第五部分浮選二資料課件

第五部分浮選二資料課件1本章基本內(nèi)容本章基本內(nèi)容2第五部分浮選二資料課件3第一節(jié)固、液、氣各相性質(zhì)

浮選是包括固、液、氣三相體系的過程，浮選中礦物表面性質(zhì)差異是主要影響因數(shù)，同時又與液相和氣相性質(zhì)密切相關(guān)。

一、礦物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)二、液相的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

三、氣相及其性質(zhì)固、液、氣各相性質(zhì)第一節(jié)固、液、氣各相性質(zhì)一、礦物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)固、液、氣4一、礦物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1、礦物的價鍵類型與晶體結(jié)構(gòu)礦物表面性質(zhì)是決定礦物向氣泡附著難易程度的主要因素，而影響礦物表面性質(zhì)的主要因素是礦物的化學(xué)在組成和結(jié)構(gòu)。礦物晶體結(jié)構(gòu)——礦物都是由離子、原子、分子等質(zhì)點，以一定的鍵聯(lián)系起來的。一、礦物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)5離子鍵或離子晶格

共價鍵或共價晶格

分子鍵或分子晶格

金屬鍵或金屬晶格

金剛石、石英、金紅石離子鍵或離子晶格共價鍵或共價晶格分子鍵或分子晶格金屬鍵6離子晶體原子晶體分子晶體其它晶體離子晶體由陰離子和陽離子組成，它們之間以靜電引力相結(jié)合。斷裂時，沿離子界面斷開，斷裂后表面露出的是不飽和的離子鍵。沒有方向性，配位數(shù)較高，硬度較大，極性較強。代表礦物：巖鹽(NaCl)、螢石(CaF2)、閃鋅礦(ZnS)、金紅石等。原子晶體由原子組成，靠共用電子對結(jié)合在一起。性質(zhì)斷裂時，必須破壞共價鍵，極性較強，斷裂后表面露出的是不飽和的離子鍵。沒有方向性，配位數(shù)很少，硬度大。代表礦物：金剛石(C)；離子和共價鍵的混合體石英、錫石(SnO2)等。分子晶體的晶格中分子是結(jié)構(gòu)的基本單元，它們之間以分子力(范德華力)相結(jié)合。性質(zhì)：斷裂時，斷裂后表面露出的是弱的分子鍵。沒有自由電子，晶體為不良導(dǎo)體。硬度較小，對水的親和力弱。代表礦物：石墨(C)、輝鉬礦等。金屬晶體的結(jié)點為金屬陽離子，金屬子與周圍的自由運動的電子相互作用。性質(zhì)：沒有方向性和飽和性，良導(dǎo)體。斷裂時，形成強不飽和鍵。共價鍵，極性較強，斷裂后表面露出的是不飽和的離子鍵。代表礦物：自然金(Au)；自然銅(Cu)等。離子晶體原子晶體分子晶體其它晶體離子晶體由陰離子和陽7

實際上，自然界礦物很少由單一的鍵組成，常見的礦物多為混合鍵或過渡鍵型晶體。硫化礦物和氧化礦物多為離子-共價鍵或離子-共價鍵；氫氧化物和含氧鹽類礦物多離子-分子鍵或離子-共價鍵。

82價鍵特性與解離1、離子晶體解離

(1)不會使基團斷裂。

(2)往往沿陰離子交界面斷裂。

(3)當(dāng)晶格中有不同的陰離子交界層或者各層間的距離不同時，常沿較脆弱的交界層或距離較大的層面間斷裂。圖2-1典型礦物晶格及可能斷裂面2價鍵特性與解離1、離子晶體解離(1)不會使基團斷裂9

相鄰原子距離較遠(yuǎn)的層面，或鍵能弱的層面。3、共價鍵晶體解離相鄰原子距離較遠(yuǎn)的層面，或鍵能弱的層面。3、共價104、礦物表面鍵能與可浮性

經(jīng)破碎解離出來的礦物表面，由于晶格受到破壞，表面有剩余的不飽和鍵能，因此，具有一定的“表面能”。這種表面能對礦物與水、溶液中的離子和分子、浮選藥劑及氣體等的作用起決定性影響。礦物晶格破裂時,由于暴露在表面的鍵型不同,礦物表面性質(zhì)也就不同,其規(guī)律大致如下:4、礦物表面鍵能與可浮性11當(dāng)斷裂面以離子為主,表面不飽和鍵具有強的靜電吸引,為強的不飽和鍵.當(dāng)斷裂面為共價鍵為主,表面不飽和鍵多為原子鍵,該類表面有較強靜電力或偶極作用,亦為強不飽和鍵.①②③當(dāng)斷裂面以分子鍵為主,其表面不飽和鍵多為弱鍵,如礦物表面以定向力,誘導(dǎo)力為主,此種弱鍵又強于色散力為主的弱鍵.當(dāng)斷裂面以離子為主,表面不飽和鍵具有強的靜電吸引,為強的不飽12較強的共價鍵或離子鍵較弱的分子鍵

礦物表面有較強的極性和化學(xué)活性，對極性分子有較強的吸引力，其表面親水性強，故稱這類鍵能表面的礦物表面為親水性表面。礦物表面的極性及化學(xué)活性較弱，對極性水分子的吸引力小，不易被水潤濕。稱這類礦物表面為疏水性表面。天然可浮性未經(jīng)任何藥劑處理的礦物表面的可浮。較強的共價鍵較弱的分子鍵礦物表面有較強的135、礦物表面的不均勻性與可浮性

浮選研究常常發(fā)現(xiàn)同一種礦物可浮性差別相當(dāng)大，這是因為實際礦物很少是理想典型的純礦物。他們存在著許多物理不均勻性、化學(xué)不均勻性和物理化學(xué)不均勻性（半導(dǎo)體），從而使其可浮性發(fā)生各種各樣的變化。

5、礦物表面的不均勻性與可浮性浮選研究常常發(fā)現(xiàn)同14礦物表面物理不均勻性（1）礦物的物理不均勻性礦物在生成及經(jīng)歷地質(zhì)礦床變化過程中，礦物表面呈現(xiàn)宏觀不均勻性和晶體產(chǎn)生各種缺陷、空位、夾雜、位錯、以及鑲嵌等現(xiàn)象，通稱為物理不均勻性。(2)礦物表面宏觀不均勻性與礦物表面形狀（有無凸部、凹部、邊角等）有關(guān)，也與是否存在孔隙、裂縫有關(guān)。當(dāng)晶體沿不同方向分裂時，顯示出能量性質(zhì)的各向異性。顯然，在邊上、角上和凸部能量狀態(tài)都顯著不同，這些位置上的原子與晶體中其他原子相比，其吸附活性也不同。在礦物破碎磨礦時，磨碎體打擊的方向都是紊亂的，所以經(jīng)磨礦后礦物表面的不均勻性加劇。礦物表面物理不均勻性（1）礦物的物理不均勻性15ａ．缺陷排列ｂ．構(gòu)造缺陷(3)缺陷排列和構(gòu)造殘缺

位錯鑲嵌結(jié)構(gòu)ａ．缺陷排列ｂ．構(gòu)造缺陷(3)缺陷排列和構(gòu)造殘缺位錯鑲嵌16礦物表面化學(xué)不均勻性

在實際礦物中，各種元素的鍵合，不像礦物化學(xué)分子式那樣單純，常夾雜許多非化學(xué)分子式的非計量組成物。Cu、Pb、Zn、Hg、Ag對S有很強的鍵合強度，具有形成硫化物的條件，因而常形成這類金屬的硫化礦物。但是As、Sb、Bi卻以絡(luò)合硫陰離子的形式與Cu+、Pb+、Ag+等形成含硫礦物，并且還可呈AsS、As2S3、Bi2S3等形式。硫化礦中，有些非計量夾雜物往往具有重要的意義。如磁黃鐵礦中的鎳，黃鐵礦及黃銅礦中的金，方鉛礦中的銀等。掌握金屬共生規(guī)律，認(rèn)識礦物的化學(xué)不均勻性與可浮性的關(guān)系，對綜合回收有用成分，提高選礦效果，具有重大的實際意義。礦物表面化學(xué)不均勻性在實際礦物中，各種元素的鍵合17

礦物表面的不均勻性，均對浮選性質(zhì)發(fā)生影響。近代采用示蹤原子研究藥劑和礦物的作用表明，藥劑在礦物表面的分布是不均勻的，經(jīng)常呈斑點狀。不僅也已證明晶格缺陷、雜質(zhì)、半導(dǎo)體、位錯等直接影響可浮性，并可用這些性質(zhì)來解釋浮選劑與礦物表面的作用原理。礦物物理不均勻性和礦物表面化學(xué)不均勻性對浮選的影響，我們用下面的例子來說明：

18

右圖是一種礦物物理不均勻性與一種浮選捕收劑-黃藥的反應(yīng)示意圖。

由于陽離子空位，使化合價及電荷狀態(tài)失去平衡，在空位附近的電荷狀態(tài)使硫離子對電子有較強的吸引力，而陽離子則形成較高的電荷狀態(tài)及較多的自由外層軌道。形成對黃原酸（陰）離子較強的吸附中心。如果，相反缺陷形成陰離子空位或陽離子間隙，則不利于黃原酸（陰）離子的吸附。對硫化礦而言，缺陷除影響捕收劑吸附外還影響氧化還原狀態(tài)及界面電化學(xué)反應(yīng)。圖2-2方鉛礦的缺陷與黃藥離子反應(yīng)右圖是一種礦物物理不均勻性與一種浮選捕收劑-黃藥的反應(yīng)19

如圖所示，不同組分及產(chǎn)地的磷灰石，其可浮性有很大差別．

如前所述，方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、黃鐵礦等許多硫化礦物的可浮性異常都與化學(xué)組成的不規(guī)則性有關(guān)。例如，磷灰石有兩種：OH磷灰石和F磷灰石。它們的成分分別為Ca5(PO4)3OH和Ca5(PO4)3F，其中的Ca2+可以被下列成分所置換：Mn、Sr、Mg、Na、K、Cu、Sn、Pb和稀土元素等，PO43-可被SO42-、SiO44-、CO32-、AsO43-、VO43-及CrO42-等所取代；F-可被OH-、Cl-所取代。這些取代，使磷灰石有廣泛的化學(xué)不均勻性，從而具有不同的可浮性。如圖所示，不同組分及產(chǎn)地的磷灰石，其可浮性有很大差別．20

加入雜質(zhì)或浸除表面雜質(zhì)、用放射能照射、加熱或加壓等方式來改變晶格缺陷及位錯，從而人為的改變礦物可浮性。通過輻射預(yù)處理法調(diào)節(jié)礦物性質(zhì)（如金礦、錳礦）已作為礦物選別的新理論研究在國際上得到重視，同樣微波能預(yù)處理礦物（包括有色金屬和黑色金屬）已正在成為研究熱點。6、通過礦物表面性質(zhì)的改變，

改變礦物的可浮性加入雜質(zhì)或浸除表面雜質(zhì)、用放射能照射、加熱或加壓等21將微波技術(shù)用于貴州難選金，拓寬了研究開采利用難選金礦的視野以熟石灰作固化劑金總回收率為92％采用0.68KVA和5KVA的礦冶專用微波爐固硫率＞95％，固砷率＞95％充分論證了QWD工藝微波技術(shù)將微波技術(shù)用于貴州難選金，拓寬了研究開采利用難選22

在電磁波范圍的各種射線－無線電波、超聲波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、Α射線、Β射線、Γ射線、中子流、以及激光技術(shù)，都可用來作為礦石預(yù)處理?！拔⒉ā笔侵割l率300兆赫到300千兆赫之間的電磁波。凡低于300兆赫的為無線電波，包括長波、中波和短波，凡高于300千兆赫的則屬于紅外線或可見光等。微波所對應(yīng)的波長為1MM至1M。微波加熱是利用直流電使磁控管產(chǎn)生微波功率通過波導(dǎo)輸送到微波加熱器，被加熱物料在微波場中得到加熱。在電磁波范圍的各種射線－無線電波、超聲波、紅外線、23

當(dāng)微波作用于被加熱物料時，就把一部分能量消耗在物料內(nèi)，物料吸收微波功率后，極性分子在外加電場的變更作用下，不斷變化擺動，產(chǎn)生類似于摩擦的作用，加劇熱能的產(chǎn)生而致使物料溫度升高，無論是物料所吸收微波功率的大小，還是物料溫升的高低，在外加電場一定時，只取決于物料的自身性質(zhì)（特別是介質(zhì)損耗系數(shù)和物料介電常數(shù)均不一樣），就勢必出現(xiàn)選擇性吸波和選擇性溫升現(xiàn)象。當(dāng)微波作用于被加熱物料時，就把一部分能量消24

微波長極短，它可以滲透到分子內(nèi)部，使發(fā)熱從分子內(nèi)部開始發(fā)生。這樣，一方面不需要熱傳導(dǎo)，熱效率高，能耗低；另一方面，即使是共生在同一礦石中的不同組分，也會出現(xiàn)不同的溫升變化，從而加劇了結(jié)合面的軟化。強化礦石的選擇性磨細(xì)，改善礦石碎磨性能，降低后續(xù)的磨礦能耗。經(jīng)微波照射后，不同礦物吸收微波的能力不同，產(chǎn)生局部應(yīng)力，導(dǎo)致礦石破裂、結(jié)構(gòu)疏松、并因此而改善礦物的滲透性能。微波預(yù)處理是當(dāng)代乃至21世紀(jì)最佳處理工藝，堪稱礦業(yè)技術(shù)的一場革命。微波長極短，它可以滲透到分子內(nèi)部，使發(fā)熱從分子內(nèi)25

《硅酸鹽浮選原理》由孫傳堯院士、印萬盅博士著的《硅酸鹽浮選原理》一書是由科學(xué)出版社出版于2019年出版的，請大家抽空閱讀

26二、液相的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

浮選是液相為水,液體水的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對礦物表面性質(zhì),浮選藥劑的性質(zhì)及浮選過程均產(chǎn)生極大的影響,決定了浮選的特征.1、水分子的結(jié)構(gòu)特點水分子的強極性的結(jié)構(gòu)特點,導(dǎo)致了與浮選有關(guān)的主要性質(zhì):具有很高的介電常數(shù)、很高的溶解能力和很強的水分子間的締合作用。二、液相的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)浮選是液相為水,液體水的結(jié)272、水分子對礦物表面的作用

礦物破裂后，其斷裂面上具有不飽和鍵,置于水中，礦物表面的不飽和鍵與水偶極子發(fā)生作用，得到部分補償。礦物由于構(gòu)成其晶格結(jié)構(gòu)的不同，當(dāng)?shù)V物破裂后，其斷裂面上希望得到補償?shù)牟伙柡徒√匦圆煌蚨V物表面的極性也有差別。水分子則會根據(jù)礦物表面的極性不同在其表面進行不同形式的定向排列，形成不同性質(zhì)的水化層或水化膜，使礦物表面的自由能發(fā)生變化．

2、水分子對礦物表面的作用礦物破裂后，其斷裂面28

礦物斷裂面上不飽和程度高時，水分子易與其作用，作用后形成水化層，取代原先表面上的空氣，且作用后的固一水界面能小于作用前的固一氣界面能，因而屬自發(fā)過程；而不飽和程度低的表面則相反，水分子不易與其作用，作用前后表面自由能增加，所以水難以自發(fā)取代原先礦物表面的空氣，形成水化層．水分子與礦物表面的作用嚴(yán)重影響礦物與氣泡的接觸過程與穩(wěn)定狀態(tài)。礦物斷裂面上不飽和程度高時，水分子易與其作用，作用293、水的溶解能力

水會對礦物表面的一些離子溶解，從而改變礦物表面的化學(xué)組成、界面電性及液相的化學(xué)組成，結(jié)果就改變了礦物在浮選過程中的行為。對一般礦物，當(dāng)水化能高于其晶格能時，礦物即發(fā)生溶解，一直進行到被溶解的離子在固、液兩相的化學(xué)位相等時為止。除鹽類和氧化程度較高的礦物外，多數(shù)礦物的溶解度均不高。礦物的溶解度除受上述晶格能、水化能的影響之外，還受固體顆粒和水中含有的其他化學(xué)元素（通常稱之為雜質(zhì)）的影響．當(dāng)水中含有礦物組成的同名離子時，水對礦物的溶解能力降低，而含有其他離子時，可以提高水對礦物的溶解能力。3、水的溶解能力水會對礦物表面的一些離子溶解，從而改30三、氣相及其性質(zhì)

浮選過程中，空氣所形成的氣泡是一種選擇性的運載工具。礦粒表面粘附了氣泡以后，其可浮性改變。氣泡還可以由于壓力降低從溶液中析出，并優(yōu)先地吸附到礦物的疏水表面上，促進礦粒與大氣泡的粘附。氣相在溶液中必須形成足夠數(shù)量的氣泡，保證上浮的礦物有足夠的氣泡面積供其粘附。氣泡的粒徑應(yīng)與浮選礦物的粒度相適應(yīng)，并有一定數(shù)量的空氣溶解后析出的微泡，才能保證浮選效果最好。

三、氣相及其性質(zhì)浮選過程中，空氣所形成的氣泡31SECTION2

BASICTHEORYOFFLOTATION—SURFACEWETTABILITYTHEORY

SECTION2BASICTHEORYOFFLO32Frothflotationinvolvestheaggregationofairbubblesandmineralparticlesinanaqueousmediumwithsubsequentlevitationoftheaggregatestothesurfaceandtransfertoafrothphasewhetherornotbubbleattachmentandaggregationoccurisdeterminedbythedegreetowhichaparticle’ssurfaceiswettedbywater.Whenasolidsurfaceshowslittleaffinityforwater,thesurfaceissaidtobehydrophobic,andanairbubblewillattachtothesurface.Thestabilityofthisattachmentismeasuredbythecontactangle,θ，F(xiàn)igureflowing.Frothflotationinvolvesthea33SchematicrepresentationoftheequilibriumcontactbetweenanairbubbleandasolidimmersedinaliquidSchematicrepresentationofth34

YoungEquation

or

YoungEquationor35

Whentheairbubbledoesnotdisplacetheaqueousphase,thecontactangleiszero.Ontheotherhand,completedisplacementofthewaterrepresentsacontactangleof180.Valuesofcontactanglebetweenthesetwoextremesprovideanindicationofthedegreeofsurfacehydration,or,conversely,thehydrophobiccharacterofthesurface.Therearenoknownsolidsthatexhibitacontactanglegreaterthan108whichisthevalusobtainedwithTeflon(1).Thereareafewnaturallyhydrophobicminerals,forexample,coal,molybdenite,sulfurandtalc,allofwhichexhibitcontactangleslessthan108.Mostmineralsarehydrophilicand,assuch,mustacquiretheirhydrophobicWhentheairbubble36flotationSurfaceflotationFrothflotationOilflotationNoreagentNeutraloilReactionwithreagentWettabilityvsfloatabilityflotationSurfaceFrothflotati37

Characterbytheadsorptionofsurfactants,termedcollectors,inorderforairbubbleattachmenttooccur.Thethree-phaseequilibriumbetweentheairbubble,mineralsurface,andwatercanbedescribedbytherespectiveinterfacialtensionsaccordingtoYoung’sequation:Thefreeenergychangeperunitareacorrespondingtotheattachmentprocess(thedisplacementofthewaterbytheairbubble)isreferredtoasdupre’sequation:Characterbytheads38

Thefreeenergychangecanthenbeexpressedintermsofthecontactangle

Andtheattachmentprocessisseentobespontaneousforallfinitecontactangles.AdetaileddiscussionofwettingandtheinterpretationofcontactanglemeasurementsarepresentedbyLejaThefreeenergychan39

Thefreeenergychangeforthebubbleattachmentprocess,ΔG,canalsobedescribedintermsoftheworkofadhesion,WA,andtheworkofcohesion,WAofwater.

ΔG=WA－WC

Forattachmenttobeeffected,theworkofadhesionofwater,WA,mustbelessthantheworkofcohesionofwater,thatis

WA＜WC

Thefreeenergycha40

Theworkofadhesionisdefinedastheworkrequiredtoremoveliquidfromthesolidsurfaceleavinganadsorbedwaterlayerinequilibriumwithasaturatedgasphase.theworkofadhesionhasbeenshowntoconsistofthreecomponents:WA=WI+WH+WD

WI－ionizationenergy,arisingfromcoulombicattractiveforcesatthesolidsurface,WH－h(huán)ydrogenbondenergy,arisingfromcoordinationforces,thedipoleinteractionofthesolventwiththesolidsurface,andWD

－dispersionenergy,arisingfromsolventinter-actionwithinduceddipolesatthesolidsurface.

Theworkofadhesio41

Inadditiontothesephenomenawhichdeterminewhetherornotwaterisdisplacedfromthesurfacebyanairbubble,chargeseparationbetweenthesolidandaqueousphasesoccurs,andthesolidacquiresasurfacechargewithrespecttotheaqueousphase.Frequently,themobilityofthechargeonthesolidphaseisrestrictedandlimitedtosurfacelatticeatoms,whereasthechargeintheaqueousphaseismobileanddistributesitselfinaregionadjacenttothesolidsurface.

Inadditiontothes42自然硫、石臘自然硫、石臘自然硫、石臘自然硫、石臘自然硫、石臘自然硫、石臘B型B型B型B型B型B型大θ，90°~110°大θ，90°~110°大θ，90°~110°大θ，90°~110°大θ，90°~110°大θ，90°~110°<<1<<1<<1<<1<<1<<1色散作用為主的分子鍵色散作用為主的分子鍵色散作用為主的分子鍵色散作用為主的分子鍵色散作用為主的分子鍵色散作用為主的分子鍵表2-1礦物表面潤濕性分類自然硫、石臘自然硫、石臘自然硫、石臘自然硫、石臘自然硫、石臘43氣泡礦化過程

△礦化=SG-SL-LG≤0

△礦化=-LG（1-cosθ）≤0

沾附氣泡的礦粒上浮的條件應(yīng)是其上浮力大于或等于下沉力2泡沫浮選氣泡礦化過程氣泡礦化的必要條件：(1-cosθ)>0

△礦化=SG-SL-LG≤0△礦44因0<sinθ≤1，只要有足夠大的接觸角及液氣表面張力LG，就能使顆粒浮起。顆粒越粗（l大）要求的θ及LG越大。表層浮選

粒浮l3δg≤l3ρg＋4LGsinθ

l3δg≤l2hg+4lLGcos(180°-θ)=l2hg-4lLGcosθ因0<sinθ≤1，只要有足夠大的接觸角及液氣表面張力LG45

Table2-2contactangleofsomemineralsmineralθ0mineralθ0sulfur78Pyrite30talc64barite30molybdenite60calcite20galena47limestone0～10sphalerite46quartz0～4fluorite41mica～0hydrophlicTable2-2contactangleofs46

表2-2所列θ值與實際浮選的可浮性次序大致相當(dāng)，故通過對礦物θ值的測定與研究，即可掌握各個礦物的可浮性，由表1也可知，大部分礦物是親水的，只有少部分為天然疏水的。

一般地：

θ＞700

礦物天然可浮性好θ＝600~700礦物天然可浮性中等θ＜600礦物天然可浮性差親水性礦物：θ小，比較難浮疏水性礦物：θ大，比較易浮表2-2所列θ值與實際浮選的可浮性次序大致相當(dāng)，47

實際生活中表明“水油不相容”的現(xiàn)象，在礦物的表面性質(zhì)中也同樣存在，即親水性礦物不親油，而疏水性礦物則親油，這是氣泡與油具有的共同性質(zhì)。由于多數(shù)礦物不是自然疏水的,因此必須在礦漿中添加各種浮選藥劑來選擇性地控制各種礦物表面的親水性，獲得所需要的礦化能力。在浮選過程中加入捕收劑后，擴大了有用礦物與脈石礦物之間的這種差異是進行礦物浮選的基礎(chǔ)措施。實際生活中表明“水油不相容”的現(xiàn)象，在礦物的表面48SECTION3BASICTHEORYOFFLOTATION—SURFACEELECTRICALTHEORY(ELECTRICALDOUBLELAYER)

SECTION3BASICTHEORYOFFLO49

Section3Basictheoryofflotation—Surfaceelectricaltheory(ElectricalDoubleLayer)

Inthedevelopmentofsurfacecharge,whetherbyspecificchemicalinteraction,preferentialdissolutionofsurfaceions,orlatticesubstitution,thesolidsurfaceacquiresapotentialwithrespecttothesolution.Thesurfacechargeiscompensatedbyanequalchargedistributionintheaqueousphase.Thechargeinsolutiontogetherwiththechargeonthesolidsurfaceisreferredtoastheelectricaldoublelayer.AschematicrepresentationandpotentialdropacrossthedoublelayerarepresentedinFigureflowing.Section3Basictheory50Fig2-5.Schematicrepresentationofthedoublelayerandpotentialdropacrossthedoublelayer;(a)surfacecharge(b)Sternlayerand(c)diffuselayerofcounterionsFig2-5.Schematicrepresentatio51

Shownarepotentialdeterminingionsatthesurface,alayerofadsorbedcounterions,andcounterionsarrangeddiffuselyinthesolutionsurroundingthesolid.Potentialdeterminingionsarethoseionswhichestablishthesurfacecharge.Theseionsincludeionsofwhichthesolidiscomposed;hydrogenandhydroxylions;collectorionsthatforminsolublemetalcollectorsaltswithionscomprisingthemineralsurface;andionscapableofformingcomplexionswithsurfacespecies.Counterionsarethoseionswhichhavenospecialaffinityforthesurfaceandareadsorbedbyelectrostaticattraction.Examplesarechlorideionandcollectoranionsatlowconcentrationadsorbedonapositivelychargedsurface.Shownarepotent5212Thepotentialdifferencebetweenthesurfaceandthebulksolution

3Thepotentialdifferencebetweenahypotheticalplanerepresentingtheclosestdistanceofapproachofhydratedcounterionstothesurfaceandthebulksolution

⑴surfacecharge(ψ0)alayerofadsorbedcounterions,andcounterionsarrangeddiffuselyinthesolutionsurroundingthesolid.

（2）Sternlayer(ψδ)（3）diffuselayerofcounterions(ξ)2potentialofthedoublelayer12Thepotentialdifferencebet53Itisnotpossibletomeasureψofornon-conductivesolids.However,itispossibletocalculatethisvalueoncethepzc(point-of-zero-charge)forthesolidisknown.Thatis,thedependenceofψoontheactivityofpotentialdeterminingionsisgivenbyflowingψ0=whereRisthegasconstant,Tisabsolutetemperature,nisvalence,FistheFaradayconstant,a+anda－aretheactivitiesofpotentialdeterminingionsinsolutionandandaretheactivitiesofpotentialdeterminingionsatthepzc.Itisnotpossibletomeasure54sincesurfacepotentialsarenotmeasureddirectly,theelectro-kineticbehaviorofmineralparticlesischaracterizedbyzetapotentialmeasurements.Thesemeasurementsaremadeditherbyelectro-phoresisorbyastreamingpotentialtechnique.Inthecaseofelectrophoresis,theelectrophoreticmobilityismeasuredbytrackingthevelocityoftheparticlesistheabsenceofconvectiveflowunderapotentialgradient.ThezetapotentialiscalculatedfromtherelationshipWhereξ=zetapotential,voltμ=solutionviscosity,poiseD=dielectricconstantV=particlevelocity,cm/secE=potentialgradient,volt/cmsincesurfacepotentialsaren55Themajorityofsolidspossessanelectricalchargeontheirsurfacesinaqueousmediumwiththeconsequencethatextensivehydrationoftheirsurfacesoccurs.Asaresult,collectorsmustbeaddedtorenderthesurfacessufficientlyhydrophobicforairbubbleattachmenttooccur.Dependingonconcentrationandhydrocarbonchainlength.Collectorionsmaybepresentonthesurfaceasindividualionsorasaggregatesofions,termedhemi-micelles.ThesephenomenaaredemonstratedwellbythedataofwakamatsuandFuerstenauThemajorityofsolidspossess56TheadsorptiondensityofsulfonateionsadsorbedinRegionImaybecalculatedbythefollowingrelationship:Гi=2riCiexp()

WhereГiistheadsorptiondensityofspeciesi(mole/cm2);ristheradiusoftheadsorbedcounterion(cm);Cistheconcentrationinthebulksolution(mole/cm3);nisvalenceoftheion;ξisthezeta.Theadsorptiondensityofsulf57Whenspeciesareadsorbedspecificallyatthesurface,aforceinadditiontoelectrostaticforceisinvolved,andEquation9takesonthefollowingform:

Гi=2riCiexp[]whereфisthespecificadsorptionpotential.Inthecaseofhemi-micelleformation,vanderwaalsforcesassumeimportance,andфisequalto0.62kcalpermolepermoleperCH2group.Thisisthefreeenergydecreasethatthesystemexperienceswhenthehydrocarbonchainsareremovedfromwater.Whenspeciesareadsorbedspec58DiscussanddrawSchematicrepresentationofcontactangleWritethehydrophlicequationDiscussanddrawSchematicrepresentationoftheDoublelayer闡述“鍵能因素”及“天然可浮性”的概念？闡述礦物內(nèi)部結(jié)構(gòu)，表面鍵能與可浮性的關(guān)系?礦物的物理不均勻性主要有那些？并礦物的物理性質(zhì)與可浮性的關(guān)系？礦物的化學(xué)不均勻性主要有那些？并礦物的化學(xué)性質(zhì)與可浮性的關(guān)系？DiscussanddrawSchematicre59第五部分浮選二資料課件60

第一節(jié)

浮選藥劑的作用與分類一浮選藥劑的作用礦物名稱接觸角/(O)煤硫滑石方鉛礦輝鉬礦閃鋅礦螢石黃鐵礦重晶石方解石石灰石石英云母60～907864604746413030200～100～4≈0表3-1常見礦物接觸角

多數(shù)礦物不是自然疏水的,因此必須在礦漿中添加各種浮選藥劑來選擇性地控制各種礦物表面的親水性表面潤濕理論；表面電性理論(雙電層理論)；浮選劑在礦物表面吸附理論。第一節(jié)浮選藥劑的作用與分類一浮選藥劑的作用礦物名稱接61什么是浮選藥劑？在浮選過程中，用來改變礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)或創(chuàng)造條件調(diào)節(jié)礦物可浮性的藥劑。圖3-1浮選泡沫什么是浮選藥劑？在浮選過程中，用來改變礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)或621浮選藥劑的作用與分類FrotherFrothersareusedtohelpmaintainingareasonablystablefrothModifiersorregulatorsareaddedtocontroltheflotationprocess.TheseeitheractivateordepressmineralattachmenttobubblesandtoregulatethepulppH,sotheyareclassedaccordinglyasactivators,depressants,pH-regulatingagents,dispersants,etc.CollectorregulatorCollectorsadsorbselectivelyonmineralsurfaces,renderingthemhydrophobicandfacilitatingbubbleattachment.Flotationreagent1浮選藥劑的作用與分類FrotherFrothersar63按用途分類系列種類典型代表捕收劑非離子烴類油脂類煤油、柴油黃原酸脂、烴基硫代氨基甲酸酯陰離子巰基類烴基酸及皂黃藥、黑藥油酸、烴基硫酸鈉陽離子胺類衍生物混合胺、月桂酸起泡劑表面活性劑醚類醇類醚醇類丁醚油松醇油、混合醇醚醇油非表面活性劑酮醇類雙丙酮醇油調(diào)整劑活化劑無機鹽類硫酸銅、硫化鈉抑制劑無機鹽類無機物硫酸鈉、水玻璃丹寧、淀粉pH調(diào)整劑電解質(zhì)酸、堿絮凝劑無機電解質(zhì)天然高分子合成高分子石灰、明礬淀粉、骨膠聚丙烯酰胺、聚氧乙烯分散劑無機鹽類高分子化合物水玻璃、蘇打各類聚磷酸鹽按用途分類系列種類典型代表非離子烴類油煤油、柴油陰離子巰基類64原礦（方鉛礦、閃鋅礦、螢石、石英）碳酸鈉：調(diào)pH7-7.5硫酸鋅(抑制閃鋅礦)黃藥+黑藥(捕收方鉛礦)松醇油

碳酸鈉：調(diào)pH8左右硫酸銅(活化閃鋅礦)黃藥松醇油方鉛礦閃鋅礦碳酸鈉：調(diào)pH8-9水玻璃(抑制石英)油酸螢石尾礦(石英等)捕收劑起泡劑活化劑抑制劑pH調(diào)整劑原礦（方鉛礦、閃鋅礦、螢石、石英）碳酸鈉：調(diào)pH7-7.565一、捕收劑的分類與其結(jié)構(gòu)特點二、硫化礦捕收劑1硫化礦捕收劑類型2硫化礦捕收劑作用原理三、非硫化礦捕收劑1氧化礦捕收劑2天然疏水性捕收劑一、捕收劑的分類與其結(jié)構(gòu)特點66ionising1Collector

OOOCollectorsNon-ionisingLiquid,non-polarhydrocurbonswhichdonotdissociateinwaterAnionicCationiswatercapellent.BasedonpantdvalentmtrogenOxyhydry1BasedonorganicSulphoacidgroupsSulphydry1BasedonbivalentsulphurCarboxyticSulphatesSulphonatesXunthatesDithiophosphatesCationicCOOCSSOPSSOOSOOOOS根據(jù)捕收劑分子結(jié)構(gòu)和解離特性分類一、捕收劑的分類與其結(jié)構(gòu)特點ionising1CollectorOOOCollec67

根據(jù)不同礦物可浮選性及礦物與藥劑的作用機理分類硫化礦捕收劑非硫化礦捕收劑氧化礦捕收劑天然疏水性捕收劑不溶性氧化礦和硅酸鹽礦物捕收劑微溶鹽礦物可溶鹽礦捕收劑捕收劑根據(jù)不同礦物可浮選性及礦物與藥劑的作用機理分類硫化68一、捕收劑結(jié)構(gòu)特點捕收劑分子結(jié)構(gòu)異極性有機化合物HPolargroupHCHHCHHCHHCHHCHHCHHCHHCHCHCHHCHHCHHCHHCHHCHHCHHCHCOOAnionCationNgNon-polargroupHThestructureofsodiumoleate,andanioniccollectorinwhichthewater-repellenthydrocarbonradicalconstitutesthenon-polarpartofthemolecule,isshowninFig.一、捕收劑結(jié)構(gòu)特點捕收劑分子結(jié)構(gòu)異極性有機化合物HPolar69〉Becauseofchemical,electrical,orphysicalattractionbetweenthepolarportionsandsurfacesites,thecollectorsadsorbontheparticleswiththeirnon-polarendsorientatedtowardsthebulksolution,therebyimpartinghydrophobicitytotheparhctes

〉Becauseofchemical,electric701硫化礦捕收劑類型硫化礦捕收劑1黃藥類2黑藥類3硫氮類4硫胺酯5硫醇類6硫脲及其衍生物

硫化礦捕收劑常用的是硫代化合物類捕收劑，特征是分子量小，烴鏈短，極性親固基都含有二價硫離子，水解后生成含-SH基的產(chǎn)物，故通常稱為巰基化合物捕收劑。1硫化礦捕收劑類型硫化礦捕收劑1黃藥類2黑藥類3硫氮71CHHCHHHOCSSNa(K)Non-polarPolarCation(b)(1)黃藥的結(jié)構(gòu)、組成、名稱及制備黃藥學(xué)名黃原酸鹽。按化學(xué)組成也稱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：2黃藥類（xanthogenate）圖(a)式中R為烴基，Me為Na＋或K+，-OCSS-為親固基，烴基為烷烴基，(b)圖為乙基黃藥。ROCSSMeNon-polarPolarCation(a)CHHCHHHOCSSNa(K)Non-polarPolar72黃藥的名稱：

按烴基中碳原子數(shù)的多少，在黃藥前冠以不同名稱，C2H5OCSSNa稱乙基黃藥，C4H9OCSSNa稱丁基黃藥。黃藥有鉀鹽和鈉鹽兩種，分別稱之為鉀黃藥和鈉黃藥。黃藥的制備：

制造黃藥的原料是醇、燒堿（NaOH）和二硫化碳(CS2)。工業(yè)上一般采用直接合成法生產(chǎn)黃藥，反應(yīng)如下：ROH+NaOH+CS2==ROCSSNa+H2O

工業(yè)上生產(chǎn)的黃藥含二硫化碳酸鹽的量約為85％左右，其他為雜質(zhì)和水分。雜質(zhì)一般為硫化物和硫代碳酸鹽。黃藥的名稱：黃藥的制備：73(2)黃藥的性質(zhì)

黃藥要儲存于干燥及陰涼的地方，防止水、酸、堿等物質(zhì)的作用。工業(yè)上使用的黃藥或多或少含有一些水分，因此黃藥不能長時間保存以免失效。使用時必須注意它的顏色、不正常時停止使用。①物理性質(zhì)(2)黃藥的性質(zhì)黃藥要儲存于干燥及陰涼的地方，防止水、74

②穩(wěn)定性—黃藥是一種不穩(wěn)定的化合物。黃原酸分解的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于黃酸離子水解的速度，因此黃酸陰離子水解的速度決定了黃藥分解成醇與CS2的速度。一旦黃酸離子產(chǎn)生水解黃藥的捕收作用將隨之消失。實踐中經(jīng)?？刂频V漿的pH值以防止黃酸離子的分解，礦漿pH值越低分解越快。在堿性礦漿中黃藥是足夠穩(wěn)定的。分解水解易被氧化穩(wěn)定性質(zhì)醇遇熱水或酸黃酸陰離子堿金屬陽離子黃原酸（不穩(wěn)定易分解）水解雙黃藥②穩(wěn)定性—黃藥是一種不穩(wěn)定的化合物。黃75非極性越強，分子的水化性就越小烴基越長烴基長度捕收能力烴基結(jié)構(gòu)固著礦物表面的分子鍵力(色散力)越強，在礦物表面附著就越牢固礦物表面的“覆蓋層”就越厚，礦物表面顯示的烴基疏水性明顯。但又不宜過長，因過長往往捕收能力過強而降低選擇性。同系列化合物的烴基每增加一個-CH2基，在水中的溶解度平均減少4.25倍。所以烴基過長反而會降低捕收效果，對浮選不利，對黃藥來說，實踐中常用的烴基為C2-C5。通常，捕收性越強時選擇性越差。③捕收性—主要取決于烴基長度和烴基結(jié)構(gòu)。非極性越強，分子的水化性就越小烴基越長烴基長度捕收烴基結(jié)構(gòu)固76(3)黃藥的捕收性能及其應(yīng)用

藥劑的非極性基僅能決定該藥劑對某一類礦物的捕收能力的強弱。某一捕收劑能浮選什么樣的礦物既決定于礦物本身的性質(zhì)又決定于藥劑親固基的性質(zhì)。黃藥的親固基-OCSS-，它通過二價硫和礦物表面的金屬離子鍵作用，使藥劑固著于礦物表面。因此二價硫的性質(zhì)與黃藥的捕收性能有密切的關(guān)系。二價硫離子（S2-）具有很大的離子半徑，易被極化，可以形成離子鍵和共價鍵。當(dāng)它和極化力很強的金屬陽離子作用時可以產(chǎn)生彼此的極化形成金屬鍵。硫化礦物晶體具有類似于金屬的性質(zhì)，如都具有金屬光澤和導(dǎo)電性等。由于二價硫離子可以和礦物表面上極化力強的金屬離子（Me+）形成離子鍵、共價鍵或金屬鍵，故可使黃藥陰離子牢固地固著于這類礦物表面。實踐表明，黃藥可以成功地浮選有色金屬硫化礦和經(jīng)硫化后的有色金屬氧化礦。(3)黃藥的捕收性能及其應(yīng)用77

能捕收礦物不能捕收礦物貴金屬和自然銅鉛、銅和鋅的氧化礦物（經(jīng)硫化后）硫化礦物氧化物硅酸鹽堿土金屬的鹽類

黃藥和重金屬陽離于可生成難溶性化合物，黃藥對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),且一般生成的黃酸鹽溶度積越小,那么黃藥對該金屬捕收能力越強。

黃藥對礦物的捕收特性能捕收礦物不能捕收礦物貴金屬和自然銅鉛、銅和鋅的氧化78早期美國的塔加爾特曾提出化學(xué)假說同時代的澳大利亞學(xué)者瓦克提出吸附假說前蘇聯(lián)的什維多夫則提出半氧化假說黃藥類陰離子捕收劑與礦物的作用機理研究普拉克辛則指出半導(dǎo)體見解該類捕收劑的陰離子中均有二價硫，又都以二價硫為其親固基，因此，與礦物的作用機基本相同。其中，黃藥類陰離子捕收劑與礦物的作用機理研究的最多。早期美國的塔加爾特曾提出同時代的澳大利亞學(xué)者瓦克前蘇聯(lián)的什維79

近20年來浮選理論研究方法不斷發(fā)展，尤其是紅外光譜和電化學(xué)方法的應(yīng)用，對黃藥類陰離子捕收劑與硫化礦物的作用機理有了更深人的認(rèn)識。提出的新的作用機理主要有化學(xué)吸附說、雙黃藥見解和共吸附等。近20年來浮選理論研究方法不斷發(fā)展，尤其是紅外光譜和電化80

①化學(xué)吸附說—黃藥捕收劑對礦物進行捕收作用，前提是必須有氧的存在。以方鉛礦為例：PbS(固)+2O2(氣)PbSO4(固)PbSO4(固)+CO32-PbCO3(固)+SO42-PbSO4(固)+2OH-Pb(OH)2(固)+SO42-水體系中黃藥PbCO3(固)+2ROCSS-Pb(ROCSS)2

+CO32-

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，生成的黃原酸鹽溶度積越小，離子交換吸附越容易進行，黃藥對其捕收效果越好?？筛鶕?jù)各種金屬黃原酸鹽溶度積大小，判斷相應(yīng)硫化礦物的可浮性。①化學(xué)吸附說—黃藥捕收劑對礦物進行捕收作用，81

②雙黃藥見解—黃藥對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，吸附在硫化礦物的面，從而使礦物表面疏水。雙黃藥見解和化學(xué)吸附說同樣認(rèn)為，必須有氧存在時黃藥才能選硫化礦。黃藥陰離子在礦物表面產(chǎn)生的反應(yīng)為：

硫化礦物對反應(yīng)起催化作用。黃藥在硫化礦物表面經(jīng)氧化生成雙黃藥，使礦物實現(xiàn)浮選；某些情況下氧化還原產(chǎn)物是金屬黃酸鹽和元素硫時同樣也可實現(xiàn)浮選。②雙黃藥見解—黃藥對硫化礦的捕收作用是由于黃藥經(jīng)氧82

③共吸附—共吸附實際是上述兩種觀點的綜合。托隆用電化學(xué)方法研究方鉛礦與黃藥的作用后提出在礦物表面僅有黃原酸鉛或雙黃藥時都不能使方鉛礦很好浮選，只有這兩種產(chǎn)物并存時，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。1972年愛立松和古德應(yīng)用有機溶劑萃取與紅外光譜分析方法相結(jié)合，對16種硫化礦和6種黃藥進行作用后的產(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。值得指出的是，由于采用的試驗手段不同，得出的機理可能不同，導(dǎo)致了某些觀點的分歧。③共吸附—共吸附實際是上述兩種觀點的綜合。托隆用電831)氧化礦捕收劑類型這類捕收劑通常在其中含有氧、氮等原子，同時非極性基分子量較大，常用的又分為陰離子型和陽離子型。前者多為各種羥基含氧酸，后者主要是有機胺類，同時也有兩性捕收劑。氧化礦捕收劑有機酸類捕收藥磺酸(鹽)類胺類捕收劑兩性捕收劑三、非硫化礦捕收劑硫酸酯類羥肟(wò)酸類羧酸及其皂類（脂肪酸及皂)胂酸、膦酸類1氧化礦捕收劑1)氧化礦捕收劑類型氧化礦捕收劑有機酸類捕收藥磺酸(鹽)類胺842)羥基含氧酸（及其鹽）類(脂肪酸及皂)捕收劑①脂肪酸及其皂基本性質(zhì)脂肪酸的組成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：所有的羧基酸的pK值在4.7±0.5范圍內(nèi)。在強酸性介質(zhì)中油酸主要以分子狀態(tài)存在，在中性及堿性介質(zhì)中主要以陰離子狀態(tài)存在。脂肪酸的堿金屬皂在水溶液中具有堿性。脂肪酸的熔點與分子中不飽和程度相關(guān)，不飽和酸在常溫下是液體，而碳原子數(shù)相同的飽和酸卻為固體。高分子的脂肪酸難溶于水，故使用時需首先將其溶于煤油或其他有機溶劑中，或經(jīng)超聲波乳化，或強烈攪拌后使用。脂肪酸的堿金屬皂在水中具有較大的溶解度。脂肪酸皂可直接以水溶液狀態(tài)應(yīng)用。提高溫度可使其溶解度顯著增大。

分子結(jié)構(gòu)溶解性質(zhì)解離性質(zhì)2)羥基含氧酸（及其鹽）類(脂肪酸及皂)捕收劑①脂肪酸及85②有機酸類（脂肪酸）及其皂的捕收性能和應(yīng)用脂肪酸及其皂的親固基中的羧基，有較大的極性，和水分子的作用能力較強。脂肪酸及其皂類捕收劑當(dāng)羥基長度達(dá)12~18個碳時才有足夠的捕收能力。脂肪酸及其皂的一個重要的特征是它可和堿土金屬Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+等生成難溶性鹽。脂肪酸和一些有色金屬、黑色金屬離子，例如Pb2+、Mn2+、Fe2+等也可以生成難溶性金屬皂。①含堿土金屬陽離子的極性鹽類礦物，如方解石(CaCO3)等⑤易溶于水的含堿和堿土金屬的可溶性礦物，如：鹽巖、硼礦物。②有色金屬氧化礦物，碳酸鹽和硫酸鹽類，如：孔雀石和白鉛礦等。④經(jīng)Ca2+、Mg2+、Fe2+等離子活化的硅酸鹽類脂肪酸及其皂可浮選的礦物③氧化礦物，如：赤鐵礦、氧化錳和菱鐵礦等。②有機酸類（脂肪酸）及其皂的捕收性能和應(yīng)用86必須指出，使用有機酸及其皂直接浮選有色金屬氧化礦物實踐上常很困難，因為伴生的脈石也會被浮起，浮選過程將失去選擇性。脂肪酸及其皂可浮選硫化礦物，但實踐上不用它，因硫化礦中脈石經(jīng)常也能被它浮起，況且已有選擇性更好的捕收劑—含硫氫基類捕收劑代替它。使用該類捕收劑時還要注意：①脂肪酸及其皂都是表面活性物質(zhì)，有強烈的起泡性；②用量要嚴(yán)格控制，適宜時有選擇性，過多時將失去選擇性；③要有調(diào)整劑的良好配合，常配合使用蘇打或蘇打與水玻璃合用；④礦漿溫度影響較顯著，一般宜在30℃進行浮選。必須指出，使用有機酸及其皂直接浮選有色金屬氧化礦物實踐上常很87①化學(xué)吸附機理

如油酸鈉在方解石表面的化學(xué)吸附反應(yīng)是通過羰基吸附鍵來吸附。3)氧化礦捕收作用機理脂肪酸及其皂的一個重要的特征是它可和堿土金屬Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+等生成難溶性鹽。①化學(xué)吸附機理3)氧化礦捕收作用機理脂肪酸及其皂的一個88②通過物理吸附②通過物理吸附89

天然疏水性礦物主要有煤、石墨、輝鋁礦等。非極性烴類油是煤、石墨、輝鋁礦等非極性礦物浮選時的捕收劑，也廣泛用作磷灰石、氧化鐵礦和石英等礦物浮選時的輔助捕收劑。硫化礦浮選也可用非極性烴類油作捕收劑，幫助粗粒和難浮顆粒上浮非極性烴類油主要有兩方面來源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天然疏水性捕收劑天然疏水性礦物主要有煤、石墨、輝鋁礦等。2天然疏水901）非極性烴類油特性

①分子結(jié)構(gòu)對稱，無永久偶極，分子內(nèi)部的原子以共價鍵結(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，對呈分子鍵的、天然疏水隆強的礦物表面具有良好的吸附性能。③礦物表面琉水性越好，在其表面的吸附量越多。吸附時，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，實際上是以油滴形式存在于水中，故其用量較大。1）非極性烴類油特性91

2）非極性烴類油與礦物表面的作用機理非極性烴類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非極性烴類油與水之間的作用非極性烴類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-氫鍵結(jié)合，屬于非極性分子。分子之間由色散力聚集在一起。而水分子是強極性分子，水分子與非極性烴類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。水分子由于是強偶極子有極強的定向力、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，非極性烴類油在水中只能以油滴狀態(tài)存在。2）非極性烴類油與礦物表面的作用機理92②非極性烴類油與礦物之間的作用礦物表面有極性和非極性之分。當(dāng)?shù)V物表面屬于非極性表面時，σ固油＜σ固水，礦物表面對油分子吸引力大于對水分子的吸引力，油滴吸附到礦物的表面。如果礦物表面與油分子之間的作用力大于油分子本身之間的作用力，油滴可在礦物表面展開.反之，油分子只能以油滴的形式吸附在礦物表面，不能展開．當(dāng)?shù)V物表面是極性表面時,σ固水＜σ固油，礦物表面對油分子的吸引力小于對水分子的吸引力，礦物表面覆蓋了一層水分子，并形成水化膜，油分子不能在礦物表面吸附，仍以油滴狀態(tài)留在水中。非極性烴類油對這種表面沒有捕收作用。非極性烴類油對礦物捕收作用的強弱取決于礦物表面非極性部分所占比例。②非極性烴類油與礦物之間的作用93

3）非極性烴類油的捕收作用非極性烴類油的捕收作用主要表現(xiàn)在三個方面：①非極性烴類油可以提高疏水性礦物和氣泡的附著。②非極性烴類油可有效提高疏水性礦粒在氣泡上附著的牢固程度。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。3）非極性烴類油的捕收作用944）非極性烴類油中雜極性物質(zhì)的其他作用

非極性烴類油組成中，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、醇脂和羥基化合物等雜極性物質(zhì)。這些雜極性物質(zhì)在結(jié)構(gòu)上一端為極性親固基，另一端為疏水的非極性基，雜極性成分的存在可使浮選活性大為提高，既可節(jié)約藥劑用量，又可提高工藝效果。但雜極性比例增加后精煤灰分增加較大，雜極性含量過高時，精煤質(zhì)量惡化。雜極性成份除捕收作用外，還有起泡作用。4）非極性烴類油中雜極性物質(zhì)的其他作用95

5）非極性烴類油組成對捕收作用的影響非極性烴類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。非極性烴類油按照烴族組成可分為芳烴、烯烴和烷烴。烷烴又可分為正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴。其中，還有一些含氧、含氮的化合物。經(jīng)長期實際使用及研究表明，非極性烴類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)烷烴不飽和烴比飽和烴具有較高的捕收性能，但選擇比稍差，而且泡沫帶水量增多。煤是極為復(fù)雜的化合物，任何單一成分的非極性烴類油都不會是最佳的捕收劑，最佳成分應(yīng)是各非極性烴類油組分合理配合的混合物。5）非極性烴類油組成對捕收作用的影響96

三、常用的非極性烴類油捕收劑國內(nèi)外選煤廠煤泥浮選常用的捕收劑多數(shù)是石油產(chǎn)品。主要有煤油、輕柴油和一些人工合成的非極性烴類油捕收劑。此外，還有一些其他工業(yè)的副產(chǎn)品。①煤油②輕柴油和頁巖柴油③FS—201和FS—202—FS—201

④燃料油⑤天然氣冷凝油⑥ZF浮選劑非極性烴類油捕收劑三、常用的非極性烴類油捕收劑①煤油非極性烴類97四、提高非極性烴類油浮選活性的途徑

①輻射化學(xué)作用②磁場處理③電化學(xué)處理④烴類催化氧化法主要途徑四、提高非極性烴類油浮選活性的途徑 ①輻射化學(xué)作用②98Frothers：

Frothersaregenerallyheteropolarsurface-activeorganicreagents,capableofbeingadsorbedontheair-waterinterface.AirAct