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1、内蒙古科技大学选矿药剂课程结课作业题 目：浮选药剂原理，应用及最新发展学生姓名：陈 朝学 号：0601146130专 业：矿物加工工程班 级：06-1 班指导教师：屈启龙 成 绩：2009 年 12 月 19 日浮选药剂原理，应用及最新发展浮选药剂的分类：由于研究角度不同，有不同的分类方法，按药剂在浮选中的用途并结合药剂的属性及解离性质等分为捕收剂、起泡剂、调整剂三大类。（1）捕收剂能选择性地作用于矿物表面并使其疏水的有机物为捕收剂。捕收剂作用于矿物一水界面，通过提高矿物的疏水性，使矿粒能更牢固地附着于气泡而上浮。（2）起泡剂为表面活性物质，主要富集在水-气界面，促使空气在矿浆中弥散成小气泡，
2、防止气泡兼并，并提高气泡载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。(3）调整剂用于调整其他药剂（主要是捕收剂）与矿物表面的作用，调整矿浆的性质，提高浮选过程选择性。调整剂的种类较多，可细分为四种：活化剂能促进捕收剂与矿物的作用，从而提高矿物可浮性的药剂（多为无机盐） ，这种作用称活化作用。抑制剂与活化剂相反，能削弱捕收剂与矿物的作用，从而降低矿物可浮性的药剂（各种无机盐及一些有机化合物，这种作用称为抑制作用。介质 pH 调整剂主要是调整矿浆的性质，形成对某些矿物浮选有利、而对另一些矿物浮选不利的介质性质，例如用它调整矿浆的离子组成、改变矿浆的 pH 值、调整可溶性盐的浓度等
3、。分散剂与絮凝剂调整矿浆中细泥的分散、团聚与絮凝。浮选药剂的作用和分类时相对的，某种药剂在一定条件下属于此类，而在另一条件下可能属于另一类。如硫化钠（Na2S ）在浮选有色金属硫化矿时是抑制剂，而在浮选有色金属氧化矿时是活化剂，但用量多时又是抑制剂。浮选药剂的原理：（1）捕收剂：捕收剂按其在水中解离程度分成两大类：非离子型捕收剂和离子型捕收剂。非离子型捕收剂主要是非极性烃类油和不溶性的醋类。前者本身是非极性物质，主要用分选非极性矿物，如煤、石墨等，也可以作某些极性矿物的辅助捕收剂。后者用于分选重金属硫化矿。离子型捕收剂的分子结构中一般有两个基团：极性基和非极性基。极性基能够活泼地与矿物表面发生
4、作用，使捕收剂固着到矿物表面；非极性基起疏水作用。所以，这类捕收剂也称亲极性或复极性药剂。离子型捕收剂的非极性基是烃基。烃基内部健能很强，表面是很弱的分子键，基本上部与水分子起作用，故含有非极胜基的离子称为疏水离子。疏水离子中能与矿物发生作用的基团称为亲固基。捕收剂疏水能力的强弱取决于疏水离子中烃基的结构和长度，而捕收剂与矿物表面的固着强度和选择比则取决于亲固基的性质。在浮选工业中，捕收剂硫化矿浮选常用的捕收剂是硫代化合物类，氧化矿常用烃基酸类；硅酸盐类矿物常用胺类捕收剂；非极性矿物使用烃油类捕收剂。根据捕收剂的用途有可分为：硫化矿捕收剂和非硫化矿捕收剂两大类。一、硫化矿捕收剂及其浮选机理1、
5、硫化矿捕收剂类型：1）黄药类2）硫氮类3）硫胺酯4）黑药类5）硫醇类6）硫脲及其衍生物2、硫化矿捕收剂浮选作用机理以黄药为例：(1）黄药的名称、组成和结构黄药学名黄原酸盐。按化学组成也称为烃基二硫代碳酸盐。黄药的一般化学组成与结构式如下：CHCHO CS Na(K)PSORNon-polar Polar Non-polar PolarCation(a) (b)某一捕收剂能浮选什么样的矿物既决定于矿物本身的性质又决定于药剂亲固基的性质。药剂的非极性基仅能决定该药剂对某一类矿物的捕收能力的强弱。黄药的亲固基-OCSS-，它通过二价硫和矿物表面的金属离子键作用，使药剂固着于矿物表面。因此二价硫的性质
6、与黄药的捕收性能有密切的关系。二价硫离子（S2-）具有很大的离子半径，易被极化，可以形成离子键和共价键。当它和极化力很强的金属阳离子作用时可以产生彼此的极化形成金属键。硫化矿物晶体具有类似于金属的性质，如都具有金属光泽和导电性等。由于二价硫离子可以和矿物表面上极化力强的金属离子（Me+）形成离子键、共价键或金属键，故可使黄药阴离子牢固地固着于这类矿物表面。实践表明，黄药可以成功地浮选有色金属硫化矿和经硫化后的有色金属氧化矿。黄药对矿物的捕收能力与生成的金属黄酸盐的溶解度大小有关。黄药和重金属阳离于可生成难溶性化合物，例如乙基和丁基黄酸盐可以和铜、汞、金等阳离子生成溶度积很小的产物，实践表明这些
7、金属离子的硫化矿很容易用乙基黄药浮选。对于含 Zn2+和 Fe3+时等金属离子的硫化矿物，由于生成的黄酸盐溶度积较大，矿物须经活化后才能浮选。黄药和碱土金属离子不能生成难溶性化合物，故黄药不能浮选含碱土金属的矿物。这就保证了黄药具有较高的浮选选择性。黄药是以下三类矿物最广泛应用的捕收剂：贵金属和自然铜硫化矿物。铅、铜和锌的氧化矿物（经硫化后） 。黄药不能浮选氧化物、硅酸盐、铝硅酸盐和碱土金属的盐类矿物，由于这些矿物在浮选娜矿物时经常是脉石矿物，故保证了黄药的良好选择性二、非硫化矿捕收剂及其浮选机理1、非硫化矿捕收剂类型这类捕收剂通常在其中含有氧、氮等原子，同时非极性基分子量较大，常用的又分为阴
8、离子型和阳离子型。前者多为各种羟基含氧酸，后者主要是有机胺类，同时也有两性捕收剂。1）羟基含氧酸（及其盐）类捕收剂 羟酸（盐）类。常用的为脂肪酸，工业中常用的脂肪酸捕收剂：油酸及油酸钠、氧化石蜡皂、妥尔油及妥尔油皂、环烷酸。 磺酸（盐）类。 硫酸酯类。 胂酸、膦酸类 羟肟酸类2）胺类捕收剂3）两性捕收剂2、非硫化矿捕收剂浮选作用机理非极性烃类油是煤、石墨、辉铝矿等非极性矿物浮选时的捕收剂，也广泛用作磷灰石、氧化铁矿和石英等矿物浮选时的辅助捕收剂。硫化矿浮选也可用非极性烃类油作捕收剂，帮助粗粒和难浮颗粒上浮。据美国 20 世纪 70 年代统计，非极性烃类油占浮选药剂消耗量的一半，其中主要为燃料油
9、，其次为煤抽。对选煤来说，非极性烃类油是最主要的捕收剂，特别是煤油、柴油和改性煤油等，占药剂耗量的 80%-90。故非极性烃类油是重要的捕收剂 非极性烃类油可以提高疏水性矿物和气泡的附着。由于非极比烃类油在矿物表面展开，增加矿物表面的疏水程度，削弱其水化作用，使矿粒与气泡碰撞时，水化膜易破裂，附着过程易进行。 非极性烃类油可有效提高疏水性矿粒在气泡上附着的牢固程度。原因是由于非极性烃类油能沿着三相接触周边富集，形成三相接触油环。 细粒的物料表面粘附油滴后互相兼并，还可以形成气絮团。非极性烃类油用量与煤粒和气饱粘附牢固度的关系为：一定范围内，煤粒和气泡粘附牢固度大，药剂用量过大，粘附牢固度降低主
10、要原因是随非极性烃类油用量增大，气泡与矿物之间油膜增厚，油分子与油分子之间易断开矿粒从气泡上脱落用量较小时，矿粒与气泡分离，油分子留在矿物表面或随气泡带走，但 固油大于 油水均较小，所以分离较困难。常用的非极性烃类油捕收剂。（1）煤油（2）轻柴油（3）人工合成（FS 系列、ZS 系列）的非极性烃类油捕收剂（1） 起泡剂：1、 起泡剂的结构异极性表面活性物质（有机物）由两部分组成，一端为极性基亲水，另一端为非极性基亲气。单纯起泡剂的作用机理起泡剂是异极性分子，以其极性端指向水，非极性端指向气泡，由于极性端和水分子发生作用，在气泡表面形成一层水化层，阻碍了气泡的兼并，同时还可增加气泡抗变形及破裂的
11、能力。起泡剂与捕收剂的共吸附作用一些捕收剂本身虽没有起泡作用，但能够在气泡表面吸附，对起泡剂的起泡作用产生影响，该现象说明捕收剂与起泡剂在气液界面有联合作用，这种现象称为共吸附现象。捕收剂与起泡剂不仅在气泡表面产生共吸附现象，而且也在矿物表面产生共吸附。当矿粒与气泡碰撞时，起泡剂与捕收剂由于在界面上共吸附而产生互相穿插，使气泡与矿物固着稳定。1、根据药剂来源分类： A、天然产物提取：松油，樟脑油； B 、煤焦工业副产品提取：甲醇，吡啶； C 、人式合成，醇，醚，醇醚类。 2、根据分子结构特点分类： A、非离子性（醇、醚醇、醚类、酯类） ； B 、离子型（酚类、重吡啶、烃基磺酸（硫酸）盐、羧酸及
12、其皂类、 胺类） 。 （2） 活化剂 抑制剂：1、活化剂凡能增强矿物表面对捕收剂的吸附能力的药剂称为活化剂。活化剂一般通过以下几种方式使矿物得到活化：难溶的活化薄膜在矿物表面生成。当矿物本身很难被某种捕收剂捕收，在活化剂的作用下矿物表面生成了一层难溶性活化薄膜后能够成功地被捕收。例如：白铅矿很难被黄药捕收，但经硫化钠作用后，白铅矿表面生成了硫化铅的薄膜后很容易用黄药浮选。 活化离子在矿物表面的吸附。最典型的例子是石英对 Ca2、 Ba2离子的吸附。纯石英不能被脂肪酸类捕收剂浮选，但石英吸附 Ca2、 Ba2离子后借 Ca2、 Ba2离子对脂肪酸捕收剂的吸附就能实现浮选。清洗矿物表面的抑制性亲水
13、薄膜。如黄铁矿，在强碱介质中矿物表面上生成了亲水的 Fe(OH)3 薄膜，使之不能被黄药浮选。用硫酸使黄铁矿表面亲水薄膜消失后便能用黄药浮选。 消除矿浆中有害离子的影响。如硫化矿浮选时，矿浆中存在 S2- 或 HS-离子，硫化矿往往不能被黄药浮选，只有当这些离子消失并出现游离氧以后才能实现浮选。以下是实践上常用的活化剂：1）硫酸铜及有色重金属可溶性盐2）碱土金属和部分重金属的阳离于3）可溶性硫化物4）无机酸、碱2、抑制剂凡能够破坏或削弱矿物对捕收剂的吸附，增强矿物表面亲水性的药剂称之为抑制剂。它通过以下三种方式抑制矿物：从溶液中消除活化离子作用。如某些矿物在活化离子的作用下可以实现浮选，若将这
14、些活化离子消除就使矿物达到抑制。例如石英在 Ca2、Mg2离子的活化下才能被脂肪酸类捕收剂浮选，若在浮选前加人苏打，使 Ca2、Mg2离子生成不溶性盐的沉淀，消除了 Ca2、Mg2离子的活化作用，可使石英失去可浮性消除矿物表面的活化薄膜。如前所述，闪锌矿表面生成硫化铜薄膜后可用黄药浮选，当硫化铜薄膜被氰化物溶解后闪锌矿就失去可浮性，从而达到抑制的目的。在矿物表面形成亲水的薄膜，提高矿物表面的水化性，削弱对捕收剂的吸附活性。形成抑制性亲水薄膜有几种情况：第一，形成亲水的离子吸附膜，例如：矿浆中存在过量的 HS-、S2-离子时，硫化矿物表面可吸附它们形成亲水的离子吸附膜；第二，形成亲水的胶体薄膜例
15、，如水玻璃在水中生成硅酸胶粒，吸附于硅酸盐矿物表面，形成亲水的胶体抑制薄膜；第三，形成亲水的化合物薄膜，例如：方铅矿被重铬酸盐抑制，在矿物表面生成亲水的 PbCrO4 抑制薄膜。选矿药剂的最新发展1 前言浮选法是近代富集有用矿物的重要方法之一，浮选药剂的应用及发展，直接关系到浮选工艺发展效果的好坏。在应用传统的选矿药剂基础上，为了更进一步提高选矿的综合经济效益，国内外的专家学者不断致力于开发新型、高效、廉价和更符合环保要求的新型选矿药剂。下面就选矿药剂国内外的现状与发展对硫化矿捕收剂、氧化矿捕收剂、调整剂、起泡剂四部分进行评述。2 硫化矿捕收剂近年来，对硫化矿捕收剂的研究，主要集中以含金、银、
16、铂族元素的硫化矿为对象，以硫脲、碌素衍生物等新型捕收剂为主，另外，提高常用捕收剂分子量，增加捕收能力，或采用混合用药的协同效应等的研究，均以达到提高铜、铅、锌硫化矿和金、银、铂族元素回收率，增加选矿综合效益之目的。巯基苯骈噻唑是一种新型的硫化矿捕收剂，也可用于氧化矿，该药剂可以与 cu2 离子形成螯合物，性能优于黄药。5 一甲基一乙巯基苯骈恶唑对硫化铜矿物有很好的选择性捕收能力。株洲选矿药剂厂与广州有色金属研究院联合研制生产的 Y89 系列黄药可以大幅度地提高硫化矿中伴生黄金的回收率 3 10 ，已在德兴铜矿等矿山广泛应用。苯硫氨酯是复杂多金属硫化矿的选择性捕收剂兼起泡剂，对硫化铜矿物的原矿波动适应性好，能取得稳定的分选指标。使用氨基盐和丁基黄药的组合药剂提高锑矿的浮选工艺指标。P 一 60 是金、银及其伴生硫化矿的有效捕收剂，它是以含 S 的石油产品为原料合成的有机化合物；在铜篆山铜矿狮子山铜矿等矿山应用表
