產(chǎn)品來源有限，成分復(fù)雜且不穩(wěn)定，常含有一定酚類，有毒且污染環(huán)境，目前已少用。5第5頁，共82頁。2、非極性烴類油的作用機理（1）烴類油與水之間的作用烴類，主要是脂肪烴、環(huán)烷烴和芳香烴。油-油色散力；油-水色散力，誘導(dǎo)力；水-水定向力、誘導(dǎo)力、氫鍵。油-水作用力小于水分子之間的作用力，所以，油不溶于水。在機械攪拌作用及礦漿湍流運動產(chǎn)生的剪切力作用下，烴類油以不同粒度的油滴形式存在于礦漿中，油滴之間有自發(fā)兼并的趨勢。（2）烴類油與礦物表面的作用礦表呈極性對水分子吸引力大，礦表水化膜厚，不利于油滴吸附；非極性礦物表面對油分子的吸引力大，油滴吸附于礦表。

2.2.2非極性烴類油捕收劑及其作用機理6第6頁，共82頁。2、非極性烴類油的作用機理烴類油對疏水性礦物表面有良好的吸附性能，且礦表疏水性越強，吸附的捕收劑數(shù)量越多；烴類油只能以物理形式吸附于礦表；烴類油在礦表吸附，形成的油膜較厚，故用量較大，一般為0.2~1kg/t；添加乳化劑，烴類油分散為更小的油滴，可減少藥劑用量；提高目的礦物的疏水性，使礦粒與氣泡的附著過程容易進行。2.2.2非極性烴類油捕收劑及其作用機理7第7頁，共82頁。3、非極性烴類油的捕收作用提高目的礦物的疏水性，使礦粒與氣泡的附著過程容易進行；提高疏水性礦粒與氣泡附屬的牢固強度（三相接觸油環(huán)）；細(xì)粒表面吸附油滴后，相互兼并可形成氣絮團。捕收劑是否加的越多越好？2.2.2非極性烴類油捕收劑及其作用機理8第8頁，共82頁。4、非極性烴類油中雜極性物質(zhì)的作用非極性烴類油組成中，除非極性組分外，還含有少量非烴雜質(zhì)，如吡啶，喹啉等雜極性化合物，其結(jié)構(gòu)特點與離子型捕收劑類似。（1）捕收作用；（2）起泡作用，防止氣泡兼并；（3）乳化作用，提高油滴分散度，減少油滴兼并。所以，適當(dāng)增加烴類油中的雜極性成分比例，對提高浮選效果有利。p434表4-2-22.2.2非極性烴類油捕收劑及其作用機理9第9頁，共82頁。5、非極性烴類油組成對其捕收作用的影響

（1）潤濕熱潤濕過程，表面自由能減少，減少的能量將以熱量形式釋放出來。潤濕單位表面積固體物料所放出的熱量稱潤濕熱（J/cm2）。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，系統(tǒng)自由能降低，吸附過程才能自發(fā)進行，且降低幅度越大，過程越容易進行。所以，潤濕熱越大，藥劑吸附能力越強，對礦物的捕收活性越大。捕收活性：芳烴>烯烴>烷烴。芳烴活性大的原因還有：油-水界面能低，分散度好，浮選活性高；可與芳香族化合物形成π-π鍵，此鍵比普通范德華力強。2.2.2非極性烴類油捕收劑及其作用機理10第10頁，共82頁。5、非極性烴類油組成對其捕收作用的影響（2）結(jié)構(gòu)①捕收活性：烯烴>烷烴烷烴具有對稱電子層，化學(xué)惰性大。烯烴的電子云聚集在雙鍵或環(huán)周圍，分子不完全對稱，化學(xué)活性大：從分子空間效應(yīng)看，烯烴分子斷面積比烷烴大，故在礦表覆蓋面積大。②對烷烴而言異構(gòu)>正構(gòu)（相同C原子數(shù)）異構(gòu)烷烴的沸點、凝固點低，不易形成結(jié)晶，故浮選效果好；支鏈占有較大空間，每摩爾分子覆蓋面積大，油耗低，疏水效果好。③烯烴、芳烴的缺點：化學(xué)活性大，易與水分子結(jié)合，疏水性小于烷烴，選擇性也較烷烴差?？墒狗蓟?、烷基結(jié)合，如多烷基苯型、多烷基萘型都具有良好捕收性。2.2.2非極性烴類油捕收劑及其作用機理11第11頁，共82頁。6、非極性烴類油溜分對分選的影響分溜溫度低，則C鏈長度短，藥劑的疏水性差，浮選活性差；分溜溫度高，烴類油的C鏈長，疏水性好；但C鏈長度增加的同時，藥劑粘性增大，分散度降低，吸附速度減慢，從而浮選活性變差。在石油各餾分中，活性最高的餾分基本都在180~240℃，碳鏈長度8~15個C。7、常用的非級性烴類油捕收劑p436~437

2.2.2非極性烴類油捕收劑及其作用機理12第12頁，共82頁。2.2.3巰基類陰離子型捕收劑硫化礦物的捕收劑，其特征是：分子量小，烴鏈短、極性基中含有S2-，水解后生成含-SH的產(chǎn)物，故稱為巰基類，典型代表有黃藥和黑藥。

13第13頁，共82頁。2.2.3巰基類陰離子型捕收劑黃藥（1）黃藥的名稱、組成和結(jié)構(gòu)學(xué)名：烴基二硫代碳酸鹽結(jié)構(gòu)：ROCSSNa（K）命名：陽離子（鉀黃藥和鈉黃藥）；陰離子（烴鏈長短高級黃藥和低級黃藥）14第14頁，共82頁。2.2.3巰基類陰離子型捕收劑（2）黃藥的制備ROH+NaOH→RONa+H2O+熱

RONa+CS2→ROCSSNa+熱總反應(yīng)式：ROH+NaOH+CS2→ROCSSNa+H2O+熱反應(yīng)器應(yīng)用散熱裝置（不斷攪拌）

15第15頁，共82頁。2.2.3巰基類陰離子型捕收劑（3）黃藥的性質(zhì)物性密度3,使用時常配成5~10％的水溶液使用，用量50~100g/t。穩(wěn)定性黃藥是一種不穩(wěn)定的化合物，遇熱、水或酸均會發(fā)生分解。ROCSSNa→ROCSS-+Na+

ROCSS-＋H2O→ROCSSH+OH-ROCSSH→ROH+CS2

使用時用注意調(diào)節(jié)礦漿的pH值。A.黃藥在酸性介質(zhì)中分解速度很快，且pH值越低，分解越快。B.如果黃藥必須在酸性介質(zhì)中使用，則應(yīng)選擇高級黃藥，因其分解速度相對較慢。C.黃藥遇熱分解，遇水也分解，故黃藥應(yīng)存放在干燥、陰涼的地方。D.工業(yè)使用的黃藥含15%雜質(zhì)和水，故不宜久存，最好是現(xiàn)配現(xiàn)用。16第16頁，共82頁。2.2.3巰基類陰離子型捕收劑（3）黃藥的性質(zhì)氧化性黃藥是強還原劑，易被氧化，生成雙上黃藥。2ROCSS-+1/2O2+CO2→(ROCSS)2+CO32-2ROCSS-+1/2O2+H2O→(ROCSS)2+2OH-溶液中有過渡金屬的高價離子存在時，對氧化可起促進作用。2Fe3++2ROCSS-→(ROCSS)2+2Fe2+雙黃藥：ROCSS-SSCOR硫化礦物的捕收劑。黃色油狀液體，難溶于水，在水中呈分子狀態(tài)存在（非離子型）。pH值升高時會逐漸分解為黃藥,可用于酸性介質(zhì)。捕收能力弱于黃藥,但選擇性好于黃藥。17第17頁，共82頁。2.2.3巰基類陰離子型捕收劑（3）黃藥的性質(zhì)捕收性黃藥以其極性基中的S2-與礦物表面的金屬離子作用形成化學(xué)鍵而附著于礦表，非極性基朝外指向水，起疏水作用。

A.非極性基與捕收性能的關(guān)系

烴基越長，疏水性越強，捕收性能越。原因可從三方面進行解釋。但烴鏈過長，黃藥選擇性變差，溶解度降低，捕收效果降低，故C原子數(shù)一般取C=2~5。18第18頁，共82頁。2.2.3巰基類陰離子型捕收劑（3）黃藥的性質(zhì)烴基的結(jié)構(gòu)在短烴鏈黃藥中，異構(gòu)基中-CH3比正構(gòu)基-CH3更靠近極性基，-CH3的正誘導(dǎo)效應(yīng)可使極性基鍵合原子的電子密度增加，從而使極性基對礦表的親固能力增加。從而異構(gòu)體黃藥比正構(gòu)體的捕收效果好。對于長烴鏈的藥劑，其極性基與礦表吸附，非極性的烴鏈之間會形成半膠來吸附，此時藥劑在礦表吸附密度大，捕收性能強。如果存在側(cè)鏈，則會防礙非極性基之間的相互靠攏，致使黃藥在礦表吸附密度降低，捕收性能減弱。另支鏈靠近極性基，在一定條件下可產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)阻礙藥劑與礦表的接近，故異構(gòu)體不如正構(gòu)體。19第19頁，共82頁。2.2.3巰基類陰離子型捕收劑

（3）黃藥的性質(zhì)捕收性黃藥以其極性基中的S2-與礦物表面的金屬離子作用形成化學(xué)鍵而附著于礦表，非極性基朝外指向水，起疏水作用。

B.溶度積理論該理論是由美國學(xué)者Taggart在1929年提出的。溶度積：在一定溫度下，某難溶化合物在其飽和溶液中的離子濃度的乘積（常數(shù)）。主要內(nèi)容：藥劑與礦表金屬離子反應(yīng)后生成產(chǎn)物的溶度積越小，藥劑對該礦物的捕收能力越強?？捎梅磻?yīng)產(chǎn)物溶度積的大小來衡量藥劑對礦物的捕收能力。各種金屬與黃藥生成的金屬黃原酸鹽難溶順序如下：第一類：汞、金、鉍、銻、銅、鉛鎳（溶度積﹤10-10

）第二類：鐵、錳、鋅（溶度積﹤10-2

）乙基黃原酸鋅4.9×10-9乙基黃原酸鉛2.1×10-17乙基黃原酸銅5.2×10-20戊基黃原酸鉛1.0×10-2420第20頁，共82頁。2.2.3巰基類陰離子型捕收劑（3）黃藥的性質(zhì)黃藥的選擇性黃藥對硫化礦物的捕收劑能力隨C鏈的增長而增加，選擇性剛好相反。即捕收性強，則選擇性低。浮選時欲得到高品質(zhì)精礦，應(yīng)選用低級黃藥；欲得到高的回收率，則應(yīng)選用高級黃藥。（4）黃藥可捕收的礦物貴金屬和自然銅；硫化礦物；硫化后的氧化礦。21第21頁，共82頁。2.2.3巰基類陰離子型捕收劑（5）作用機理化學(xué)吸附說黃藥對硫化礦的捕收，前提是必需有氧的存在。硫化礦物表面先發(fā)生氧化反應(yīng)，形成硫氧鹽或硫酸鹽，然后，再與黃藥作用生成溶度積很小的難溶鹽。雙黃藥見解（前提有氧存在）有氧存在時，黃藥氧化生成雙黃原，在黃鐵礦表面吸附而起捕收作用，提高礦表疏水性。由于硫化礦物具有導(dǎo)體和半導(dǎo)體性質(zhì)，故有一定的傳導(dǎo)電子能力。因此，浮選過程中，巰基類陰離子型捕收劑與礦表接觸時，捕收劑在礦表陽極區(qū)被氧化，同時，氧化劑在陰極區(qū)被還原。硫化礦物充當(dāng)了反應(yīng)的電極。黃藥對FeS2的捕收陽極氧化：2ROCSS—2e→(ROCSS)2陰極還原：1/2O2+2H++2e→H2O共吸附學(xué)說22第22頁，共82頁。2.2.3巰基類陰離子型捕收劑黑藥（應(yīng)用僅次于黃藥）（1）組成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)名：二烴基二硫代磷酸鹽結(jié)構(gòu)：其中，Me可以是H，對應(yīng)黑藥稱為酸性黑藥；

Me可以是Na，對應(yīng)黑藥稱為鈉黑藥；

Me可以是NH4，對應(yīng)黑藥稱為銨黑藥。23第23頁，共82頁。2.2.3巰基類陰離子型捕收劑（2）性質(zhì)弱電解質(zhì)，在水中可解離，即(RO)2PSSNa→(RO)2PSS-+Na+A.比黃藥穩(wěn)定，在酸介中分解速度慢，故必須在酸介中浮選時，可選用黑藥做捕收劑。B.較難氧化，氧化后生成雙黑藥。2(RO)2PSS––2e→(RO)2PSS-SSP(OR)2雙黑藥：油狀非離子型液體，可捕收硫化礦，用途不如黑藥廣泛。C.捕收硫化礦時，以其親固基中S2-與礦表金屬離子結(jié)合，故黃藥能捕收的礦物，黑藥也可以，工業(yè)用途僅次于黃藥，用量≤125g/t。D.黑藥常含有H2S，有一定硫化作用，可分選已輕微氧化的硫化礦。24第24頁，共82頁。2.2.3巰基類陰離子型捕收劑（3）工業(yè)制備4ROH+P2S5→2(RO)2PSSH+H2S（4）工業(yè)上常用的黑藥甲酚黑藥(CH3C6H4O)2PSSH以甲醇為原料，加入一定P2S5

配制而成。常溫為暗綠色油狀液體。難溶于水，有起泡劑、腐蝕性。由于甲酚（有毒），污染環(huán)境，故已少用。丁鈉黑藥(C4H9O)2PSSNa，白色粉末易溶于水，無起泡性。2(RO)2PSSH+Na2CO3→2(RO)2PSSNa+H2O+CO2↑丁銨黑藥(C4H9O)2PSSNH4

白色(灰色)粉末，微臭，易溶于水，無腐蝕性，不易變質(zhì)，使用它可改善環(huán)境。適用于Cu、Pb、Zn、Ni等硫化礦物的浮選。2(RO)2PSSH+NH4OH→2(RO)2PSSNH4+H2O25第25頁，共82頁。2.2.4有機酸類陰離子型捕收劑有機酸也稱烴基酸，根據(jù)親固基的不同，可分為五種:這類捕收劑的特點是：在水中可解離，疏水離子是陰離子；極性（親固）基中通常含有O原子，非極性基烴鏈較長，分子量較大，是氧化礦物的有效捕收劑。26第26頁，共82頁。2.2.4有機酸類陰離子型捕收劑脂肪酸及其皂（1）脂肪酸的通式

R︱COO-︱H+，其中，H+被Na+或K+取代即成為皂。

R—直鏈烴→脂肪酸環(huán)烷烴→環(huán)烷酸苯環(huán)→芳香酸脂肪酸分子中的烴鏈R可以是直鏈的飽和或不飽和烴。27第27頁，共82頁。2.2.4有機酸類陰離子型捕收劑脂肪酸及其皂（2）脂肪酸的性質(zhì)RCOOH是弱酸，在水中可解離：RCOOH→RCOO-+H+R長度增加，K值降低。但所有脂肪酸的K值幾乎都在10-4~10-5左右，其。以油酸為例：，[RCOOH]=[RCOO-]，[RCOOH]﹥[RCOO-]，[RCOOH]﹤[RCOO-]使用RCOOH作捕收劑時，應(yīng)在中性或堿性條件下使用。pH值過高時，礦漿中的[OH-]增大，OH-可與RCOO-在礦物表面產(chǎn)生競爭吸附，影響藥劑對礦物的捕收。實際生產(chǎn)時，應(yīng)根據(jù)礦物的性質(zhì)選擇適宜的pH值（一般8~9）。28第28頁，共82頁。2.2.4有機酸類陰離子型捕收劑脂肪酸及其皂（2）脂肪酸的性質(zhì)

脂肪酸的熔點

烴基不飽和程度的影響

硬脂酸CH3(CH2)16COOH

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

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

48~49℃藥劑熔點高，在礦漿中的溶解和分散程度降低，且使用時需升高溫度，才能具有足夠的捕收能力，導(dǎo)致其成本相對較高，工業(yè)上多使用不飽和脂肪酸。29第29頁，共82頁。2.2.4有機酸類陰離子型捕收劑脂肪酸及其皂（2）脂肪酸的性質(zhì)脂肪酸的溶解度烴基長度的影響脂肪酸在水中的溶解度和烴鏈長短密切相關(guān)。一定溫度下，R基越長，其在水中的溶解度越小(表4-2-3)。由于脂肪酸類捕收劑的烴鏈均比較長，故難溶于水、在礦漿中的分散性不好。為此，浮選過程中常采取一些措施：溶于煤油或其他有機溶劑;強烈攪拌或超聲乳化;提高溫度;皂化，等30第30頁，共82頁。2.2.4有機酸類陰離子型捕收劑脂肪酸及其皂（2）脂肪酸的性質(zhì)臨界膠束濃度脂肪酸的離子或分子在水中濃度達(dá)到一定值時便開始生成膠束，這些膠束一般由幾十個離子或分子組成。為了提高藥效，使用時應(yīng)將脂肪酸稀釋至臨界膠束濃度以下。31第31頁，共82頁。2.2.4有機酸類陰離子型捕收劑脂肪酸及其皂（3）捕收性能對氧化礦物進行捕收時，以其極性基COO-與礦表接觸，非極性烴基指向水，起疏水作用。由于脂肪酸親固基中的羰基具有較大極性，與水分子的作用較強。所以，烴鏈較短則不足以消除礦物表面的親水性。脂肪酸以其疏水離子中的-COO-與礦表接觸。捕收機理之一是其與礦表離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成難溶化合物而固著于礦表。烴鏈R越長，對礦物的捕收能力越強。實踐表明：烴鏈長度需達(dá)到12個以上C原子才有足夠的捕收能力。但烴鏈增長，其溶解和分散度均降低，捕收性能也隨之降低。特別是C﹥20的脂肪酸由于溶解度太小，基本不具有捕收活性，故脂肪酸藥劑的R基長度一般為C=12~17。32第32頁，共82頁。2.2.4有機酸類陰離子型捕收劑脂肪酸及其皂（3）捕收性能脂肪酸捕收劑的捕收性能與烴基的不飽和程度有關(guān)。C原子數(shù)相同的脂肪酸，不飽和程度越高，捕收性能越強。

不飽和程度越高的酸，越容易溶解、形成膠束的臨界濃度越高、藥劑覆蓋面積越大。這種捕收能力的差異在低溫時更為明顯。

在溫度較低的礦漿中，不飽和程度較高的酸，捕收活性變化不大，而飽和酸及不飽和程度較低的酸捕收活性卻顯著降低。33第33頁，共82頁。2.2.4有機酸類陰離子型捕收劑脂肪酸及其皂（4）捕收劑的應(yīng)用脂肪酸分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的COO-，幾乎對所有的礦物都有捕收作用。含堿土金屬陽離子的極性鹽類礦物；氧化礦物；有色金屬氧化物；經(jīng)活化的硅酸鹽類礦物；易溶于水的含堿和堿土金屬的可溶性礦物實際應(yīng)用中，對硫化礦和有色金屬氧化礦浮選，通常不采用此類捕收劑，原因是脈石也會浮起，導(dǎo)致浮選過程失去選擇性。藥劑使用注意事項：p44734第34頁，共82頁。2.2.4有機酸類陰離子型捕收劑脂肪酸及其皂（5）常用的有機酸及其皂

氧化石蠟皂:石蠟是含C15~C40飽和烴類混合物，氧化皂化后的主要成分是：羧酸（80%飽和脂肪酸和5~10%羥基酸）；未被氧化的高級烷烴或煤油，對羧酸起稀釋作用（促進其分散）；不發(fā)生皂化的氧化產(chǎn)物，如醇，醛、酮等，有起泡作用，約占總量的2~3%。其捕收性能較弱，特別是低溫時效果不佳，但因原料易得，故應(yīng)用較多，常與塔爾油配合使用。35第35頁，共82頁。2.2.4有機酸類陰離子型捕收劑烴基磺酸鹽(RSO3Na)和烴基硫酸鹽(RSO4Na)RSO3Na烴基磺酸鹽是烴類油與濃硫酸作用的產(chǎn)物。烴鏈短的磺酸鹽水溶性較好，主要用作起泡劑和洗滌劑；起捕收作用的烴鏈都比較長，屬油溶性。浮選中常使用C12~C16的磺酸鹽，既有捕收性，又有起泡性。RSO4Na烴基硫酸鹽是醇與硫酸作用的產(chǎn)物。與相同C原子數(shù)的脂肪酸相比，烴基硫酸鹽的捕收能力弱，但選擇好、能耐硬水，受溫度影響小，酸介中仍有較好的活性。但RSO4-

會產(chǎn)生水解，致使捕收作用消失。RSO4-+H2O→ROH+HSO42-36第36頁，共82頁。2.2.4有機酸類陰離子型捕收劑藥劑作用機理物理吸附（p409圖4-1-22）半膠束吸附（p414圖4-1-25）化學(xué)吸附（p407圖4-1-19）絡(luò)離子吸附37第37頁，共82頁。2.2.5胺類陽離子型捕收劑1、捕收劑的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)解離后起疏水作用的離子是陽離子，故為陽離子型捕收劑。胺是NH3中的H被烴基取代的衍生物，根據(jù)烴基的數(shù)目，分為伯、仲、叔胺；與HCI作用后生成伯胺鹽、仲胺鹽、叔胺鹽和季胺鹽。浮選中常用的胺類捕收劑，主要是8~18個C原子的烷烴第一胺及其鹽。胺與氨性質(zhì)相似，其水溶液呈堿性。胺難溶于水，胺鹽易溶于水。胺濃度增大到一定值可形成膠束，應(yīng)在低于其臨界濃度下使用。胺可以分子或離子的形式存在于水中，主要取決于礦漿pH值：

RNH2+H2O→RNH3++OH-

38第38頁，共82頁。2.2.5胺類陽離子型捕收劑2、捕收劑的應(yīng)用可浮選的礦物p448使用時的注意事項我國使用的胺類捕收劑

十二胺混合胺（80%伯胺，其余仲、叔胺）醚胺39第39頁，共82頁。2.2.5胺類陽離子型捕收劑3、捕收劑的作用機理

（1）物理吸附石英的pH0=3或，正常浮選時，其表面荷負(fù)電。（2）半膠束吸附藥劑濃度達(dá)到一定值，RNH3+與RNH2的烴鏈可在范德華力作用下相互締合形成半膠束。礦漿pH值不同，形成半膠束吸附的臨界濃度不同，pH值升高，臨界濃度降低，藥劑容易在礦物表面形成半膠束吸附。靜電吸附不牢固，對石英等氧化礦物要造成有利于形成半膠束吸附的條件。（3）絡(luò)合物吸附碳酸鹽礦物（如ZnCO3等）堿性介質(zhì)中，胺分子中N原子的孤對電子可以與氧化物中的Cu2+、Zn2+、Co2+

、Ca2+等金屬離子形成絡(luò)合物，這些絡(luò)合物是疏水的，可使礦表原本親水的部分變得疏水。40第40頁，共82頁。本節(jié)要求掌握烴類油捕收非極性礦物時的作用機理，理解雜極性成分在分選中的作用；掌握黃藥的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及捕收硫化礦物時的作用機理；了解常用的脂肪酸類捕收劑，掌握脂肪酸及其皂捕收氧化礦物時的作用機理；掌握陽離子型捕收劑的作用機理及使用注意事項。41第41頁，共82頁。

2.3起泡劑捕收劑在礦物表面吸附，提高了它的疏水性，改善了可浮性，但目的礦物欲在礦漿中上升，成為泡沫精礦，還需要有性質(zhì)良好的氣泡。浮選中氣泡應(yīng)具有的性質(zhì)：

（1）氣泡直徑較??；（2）氣泡在礦漿中應(yīng)充分分散，不兼并；（3）氣泡應(yīng)具有一定的穩(wěn)定性。在普通水或礦物懸浮液中通入氣體，只能形成一些大而易碎的氣泡。為了獲得性質(zhì)良好的氣泡，可向礦漿中添加起泡劑。42第42頁，共82頁。2.3.1起泡劑的作用促使空氣在礦漿中分散成小氣泡，并防止氣泡兼并（1）氣泡直徑減小機械攪拌式浮選機在純水中生成的氣泡平均直徑為3~5mm，添加起泡劑后，平均直徑縮小為0.5~1mm。充氣量一定時，氣泡D越小，氣液界面面積越大，越有利礦化。但氣泡要攜帶礦粒上浮，須有足夠的升浮力和升浮速度。（2）起泡劑在氣-液界面吸附，非極性基指向氣泡，極性基朝外指向水，可與極性的水分子作用，在氣泡表面形成水化膜，防止氣泡兼并。（3）一些離子型表面活性物質(zhì)表面帶有電荷，在氣泡表面吸附后，氣泡之間因相同電荷產(chǎn)生斥力，防止兼并。

43第43頁，共82頁。2.3.1起泡劑的作用增大氣泡機械強度，提高氣泡穩(wěn)定性。（1）氣泡表面的水化膜具有彈性，可承受一定程度的外力干擾。（2）吸附了起泡劑的氣泡在受到外力作用發(fā)生變形時，變形區(qū)表面積增大，起泡劑吸附密度降低，表面張力增大，但降低表面張力是體系的自發(fā)趨勢，故外力不太大時，氣泡可恢復(fù)其球形，增加了氣泡的機械強度。44第44頁，共82頁。2.3.1起泡劑的作用降低氣泡運動速度，增加氣泡在礦漿中的停留時間（1）氣泡運動時，要帶著表面的水化膜一起運動，水化膜與極性水分子之間具有引力作用，影響氣泡的運動速度。（2）起泡劑的存在，促使氣泡直徑減小，運動速度降低。（3）表面吸附起泡劑的氣泡不易產(chǎn)生變形，增大了運動過程中的阻力。

氣泡運動速度降低，在礦漿中的停留時間增加，可提高礦粒與其碰撞，附著的機率，對浮選有利。但速度過小，將影響浮選機的處理能力。45第45頁，共82頁。2.3.1起泡劑的作用起泡劑是否加得越多越好呢？（1）隨起泡劑濃度的增加，溶液表面張力明顯降低，但起泡能力呈先增加后降低的變化趨勢。即在較低的藥劑濃度下，起泡能力隨藥劑量而增加，達(dá)到最高點后，繼續(xù)增加藥劑濃度，起泡能力反而下降，起泡劑用量不宜過大。（2）在浮選實踐中，起泡劑用量一般都很小，低于上述C點的濃度，所以評定起泡劑的起泡能力時，測定其稀溶液的表面張力與藥劑濃度的對應(yīng)關(guān)系具有一定參考價值。46第46頁，共82頁。2.3.2起泡劑作用機理1.單純起泡劑的作用機理雜極性表面活性物質(zhì)（分子結(jié)構(gòu)中有極性基和非極性基）;在氣-液界面吸附，形成定向排列（非極性基指向氣泡，極性基指向水）；極性基可以水分子作用，在氣泡表面形成水化膜，防止氣泡兼并，并增加其機械強度。起泡劑分子在氣-液界面定向排列情況與其濃度密切相關(guān)。47第47頁，共82頁。2.3.2起泡劑作用機理2.起泡劑與捕收劑的共吸附作用有的捕收劑兼有起泡性，它可在固-液界面及氣-液界面與起泡劑形成共吸附。同理，對兼有捕收作用的起泡劑而言，可與捕收劑分子一起在礦表形成共吸附。有的捕收劑無起泡性，但可在氣泡表面吸附，并對起泡作用產(chǎn)生影響。非表面活性物質(zhì)與捕收劑的共吸附。一些非表面活性物質(zhì)既無起泡作用，也無捕收作用。但與捕收劑一起使用可生成良好泡沫，并可提高精礦品位和回收率。例如，雙丙酮醇[(CH3)2COHCH2COCH3]與乙黃藥聯(lián)合使用，在氣泡和礦物表面形成共吸附）對黃銅礦浮選有顯著意義。48第48頁，共82頁。2.3.3起泡劑組成與結(jié)構(gòu)對氣泡性能的影響非極性基對起泡性能的影響（1）烴基長度的影響烴基越長，其表面活性越大（特勞貝準(zhǔn)則），起泡能力越強；但烴基過長，溶解度顯著降低，起泡能力反而下降。對烴基無雙鍵的醇，C原子數(shù)一般為6~8；有雙鍵時，由于溶解度增加，C原子數(shù)可達(dá)10；極性基的長度還與極性基的性質(zhì)相關(guān)。（2）烴基屬性的影響：常用起泡劑的碳鏈長度在6個以上，誘導(dǎo)效應(yīng)較弱，其活性受碳鏈長度影響更加明顯，文獻(xiàn)中認(rèn)為正構(gòu)烷烴的起泡性能高于異構(gòu)烷烴。實際應(yīng)用中以帶支鏈的異構(gòu)藥劑居多，這是由于異構(gòu)體的范德華力較弱，溶解度較高，使起泡性能得到改善。另外，非極性基中含有雙鍵時，起泡能力會有所提高。49第49頁，共82頁。2.3.3起泡劑組成與結(jié)構(gòu)對氣泡性能的影響極性基對起泡性能的影響（1）極性基對起泡劑溶解度的影響極性基與水分子的作用越強（極性越強），溶解度越大；-O-＜-COOH＜-OH＜-SO3H＜-SO4H極性基數(shù)目越多，溶解度越大（如，醇和醇醚類藥劑）溶解度大的起泡劑，大部分處于溶液內(nèi)部，氣-液界面吸附較少，表面活性低。這類藥劑可迅速產(chǎn)生大量氣泡，但性脆不能持久，需分段加藥以保持適當(dāng)泡沫層，藥耗較大；溶解度小的起泡劑，不易分散，多數(shù)集中在礦漿表面，易隨泡沫流失。這類藥劑的起泡速度慢，但泡沫穩(wěn)定。50第50頁，共82頁。2.3.3起泡劑組成與結(jié)構(gòu)對氣泡性能的影響極性基對起泡性能的影響（2）極性基對起泡劑解離度的影響起泡劑分子在溶液中電離的越少，越不容易與其他組分發(fā)生作用，從而越易在氣-液界面吸附，起泡能力越強。離子型起泡劑在水中的解離度受溶液pH值影響，故起泡能力也受溶液pH值的影響。酸性起泡劑在酸介中使用，堿性起泡劑在堿介中使用。非離子型起泡劑分兩種情況：醚、醚醇類物質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在水中不解離，對pH值變化有較強的適應(yīng)性；松油和醇，雖然不解離，但分子中有-OH，可視作堿性物，一般在堿性介質(zhì)中使用較好。51第51頁，共82頁。2.3.3起泡劑組成與結(jié)構(gòu)對氣泡性能的影響極性基對起泡性能的影響（3）極性基水化能力對起泡性能的影響極性基水化能力越強，與水分子的作用力越強，在其表面形成的水化層越厚，氣泡也就越穩(wěn)定。極性基水化能力的強弱，可根據(jù)極性基在氣-液界面的吸附自由能進行判定。-COOH水化能力強，形成的泡沫穩(wěn)定性好，但泡沫發(fā)粘，選擇性差；-SO4H、-NH2由于水化能力弱，形成的泡沫脆，穩(wěn)定性差，但選擇性好；-OH各項性能居中。52第52頁，共82頁。2.3.4對起泡劑的要求53第53頁，共82頁。2.3.5常用的起泡劑天然起泡劑（1）松油（2）2號油工業(yè)副產(chǎn)品起泡劑（1）雜醇（2）仲辛醇人工合成起泡劑（1）醚醇類（2）MIBC54第54頁，共82頁。本節(jié)要求掌握起泡劑在浮選中的作用；掌握起泡劑的作用機理；理解起泡劑結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對起泡性能的影響；了解并掌握常用的起泡劑。55第55頁，共82頁。2.4調(diào)整劑分散劑絮凝劑

抑制劑pH調(diào)整劑活化劑調(diào)整劑56第56頁，共82頁。

2.4.1活化劑1.活化機理（1）在礦物表面生成難溶的活化薄膜白鉛礦是非硫化礦物，用Na2S對其表面進行活化后，可用ROCSSNa成功捕收?！蚧饔肞bCO3]PbCO3+Na2S→PbCO3]PbS+Na2CO3Na2S在水中電離出的S2-可與許多金屬離子作用生成難溶的硫化物沉淀，如Cu2+，Pb2+，Zn2+等。Na2S易水解，硫化作用一般在堿性介質(zhì)中進行。

Na2S溶液放置時出現(xiàn)渾濁，是其被氧化之故，Na2S是強還原劑，使用時應(yīng)采用新鮮配置的。57第57頁，共82頁。2.4.1活化劑1.活化機理（2）活化離子在礦物表面吸附在中性及弱堿性條件下，石英表面荷負(fù)電，采用陰離子型脂肪酸類捕收劑時，較難發(fā)生作用。用Ca2+或Ba2+活化后，可用脂肪酸類捕收劑進行捕收。早期研究認(rèn)為，Ca2+直接以離子狀態(tài)在石英礦物表面吸附，然后與藥劑作用生成難溶的脂肪酸鈣。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屬的羥基絡(luò)合離子CaOH+在礦物表面的進一步吸附。58第58頁，共82頁。2.4.1活化劑1.活化機理（3）清洗礦物表面的親水性薄膜FeS2在強堿性介質(zhì)中容易被氧化，表面生成Fe(OH)3薄膜。向礦漿中加入H2SO4，可消除FeS2表面的親水膜，然后可用ROCSS-捕收。

2FeS2]Fe(OH)3+3H2SO4→FeS2]Fe2(SO4)3+6H2OFe2(SO4)3是可溶解性鹽類物質(zhì)，其進入液相后露出新鮮的黃鐵礦表面。59第59頁，共82頁。2.4.1活化劑1.活化機理（4）消除礦漿中有害離子的影響用脂肪酸類捕收劑浮選氧化礦物時，礦漿中的Ca2+和Mg2+

離子會消耗大量藥劑。向礦漿中添加CO32-

可消除Ca2+、Mg2+的影響Ca2++CO32-→CaCO3↓應(yīng)注意，脂肪酸浮選石英礦物時，Ca2+、Mg2+是活化離子。

60第60頁，共82頁。2.4.1活化劑2.常用的活化劑（1）硫酸銅及有色重金屬可溶性鹽CuSO4·5H2O是最常用的一種活化劑，可活化ZnS、FeS2以及磁黃鐵礦等硫化礦的浮選。ZnS]ZnS+Cu2+→ZnS]CuS+Zn2+ZnS]CuS+2ROCSS-→ZnS]Cu(ROCSS)2+S2-試驗證明：未經(jīng)活化的ZnS表面吸附黃藥可被洗下61.5%；經(jīng)Cu2+活化后只被洗下26.3%，說明活化后ZnS表面與黃藥作用更牢固。硫酸銅具有腐蝕作用，其輸送管道一般是鋁管，不能用鐵管。凡能與S2-作用生成難溶性硫化物，又能與ROCSS-作用生成難溶黃原酸鹽，且溶度積小于Zn(ROCSS)2溶度積的重金屬離子都可作為ZnS的活化劑，活化順序是Cu2+，Cu+，Hg+，Hg2+，Pb2+等。61第61頁，共82頁。2.4.1活化劑2.常用的活化劑（2）堿土金屬和部分重金屬的陽離子

Ca2+、Mg2+、Fe3+和Ba2+活化石英等硅酸鹽礦物，必須能牢固地吸附在被活化礦物表面。（3）可溶性硫化物（解離后能釋放出S2-的化合物）Na2S、NaHS、H2S和CaS等，用于活化有色金屬氧化礦。Na2S作用具有雙重性，取決于其濃度、pH值、接觸時間和溫度。用量過小，硫化作用不足；用量過大，將與捕收劑離子形成競爭吸附。當(dāng)要求的Na2S濃度較高時，常在硫化過程中加入FeSO4，H2SO4或(NH4)2SO4等以降低pH值，或者以NaHS代Na2S。（4）無機酸和堿硫酸、蘇打、苛性鈉等可作為活化劑，其主要作用是清洗礦表氧化膜或粘附的礦泥。62第62頁，共82頁。2.4.2抑制劑1.抑制機理（1）消除活化離子

Ca2++CO32-→CaCO3↓Cu2++2OH-→Cu(OH)2↓（2）消除礦物表面的活化膜CuS+4CN-→Cu(CN)42-+S2-（3）在礦物表面生成親水性薄膜HS-在硫化礦表面吸附，形成親水性的離子吸附膜；水玻璃在水中形成H2SiO3膠粒，在硅酸鹽礦表吸附形成親水性的膠體薄膜重鉻酸鹽在PbS表面生成形成親水性的PbCrO4化合物薄膜63第63頁，共82頁。2.4.2抑制劑2.常用的抑制劑（1）Na2S及其可溶性的硫化物→硫化礦的抑制劑Na2S+H2O→NaOH+NaSHNa2S的抑制作用主要是水解產(chǎn)生的SH-在硫化礦物表面與ROCSS-產(chǎn)生競爭吸附，影響ROCSS-對硫化礦的作用。抑制作用主要取決于Na2S的濃度和礦漿pH值。Na2S易氧化，濃度不易控制，實踐中較少單獨使用作為硫化礦的選擇性抑制劑。目前，Na2S主要用于三種情況：（1）多金屬硫化礦混合精礦的脫藥；（2）銅-鉬分離時抑制黃銅礦，用煤油浮輝鉬礦；（3）銅-鉛混合精礦的分離。64第64頁，共82頁。2.4.2抑制劑2.常用抑制劑（2）石灰—黃鐵礦的抑制劑

CaO+H2O→Ca(OH)2+熱

Ca(OH)2→Ca2++2OH-OH-與ROCSS-在黃鐵礦表面產(chǎn)生競爭吸附。OH-在黃鐵礦表面吸附形成親水性Fe(OH)3薄膜，從而抑制FeS2的上浮。用量過大時，將抑制其它硫化礦，如PbS。Ca2+在黃鐵礦表面吸附形成CaSO4沉淀也是石灰抑制的另一機理。65第65頁，共82頁。2.4.2抑制劑2.常用抑制劑（3）氰化物—ZnS、FeS2、FeCuS的抑制劑消除活化離子

CN-+Cu2+→Cu(CN)42-×10-25CN-+H2O→HCN+OH-（應(yīng)在堿介中使用）吸附在礦表，增加其親水性。

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

FeSO4+6CN-→Fe(CN)64-+SO42-×10-42解析礦表已經(jīng)吸附的捕收劑

ZnS]ZnS+2ROCSS-→ZnS]Zn(ROCSS)2ZnS]Zn(ROCSS)2+4CN-→ZnS]Zn(CN)42-+2ROCSS-可溶性絡(luò)合物氰化物能溶解金、銀等貴金屬，有巨毒，應(yīng)嚴(yán)格保管；廢水排放必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)。目前傾向于使用無氰或少氰工藝。66第66頁，共82頁。2.4.2抑制劑2.常用抑制劑（4）ZnSO4?7H2O→ZnS的抑制劑，也可抑制FeS2

堿性條件下具有抑制作用，且礦漿堿性越強，其抑制作用越明顯。硫酸鋅在水中發(fā)生如下反應(yīng)：ZnSO4＝Zn2++SO42-Zn2++2H2O=Zn(OH)2+2H+Zn(OH)2為兩性化合物，溶于酸生成鹽：Zn(OH)2+H2SO4＝ZnSO4+2H2OZn(OH)2在堿性介質(zhì)中，得到HZnO-和ZnO22-。Zn(OH)2+NaOH＝NaHZnO2+H2OZn(OH)2+2NaOH＝Na2ZnO2+2H2O

Zn(OH)2是親水性膠粒，在礦物表面吸附可增加其親水性，阻礙顆粒與捕收劑的作用67第67頁，共82頁。2.4.2抑制劑2.常用抑制劑（4）ZnSO4?7H2O→ZnS的抑制劑，也可抑制FeS2

在堿性礦漿中單獨使用，抑制作用較弱。可與氰化物配合使用，比例關(guān)系為1:2~1:10，減少氰化物用量，目前少用。較多情況是將硫酸鋅與碳酸鈉或可與亞硫酸（鹽）合用，抑制閃鋅礦和黃鐵礦。68第68頁，共82頁。2.4.2抑制劑2.常用抑制劑（5）二氧化物、亞硫酸及其鹽類→閃鋅礦、硫化鐵的抑制劑這類藥劑包括SO2、H2SO3、亞硫酸鈉和硫代硫酸鈉等。以其代替氰化物起抑制作用是目前的研究熱點。主要用于以下方面：69第69頁，共82頁。有的捕收劑無起泡性，但可在氣泡表面吸附，并對起泡作用產(chǎn)生影響。烴鏈R越長，對礦物的捕收能力越強。用Ca2+或Ba2+活化后，可用脂肪酸類捕收劑進行捕收。實際應(yīng)用中，對硫化礦和有色金屬氧化礦浮選，通常不采用此類捕收劑，原因是脈石也會浮起，導(dǎo)致浮選過程失去選擇性。Me可以是Na，對應(yīng)黑藥稱為鈉黑藥；氣泡運動速度降低，在礦漿中的停留時間增加，可提高礦粒與其碰撞，附著的機率，對浮選有利。但所有脂肪酸的K值幾乎都在10-4~10-5左右，其。水玻璃的抑制作用與用量密切相關(guān)，用量小時有選擇性，用量大則失去選擇性。不溶性酯類→重金屬硫化礦物2Fe3++2ROCSS-→(ROCSS)2+2Fe2+胺與氨性質(zhì)相似，其水溶液呈堿性。即捕收性強，則選擇性低。1浮選藥劑的分類與作用極性基的長度還與極性基的性質(zhì)相關(guān)。但烴基過長，溶解度顯著降低，起泡能力反而下降。浮選中氣泡應(yīng)具有的性質(zhì)：2.4.2抑制劑2.常用抑制劑（5）二氧化物、亞硫酸及其鹽類→閃鋅礦、硫化鐵的抑制劑二氧化硫溶于水生成亞硫酸。亞硫酸在水中分二步解離，溶液中H2SO3、HSO3-和SO32-的濃度，取決于溶液的pH值。抑制機理1：與Cu2+作用形成較為穩(wěn)定的絡(luò)合離子；抑制機理2：還原作用降低的Cu2+的濃度；抑制機理3：在礦物表面生成親水的亞硫酸鹽，微溶于水。對于被銅離子強烈活化的閃鋅礦，只用亞硫酸鹽其抑制效果較差。如果同時添加硫酸鋅、硫化鈉或氰化物，則能夠增強抑制效果。亞硫酸鹽和硫代硫酸鹽在礦漿中易于氧化生成SO42-而失效。因而，其抑制作用有時間性，通常采用分段添加的方法。70第70頁，共82頁。2.4.2抑制劑2.常用抑制劑（6）水玻璃硅酸鈉的水溶液，分子式Na2O·mSiO2。其中，m稱為模數(shù)，代表Na2O和SiO2的摩爾比，是非常重要的參數(shù)。模數(shù)m越大，固體硅酸鈉越難溶于水，m為1時常溫水即能溶解，m加大時需熱水才能溶解，m大于3時，需4個大氣壓以上的蒸汽才能溶解。實際應(yīng)用中，水玻璃模數(shù)選擇2~3。水玻璃是強堿弱酸鹽，水解后溶液呈堿性，形成大量SiO32-，HSiO3-以及H