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1、第四部分 磷矿浮选捕收剂作用原理 目 录 CONTENTS 1 2 2.1 2.2 磷矿浮选捕收剂概述 脂肪酸类捕收剂作用原理 油酸的溶液化学行为 油酸的吸附机理 浮选是选别磷矿的最有效手段之一，磷矿石浮选最广泛使用的捕 收剂是油酸盐、氧化石蜡皂等脂肪酸类捕收剂。脂肪酸类捕收剂在磷 灰石的浮选过程中主要依赖于羧酸根离子与矿石表面的钙离子结合而 使目的矿物疏水。 针对硅质、钙质以及硅钙质含量较高的磷矿，可选用阳离子胺类 捕收剂，如环烷胺、塔尔油胺、聚氧乙烯基胺等，采用反浮选工艺流 程脱硅回收含磷矿物。类似作用原理的还有醚胺类捕收剂。 一、磷矿浮选捕收剂概述 近年来国内不少研究者对使用表面活性剂作
2、为脂肪酸及其皂类捕 收剂的增效剂 做了大量研究,对复合捕收剂(即捕收剂+增效剂 )进行 了一些探索,目的是降低浮选温度,在药剂用量同等条件下,提高浮选效 果,从而节约选矿成本,并取得了明显的进展。 混合捕收剂：它是两种或多种脂肪酸与其衍生物或其它药剂按一 定比例组合而成。早在上世纪40年代,印度就报道了把油酸与煤油的 组合物作为磷矿浮选捕收剂,对磷灰石进行浮选试验,获得了含P2O5达 40%的优质磷精矿。 二、脂肪酸类捕收剂作用原理 以油酸 为例说明脂肪酸类捕收剂的作用原理。 油酸的分子式为CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH，其亲固基团为羧基 “COOH”，实际应用中为了提高油酸
3、的水溶性，在浮选时，常用氧氧 化钠将油酸皂化生成油酸钠。油酸或油酸钠在水溶液中解离后，其亲 固基变为“COO”，其中带负电荷的氧原子具有很强的化学活性，可 以与磷矿表面的钙原子结合而使捕收剂吸附。对于油酸浮选磷矿机理 的研宄主要集中于油酸的溶液化学行为和吸附机理两方面。 油酸/油酸钠是典型的磷矿浮选药剂，目前在使用的改性捕收剂大多是在油 酸药剂的基础上卤化，羟基化而得到的，另外油酸分子在溶液中的存在状态是捕 收剂吸附机理的前提。油酸作为一种弱电解质，在水溶液中存在如下所示的反应 平衡： 2.1、油酸的溶液化学行为 通过以上的解离平衡方程式，可以计算出任一浓度下，油酸在不同PH条件 下的存在形式
4、。 在PH10的溶液中，油 酸主要以RCOO-和(RCOO)2-两种形式存在。 在强酸性条件下，油酸主要以分子状态在溶液中存在并在矿物表面吸附；在 弱酸性条件下，主要以油酸离子吸附在矿物表面；在中性和碱性条件下，主要是以 油酸离子、双油酸离子缔合物以及部分油酸分子离子缔合物吸附于矿物表面，其 比例与油酸总浓度和具体的PH值有关。 在强碱性条件下，除了油酸离子外，主要是双油酸离子缔合物。对于磷矿浮 选而言，在酸性、中性和偏碱性条件下，油酸分子或离子都可以在磷矿表面吸附使 得矿物表面疏水，尤其是在偏碱性的条件下，一部分油酸分子离子缔合物的出现 ，使得油酸离子在矿物表面吸附的同时，一部分油酸分子同样
5、可以在矿物表面吸附 ，从而增加药剂在矿物表面的吸附量，同时提高矿物表面的疏水性。 2.2、油酸的吸附机理 但在PH10的强碱性条件下，由于部分油酸离子形成缔合物，在矿物表面很 容易形成类似胶束结构的吸附形式，一部分油酸离子的亲水基朝向溶液内部，因 此矿物表面疏水性的提高有限，不利于浮选的进行。 对于油酸在酸性条件下和偏中性条件下的吸附机理，国内外学者都进行了详 尽的研宄。Yongqiang Lu等使用红外光谱的全反射衰减光谱和漫反射技术研究了 油酸在不同PH、浓度和温度下的吸附机制。结果表明，20时，在PH=8的条件下 ，随着油酸药剂浓度的升高，磷灰石表面的药剂吸附密度一直呈现增加的趋势， 而在PH=9.5左右，吸附密度首先随着药剂量的增加而增加，然后达到一个稳定的 值，PH=8.0时药剂的最大吸附密度是PH=9.5时的两倍。 将吸附密度的结果与理论计算的结果相对比得出，在PH=8.0的条件下，油 酸主要以油酸分子的物理吸附为主，吸附量可以高于一个单分子层，而在PH=9.5 的条件下，油酸的化学吸附十分紧密，在矿物表面形成了紧凑的单分子层结构。 在37和65的试验也得到了相同的结论。通过红外光谱的漫反射技术证实，在 PH=8.0的条件下磷灰石表面主要以油酸分子的物理吸附为主，伴随有少量的油酸 化学吸附。
