1、1 第二章第二章 浮选药剂浮选药剂 浮选课件浮选课件2 2 太原理工大学太原理工大学矿物加工工程专业矿物加工工程专业22.1 浮选药剂的分类与作用浮选药剂的分类与作用l浮选过程中，矿物能否与气泡附着主要取决于矿物表面的润浮选过程中，矿物能否与气泡附着主要取决于矿物表面的润湿性。湿性。l自然界中，绝大多数矿物的自然界中，绝大多数矿物的烯烃烯烃烷烃。烷烃。l芳烃活性大的原因还有：油芳烃活性大的原因还有：油-水界面能低，分散度好，浮选活水界面能低，分散度好，浮选活性高；可与芳香族化合物形成性高；可与芳香族化合物形成-键，此键比普通范德华力键，此键比普通范德华力强。强。2.2.2 非极性烃类油捕收剂及
2、其作用机理非极性烃类油捕收剂及其作用机理125、非极性烃类油组成对其捕收作用的影响、非极性烃类油组成对其捕收作用的影响（2）结构）结构 捕收活性：捕收活性：烯烃烯烃烷烃烷烃l烷烃具有对称电子层，化学惰性大。烯烃的电子云聚集在双键或环周围，烷烃具有对称电子层，化学惰性大。烯烃的电子云聚集在双键或环周围，分子不完全对称，化学活性大：分子不完全对称，化学活性大：l从分子空间效应看，烯烃分子断面积比烷烃大，故在矿表覆盖面积大。从分子空间效应看，烯烃分子断面积比烷烃大，故在矿表覆盖面积大。对烷烃而言对烷烃而言 异构异构正构（相同正构（相同C原子数）原子数）l异构烷烃的沸点、凝固点低，不易形成结晶，故浮选
3、效果好；异构烷烃的沸点、凝固点低，不易形成结晶，故浮选效果好；l支链占有较大空间，每摩尔分子覆盖面积大，油耗低，疏水效果好。支链占有较大空间，每摩尔分子覆盖面积大，油耗低，疏水效果好。烯烃、芳烃的缺点：烯烃、芳烃的缺点：l化学活性大，易与水分子结合，疏水性小于烷烃，选择性也较烷烃差。化学活性大，易与水分子结合，疏水性小于烷烃，选择性也较烷烃差。l可使芳基、烷基结合，如多烷基苯型、多烷基萘型都具有良好捕收性。可使芳基、烷基结合，如多烷基苯型、多烷基萘型都具有良好捕收性。2.2.2 非极性烃类油捕收剂及其作用机理非极性烃类油捕收剂及其作用机理136、非极性烃类油溜分对分选的影响非极性烃类油溜分对分
4、选的影响l分溜温度低，则分溜温度低，则C链长度短，药剂的疏水性差，浮选活性差；链长度短，药剂的疏水性差，浮选活性差；l分溜温度高，烃类油的分溜温度高，烃类油的C链长，疏水性好；但链长，疏水性好；但C链长度增加的同时，链长度增加的同时，药剂粘性增大，分散度降低，吸附速度减慢，从而浮选活性变差。药剂粘性增大，分散度降低，吸附速度减慢，从而浮选活性变差。l在石油各馏分中，活性最高的馏分基本都在在石油各馏分中，活性最高的馏分基本都在180240，碳链长度，碳链长度815个个C。7、常用的非级性烃类油捕收剂、常用的非级性烃类油捕收剂 p436437 2.2.2 非极性烃类油捕收剂及其作用机理非极性烃类油
5、捕收剂及其作用机理142.2.3 巯基类阴离子型捕收剂巯基类阴离子型捕收剂 硫化矿物的捕收剂，其特征是：分子量小，烃链硫化矿物的捕收剂，其特征是：分子量小，烃链短、极性基中含有短、极性基中含有S2-，水解后生成含，水解后生成含-SH的产物，故称的产物，故称为巯基类，典型代表有黄药和黑药。为巯基类，典型代表有黄药和黑药。152.2.3 巯基类阴离子型捕收剂巯基类阴离子型捕收剂l黄药黄药（1）黄药的名称、组成和结构）黄药的名称、组成和结构 学名：学名：烃基二硫代碳酸盐烃基二硫代碳酸盐 结构：结构：ROCSSNa（K）命名：阳离子（钾黄药和钠黄药）；命名：阳离子（钾黄药和钠黄药）；阴离子（烃链长短阴
6、离子（烃链长短 高级黄药和低级黄药）高级黄药和低级黄药）162.2.3 巯基类阴离子型捕收剂巯基类阴离子型捕收剂（2）黄药的制备）黄药的制备 ROH+NaOH RONa+H2O+热热 RONa+CS2 ROCSSNa+热热 总反应式：总反应式：ROH+NaOH+CS2 ROCSSNa+H2O+热热&反应器应用散热装置（不断搅拌）反应器应用散热装置（不断搅拌）172.2.3 巯基类阴离子型捕收剂巯基类阴离子型捕收剂（3）黄药的性质）黄药的性质u物性物性 密度密度1.21.7g/cm3,使用时常配成使用时常配成510的水溶液使用，用量的水溶液使用，用量50100g/t。u稳定性稳定性 黄药是一种不
7、稳定的化合物，遇热、水或酸均会发生分解。黄药是一种不稳定的化合物，遇热、水或酸均会发生分解。ROCSSNa ROCSS-+Na+ROCSS-H2O ROCSSH+OH-ROCSSH ROH+CS2 使用时用注意调节矿浆的使用时用注意调节矿浆的pH值。值。A.黄药在酸性介质中分解速度很快，且黄药在酸性介质中分解速度很快，且pH值越低，分解越快。值越低，分解越快。B.如果黄药必须在酸性介质中使用，则应选择高级黄药，因其分解速如果黄药必须在酸性介质中使用，则应选择高级黄药，因其分解速度相对较慢。度相对较慢。C.黄药遇热分解，遇水也分解，故黄药应存放在干燥、阴凉的地方。黄药遇热分解，遇水也分解，故黄药
8、应存放在干燥、阴凉的地方。D.工业使用的黄药含工业使用的黄药含15%杂质和水，故不宜久存，最好是现配现用。杂质和水，故不宜久存，最好是现配现用。182.2.3 巯基类阴离子型捕收剂巯基类阴离子型捕收剂（3）黄药的性质）黄药的性质u氧化性氧化性 黄药是强还原剂，易被氧化，生成双上黄药。黄药是强还原剂，易被氧化，生成双上黄药。2ROCSS-+1/2O2+CO2 (ROCSS)2+CO32-2ROCSS-+1/2O2+H2O (ROCSS)2+2OH-溶液中有过渡金属的高价离子存在时，对氧化可起促进作用。溶液中有过渡金属的高价离子存在时，对氧化可起促进作用。2Fe3+2ROCSS-(ROCSS)2+
9、2Fe2+l双黄药：双黄药：ROCSS-SSCORl硫化矿物的捕收剂。黄色油状液体，难溶于水，在水中呈分子硫化矿物的捕收剂。黄色油状液体，难溶于水，在水中呈分子状态存在（非离子型）。状态存在（非离子型）。lpH值升高时会逐渐分解为黄药值升高时会逐渐分解为黄药,可用于酸性介质。可用于酸性介质。l捕收能力弱于黄药捕收能力弱于黄药,但选择性好于黄药。但选择性好于黄药。192.2.3 巯基类阴离子型捕收剂巯基类阴离子型捕收剂（3）黄药的性质）黄药的性质u捕收性捕收性 黄药以其极性基中的黄药以其极性基中的S2-与矿物表面的金属离子作用形成化与矿物表面的金属离子作用形成化学键而附着于矿表，非极性基朝外指向
10、水，起疏水作用。学键而附着于矿表，非极性基朝外指向水，起疏水作用。A.非极性基与捕收性能的关系非极性基与捕收性能的关系 烃基越长，疏水性越强，捕收性能越。原因可从三方面进烃基越长，疏水性越强，捕收性能越。原因可从三方面进行解释。但烃链过长，黄药选择性变差，溶解度降低，捕收效行解释。但烃链过长，黄药选择性变差，溶解度降低，捕收效果降低，故果降低，故C原子数一般取原子数一般取C=25。202.2.3 巯基类阴离子型捕收剂巯基类阴离子型捕收剂（3）黄药的性质）黄药的性质烃基的结构烃基的结构 在短烃链黄药中，异构基中在短烃链黄药中，异构基中-CH3比正构基比正构基-CH3更靠近极性更靠近极性基，基，-
11、CH3的正诱导效应可使极性基键合原子的电子密度增加，的正诱导效应可使极性基键合原子的电子密度增加，从而使极性基对矿表的亲固能力增加。从而异构体黄药比正构从而使极性基对矿表的亲固能力增加。从而异构体黄药比正构体的捕收效果好。体的捕收效果好。对于长烃链的药剂，其极性基与矿表吸附，非极性的烃链对于长烃链的药剂，其极性基与矿表吸附，非极性的烃链之间会形成半胶来吸附，此时药剂在矿表吸附密度大，捕收性之间会形成半胶来吸附，此时药剂在矿表吸附密度大，捕收性能强。如果存在侧链，则会防碍非极性基之间的相互靠拢，致能强。如果存在侧链，则会防碍非极性基之间的相互靠拢，致使黄药在矿表吸附密度降低，捕收性能减弱。使黄药
12、在矿表吸附密度降低，捕收性能减弱。另支链靠近极性基，在一定条件下可产生空间位阻效应阻另支链靠近极性基，在一定条件下可产生空间位阻效应阻碍药剂与矿表的接近，故异构体不如正构体。碍药剂与矿表的接近，故异构体不如正构体。212.2.3 巯基类阴离子型捕收剂巯基类阴离子型捕收剂（3）黄药的性质）黄药的性质u捕收性捕收性 黄药以其极性基中的黄药以其极性基中的S2-与矿物表面的金属离子作用形成化学键与矿物表面的金属离子作用形成化学键而附着于矿表，非极性基朝外指向水，起疏水作用。而附着于矿表，非极性基朝外指向水，起疏水作用。B.溶度积理论溶度积理论 该理论是由美国学者该理论是由美国学者Taggart在在19
13、29年提出的。年提出的。l溶度积：在一定温度下，某难溶化合物在其饱和溶液中的离子浓溶度积：在一定温度下，某难溶化合物在其饱和溶液中的离子浓度的乘积（常数）。度的乘积（常数）。l主要内容：药剂与矿表金属离子反应后生成产物的溶度积越小，主要内容：药剂与矿表金属离子反应后生成产物的溶度积越小，药剂对该矿物的捕收能力越强。药剂对该矿物的捕收能力越强。l可用反应产物溶度积的大小来衡量药剂对矿物的捕收能力。可用反应产物溶度积的大小来衡量药剂对矿物的捕收能力。l各种金属与黄药生成的金属黄原酸盐难溶顺序如下：各种金属与黄药生成的金属黄原酸盐难溶顺序如下：第一类：汞、金、铋、锑、铜、铅第一类：汞、金、铋、锑、铜
14、、铅 镍镍（溶度积（溶度积10-10）第二类：铁、锰、锌（溶度积第二类：铁、锰、锌（溶度积10-2）v 乙基黄原酸锌乙基黄原酸锌 4.910-9v 乙基黄原酸铅乙基黄原酸铅 2.110-17v 乙基黄原酸铜乙基黄原酸铜 5.210-20v 戊基黄原酸铅戊基黄原酸铅 1.010-24222.2.3 巯基类阴离子型捕收剂巯基类阴离子型捕收剂（3）黄药的性质）黄药的性质u黄药的选择性黄药的选择性 黄药对硫化矿物的捕收剂能力随黄药对硫化矿物的捕收剂能力随C链的增长而增加，选择性刚链的增长而增加，选择性刚好相反。即捕收性强，则选择性低。好相反。即捕收性强，则选择性低。浮选时欲得到高品质精矿，应选用低级黄
15、药；欲得到高的回收浮选时欲得到高品质精矿，应选用低级黄药；欲得到高的回收率，则应选用高级黄药。率，则应选用高级黄药。（4）黄药可捕收的矿物）黄药可捕收的矿物l贵金属和自然铜；贵金属和自然铜；l硫化矿物；硫化矿物；l硫化后的氧化矿。硫化后的氧化矿。232.2.3 巯基类阴离子型捕收剂巯基类阴离子型捕收剂（5）作用机理）作用机理l化学吸附说化学吸附说 黄药对硫化矿的捕收，前提是必需有氧的存在。硫化矿黄药对硫化矿的捕收，前提是必需有氧的存在。硫化矿物表面先发生氧化反应，形成硫氧盐或硫酸盐，然后，再与黄药作用物表面先发生氧化反应，形成硫氧盐或硫酸盐，然后，再与黄药作用生成溶度积很小的难溶盐。生成溶度积
16、很小的难溶盐。l双黄药见解（前提有氧存在）双黄药见解（前提有氧存在）有氧存在时，黄药氧化生成双黄原，在黄铁矿表面吸附而起捕收有氧存在时，黄药氧化生成双黄原，在黄铁矿表面吸附而起捕收作用，提高矿表疏水性。作用，提高矿表疏水性。由于硫化矿物具有导体和半导体性质，故有一定的传导电子能力。由于硫化矿物具有导体和半导体性质，故有一定的传导电子能力。因此，浮选过程中，巯基类阴离子型捕收剂与矿表接触时，捕收剂在因此，浮选过程中，巯基类阴离子型捕收剂与矿表接触时，捕收剂在矿表阳极区被氧化，同时，氧化剂在阴极区被还原。硫化矿物充当了矿表阳极区被氧化，同时，氧化剂在阴极区被还原。硫化矿物充当了反应的电极。反应的电
17、极。黄药对黄药对FeS2的捕收的捕收 阳极氧化：阳极氧化：2ROCSS2e(ROCSS)2 阴极还原：阴极还原：1/2O2+2H+2eH2Ol共吸附学说共吸附学说242.2.3 巯基类阴离子型捕收剂巯基类阴离子型捕收剂l黑药（应用仅次于黄药）黑药（应用仅次于黄药）（1）组成、结构与性质）组成、结构与性质 学名：二烃基二硫代磷酸盐学名：二烃基二硫代磷酸盐 结构：结构：其中，其中，Me可以是可以是H，对应黑药称为酸性黑药；，对应黑药称为酸性黑药；Me可以是可以是Na，对应黑药称为钠黑药；，对应黑药称为钠黑药；Me可以是可以是NH4，对应黑药称为铵黑药。，对应黑药称为铵黑药。252.2.3 巯基类阴
18、离子型捕收剂巯基类阴离子型捕收剂（2）性质）性质l弱电解质，在水中可解离，即弱电解质，在水中可解离，即(RO)2PSSNa(RO)2PSS-+Na+A.比黄药稳定，在酸介中分解速度慢，故必须在酸介中浮选时，可选比黄药稳定，在酸介中分解速度慢，故必须在酸介中浮选时，可选用黑药做捕收剂。用黑药做捕收剂。B.较难氧化，氧化后生成双黑药。较难氧化，氧化后生成双黑药。2(RO)2PSS 2e (RO)2PSS-SSP(OR)2 双黑药：油状非离子型液体，可捕收硫化矿，用途不如黑药广泛。双黑药：油状非离子型液体，可捕收硫化矿，用途不如黑药广泛。C.捕收硫化矿时，以其亲固基中捕收硫化矿时，以其亲固基中S2-
19、与矿表金属离子结合，故黄药能与矿表金属离子结合，故黄药能捕收的矿物，黑药也可以，工业用途仅次于黄药，用量捕收的矿物，黑药也可以，工业用途仅次于黄药，用量125g/t。D.黑药常含有黑药常含有H2S，有一定硫化作用，可分选已轻微氧化的硫化矿。，有一定硫化作用，可分选已轻微氧化的硫化矿。262.2.3 巯基类阴离子型捕收剂巯基类阴离子型捕收剂（3）工业制备）工业制备 4ROH+P2S5 2(RO)2PSSH+H2S（4）工业上常用的黑药）工业上常用的黑药l甲酚黑药甲酚黑药(CH3C6H4O)2PSSH 以甲醇为原料，加入一定以甲醇为原料，加入一定 P2S5 配制配制而成。常温为暗绿色油状液体。难溶
20、于水，有起泡剂、腐蚀性。而成。常温为暗绿色油状液体。难溶于水，有起泡剂、腐蚀性。由于甲酚（有毒），污染环境，故已少用。由于甲酚（有毒），污染环境，故已少用。l丁钠黑药丁钠黑药(C4H9O)2PSSNa，白色粉末易溶于水，无起泡性。，白色粉末易溶于水，无起泡性。2(RO)2PSSH+Na2CO3 2(RO)2PSSNa+H2O+CO2l丁铵黑药丁铵黑药(C4H9O)2PSSNH4 白色白色(灰色灰色)粉末，微臭，易溶于水，无粉末，微臭，易溶于水，无腐蚀性，不易变质，使用它可改善环境。适用于腐蚀性，不易变质，使用它可改善环境。适用于Cu、Pb、Zn、Ni 等硫化矿物的浮选。等硫化矿物的浮选。2(R
21、O)2PSSH+NH4OH 2(RO)2PSSNH4+H2O272.2.4 有机酸类阴离子型捕收剂有机酸类阴离子型捕收剂&有机酸也称烃基酸，根据亲固基的不同，可分为五种有机酸也称烃基酸，根据亲固基的不同，可分为五种:&这类捕收剂的特点是：在水中可解离，疏水离子是阴离子；这类捕收剂的特点是：在水中可解离，疏水离子是阴离子；极性（亲固）基中通常含有极性（亲固）基中通常含有O原子，非极性基烃链较长，分原子，非极性基烃链较长，分子量较大，是氧化矿物的有效捕收剂。子量较大，是氧化矿物的有效捕收剂。282.2.4 有机酸类阴离子型捕收剂有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂脂肪酸及其皂（1）脂肪酸的通式）脂肪
22、酸的通式 RCOO-H+，其中，其中，H+被被Na+或或K+取代即成为皂。取代即成为皂。R直链烃直链烃脂肪酸脂肪酸 环烷烃环烷烃环烷环烷酸酸 苯苯 环环芳香芳香酸酸 脂肪酸分子中的烃链脂肪酸分子中的烃链R可以是直链的饱和或不饱和烃。可以是直链的饱和或不饱和烃。292.2.4 有机酸类阴离子型捕收剂有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂脂肪酸及其皂（2）脂肪酸的性质脂肪酸的性质&RCOOH是弱酸，在水中可解离：是弱酸，在水中可解离：RCOOHRCOO-+H+FR长度增加，长度增加，K值降低。但所有脂肪酸的值降低。但所有脂肪酸的K值几乎都在值几乎都在10-410-5左左右，其右，其pK=4.70.5。
23、以油酸为例：以油酸为例：pH=4.7，RCOOH=RCOO-pH4.7，RCOOHRCOO-pH4.7，RCOOHRCOO-F使用使用RCOOH作捕收剂时，应在中性或碱性条件下使用。作捕收剂时，应在中性或碱性条件下使用。FpH值过高时，矿浆中的值过高时，矿浆中的OH-增大，增大，OH-可与可与RCOO-在矿物表面在矿物表面产生竞争吸附，影响药剂对矿物的捕收。产生竞争吸附，影响药剂对矿物的捕收。F实际生产时，应根据矿物的性质选择适宜的实际生产时，应根据矿物的性质选择适宜的pH值（一般值（一般89）。）。302.2.4 有机酸类阴离子型捕收剂有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂脂肪酸及其皂（2）脂肪
24、酸的性质脂肪酸的性质&脂肪酸的熔点脂肪酸的熔点F 烃基不饱和程度的影响烃基不饱和程度的影响 硬脂酸硬脂酸 CH3(CH2)16COOH 65 油油 酸酸 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH 14 亚油酸亚油酸 CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH -6.5 亚麻酸亚麻酸 CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH -12.8 桐桐 酸酸 CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH 4849F药剂熔点高，在矿浆中的溶解和分散程度降低，且使用时需药剂熔点高，在矿浆中的溶解和分散程度降低，且使用时需升高温度，才能具
25、有足够的捕收能力，导致其成本相对较高，升高温度，才能具有足够的捕收能力，导致其成本相对较高，工业上多使用工业上多使用不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸。312.2.4 有机酸类阴离子型捕收剂有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂脂肪酸及其皂（2）脂肪酸的性质）脂肪酸的性质&脂肪酸的溶解度脂肪酸的溶解度F烃基长度的影响烃基长度的影响l脂肪酸在水中的溶解度和烃链长短密切相关。一定温度下，脂肪酸在水中的溶解度和烃链长短密切相关。一定温度下，R基越基越长，其在水中的溶解度越小长，其在水中的溶解度越小(表表4-2-3)。l由于脂肪酸类捕收剂的烃链均比较长，故难溶于水、在矿浆中的由于脂肪酸类捕收剂的烃链均比较长，故难溶
26、于水、在矿浆中的分散性不好。为此，浮选过程中常采取一些措施：分散性不好。为此，浮选过程中常采取一些措施：溶于煤油或其他有机溶剂溶于煤油或其他有机溶剂;强烈搅拌或超声乳化强烈搅拌或超声乳化;提高温度提高温度;皂化皂化，等，等322.2.4 有机酸类阴离子型捕收剂有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂脂肪酸及其皂（2）脂肪酸的性质）脂肪酸的性质&临界胶束浓度临界胶束浓度F脂肪酸的离子或分子在水中浓度达到一定值时便开始脂肪酸的离子或分子在水中浓度达到一定值时便开始生成胶束，这些胶束一般由几十个离子或分子组成。生成胶束，这些胶束一般由几十个离子或分子组成。F为了提高药效，使用时应将脂肪酸稀释至临界胶束浓为
27、了提高药效，使用时应将脂肪酸稀释至临界胶束浓度以下。度以下。332.2.4 有机酸类阴离子型捕收剂有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂脂肪酸及其皂（3）捕收性能捕收性能u对氧化矿物进行捕收时，以其极性基对氧化矿物进行捕收时，以其极性基COO-与矿表接触，非极性烃基指向水，与矿表接触，非极性烃基指向水，起疏水作用。起疏水作用。u由于脂肪酸亲固基中的羰基具有较大极性，与水分子的作用较强。所以，烃由于脂肪酸亲固基中的羰基具有较大极性，与水分子的作用较强。所以，烃链较短则不足以消除矿物表面的亲水性。链较短则不足以消除矿物表面的亲水性。u脂肪酸以其疏水离子中的脂肪酸以其疏水离子中的-COO-与矿表接触。捕
28、收机理之一是其与矿表离子与矿表接触。捕收机理之一是其与矿表离子发生化学反应，生成难溶化合物而固着于矿表。发生化学反应，生成难溶化合物而固着于矿表。u烃链烃链R越长，对矿物的捕收能力越强。实践表明：烃链长度需达到越长，对矿物的捕收能力越强。实践表明：烃链长度需达到12个以上个以上C原子才有足够的捕收能力。原子才有足够的捕收能力。u但烃链增长，其溶解和分散度均降低，捕收性能也随之降低。特别是但烃链增长，其溶解和分散度均降低，捕收性能也随之降低。特别是C20的脂肪酸由于溶解度太小，基本不具有捕收活性，故脂肪酸药剂的的脂肪酸由于溶解度太小，基本不具有捕收活性，故脂肪酸药剂的R基长度基长度一般为一般为C
29、=1217。34 2.2.4 有机酸类阴离子型捕收剂有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂脂肪酸及其皂（3）捕收性能捕收性能u脂肪酸捕收剂的捕收性能与烃基的不饱和程度有关。脂肪酸捕收剂的捕收性能与烃基的不饱和程度有关。C原子原子数相同的脂肪酸，不饱和程度越高，捕收性能越强。数相同的脂肪酸，不饱和程度越高，捕收性能越强。不饱和程度越高的酸，越容易溶解、形成胶束的临界浓不饱和程度越高的酸，越容易溶解、形成胶束的临界浓度越高、药剂覆盖面积越大。度越高、药剂覆盖面积越大。u这种捕收能力的差异在低温时更为明显。这种捕收能力的差异在低温时更为明显。在温度较低的矿浆中，不饱和程度较高的酸，捕收活性在温度较低的矿
30、浆中，不饱和程度较高的酸，捕收活性变化不大，而饱和酸及不饱和程度较低的酸捕收活性却显著变化不大，而饱和酸及不饱和程度较低的酸捕收活性却显著降低。降低。35 2.2.4 有机酸类阴离子型捕收剂有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂脂肪酸及其皂（4）捕收剂的应用捕收剂的应用l脂肪酸分子结构中含有活泼的脂肪酸分子结构中含有活泼的COO-，几乎对所有的矿物都有捕，几乎对所有的矿物都有捕收作用。收作用。含碱土金属阳离子的极性盐类矿物；含碱土金属阳离子的极性盐类矿物；氧化矿物；有色金属氧化物；氧化矿物；有色金属氧化物；经活化的硅酸盐类矿物；经活化的硅酸盐类矿物；易溶于水的含碱和碱土金属的可溶性矿物易溶于水的含
31、碱和碱土金属的可溶性矿物l实际应用中，对硫化矿和有色金属氧化矿浮选，通常不采用此实际应用中，对硫化矿和有色金属氧化矿浮选，通常不采用此类捕收剂，原因是脉石也会浮起，导致浮选过程失去选择性。类捕收剂，原因是脉石也会浮起，导致浮选过程失去选择性。l药剂使用注意事项：药剂使用注意事项：p447362.2.4 有机酸类阴离子型捕收剂有机酸类阴离子型捕收剂脂肪酸及其皂脂肪酸及其皂（5）常用的有机酸及其皂）常用的有机酸及其皂 氧化石蜡皂氧化石蜡皂:石蜡是含石蜡是含C15C40饱和烃类混合物，氧化皂化后的主饱和烃类混合物，氧化皂化后的主要成分是：要成分是：u羧酸（羧酸（80%饱和脂肪酸和饱和脂肪酸和510%
32、羟基酸）；羟基酸）；u未被氧化的高级烷烃或煤油，对羧酸起稀释作用（促进其分散）；未被氧化的高级烷烃或煤油，对羧酸起稀释作用（促进其分散）；u不发生皂化的氧化产物，如醇，醛、酮等，有起泡作用，约占总不发生皂化的氧化产物，如醇，醛、酮等，有起泡作用，约占总量的量的23%。其捕收性能较弱，特别是低温时效果不佳，但因原料易得，故其捕收性能较弱，特别是低温时效果不佳，但因原料易得，故应用较多，常与塔尔油配合使用应用较多，常与塔尔油配合使用。372.2.4 有机酸类阴离子型捕收剂有机酸类阴离子型捕收剂烃基磺酸盐烃基磺酸盐(RSO3Na)和烃基硫酸盐和烃基硫酸盐(RSO4Na)&RSO3Na 烃基磺酸盐是烃
33、类油与浓硫酸作用的产物。烃链短的磺烃基磺酸盐是烃类油与浓硫酸作用的产物。烃链短的磺酸盐水溶性较好，主要用作起泡剂和洗涤剂；起捕收作用的酸盐水溶性较好，主要用作起泡剂和洗涤剂；起捕收作用的烃链都比较长，属油溶性。浮选中常使用烃链都比较长，属油溶性。浮选中常使用C12C16的磺酸盐，的磺酸盐，既有捕收性，又有起泡性。既有捕收性，又有起泡性。&RSO4Na 烃基硫酸盐是醇与硫酸作用的产物。与相同烃基硫酸盐是醇与硫酸作用的产物。与相同C原子数的原子数的脂肪酸相比，烃基硫酸盐的捕收能力弱，但选择好、能耐硬脂肪酸相比，烃基硫酸盐的捕收能力弱，但选择好、能耐硬水，受温度影响小，酸介中仍有较好的活性。但水，受
34、温度影响小，酸介中仍有较好的活性。但RSO4-会产会产生水解，致使捕收作用消失。生水解，致使捕收作用消失。RSO4-+H2OROH+HSO42-382.2.4 有机酸类阴离子型捕收剂有机酸类阴离子型捕收剂药剂作用机理药剂作用机理l物理吸附物理吸附 （p409 图图4-1-22）l半胶束吸附半胶束吸附（p414 图图4-1-25）l化学吸附化学吸附 （p407 图图4-1-19）l络离子吸附络离子吸附39 2.2.5 胺类阳离子型捕收剂胺类阳离子型捕收剂1、捕收剂的结构与性质、捕收剂的结构与性质l解离后起疏水作用的离子是阳离子，故为阳离子型捕收剂。解离后起疏水作用的离子是阳离子，故为阳离子型捕收
35、剂。l胺是胺是NH3中的中的H被烃基取代的衍生物，根据烃基的数目，分为伯、仲、被烃基取代的衍生物，根据烃基的数目，分为伯、仲、叔胺；与叔胺；与HCI作用后生成伯胺盐、仲胺盐、叔胺盐和季胺盐。作用后生成伯胺盐、仲胺盐、叔胺盐和季胺盐。l浮选中常用的胺类捕收剂，主要是浮选中常用的胺类捕收剂，主要是818个个C原子的烷烃第一胺及其原子的烷烃第一胺及其盐。胺与氨性质相似，其水溶液呈碱性。盐。胺与氨性质相似，其水溶液呈碱性。l胺难溶于水，胺盐易溶于水。胺难溶于水，胺盐易溶于水。l胺浓度增大到一定值可形成胶束，应在低于其临界浓度下使用。胺浓度增大到一定值可形成胶束，应在低于其临界浓度下使用。l胺可以分子或
36、离子的形式存在于水中，主要取决于矿浆胺可以分子或离子的形式存在于水中，主要取决于矿浆pH值：值：RNH2+H2ORNH3+OH-40 2.2.5 胺类阳离子型捕收剂胺类阳离子型捕收剂2、捕收剂的应用、捕收剂的应用l可浮选的矿物可浮选的矿物 p448l使用时的注意事项使用时的注意事项l我国使用的胺类捕收剂我国使用的胺类捕收剂 十二胺十二胺 混合胺（混合胺（80%伯胺，其余仲、叔胺）伯胺，其余仲、叔胺）醚胺醚胺41 2.2.5 胺类阳离子型捕收剂胺类阳离子型捕收剂3、捕收剂的作用机理、捕收剂的作用机理（1）物理吸附）物理吸附 石英的石英的pH0=3或或3.7，正常浮选时，其表面荷负电。，正常浮选时
37、，其表面荷负电。（2）半胶束吸附）半胶束吸附 药剂浓度达到一定值，药剂浓度达到一定值，RNH3+与与RNH2的烃链可的烃链可在范德华力作用下相互缔合形成半胶束。矿浆在范德华力作用下相互缔合形成半胶束。矿浆pH值不同，形成值不同，形成半胶束吸附的临界浓度不同，半胶束吸附的临界浓度不同，pH值升高，临界浓度降低，药剂值升高，临界浓度降低，药剂容易在矿物表面形成半胶束吸附。容易在矿物表面形成半胶束吸附。l静电吸附不牢固，对石英等氧化矿物要造成有利于形成半胶束吸静电吸附不牢固，对石英等氧化矿物要造成有利于形成半胶束吸附的条件。附的条件。（3）络合物吸附）络合物吸附 碳酸盐矿物（如碳酸盐矿物（如ZnCO
38、3等）等）l碱性介质中，胺分子中碱性介质中，胺分子中N原子的孤对电子可以与氧化物中的原子的孤对电子可以与氧化物中的Cu2+、Zn2+、Co2+、Ca2+等金属离子形成络合物，这些络合物是疏水的，等金属离子形成络合物，这些络合物是疏水的，可使矿表原本亲水的部分变得疏水。可使矿表原本亲水的部分变得疏水。42 本节要求本节要求&掌握烃类油捕收非极性矿物时的作用机理，理解杂极性掌握烃类油捕收非极性矿物时的作用机理，理解杂极性成分在分选中的作用；成分在分选中的作用；&掌握黄药的结构、性质及捕收硫化矿物时的作用机理；掌握黄药的结构、性质及捕收硫化矿物时的作用机理；&了解常用的脂肪酸类捕收剂，掌握脂肪酸及其
39、皂捕收氧了解常用的脂肪酸类捕收剂，掌握脂肪酸及其皂捕收氧化矿物时的作用机理；化矿物时的作用机理；&掌握阳离子型捕收剂的作用机理及使用注意事项。掌握阳离子型捕收剂的作用机理及使用注意事项。43 2.3 起泡剂起泡剂l捕收剂在矿物表面吸附，提高了它的疏水性，改善了可浮性，捕收剂在矿物表面吸附，提高了它的疏水性，改善了可浮性，但目的矿物欲在矿浆中上升，成为泡沫精矿，还需要有性质但目的矿物欲在矿浆中上升，成为泡沫精矿，还需要有性质良好的气泡。良好的气泡。l浮选中气泡应具有的性质：浮选中气泡应具有的性质：（1）气泡直径较小；）气泡直径较小；（2）气泡在矿浆中应充分分散，不兼并；）气泡在矿浆中应充分分散，
40、不兼并；（3）气泡应具有一定的稳定性。）气泡应具有一定的稳定性。l在普通水或矿物悬浮液中通入气体，只能形成一些大而易碎在普通水或矿物悬浮液中通入气体，只能形成一些大而易碎的气泡。的气泡。l为了获得性质良好的气泡，可向矿浆中添加起泡剂。为了获得性质良好的气泡，可向矿浆中添加起泡剂。44 2.3.1 起泡剂的作用起泡剂的作用l促使空气在矿浆中分散成小气泡，并防止气泡兼并促使空气在矿浆中分散成小气泡，并防止气泡兼并（1）气泡直径减小）气泡直径减小l机械搅拌式浮选机在纯水中生成的气泡平均直径为机械搅拌式浮选机在纯水中生成的气泡平均直径为35mm，添加，添加起泡剂后，平均直径缩小为起泡剂后，平均直径缩小
41、为0.51mm。l充气量一定时，气泡充气量一定时，气泡D越小，气液界面面积越大，越有利矿化。越小，气液界面面积越大，越有利矿化。l但气泡要携带矿粒上浮，须有足够的升浮力和升浮速度。但气泡要携带矿粒上浮，须有足够的升浮力和升浮速度。（2）起泡剂在气）起泡剂在气-液界面吸附，非极性基指向气泡，极性基朝液界面吸附，非极性基指向气泡，极性基朝外指向水，可与极性的水分子作用，在气泡表面形成水化膜，外指向水，可与极性的水分子作用，在气泡表面形成水化膜，防止气泡兼并。防止气泡兼并。（3）一些离子型表面活性物质表面带有电荷，在气泡表面吸附）一些离子型表面活性物质表面带有电荷，在气泡表面吸附后，气泡之间因相同电
42、荷产生斥力，防止兼并。后，气泡之间因相同电荷产生斥力，防止兼并。45 2.3.1 起泡剂的作用起泡剂的作用l增大气泡机械强度，提高气泡稳定性。增大气泡机械强度，提高气泡稳定性。（1）气泡表面的水化膜具有弹性，可承受一定程度的外力）气泡表面的水化膜具有弹性，可承受一定程度的外力干扰。干扰。（2）吸附了起泡剂的气泡在受到外力作用发生变形时，变）吸附了起泡剂的气泡在受到外力作用发生变形时，变形区表面积增大，起泡剂吸附密度降低，表面张力增大，形区表面积增大，起泡剂吸附密度降低，表面张力增大，但降低表面张力是体系的自发趋势，故外力不太大时，但降低表面张力是体系的自发趋势，故外力不太大时，气泡可恢复其球形
43、，增加了气泡的机械强度。气泡可恢复其球形，增加了气泡的机械强度。46 2.3.1 起泡剂的作用起泡剂的作用l降低气泡运动速度，增加气泡在矿浆中的停留时间降低气泡运动速度，增加气泡在矿浆中的停留时间（1）气泡运动时，要带着表面的水化膜一起运动，水化膜与极）气泡运动时，要带着表面的水化膜一起运动，水化膜与极性水分子之间具有引力作用，影响气泡的运动速度。性水分子之间具有引力作用，影响气泡的运动速度。（2）起泡剂的存在，促使气泡直径减小，运动速度降低。）起泡剂的存在，促使气泡直径减小，运动速度降低。（3）表面吸附起泡剂的气泡不易产生变形，增大了运动过程中）表面吸附起泡剂的气泡不易产生变形，增大了运动过
44、程中的阻力。的阻力。气泡运动速度降低，在矿浆中的停留时间增加，可提高气泡运动速度降低，在矿浆中的停留时间增加，可提高矿粒与其碰撞，附着的机率，对浮选有利。矿粒与其碰撞，附着的机率，对浮选有利。但速度过小，将影响浮选机的处理能力。但速度过小，将影响浮选机的处理能力。47 2.3.1 起泡剂的作用起泡剂的作用l起泡剂是否加得越多越好呢？起泡剂是否加得越多越好呢？（1）随起泡剂浓度的增加，溶液表面）随起泡剂浓度的增加，溶液表面张力明显降低，但起泡能力呈先增张力明显降低，但起泡能力呈先增加后降低的变化趋势。即在较低的加后降低的变化趋势。即在较低的药剂浓度下，起泡能力随药剂量而药剂浓度下，起泡能力随药剂
45、量而增加，达到最高点后，继续增加药增加，达到最高点后，继续增加药剂浓度，起泡能力反而下降，起泡剂浓度，起泡能力反而下降，起泡剂用量不宜过大。剂用量不宜过大。（2）在浮选实践中，起泡剂用量一般）在浮选实践中，起泡剂用量一般都很小，低于上述都很小，低于上述C点的浓度，所以点的浓度，所以评定起泡剂的起泡能力时，测定其评定起泡剂的起泡能力时，测定其稀溶液的表面张力与药剂浓度的对稀溶液的表面张力与药剂浓度的对应关系具有一定参考价值。应关系具有一定参考价值。48 2.3.2 起泡剂作用机理起泡剂作用机理1.单纯起泡剂的作用机理单纯起泡剂的作用机理l杂极性表面活性物质（分子结构中有极性基和非极性基）杂极性表
46、面活性物质（分子结构中有极性基和非极性基）;l在气在气-液界面吸附，形成定向排列（非极性基指向气泡，极性液界面吸附，形成定向排列（非极性基指向气泡，极性基指向水）；基指向水）；l极性基可以水分子作用，在气泡表面形成水化膜，防止气泡极性基可以水分子作用，在气泡表面形成水化膜，防止气泡兼并，并增加其机械强度。兼并，并增加其机械强度。l起泡剂分子在气起泡剂分子在气-液界面定向排列情况与其浓度密切相关。液界面定向排列情况与其浓度密切相关。49 2.3.2 起泡剂作用机理起泡剂作用机理2.起泡剂与捕收剂的共吸附作用起泡剂与捕收剂的共吸附作用l有的捕收剂兼有起泡性，它可在固有的捕收剂兼有起泡性，它可在固-
47、液界面及气液界面及气-液界面与起泡剂形液界面与起泡剂形成共吸附。同理，对兼有捕收作用的起泡剂而言，可与捕收剂分成共吸附。同理，对兼有捕收作用的起泡剂而言，可与捕收剂分子一起在矿表形成共吸附。子一起在矿表形成共吸附。l有的捕收剂无起泡性，但可在气泡表面吸附，并对起泡作用产生有的捕收剂无起泡性，但可在气泡表面吸附，并对起泡作用产生影响。影响。l非表面活性物质与捕收剂的共吸附。非表面活性物质与捕收剂的共吸附。一些非表面活性物质既无起泡作用，也无捕收作用。但与捕收一些非表面活性物质既无起泡作用，也无捕收作用。但与捕收剂一起使用可生成良好泡沫，并可提高精矿品位和回收率。剂一起使用可生成良好泡沫，并可提高
48、精矿品位和回收率。例如，双丙酮醇例如，双丙酮醇(CH3)2COHCH2COCH3与乙黄药联合使用，在与乙黄药联合使用，在气泡和矿物表面形成共吸附）对黄铜矿浮选有显著意义。气泡和矿物表面形成共吸附）对黄铜矿浮选有显著意义。502.3.3 起泡剂组成与结构对气泡性能的影响起泡剂组成与结构对气泡性能的影响非极性基对起泡性能的影响非极性基对起泡性能的影响（1）烃基长度的影响）烃基长度的影响F烃基越长，其表面活性越大（特劳贝准则），起泡能力越强；但烃基越长，其表面活性越大（特劳贝准则），起泡能力越强；但烃基过长，溶解度显著降低，起泡能力反而下降。烃基过长，溶解度显著降低，起泡能力反而下降。F对烃基无双键
49、的醇，对烃基无双键的醇，C原子数一般为原子数一般为68；有双键时，由于溶解；有双键时，由于溶解度增加，度增加，C原子数可达原子数可达10；F极性基的长度还与极性基的性质相关。极性基的长度还与极性基的性质相关。（2）烃基属性的影响：）烃基属性的影响：F常用起泡剂的碳链长度在常用起泡剂的碳链长度在6个以上，诱导效应较弱，其活性受碳个以上，诱导效应较弱，其活性受碳链长度影响更加明显，文献中认为正构烷烃的起泡性能高于异构链长度影响更加明显，文献中认为正构烷烃的起泡性能高于异构烷烃。烷烃。F实际应用中以带支链的异构药剂居多，这是由于异构体的范德华实际应用中以带支链的异构药剂居多，这是由于异构体的范德华力
50、较弱，溶解度较高，使起泡性能得到改善。力较弱，溶解度较高，使起泡性能得到改善。F另外，非极性基中含有双键时，起泡能力会有所提高。另外，非极性基中含有双键时，起泡能力会有所提高。512.3.3 起泡剂组成与结构对气泡性能的影响起泡剂组成与结构对气泡性能的影响极性基对起泡性能的影响极性基对起泡性能的影响（1）极性基对起泡剂溶解度的影响）极性基对起泡剂溶解度的影响l极性基与水分子的作用越强（极性越强），溶解度越大；极性基与水分子的作用越强（极性越强），溶解度越大；-O-COOH-OH-SO3H-SO4Hl极性基数目越多，溶解度越大（如，醇和醇醚类药剂）极性基数目越多，溶解度越大（如，醇和醇醚类药剂）
