1 浮选药剂的分类和作用浮选药剂的分类和作用2 捕收剂捕收剂 2.1 捕收剂的分类 2.2 捕收剂的结构 2.3 硫代化合物类捕收剂(巯氢基捕收剂) 2.4 有机酸类(烃基含氧酸类或氧化矿)捕收剂 2.5 胺类捕收剂 2.6 非极性油类捕收剂3 调整剂调整剂 3.1 活化剂 3.2 抑制剂 3.3 介质调整剂4 起泡剂起泡剂第三章浮选药剂1 浮选药剂的分类和作用使用浮选药剂的使用浮选药剂的目的目的: 由于自然界的大部分矿物大部分矿物都是亲水的,为了使矿物之间分离,必须人为地控制矿物的浮选行为,如采用捕收剂就可以选择性提高某些矿物的疏水性,使用抑制剂可选择性提高某些矿物的亲水性,人为提高不同矿物之间的润湿性差异,从而达到分离矿物的目的因此浮选药剂是浮选研究的核心浮选研究的核心 浮选药剂捕收剂:凡事能选择性地提高矿物表面疏水性,并且增大矿物在气泡上的附着力和缩短附着时间的有机物质其主要作用发生在固-液界面上起泡剂:能使空气在矿浆中弥散,增加分选气-液界面,并能促使气泡在矿化和升浮过程中机械强度的一类药剂调整剂调整(促进和阻碍)捕收剂与矿物表面的相互作用,调整矿浆性质,能提高浮选选择性的一类药剂。
抑制剂抑制剂:能削弱或消除捕收剂与矿物的相互作用,从而降低或恶化矿物可浮性的一类药剂 活化剂活化剂:能增强捕收剂与矿物的相互作用,从而促进矿物可浮性的一类药剂 介质调整剂介质调整剂pH调整剂:改变浮选介质的pH值矿泥分散剂絮凝剂和凝聚剂 浮选药剂的分类和作用浮选药剂的分类和作用目的矿物非目的矿物气泡捕收剂起泡剂抑制剂2 捕收剂(Collector)glassglasswaterglassglasswater石蜡亲水疏水石蜡就起了捕收剂的作用极性基非极性基oreore极性基极性基决定药剂在矿物表面固着强度和选择性决定药剂在矿物表面固着强度和选择性非极性基非极性基决定药剂在矿物表面疏水性决定药剂在矿物表面疏水性hydrophilichydrophobicPolar groupNon-polar group2.1 捕收剂的分类捕收剂非极性油类捕收剂:煤油、变压器油异极性捕收剂非离子型捕收剂:酯、多硫化物离子型捕收剂阴离子捕收剂:如黄药、黑药、脂肪酸阳离子捕收剂:如胺类两性捕收剂:如十六烷基二醋酸2.1 捕收剂的分类 2.2 捕收剂的结构 以黄药(xanthate)为例:HHHC……HHCOCSSNa非极性基极性基(亲固基)联结原子中心核原子亲固原子(键合原子)非疏水离子 非极性基决定了矿物表面的疏水能力,烃链长度越长,疏水能力越大,水化作用越小,捕收剂的用量减小,即药剂的捕收能力越强。
但捕收剂非极性长度要适当,既要保证其具有强的捕收能力,又要使具有良好的选择性 影响非极性基疏水能力的因素: a)烃链长度 非极性基烃链长度增加,使非极性间分子的色散力提高,增加了药剂在矿物表面的固着强度,导致水化作用减弱,表面接触角增大,使矿物可浮性提高 但药剂的疏水性并不与烃链中的CH2数成正比,烃链CH2数增加,接触角增加,捕收剂用量下降,但接触角的增长幅度下降,或捕收剂用量的减小幅度下降 因此捕收剂长度要适当,以保证其有强的捕收能力和良好的选择性用量长度CH3-C2H5-C3H7-C4H9-C5H11- b)烃基支链 非极性基烃链长度越长,非极性应越强,故烃基支链对浮选不利但有特例,如异丙基黄药比正丙基黄药的捕收能力强 支链愈靠近亲固基,捕收能力越强但也有例外,如环状链烃一般捕收能力弱,在实践中没有得到广泛应用极极性性基基,也称亲固基,决定着药剂在矿物表面的固着强度和选择性极性基中的亲固原子是亲固基中与矿物表面金属离子发生键合作用的原子常用的捕收剂的亲固原子有:⑴ S2-半径大,1.82Å,电负性小,易被极化,能形成离子键、共价键和金属键。
该原子与硫化矿物表面的金属离子的键合作用较强,具有含有该原子的药剂用来浮选硫化矿物⑵ O2-与氧化矿物表面离子键合能力强⑶:N3+有孤对电子能与一些金属离子共用形成共价键,可用于硅酸盐矿物浮选⑷ 没有亲固原子如烃类油,用于天然疏水性矿物的浮选根据亲固原子不同,捕收剂可分成以下几类:⑴ 含S2-的巯氢基阴离子捕收剂(sulphydryl collectors)ROCSS-ROROPSS-黄药(xanthate)黑药(dithiophosphate)⑵ 含O2-的氢氧基阴离子捕收剂(oxyhydryl collectors)CO-OOSO-OOSO-OOCNO-OHAsO-O-羧基(carbosylic)硫酸基(sulphates)磺酸基 (sulphonates)O羟肟酸基Hydroximic acid砷酸基Arsonic acid⑶ 含:N3+的阳离子捕收剂(cationic collector )RNH3+RNH22.3硫代化合物类捕收剂(巯基捕收剂)特点:亲固基中键合原子为S2-,疏水基短(C2~C5)分子式(Me为Na或K离子)———制法ROH+NaOH→RONa+H2O;ΔH <0RONa+CS2→ROCSSNa;ΔH <0总反应式:ROH+NaOH+CS2→ROCSSNa+H2O;ΔH <0备注1)放热反应,反应器要有散热设备。
2)原料醇中的烃基和烃基衍生物的不同,可得到各种黄药;⑴黄药 又称黄原酸盐,常用黄药为乙基黄药(低级黄药)和丁基黄药(高级黄药)最重要的巯基(-SH)捕收剂,也是应用最广的捕收剂短烃链具有捕收作用的原因:黄药在矿物表面附着,主要通过烃基起疏水作用,但黄药三维空间结构实体要占据矿物一定的表面积,这样减少了矿物表面与水分子的作用区域;此外它还能使水分子与表面相隔一定距离,从而有利于削弱表面与水分子的作用力,增强表面疏水性1)黄药一般物理性质:黄药常温下是淡黄色粉状或颗粒状物,因而得名常因含有杂质而颜色较深,比重为1.3~1.7,具有刺激性臭味,有毒,可燃,易溶于水、丙酮与醇ü在水中解离出ROCSS-阴离子,具有捕收作用ü黄药性质不稳定,易吸水潮解,遇热分解加速 性质性质化学性质:①稳定性:遇水、酸、碱、热分解p在水中解离(电离):ROCSSNa=ROCSS-+Na+p黄原酸盐是弱酸盐,在碱性介质中是稳定的,在某些情况下(酸性)会水解:ROCSS-水解:ROCSS-+H2O=ROCSSH+OH-p分解:ROCSSH=ROH+CS2ü 其分解速度远大于水解速度,水解反应是决定步骤。
水解反应是决定步骤ü 水解作用与pH值有关 pH 3.4 …… 5.6 8 半分解周期(分) 10 1000 25天研究表明,分子量越大的黄原酸,由于斥电子能力强,S-H键联结牢固,在水溶液中较稳定在酸性矿浆中,低级黄药的分解速度比高级黄药快,故此时浮选时最好使用高级黄药由于黄药稳定性较差,故使用黄药时,要注意以下几点:a)在碱性或弱碱性矿浆中使用如需在酸性矿浆中使用,则需增加用量,且使用高级黄药;b)配制黄药不要用热水,且要随用随配;c)黄药放置于密闭容器中,并置于阴凉处,防晒、防火;d)不能保存很长时间 ②② 氧化性氧化性 黄药是还原剂,易被空气或高价态金属阳离子氧化2ROCSS--2e=(ROCSS)2 (2X--2e=X2) 即黄药易被氧化成双黄药双黄药的结构式如下: S S R—O—C—S—S—C—O—R 双双黄黄药药是一种非离子型的多硫化合物,为极性捕收剂,它在酸性介质中稳定,在碱性特别是强碱性介质中会分解成黄药阴离子。
4ROCSS-+O2+2H2O=2ROCSS-SSCOR+4OH- 即溶液中同时存在黄药阴离子和双黄药黄药阴离子和双黄药 双黄药在浮选中的作用,有如下观点:双黄药在浮选中的作用,有如下观点: a)黄药对硫化矿的捕收只是在矿物表面发生电极反应生成双黄药时才有效; b)双黄药与硫化矿物表面可直接发生反应; c)在硫化矿表面可发生黄原酸和双黄药的共吸附 n黄药的捕收性能 取决于烃基的长度、结构及亲固基的性质 ① 非极性基烃链越长,黄药的捕收能力捕收能力越强%c戊基丁基丙基乙基甲基非极性强,色散力强,覆盖层越厚,疏水性越强 对戊基以上的长烃链黄药而言,异构体的捕收能力不如正构体强;而常用的短烃链黄药,异构体的捕收能力比正构体好些 ②选择性—极性基(亲固基)与其作用活性的关系S2-的特点是:离子半径很大(1.84Å),极化率很高它易和一些具有较强极化力和本身又容易被极化变形的金属阳离子(重金属离子和贵金属离子)相结合,并形成比较牢固的化学键黄原酸盐的形成是黄药产生捕收作用的根据之一,其捕收作用的强弱与金属黄原酸盐的难溶性是一致的,即黄原酸盐愈难溶,则相应的金属或硫化矿物愈易被黄药捕收。
a)黄药与碱土金属(如Ca2+、Mg2+、Ba2+等)反应生成的黄原酸盐易溶即黄药在由碱土金属离子组成的矿物(如方解石、萤石、重晶石)表面不能形成牢固的吸附膜,因此黄药对碱土金属矿物也没有捕收作用 b) 黄药与许多重金属离子和贵金属离子反应能生成难溶化合物溶度积如下表所示:金 属Metal乙基黄原酸盐Ethyl xanthate丁基黄原酸盐Butyl xanthate二乙基二硫代磷酸盐DithiophosphateAu6.0×10-304.8×10-31Cu5.2×10-204.7×10-205.0×10-17Hg1.5×10-381.4×10-401.15×10-32Ag8.5×10-195.4×10-201.3×10-16Pb1.7×10-177.5×10-12Cd2.6×10-142.08×10-161.5×10-10Co5.6×10-13Zn4.9×10-93.7×10-111.5×10-2Fe8.0×10-8Mn>10-2 一般来说,金属黄原酸盐越难溶,则其相应的硫化矿物越易被黄药捕收 如Au—Co,溶度积很小,故黄药对这些矿物捕收能力强,Zn、Fe、Mn溶度积相对较大,故黄药对这些矿物的捕收能力弱。
Ø应用应用: Ⅰ) 捕收金、银等贵金属和自然铜; Ⅱ) 捕收有色金属硫化矿,如黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等; Ⅲ) 捕收硫化后的有色金属氧化矿,如经硫化钠硫化后的菱锌矿、白铅矿等 黄药对脉石硅酸盐矿物、氧化物及碱土金属盐类矿物的捕收性能较差,故该药具有良好的选择性⑵ 黑药(dithiophosphate) 又称二烃基二硫代磷酸酯结构式为:ROROPSSMe(H,Na或NH4)制法: 由醇或酚与五硫化二磷反应制得: 4ROH+P2S5=2(RO)2PSSH+H2S 其酸式产物为油状黑色液体,中和成钠盐或铵盐后可制成固体产品v用醇或酚与五硫化二磷作用得黑药, 例如,甲酚黑药的制法如下:v生产丁铵黑药时,先合成二丁基二硫代磷酸(丁基黑药),再用氨中和则成丁铵黑药,用氢氧化钠中和则成丁钠黑药4CH3CH2CH2CH2OH+P2S5 2(CH3CH2CH2CH2O) 2PSSH+H2S(CH3CH2CH2CH2O)2PSSH+NH3 (CH3CH2CH2CH2O)2PSSNH4 其酸式产物为油状黑色液体,中和成钠盐或铵盐后其酸式产物为油状黑色液体,中和成钠盐或铵盐后可制成固体产品。
可制成固体产品70~80 ℃石油醚常用的黑药有: a)甲酚黑药甲酚黑药(二甲酚二硫代磷酸二甲酚二硫代磷酸) 是甲酚与五硫化二磷混合加热制得,甲酚黑药根据制造时配方的不同,有以下几种牌号: ① 15号黑药:配方中按原料重量计加入15%P2S5制得,该黑药起泡性能强,捕收能力弱 ② 25号黑药:加入25%P2S5制得该黑药捕收性能强于15号黑药,起泡性能弱,较为常用 ③ 31号黑药:25号黑药中加入6%白药制得 常用的黑药有:b) 铵黑药铵黑药(正丁基二硫代磷酸铵)(正丁基二硫代磷酸铵) 是正丁醇与P2S5按4:1配比,先合成二丁基二硫代磷酸,然后通往氨气中和后制得: 4C4H9OH+P2S5=2(C4H9O)2PSSH+H2S C4H9O)2PSSH+NH4OH=(C4H9O)2PSSNH4+H2O 是白色、灰色粉末,易溶于水,性能稳定,不易变质 丁基铵黑药丁基铵黑药适用于铜、铅、锌、镍等硫化矿物的浮选,其特点是弱碱性矿浆中对黄铁矿和磁黄铁矿的捕收性能较弱黄铁矿和磁黄铁矿的捕收性能较弱,而对方铅矿的捕收性能较强方铅矿的捕收性能较强。
C)胺黑药 由P2S5与相应胺合成,分子式(RNH2)PSSH,包括苯胺黑药、甲苯胺黑药和环己胺黑药均为白色粉末,不溶于水苯胺黑药对硫化铅、锌、铜矿物具有较强的捕收性能,选择性好,泡沫不粘,但用量较大 Ø黑药的捕收性能: ① ① 捕收性能弱于黄药,但选择性较好捕收性能弱于黄药,但选择性较好 原因:烃基磷酸盐的溶解度大于相应的烃基碳酸盐在实际生产中黑药和黄药配合使用 ② ② 黑药比黄药稳定黑药比黄药稳定 原因:磷酸的酸性比碳酸强,使黑药在水溶液中比黄药稳定,不易分解失效,故可用于酸性浮选 ③ ③ 黑药不像黄药那样容易氧化黑药不像黄药那样容易氧化但遇到铜、铁等易还原的高价金属阳离子可长时间与空气接触可受热时,部分黑药也会氧化成双黑药 黄药(xanthate)黑药(dithiophosphate)相同点烃基RC2~C5C2,CH3C6H4,C4键合原子—S-—S-差异点中心核4 价C5价P与S-键能C—SS—Me
S—Me捕收能力较强较弱选择性较黑药差较好化学稳定性较黑药差较稳定 黑药的应用黑药的应用:: ① 与黄药应用相同; ② 选择性强。
对闪锌矿(sphalerite)、黄铁矿(pyrite)捕收能力弱,可用于多金属分离(separation),从闪锌矿(sphalerite) 、黄铁矿(pyrite)中分离出方铅矿(galena)、黄铜矿(chalcopyrite) ③ 可在酸性介质中使用⑶ ⑶ 硫氮类捕收剂(烃基二硫代氨基甲酸盐)硫氮类捕收剂(烃基二硫代氨基甲酸盐)NRRCSSNaR:C2H5 乙硫氮R:C4H9 丁硫氮特点:捕收能力比黄药、黑药强,对FeS2捕收能力弱,一般与黄药配合使用在硫化矿浮选中对黄铁矿的捕收能力较弱,故硫化矿浮选中具有较好选择性⑶ ⑶ 硫氮类捕收剂(烃基二硫代氨基甲酸盐)硫氮类捕收剂(烃基二硫代氨基甲酸盐)乙乙硫硫氮氮::乙硫氮是一种优良的浮选Cu、Pb、Sb及其他金属硫化物的选择性好的捕收剂,用量少于黄药和黑药,对多金属硫化矿的浮选效果优于黄药和黑药目前价格为9000元/t,较乙基黄药7000元/t贵些,跟丁基黄药差不多,比黑药1.2万元/t便宜用量一般都为50~100g/t ⑷ ⑷ 酯类捕收剂酯类捕收剂① 黄药的酯类捕收剂② 烃基硫代氨基甲酸酯ORCSSR`NRCSOR`NRCSSR`HH烃基一硫代氨基甲酸酯烃基二硫代氨基甲酸酯Z-200:O-异丙基,N-乙基-硫代氨基甲酸酯NC2H5COC3H7HSOC3H7CN—C2H5Smineral特点:通过螯合作用与矿物发生作用,故捕收能力强,特别对铅锌矿物具有很强的捕收能力,但对黄铁矿(pyrite)的捕收能力较弱。
故是多金属硫化矿选厂的良好选择性捕收剂是硫化铜的优良捕收剂,其高效无毒并具有良好选择性而被世界各国广泛应用本身还具有一定的起泡性能,适用于酸性或碱性矿浆 (5)其它硫代化合物类捕收剂 R-SH 硫醇或硫酚 S C6H5—NH—C—NH—C6H5 白药(硫代二苯脲) NSC SHNC SHNR噻唑硫醇噻唑硫醇咪唑硫醇咪唑硫醇 ① 都有-SH(巯基),均可作为硫化矿捕收剂 ② R—SH较黄药捕收能力强,但难闻,未能推广 ③ 白药难溶于水,使用不便,已不使用 (6)硫代化合物类捕收剂的作用机理早期见解: 20世纪50年代提出了化学假说和吸附假说,而后当认识到氧和氧化作用的重要性后,又提出:1)氧对黄药与硫化矿物相互作用有影响,提出半氧化假说和半导体见解,即矿物适度轻微氧化对浮选有利,而深度氧化对浮选不利;2)双黄药的作用;3)黄药与重金属离子的生成物对硫化矿物的捕收作用;4)黄药及其产物在硫化矿物表面吸附固着形式多样化 ① ① 化学假说化学假说:: 认为黄药与硫化表面发生化学反应,反应产物的溶度积越小,反应越易发生,即认为黄药与硫化矿物表面的作用,类似于溶液中所发生的一般化学反应。
PbS]PbS+O2PbS]PbSmOn+X-PbS]Pb(X)2该假说的作用:a)解释了黄药离子在方铅矿(galena)表面固着的事实;b)解释了黄药对不同硫化矿物发生选择性作用 ② 吸附假说:认为黄药与硫化矿物的作用不是一般的化学反应,而是黄药阴离子与矿物表面阴离子(OH-)发生了离子交换吸附,如果溶液中黄药离子与矿物表面金属离子的浓度超过吸附溶度积时,黄药离子就能在矿物表面发生吸附,也有人认为黄药分子在矿物表面发生吸附MMMMMMSSSSSS H2OMMMMMMSSSSSSOHOHOHHHHX-MMMMMMSSSSSSXHHHXX ③ 半氧化假说(或称溶度积观点): 认为氧可使矿物表面形成半氧化状态,有利于黄药类捕收剂进行反应,因而提高矿物可浮性主要观点:1)完全没有氧化的硫化矿物由于其溶度积很小,所以不能直接与黄药作用;2)经适度轻微氧化后生成介于硫化物与硫酸盐的一些中间产物(-SxOy),这些中间产物转入溶液后,可提高矿物表面晶格金属阳离子化学键力的不饱和性,促使黄药与晶格金属阳离子发生化学反应,生成溶度积很小的捕收剂金属盐,提高黄药阴离子的化学吸附活性,使矿物可浮。
3)过分氧化的硫化矿物,晶格外层甚至深部的S将完全或绝大部分都被氧化成SO42-离子,虽然矿物表面易和黄药起化学反应生成黄原酸盐,但由于重金属硫酸盐溶解度大,极易从矿物表面溶解脱落,故黄原酸盐也极易从矿物表面脱落,使矿物可浮性变坏,即水化超过氧的积极作用,使氧的有利因素转化成不利的因素MMMMMMSSSSSS氧化前晶格MMMMMMSSSSSSOOOO硫氧化成SO42-的硫化物晶格MMMMMMSSSSSSO42-XXXSO42-溶解后的硫化物表面过度氧化时,内层也生成MSO4,与矿物晶格的键断开,成为新相,黄药难以在表面吸附近代见解:近代见解:电化学氧化(双黄药见解)机理当矿物在溶液中的静电位大于黄药氧化成双黄药的可逆电位时,黄药能氧化成双黄药在矿物表面吸附,反之,则生成金属黄原酸盐在硫化矿表面存在两个相互独立的电化学反应: a) 2X-=X2+2e- X-被氧化 b) 1/2O2+H2O+2e-=2OH- O2被还原 即 2X-+1/2O2+H2O=X2+2OH- 黄药氧化成双黄药的平衡电位可以测定,硫化矿物在该溶液的静电位(电极电位)也可测定,由能斯特公式: 如果矿物在溶液中的静电位大于黄药氧化成双黄药的平衡电位Eh,则生成X2,反之生成MX。
详细阐述可学习课程《浮选电化学》p烃基酸类捕收剂的结构及性能p主要的烃基酸类捕收剂ü羧酸(盐)类ü烃基磺酸盐和烃基硫酸盐烃基磺酸盐和烃基硫酸盐ü羟肟酸钠羟肟酸钠ü胂酸胂酸p有机酸类捕收剂的作用机理2.4有机酸类(烃基含氧酸类或氧化矿)捕收剂一、烃基酸类捕收剂的结构及性能1.烃基酸类捕收剂的分类及结构烃基含氧酸阴离子型捕收剂的极性基含有键合氧原子,与含键合硫原子的硫化矿捕收剂相比,由于氧的电负性比硫的大得多,致使氧和金属原子结合形成的化学键离子性成分多一些,共价成分少一些;同时含氧酸极性基的水化性比硫代酸极性基的水化性也要强得多,因此,为了能在矿物表面产生比较牢固的吸附固着并造成足够的疏水性,烃基酸类捕收剂比硫代化合物非极性基的分子量(或烃链长度)要大得多,且药剂的用量一般也要大按亲固基的组成和结构分类,大致可分为6类:(1)羧酸类(脂肪酸):如油酸、氧化石蜡皂、环烷酸等(2)磺酸类:如磺化石油、烷基/芳基磺酸盐(3)硫酸酯类:如烃基硫酸酯按亲固基的组成和结构分类,大致可分为6类:(4)膦酸类:如苯乙烯膦酸等(5)羟肟酸类:如烷基羟肟酸(3)胂酸类:如混合甲苯胂酸2.烃基酸类捕收剂的捕收性能(1)烃基酸的捕收能力除与烃基长短和亲固基有关外,主要还与烃基的不饱和程度有关。
碳原子数相同、不饱和程度越高的烃基,即烃基中双键数目越多,捕收能力越强,这是因为不饱和程度越高的烃基酸越容易溶解,临界胶束浓度愈大,捕收剂覆盖面积愈大,矿浆温度降低时这一影响更为明显在温度较低的矿浆中,不饱和程度高的烃基酸的捕收活性不大,而饱和酸和不饱和程度低的酸的捕收能力却显著降低2.烃基酸类捕收剂的捕收性能(2)很多烃基酸类捕收剂能与Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+等碱土金属生成溶解度较小的盐因此,含有碱土金属离子的非硫化矿物可以用该类捕收剂浮选,巯基类捕收剂却不能另外,烃基酸与Pb2+、Mn2+、Fe2+等一些有色和黑色金属离子也能生成难溶的金属皂,故也可以捕收这些金属的非硫化矿物烃基酸虽可以浮选硫化矿物,但实践上一般不用它,因为其选择性较巯基类捕收剂差,硫化矿中的脉石矿物也经常能被它浮起3.烃基酸类捕收剂的实际应用①含碱土金属阳离子的极性盐类矿物,如方解石、萤石、重晶石、白钨矿、菱镁矿、白云石和磷灰石等②碳酸盐和硫酸盐类有色金属氧化矿物,如孔雀石和白铅矿等;③赤铁矿、氧化锰和菱铁矿等黑色金属氧化矿物④未被活化的硅酸盐不能被有机酸及其皂浮选,而经活化、表面吸附Ca2+、Mg2+、Fe2+等金属离子的硅酸盐才能被烃基酸浮选⑤岩盐、硼矿物等易溶于水的含碱和碱土金属的可溶性矿物。
二、主要的烃基酸类捕收剂1.羧酸(盐)类羧酸通常分为脂肪酸和芳香酸在浮选工业中,具有很活泼的羧基官能团的脂肪酸比较重要,几乎可以浮选所有的矿物,特别是油酸、亚油酸、亚麻酸和蓖麻油酸等不饱和酸这些高级不饱和酸与相应的饱和酸(如硬脂酸)相比,其熔点较低,对温度敏感性差,化学活性大,凝固点低,捕收性能强因此,浮选厂多用高级不饱和脂肪酸及其钠皂类⑴脂肪酸及其皂性质:①烃基长度为C12~C17结构中的羰基极性强,与水分子作用能力强,故短碳链无捕收能力②溶解度小故使用时要用有机溶剂溶或乳化使用,也可采用皂化后使用或加温使用(20~30℃)③临界胶束浓度(CMC)即捕收剂达CMC时能形成胶束临界半胶束浓度(HMC),开始形成半胶束时的浓度,为浮选的起始浓度RCOOH(Na,K)④在水溶液中解离在强酸性条件下主要以分子形式存在,中性及碱性条件下以离子形式存在,一定浓度时存在胶束,分子离子共存⑤与碱土金属生成难溶化合物‘’’胶束(三维)Micelle(3D)胶束(二维) Micelle(2D)半胶束Hemi-micelle应用应用①含碱土金属阳离子的极性盐类矿物如方解石(calcite)、萤石、重晶石、白钨矿(scheelite)等;②氧化矿物。
如赤铁矿(hematite)、氧化锰(manganeseoxide)等;③活化后的硅酸盐矿物:钙镁离子活化后矿物④可溶性盐如岩盐(halite)、硼矿物(boronmineral)等;ü应用时应注意的问题:药剂具有起泡性;选择性差,故应严格控制用量,或与调整剂搭配使用;溶解性差,加温浮选常用的脂肪酸及其皂:① 油酸和油酸钠 (C17H33COOH C17H33COONa)应用:由于价格贵,主要用于试验研究一般用于稀有金属选别及萤石(fluorite)等含钙矿物的浮选浮选温度≥14℃② 塔尔油是一种不饱和脂肪酸,是碱法造纸废液中提取的具有强起泡性、捕收能力强、选择性差③ 氧化石腊皂捕收能力差、起泡性较弱、经常与塔尔油混用④ 环烷酸和碱渣石油工业副产品,用于磷灰石(apatite)和赤铁矿(hematite)浮选中常用的脂肪酸及其皂(一):1.油酸和油酸钠 (C17H33COOH 、C17H33COONa)物理性质:(1)油酸是天然不饱和脂肪酸中使用最广泛的一种,又名十八烯(9)酸,可由油脂的水解得到纯油酸为无色油状液体,冷却后为针状结晶,熔点8℃~14℃,相对密度0.895。
油酸容易氧化变成黄色,并产生酸败的气味2)油酸不易溶解和分散,实践中常需加溶剂乳化,矿浆温度不应低于熔点(14℃)1.油酸和油酸钠 (C17H33COOH 、C17H33COONa)应用:主要用于浮选碱土金属的碳酸盐、金属氧化矿物、重晶石和萤石等p矿浆中的二价碱土金属离子(Ca2+/Mg2+)易与油酸作用而消耗大量药剂,并影响浮选过程,因此,油酸不耐硬水,用量较大p另外,油酸的选择性也较差,需要调整剂配合使用常用的脂肪酸及其皂(二):2.氧化石腊皂氧化石蜡皂是暗黄色油脂膏状物质,易溶于水,其成分大致有三种:①起捕收作用的主要成分为羧酸,其中饱和羧酸占80%、羟基酸约占5%~10%②对羧酸起稀释作用、未被氧化的高级烷烃或煤油,使羧酸在矿浆中易于分散,同时起辅助捕收剂的作用;③未皂化的氧化产物,主要包括有起泡作用的醇、酮和醛等一些极性物质2.氧化石腊皂的应用(一)Ø温度较低时,氧化石蜡皂的浮选效果不好;常温下使用时,需要进行乳化Ø石蜡原料易得、价格较低,是应用较广的一种捕收剂,可用于浮选赤铁矿、磷酸盐矿、白钨矿、萤石和一些稀有金属矿石Ø731氧化石蜡皂是白钨矿最为常见的捕收剂,其捕收能力较差,起泡性也弱,通常与粗妥尔油混合使用。
2.氧化石腊皂的应用(二)Ø生产上还可用发烟硫酸或SO3磺化氧化石蜡,再用纯碱中和、皂化生成磺化氧化石蜡皂举例:1.磺化氧化石蜡皂用于包钢选厂磁选铁精矿中赤铁矿等含铁矿物的正浮选,在40℃和14℃时,粗选精矿品位分别可达53.81%和54.32%,回收率分别为90.93%和85.35%,表明该捕收剂具有较好的选择性;2.当用于宝钢选厂弱磁选铁精矿反浮选除杂时,与氧化石蜡皂相比,选矿效率提高1.35%~2.97%,药剂用量降低45%~54%常用的脂肪酸及其皂(三):3.环烷酸环烷酸是石油炼制工业的副产品,石油的不同镏分用苛性钠洗涤时,碱洗液(碱渣)中含有石油的酸性成分即不同结构的环烷酸和其它有机物的混合物,其中环烷酸含量一般为40%左右、不皂化物约为15%,为绿色至褐色胶状物,其结构式随环烷基相对分子质量的不同而异石油经镏分洗出的环烷酸为无色液体,其黏度随相对分子质量的增加而增大,其物理化学性质与直链脂肪酸相似环烷酸可以作为油酸的替代品,用于浮选赤铁矿、碳酸盐和磷灰石等常用的脂肪酸及其皂(四):4.妥尔油及妥尔油皂:妥尔油是脂肪酸和树脂酸的混合物,还含有一定数量的非酸类的中性物,如粗硫酸盐皂、粗制和精制妥尔油,广泛用于磷灰石、氟石、锰矿石、铁矿石等氧化矿物的浮选。
妥尔油以不饱和的油酸、亚油酸和亚麻酸等脂肪酸为主要成分粗制妥尔油起捕收作用的有效成分较粗硫酸盐皂多,且成分稳定,浮选效果好,但其中含相当多的树脂酸,故起泡能力强,用量大时,泡沫过多、浮选操作困难、指标下降生产实践中常将它与氧化石蜡皂混用常用的脂肪酸及其皂(四):4.妥尔油及妥尔油皂:精制妥尔油是将粗制妥尔油减压蒸馏,使树脂酸和不饱和脂肪酸分离,得到脂肪酸馏分,皂化后得妥尔油皂精制妥尔油及其皂中不饱和脂肪酸的含量一般都在90%以上,捕收性能好,耐低温,是一种良好的羧酸类捕收剂⑵烃基磺酸(盐)类(RSO3Na)由石油精炼副产物磺化制得的,通常称为石油磺酸;煤油磺化得到的烃基磺酸盐,称为磺化煤油等石油磺酸和石油磺酸钠在氧化矿的浮选中有很好的应用前景烃基较短的烷基磺酸钠捕收能力不强,但起泡性较好,可做起泡剂一般C12~C18烃基磺酸钠作为氧化矿捕收剂,按其溶解特性分为水溶性和油溶性两类⑵烃基磺酸(盐)类(RSO3Na)二:油溶性磺酸盐烃基分子量较大、烃基为烷基时,烃链中含C原子20个以上就基本上不溶于水,其捕收性较强,主要用作非硫化矿的捕收剂,浮选氧化铁矿、萤石和磷灰石等非金属矿。
与相同碳原子数的脂肪酸相比,磺酸盐的水溶性较好,耐低温性能好,起泡性能和抗硬水能力较强,捕收能力稍低,有时有较好的选择性(3) 硫酸酯类 (R-OSO3Na)1) 烃基硫酸酯钠(R-OSO3Na)它由脂肪醇经硫酸酯化与中和制得,其结构不同于磺酸盐R-SO3Na磺酸盐的硫原子直接和烃基中的碳原子相连接,不能水解成醇;烃基硫酸酯钠R-O-SO3Na的硫原子是通过氧和碳原子相结合,容易水解生成醇和硫酸氢钠因此,烃基硫酸酯钠的水溶液放置过久,会水解并降低捕收能力水解反应如下:R-O-SO3Na+ H2O → ROH + NaHSO4(3) 硫酸酯类 (R-OSO3Na)1) 烃基硫酸酯钠(R-OSO3Na)C12~C20的烷基硫酸钠盐是典型的表面活性剂,其主要代表是白色 结 晶 、 易 溶 于 水 、 有 起 泡 性 的 十 六 烷 基 硫 酸 钠(C16H33OSO3Na)十六烷基硫酸钠的应用:可作为黑钨矿、锡石、重晶石、钾石盐等的捕收剂;对白钨矿、方解石等含钙矿物的捕收能力较油酸弱,选择性较好,可在硬水中使用;还可用于多金属硫化矿的浮选它对黄铜矿有选择性捕收能力,对黄铁矿的捕收能力较弱,对粗粒和微细粒矿物均有良好的捕收能力,其浮选效果比戊黄药好,用量一般为20g/t~30g/t。
(3) 硫酸酯类 (R-OSO3Na)2) 硫酸化脂肪酸 (皂)不饱和脂肪酸(一般是油酸、亚油酸)经浓硫酸作用再皂化,可制得硫酸化脂肪酸皂,其结构式为: 它有两个极性基(羧基-COO-,硫酸基-OSO3-),既有脂肪酸的强捕收能力,又有烃基硫酸盐的耐酸、耐硬水和选择性良好的优点,我国20世纪50年代用于浮选赤铁矿的大豆油脂肪酸硫酸化皂即属此类(4) 胂酸类 胂酸是砷酸的衍生物,有机胂酸种类很多,用作捕收剂的主要是苯胂酸类衍生物 国内目前生产的是含邻、对两种异构体的混合甲苯胂酸,它是白色或浅黄色粉末,易溶于热水或碱性溶液,难溶于冷水,常温下在水中的溶解度为3%~5%;(4) 胂酸类特点:可回收细泥中锡石,但成本较高,污染环境,难以推广工业品中含有少量砒霜,有毒,但性质稳定,在弱酸性介质中,能与多种金属离子生成难溶性沉淀虽然混合甲苯胂酸对锡石、黑钨矿、钽铌矿、稀土矿和氧化铅矿物都有捕收作用,但由于有毒,我国现已基本改用膦酸或羟肟酸(5) 有机膦酸类有机膦酸是磷酸的衍生物,作为捕收剂的主要是苯乙烯膦酸,其结构为:物理性质:纯的苯乙烯膦酸为白色结晶,可溶于水,其溶解度随温度的升高而增大,其选择性比甲苯胂酸稍差,但毒性较小,无起泡性,对温度较敏感。
(5) 有机膦酸类应用:苯乙烯膦酸能与Sn2+、Sn4+、Fe3+等生成难溶性盐,可用于浮选锡石、黑钨矿、金红石等浮选金红石的捕收剂如苄基胂酸、油酸钠、肉桂酸钠、十二烷基硫酸钠、氨基酸、二膦酸和苯乙烯膦酸等中,最好的捕收剂是苯乙烯膦酸与脂肪醇(例如辛醇)混合物,该组合捕收剂可以替代苄基胂酸浮选金红石苯乙烯膦酸浓度只有很高时,才能与Ca2+、Mg2+形成盐,故对含Ca2+、Mg2+的矿物捕收能力较弱锡石浮选的膦酸类药剂还有烃基二膦酸、氨基二膦酸和烷基亚氨基二膦酸等(6) 螯合类捕收剂贫、细、杂难选氧化矿通常直接浮选,选择性较差,回收率一般很低,常规捕收剂无法满足浮选分离的要求于是,螯合捕收剂以其选择性深受人们的关注螯合捕收剂的深刻理解(一):螯合捕收剂,必须至少有两个原子同时与同一个金属原子配位,这些原子通常是O、N和S配位物质提供的这些给予体原子称为“配位体”如果单个配位体分子或离子不只一个原子与金属离子配位,使其自身围绕中心原子弯曲成螯状,形成复杂的环状结构,称为“螯合物”(6) 螯合类捕收剂螯合捕收剂的深刻理解(二):螯合类捕收剂有供电子原子 (如硫、氮和氧、有时也包括磷) 组成的碱性官能团或酸性官能团。
碱性官能团含有能与金属阳离子反应的未配对电子的原子,其中重要的有-NH2(胺)、-NH(亚氨基)、-N=(无环或杂环叔氮)、-O-(酯或醚)、-N=OH(肟)、-OH(脂肪醇)、-S-(硫醚)、-PR2(取代膦基)等;酸性基团丢失一个质子而与金属原子配位,主要有-COOH(羧酸)、-SO3H(磺酸)、-PO(OH)2(磷酸)、-OH(烯醇和酚基)、=N-OH(肪)或-SH(硫醇和硫酚)(6) 螯合类捕收剂螯合捕收剂的推广(一):尽管螯合剂的发展取得了飞速进步,但真正应用于浮选实践的仍很少,主要是这类药剂稳定性较差、价格昂贵,浮选理论也不够完善在我国应用的比较好的螯合类捕收剂是柿竹园的CF和GY混合浮选黑白钨矿(6) 螯合类捕收剂(一)O-O型螯合剂1) 羟肟酸类烷基羟肟酸有两种互变构体,两者同时存在(氧肟酸或异羟肟酸)式中:R为非极性基,可以是烷基,也可以是苯基,邻、间、对甲苯基等(一)O-O型螯合剂v羟肟酸类我国生产的羟肟酸主要有:(1)2-羟基-3-萘甲羟肟酸(2)水杨羟肟酸(3)苯甲羟肟酸(4) C7~C9羟肟酸价格偏高是其最大缺点改进生产流程,提高产品质量和转化率,降低生产成本是生产羟肟酸急待解决的问题。
实际应用的羟肟酸常为钠盐或铵盐羟肟酸类捕收剂的应用(一):羟肟酸可以浮选锡石、氧化铁矿、黑钨矿、白钨矿和白铅矿等苯甲羟肟酸浮选黑钨矿的效果最好,且与731氧化石蜡皂混合使用,既能有效回收黑钨矿,也能很好的回收白钨矿羟肟酸对赤铁矿、钛铁矿、红柱石、硅线石、黄绿石、钙钛矿、氟碳铈矿、硅孔雀石等具有较强的选择捕收性能,而与Ca2+、Ba2+等碱土金属离子则不易形成稳定的螯合物,故能有效地从含Ca2+、Ba2+的矿物中分选出稀土矿物羟肟酸类捕收剂的应用(二):羟肟酸浮选时,应注意其对钙、镁等碳酸盐也有一定的捕收作用,其选择性与矿浆pH、温度等有关,温度升高时,其吸附量和浮选回收率都增加 羟肟酸类捕收剂属于典型的O-O型螯合剂苯甲羟肟酸对黑钨矿的捕收主要是生成五元环的螯合物,以化学吸附为主,从络合物的晶体场稳定能上看,黑钨矿表面的Fe2+能与苯甲羟肟酸形成更稳定的产物,是捕收作用的主要活性组分1-羟基-2-萘甲羟肟酸能有效地捕收稀土矿物的机理也主要是羟肟基的两个氧原子与氟碳铈矿表面的Ce(Ⅲ)形成O-C=N-O-Re(Ⅲ)-O五元环的螯合物三、 有机酸类捕收剂的作用机理① 物理吸附(physical adsorption)。
通过静电作用(static action)在矿物表面吸附 如P327图20-17,十二烷基硫酸钠(dodecyl sodium sulfate)对针铁矿(geothite)浮选与动电位(-potential)的关系1 —用十二烷基硫酸盐(dodecyl sodium sulfate)为捕收剂(RSO4Na)2 —用十二胺(lauryl amine)作捕收剂(RNH3+)② 化学吸附(chemiadsorption)通过化学键合作用吸附如油酸钠(sodium oleate)对金红石(rutile)动电电位的影响10-6Ol-10-510-410-3pHζPZC 6.7PZC 6.7 红外光谱(infrared spectrometry)测定表明,油酸(oleic acid)和油酸钙(calcium oleate)在萤石(fluorite)表面均有吸附,表明药剂在萤石表面发生物理和化学吸附(physics adsorption and chemical adsorption)③半胶束吸附(hemi-mellece)在双电层(double electrical layer)紧密层(stern layer)吸附。
如下图,刚玉(corundum)的动电电位与十二烷基磺酸钠(dodecyl sodium sulfonate)浓度的关系 刚玉(corundum)表面动电电位与电解质浓度的关系 RSO4Na吸附能改变动电电位符号,是一种半胶束吸附(hemi-micelle adsorption)④ 离子分子络合物吸附 油酸的溶液化学: RCOOH=RCOO-+H+ RCOOH+RCOO-=(RCOO)2H- 2RCOO-=(RCOO)22- 可见,ε与CR2H-一致,回收率最大值对应于离子分子络合物浓度最大值,故该络合物吸附是导致矿物浮选的主要原因8pHε% 2.5 胺类捕收剂主要是NH3的衍生物第一胺RNH2用的较多⑴ 性质(property)① 难溶于水,常用C8~C18胺,溶于酸中使用②属 长 烃 链 捕 收 剂 , 能 形 成 半 胶 束 吸 附 十 二 胺 的CMC=1.3×10-2mol/L③对pH值较敏感酸性条件下以氨离子形式存在,碱性条件下主要以分子形式存在RNH2(l)+H2O=RNH3++OH- k1=4.3×10-4RNH2(s)+H2O=RNH3++OH- k2=8.6×10-9RNH2(s)= RNH2(l) k3=2×10-5酸性介质中以RNH3+为主,pH=10.6时,RNH3+=RNH2,pH>10.6时,生成RNH2(s),以RNH2为主。
⑵ 应用① 硅酸盐矿物,如石英(quartz)、绿柱石(beryl)、锂辉石(spodumene)、云母(mica)等② 菱锌矿(ZnCO3),smithsonite ③ 钾盐(KCl), potassium salts⑶ 作用机理① 静电物理吸附(右图)1-用十二烷基硫酸盐为捕收剂(RSO4Na)2-用十二胺作捕收剂(RNH3+)② 半胶束吸附;③ 离子分子共吸附; 共吸附的作用:使极性基间的排斥力减小;促进半胶束形成;胺与中性分子醇共用显著改善浮选效果 所以对于该类捕收剂,当其浓度小时,在矿物表面发生静电吸附,当浓度达一定值时,发生半胶束吸附,当浓度进一步增加,在矿物表面发生离子分子共吸附———— ④ 化学吸附与矿物金属离子发生键合作用Ø如菱锌矿smithsonite(ZnCO3)对胺的吸附 浮选ZnCO3的pH值为10.5~11.0,溶液中存在足够的胺分子RNH2,其中:N的孤对电子能与矿物表面锌离子生成络合物(complex)ØKCl/NaCl分离时对胺的吸附 晶格参数相近理论 即rk=1.35Å,rNa=0.95Å,rRNH3=1.43Å,由于rk≈rRNH3,可使极性基嵌入晶体,故可浮选KCl,而不能浮选NaCl,使两种矿物得以分离。
ZnNRR HH··+-+-+-+-+--+⑷ 常用的胺类捕收剂① 十二胺 RNH2(R:C11~13 平均12)②混合胺 RNH2 (C6~20),可用于赤铁矿反浮选③醚胺 RO(CH2)3NH2 (R:C7~9,C10~13,C10~16)④季铵盐 R(CH3)3Cl⑸ 特点:①选择性差,用量必须严格控制(0.1~0.5kg/t);②矿泥对其影响较大,胺能静电吸附于矿泥上,故需脱泥,才能改善浮选过程,降低药剂消耗;③ pH值对其影响大,不同矿物有不同的适宜pH值,必须严格控制pH值2.6 非极性油类捕收剂主要是烃类油:CnH2n+2⑴ 来源① 石油工业产品:煤油(kerosene)、柴油(diesel oil)、变压器油等;② 炼焦工业产品:焦油(2)应用① 天然疏水性矿物:煤、石墨、辉钼矿等;② 作为辅助捕收剂与离子型捕收剂共用 a)强化粗粒浮选,使其固着加强首先离子型捕收剂在矿物表面形成疏水捕收剂层后,烃类油覆盖在其表面,加强表面疏水性 b)强化细粒浮选(使细粒产生疏水性团聚) c)背负浮选(carrier flotation):利用聚团疏水原理,使细粒在易浮粗粒矿物表面粘附,以粗粒为载体(carrier)与气泡附着而上浮。
亦称载体浮选 d) 球团聚浮选(油相球团粒分离)油上浮(3)作用机理 烃类油无极性基,故为物理吸附,不能发生化学吸附或化学反应捕收剂(collector)小结类别硫代化合物sulphydryl有机酸类organic acids胺类amine非极性油类non-polar oil键合原子S-O-:N亲固基-OCSS-,O2PSS-磺酸基、硫酸基、羟肟酸基、胂酸基—NH2烃链长度C2~C5C12~C18C12~C18长主要应用硫化矿物氧化矿物硅酸盐非极性矿物选择性强差较差无用量少(0.02~0.1kg/t)较大(0.2~0.5kg/t) 较大(0.1~0.5kg/t)大(0.2~1.0kg/t) 3 调整剂(regulator or modifiers)3.1 活化剂(activator)作用机理及典型活化剂:1)生成活化膜(activation film)PbCO3PbCO3X-PbSPbCO3]PbCO3+S2-PbCO3]PbS+CO32- Na2S9H2O 就是一种活化剂,在实践中常用它活化有色金属氧化矿物,如白铅矿、铅矾、菱锌矿(smithsonite)、氧化铜等矿物,通过生成硫化膜而活化矿物。
硫化钠为强碱弱酸生成的盐,在水中分解: Na2S+2H2O=2Na++2OH-+H2S H2S=H++HS- HS-=H++S2- pH高,则溶液中,则溶液中HS-、S2-越多,pH值低,则HS-和H2S越多 使用硫化钠作活化剂时,要注意以下问题: ① 用量要严格控制用量适宜时是活化剂,当其用量大时,又是一种抑制剂一般通过试验来确定其适宜用量 ② 氧化矿活化时,有适宜pH值氧化铜矿硫化:pH=8.5~9.5白铅矿(PbCO3):pH=9~10pH值过高,形成易脱落的胶质硫化物 ③ 时间(time)、搅拌强度(agitation intensity)、温度(temperature)(加温硫化) ε%Na2S用量2)活化离子吸附(activation ion adsorption)ZnSZnSX-CuSZnS]ZnS+Cu2+ZnS]CuS+Zn2+SiO2SiO2Ol-Ca2+SiO2]Ca2+_RCOO- CuSO45H2O 是ZnS的典型活化剂,亦可活化黄铁矿(pyrite)和磁黄铁矿(pyrrhotite)。
使用时应控制用量 为双电层内层的交换吸附,如Hg2+、Ag+、Pd2+、Pb2+、Cd2+等金属离子的可溶性盐也可作为活化剂 在实践中,ZnS经常先受氰化物(cyanide)抑制,以后再使之活化 机理:CuSO4+2CN-=Cu(CN)2+SO42- 2Cu(CN)2=Cu2(CN)2+(CN)2 使用时应注意: ① 用量要适当当其用量大时,也可活化黄铁矿(pyrite),影响选择性(selectivity) ② 搅拌时间长时生成CuSO4·Cu(OH)2碱式盐,影响活化作用 ③ 加药顺序:CuSO4+X-+2#油,CuX2亦有捕收作用 碱土金属(alkaline earth)和部分重金属阳离子(heavy metal cation)的活化 Ca2+、Mg2+、Ba2+、Fe3+等是使用脂肪酸类捕收剂(fatty acid collectors)时硅酸盐矿物(silicate minerals)的活化剂(activator),研究表明,起活化作用的是羟基络合物(hydroxyl complex)和氢氧化物表面沉淀(hydroxides surface precipitation)。
如石英(quartz),在中性和碱性介质(neutral and alkaline medium)中呈负电,不能吸附脂肪酸类捕收剂,当金属离子以羟基络合物或氢氧化物沉淀形式在矿物表面吸附时,捕收剂能借助碱土金属阳离子而吸附并使石英浮选3)消除亲水膜(hydrophilic film)FeS2FeS2X-Fe(OH)3FeS2]Fe(OH)3+酸FeS2] 酸(acid)和碱(alkali)能消除矿物表面的碱性亲水膜或矿泥(slime),从而起到活化作用 FeS2]Fe(OH)3+3H2SO4FeS2]+Fe2(SO4)3+H2O FeS2]Ca(OH)2+Na2CO3FeS2]+CaCO3+NaOH 另外,氧(oxygen)也具有活化作用,轻微氧化硫化矿物,有利于硫化矿物的浮选 3.2 抑制剂抑制剂(一、无机抑制剂一、无机抑制剂)作用及典型抑制剂如下:1)溶去原有的捕收剂膜X- ZnS]CuXZnS]+Cu++X- Cu2++CN- Cu(CN)2- 氰化物cyanide(KCN,NaCN)是ZnS、FeS2、CuFeS2的典型抑制剂,能溶去矿物表面的活化离子和捕收剂膜,对方铅矿(galena)的抑制作用不大。
氰化物(cyanide)性质: ① 易溶于水,可以水解 NaCN=Na++CN- CN-+H2O=HCN+OH- 故酸性条件下产生大量有毒HCN气体,只能在碱性矿浆中使用 ② 和很多金属离子(Zn2+、Cu2+、Fe2+等)生成络合物(离子)complex,消除矿浆中的活化离子,如: 2Cu2++4CN-Cu2(CN)2+(CN)2 Cu2(CN)2+2CN-2Cu(CN)2- 故可抑制被Cu2+活化的ZnS,消除矿浆中或ZnS表面的Cu2+ ③ 溶解矿物表面MX膜和活化离子 CuX+2CN-=Cu(CN)2-+X- ZnS]Cu2++3CN-=ZnS]+Cu(CN)2-+1/2CN2 ④ CN-在矿物表面吸附后,增强矿物亲水性,并阻止捕收剂作用 应用: ① 铅锌多金属分离中抑制闪锌矿(sphalerite) ② 铅锌分离中抑制铜矿物 ③ 少量氰化物(<10g/t)就具有特效,能改善选择性(selectivity)和提高回收率(recovery) 但由于氰化物有剧毒,且溶解金(gold)、银(silver)等贵金属,目前逐渐被其它药剂所取代。
2)将捕收剂离子由矿物表面排出X-抑制剂亲水膜(1) MS]MX2+S2-MS]MS+2X-Na2S·9H2O是硫化矿物和有色金属氧化矿的有效抑制剂,其电离生成的S2-、HS-和H2S是产生抑制作用的主要成份,是硫化矿物的定位离子(potential-determining ion) 硫化钠抑制机理: ① 从矿物表面排除其它离子(包括X-、活化离子) ② 使表面电位(surface potential)负值增加 ③ 阻碍X-的吸附X-与HS-在硫化矿物表面发生竞争吸附(competition adsorption) ④ 阻碍O2对硫化矿物表面的活化作用 硫化钠作为抑制剂的应用: ① 铜钼分离时,用煤油浮辉钼矿,Na2S抑硫化矿 ② 当矿石中含有少量氧化铜或次生铜矿物,矿浆中铜离子影响分选,加硫化钠使之沉淀 ③ 混合精矿脱药 ④ 铜铅分离时,Na2S+H2SO3抑方铅矿(galena)浮黄铜矿(2) FeS2]X2(MX)+SO32-FeS2]SO32-+X- H2SO3(亚硫酸)、SO2(二氧化硫)及其盐是闪锌矿(sphalerite)、方铅矿(galena)等硫化矿的有效抑制剂,常与其它药剂组合使用进行硫化矿物间的浮选分离。
药剂特点: 无毒,不溶解贵金属(precious metal),无污染(pollution),H2SO3会发生水解: H2SO3=HSO3-+H+ K1=1.25×10-2 HSO3-=SO32-+H+ K2=5.6×10-8 亚硫酸(sulfurous acid)使用时,矿浆pH值通常在5~7,此时HSO3-和SO32-均占重要地位机理(mechanism): ① 抑闪锌矿(galena)、黄铁矿(pyrite),能消除表面金属离子(metal ions)作用 ZnS]Zn2++SO32-ZnS]ZnSO3 ② 使X-、X2由黄铁矿(pyrite)表面解吸(desorption) ③ 只能抑制表面氧化的方铅矿(galena),并在其表面生成PbSO3 ④ 对含铜矿物具有活化作用,其原因可能是清洗表面作用引起 ⑤ 还原作用,使矿浆中金属离子还原(deoxideze),消除其活化作用 H2SO3+2Cu2++H2O=SO42-+4H++2Cu+ Cu+进一步还原为金属铜(copper)应用: ① 铜锌分离。
H2SO3(或SO2)与ZnSO4共用抑制ZnS,浮PbS、CuFeS2 ② 铜铅分离H2SO3+淀粉(starch)或H2SO3+Na2S抑方铅矿(galena) ③ 锌硫分离H2SO3抑制 FeS2,硫酸铜活化ZnS(H2SO3能选择性分解矿物表面黄原酸锌) 该类药剂最常用于铜铜锌锌分分离离,因为矿浆中存在次生铜矿物,CN-效果不佳,而且H2SO3及其盐对含铜矿物具有一定活化作用,起清洗表面作用(3)PbS]PbX2+CrO42-PbS]PbCrO4+2X- 重铬酸盐 (Na2Cr2O7、K2Cr2O7)是方铅矿方铅矿的典型抑制剂,对黄铁矿具有一定的抑制作用,对黄铜矿的抑制作用不大故常用于铜铅分离 作用机理: ① 抑制PbS在弱碱性介质中进行(pH=7~8) Cr2O72-+2OH-=2CrO42-+H2O PbS]PbSO4+CrO42-=PbS]PbCrO4+SO42- ② CrO42-在PbS表面吸附,并不排除X-,当其用量大时,可挤掉部分X-,CrO42-亲水性极强,尽管PbS表面X-吸附量达到30~33%单分子层,PbS亦被强烈抑制。
但注意,Cr污染环境,无Cr,少Cr工艺 3) 亲水胶粒吸附于无捕收剂处超过其捕收作用①Zn(OH)2、H2SiO3胶粒② 2Zn2++CO32-+2OH-ZnCO3Zn(OH)3 a. 硫酸锌 (ZnSO47H2O)是闪锌矿(sphalerite)的典型抑制剂,常与氰化物、碳酸钠、亚硫酸钠组合使用来抑制闪锌矿硫酸锌在碱性介质中使用,其作用机理如下: ZnSO4+2NaOH=Zn(OH)2+Na2SO4X-亲水胶粒 Zn(OH)2胶粒吸附于ZnS表面,阻碍X-的吸附,ZnSO4与其它药剂组合时的作用如下: ① ZnSO4+NaCN(2:1~10:1) 作用:a) CN-消除矿浆及矿物表面Cu2+; b) Zn(CN)2吸附于矿物表面,阻碍X-吸附; c) Zn(OH)2胶粒吸附于矿物表面,阻碍X-吸附 ② ZnSO4+NaCO3,生成ZnCO3、Zn(OH)2胶粒; ③ ZnSO4+NaSO3,生成ZnSO3吸附于FeS2、ZnS表面; ④ 碱性介质中可单独使用ZnSO4抑制矿物。
由于ZnSO4为无氰工艺,故受到重视 b.水玻璃(Na2SiO3)是非硫化矿特别是硅酸盐矿物的典型抑制剂,也可作分散剂使用 组成Na2O·mSiO2,m为模数(m=2~3) Na2SiO3为强碱弱酸盐,在水中发生如下水解反应:Na2SiO3+2H2O=H2SiO3+2Na++2OH- 在水中存在状态 H2SiO3分子胶粒 HSiO3- SiO32- 相应pH值 pH<8 9~13 >13 作用机理: ① 硅酸胶粒在矿物表面的物理吸附(physical adsorption); ② SiO32-、HSiO3-、OH-、H+在石英(quartz)、硅酸盐矿物表面的定位吸附 故当其用量少时具有选择性,但用量过多将失去选择性 水玻璃的组合药剂: ① 水玻璃+Na2CO3 可用于对含钙矿物(CaCO3、CaF2、CaPO4)和硅酸盐矿物的分离 机理:CO32-、HCO3-能优先吸附到含钙矿物表面,防止水玻璃吸附,而硅酸盐矿物(silicate minerals)能被水玻璃强烈抑制。
② 水玻璃+加温(60~80℃) 用于CaWO4/CaCO3分离,其原因是加温后水玻璃能选择性解吸方解石表面的油酸根阴离子,用量8~15kg/t ③ 水玻璃+多价金属阳离子(Al3+、Ni2+、Cr3+) 用于CaF2/CaCO3、BaSO4/CaF2、CaCO3分离,主要原因是水玻璃对与金属阳离子形成金属硅酸盐胶体后增强选择性 4)消除活化膜PbCO3PbCO3PbSO2PbSO4PbCO3]PbS+O2PbCO3]PbSO4ZnS]Cu2++CN-ZnS]+Cu(CN)2- 5) 形成亲水膜.FeS2FeS2Fe(OH)2O2FeS2]FeS2+O2FeS2]Fe(OH)26) 吸附离子阻碍捕收剂的吸附FeS2OH-,S2-,HS-,HSiO3-,SiO32-X-7)改变捕收剂的状态,减小或消除其活性 Ca2++Ol-Ca(Ol)28)消除溶液中的活化离子 Ca2++CO32-CaCO3 Mg2++CO32-MgCO3 Cu2++S2-CuS Pb2++S2-PbS9)矿浆中的化学反应生成胶体化合物覆盖气泡表面,使气泡表面屏蔽,使浮选过程受到抑制,浮选速度减慢。
可以总结出无机抑制剂对矿物的抑制机理: ① 在矿物表面形成亲水覆盖膜或亲水胶粒 ② 抑制剂溶去矿物表面由捕收剂所形成的疏水性覆盖膜 ③ 抑制剂溶去矿物表面易与捕收剂作用的活性质点或活化膜 ④ 除去矿浆中的活化离子 注意:抑制作用并不是孤立存在的,某些药剂往往同时通过几方面作用的配合才能有效地实现对矿物的抑制 3.2 抑制剂抑制剂 (二、有机抑制剂二、有机抑制剂)((1)小分子有机抑制剂)小分子有机抑制剂1)含硫类的小分子有机抑制剂 ①①巯基乙酸巯基乙酸 (HSCH2COOH)和巯基乙醇巯基乙醇(HSCH2CH2OH) 用在铜铅铜铅、铜钼铜钼混合精矿的浮选分离中,使用巯基乙酸及其钠盐或巯基乙醇抑制硫化铜、黄铁矿与使用氰化物和硫化钠相比,分离效果相当,但可减少污染 巯基乙酸或巯基乙醇可用于代替氰化钠抑制硫化铜矿、黄铁矿的原因,主要是其分子中带有两个极性基团,其中巯基可选择性的吸附于矿物表面,羧基或羟基亲水而形成亲水膜,从而使矿物受到抑制 ②②二甲基二硫代氨基甲酸酯二甲基二硫代氨基甲酸酯(DMDC)对闪锌矿和黄铁矿具有较好的抑制性能,对方铅矿没有抑制作用。
采用DMDC代替氰化物实现了铅-锌-银多金属矿石的浮选分离2)含氮类小分子有机抑制剂 乙二胺四乙酸((EDTA),是该类抑制剂的典型代表,其结构式如下图:该类氨基酸络合剂能与多种金属离子形成稳定络合物,可以控制矿浆离子组成,被用作浮选过程的抑制剂,用以提高硫化矿及非硫化矿浮选的选择性,也可消除矿浆中难免离子对浮选的干扰 ((2)大分子有机抑制剂)大分子有机抑制剂 1)多糖类(淀粉、纤维素、树胶等))多糖类(淀粉、纤维素、树胶等) ①①淀粉和淀粉衍生物:由葡萄糖单元构成的非离子型有机高分淀粉和淀粉衍生物:由葡萄糖单元构成的非离子型有机高分子化合物子化合物 糊精是将淀粉水溶液在稀酸存在时水解的产物淀粉和糊精在浮选中主要被用来抑制:(1)含有天然疏水性的矿物, 如:石墨,滑石,辉钼矿,煤;(2)部分可溶性的盐类矿物(方解石、萤石、重晶石等);(3)硫化矿糊精因其相对分子质量比淀粉小,故抑制能力相对较弱,但选择性较好苛性化淀粉可抑制硫化矿中的黄铁矿和赤铁矿等 1)多糖类(淀粉、纤维素、树胶等))多糖类(淀粉、纤维素、树胶等) ②②纤维素:由葡萄糖单元通过纤维素:由葡萄糖单元通过1,,4-苷键相连而成的高分子化苷键相连而成的高分子化合物。
合物 纤维素不溶于水,故需对其进行化学改性才能用作浮选抑制剂,如羧甲基纤维素(CMC)、磺化纤维素硫酸酯(CSE),羧乙基纤维素(CEH)等 羧甲基纤维素(CMC)及其钠盐(SCMC)是使用得最多的一类有机高分子抑制剂,被广泛应用于各种硫化矿物和含镁硅酸盐矿物的浮选分离,特别适用于抑制含Ca,Mg矿物用Cu2+活化闪锌矿时,CMC可用来抑制方铅矿,实现铅锌分离 2)腐殖酸类)腐殖酸类 ②②腐殖酸是无定形的高分子化合物,作为浮选抑制剂的,是褐煤用氢氧化钠处理得到的腐殖酸钠溶液腐殖酸含有苯环、羟基、酯基、甲氧基等多种活性基团,具有弱酸性,能与氢氧化钠溶液作用而成可溶性腐殖酸钠 腐植酸及其碱金属盐可作为氧化铁矿的抑制剂在含褐铁矿、赤铁矿、碳酸铁的铁矿石反浮选时,用石灰、氢氧化钠和粗硫酸盐皂等药剂浮选石英,用腐殖酸钠可抑制铁矿物 3)单宁类)单宁类 ②②单宁单宁是从植物中提取的无定形物质,相对分子质量较大,有时又称之为烤胶单宁的基本结构单元都是由多个羟基直接与苯环相连的酚类,单宁酸结构式如下: 单宁类抑制剂主要用于萤石、白钨矿、磷灰石浮选等过程中,以抑制方解石等脉石矿物,提高精矿品位,也可作为赤铁矿的抑制剂,应用于阴离子捕收剂(脂肪酸、塔尔油)钙活化石英反浮选过程中。
4)木质素磺酸类)木质素磺酸类 ②②木质素磺酸盐是木质素磺酸盐是强的阴离子聚电解质,是木材加工时提取纤维素时获得的副产品木质素磺酸盐的准确结构还不清楚,一般认为在木质素磺酸盐的分子中含有脂肪基、芳基、磺基、羧基和羟基这种聚电解质一般以其钠盐、钙盐、钾盐和铵盐使用 木素磺酸(盐)主要被用作硅酸盐及碳酸质脉石的抑制剂,对碱土金属矿物具有良好的选择性抑制作用 ((3)有机抑制剂对矿物的抑制机理)有机抑制剂对矿物的抑制机理1)有机抑制剂在矿物表面的吸附主要依靠氢键及范德华力的作用 例如,天然淀粉是一种非离子型的有机高聚物,在水溶液中例如,天然淀粉是一种非离子型的有机高聚物,在水溶液中与石英作用时,主要就是依靠淀粉分子羟基上的氢原子与石与石英作用时,主要就是依靠淀粉分子羟基上的氢原子与石英晶格表面的氧原子形成氢键缔合,使胶态淀粉在石英表面英晶格表面的氧原子形成氢键缔合,使胶态淀粉在石英表面得以吸附形成亲水覆盖物,从而导致抑制作用得以吸附形成亲水覆盖物,从而导致抑制作用2)有机抑制剂依靠静电引力的作用在矿物表面发生吸附 例如阳离子型淀粉很容易吸附在荷负电的石英表面;而阴离例如阳离子型淀粉很容易吸附在荷负电的石英表面;而阴离子型淀粉则很容易吸附在荷正电的赤铁矿表面等。
子型淀粉则很容易吸附在荷正电的赤铁矿表面等((3)有机抑制剂对矿物的抑制机理)有机抑制剂对矿物的抑制机理3)有机抑制剂通过化学吸附及表面化学反应在矿物表面吸附 例如,而含羧基和酚羟基或羟基的一些有机抑制剂如单宁、例如,而含羧基和酚羟基或羟基的一些有机抑制剂如单宁、草酸、柠檬酸、乳酸等亦能与许多金属离子,特别是与钙、草酸、柠檬酸、乳酸等亦能与许多金属离子,特别是与钙、镁离子发生化学键合,这时或以螯合物的形式从矿浆中除去镁离子发生化学键合,这时或以螯合物的形式从矿浆中除去某些对矿物具有良好活化作用的离子,或络合吸附于矿物表某些对矿物具有良好活化作用的离子,或络合吸附于矿物表面引起抑制作用面引起抑制作用 3.3 pH介质调整剂介质调整剂作用:作用:1)改变溶液的pH值,从而改变矿物表面性质如双电层的组成和结构,矿物表面的水化作用等调整浮选剂在溶液中的组成与状态, 如捕收剂的离子和分子比, 影响离子型捕收剂在矿物表面上的吸附, 影响浮选剂的作用 2)pH调整剂与溶液中的金属离子形成难溶化合物,其中多数是低溶度积的多价金属氢氧化物和碳酸盐由于形成难溶化合物,出现了晶核这些晶核可长大到胶体分散颗粒和微细分散颗粒的大小,对浮选有显著影响。
3)由于OH-离子的存在,与捕收剂阴离子产生竞争反应当pH值超过临界pH值时,很多矿物的浮选将受到强烈抑制 4)pH调整剂能清洗矿粒表面上妨碍捕收剂附着的薄膜,有利于矿物浮选 5)pH调整剂通过改变矿物表面性质及其与药剂的作用, 改变悬浮液的聚集稳定性 常用的pH值调整剂种类及应用: 可分为有机和无机两大类,常见的无机类有:硫酸、氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠等有机类有草酸、柠檬酸等1)石灰(CaO)作用: ① 调整溶液pH值,可调到12~14,主要用于硫化矿浮选中 ② 抑制黄铁矿FeS2]FeS2+O2FeS2]FeSO4+OH-FeS2]Fe(OH)2FeS2]FeSO4+Ca2+FeS2]CaSO4+Fe2+ ③ 凝聚剂用于废水处理和精矿浓密2)Na2CO3作用: ① 调整溶液pH值,可调到8~10,有一定的缓冲作用,调整的pH值较稳定 ② 消除Ca2+、Mg2+对浮选的影响 ③ 分散矿泥(slime)HCO3-、CO32-的作用 ④ 活化被石灰抑制的黄铁矿FeS2]CaSO4+CO32-FeS2]CaCO3+SO42-FeS2]3)NaOH作用:调整溶液pH值,可调到很高,但价格贵。
4)H2SO4:是应用最广泛而廉价的酸类调整剂,其次如盐酸、硝酸、磷酸等硫酸被广泛用于硫铁矿的活化浮选,用硫酸洗过的黄铁矿,可用黄药或黑药强烈地浮选硫酸处理可溶解黄铁矿表面上有碍巯基捕收剂浮选的氢氧化铁,从而活化黄铁矿 在非硫化矿物浮选:用硫酸(100毫克/升)酸洗锰矿石,可大大降低浮选锰矿物所必需的捕收剂用量在pH2.8~4.8浮选锡石时,硫酸可抑制电气石pH调整剂的作用原理调整剂的作用原理 浮选过程中,添加pH调整剂可对矿物表面电性、药剂水解、捕收剂吸附、矿物可浮性等方面产生直接影响,其原理可概括如下:1)矿浆pH值对矿物表面电性的影响2)矿浆pH值对矿物表面阳离子水解的影响捕收剂在氧化矿物和硅酸盐上的化学吸附,是随着矿物表面微量溶解而实现的溶解的微量矿物的阳离子水解成羟基络合物,羟基络合物的活性很强,能牢固地吸附在矿物表面但羟基络合物的生成和浓度的大小受矿浆pH控制,并且对矿物的浮选产生直接的影响3)矿浆pH值对药剂浮选活性的影响当pH值超过临界pH值时,很多矿物的浮选将受到强烈抑制4)矿浆pH值对捕收剂在矿物—水溶液界面吸附性质的影响5)矿浆pH值影响矿泥的分散和凝聚3.4 分散剂与絮凝剂分散剂与絮凝剂 分散剂的作用:分散剂在选矿中的使用主要有两方面的作用:一是通过阻止矿泥在矿物颗粒上的附着从而改善矿物的可浮性;一是在选择性絮凝中起着分散微细粒和尾矿的作用。
分散剂的定义和分类:一般来说,能够分散微粒悬浮体的药剂都是分散剂分散剂一般分为无机分散剂和有机分散剂两大类常用的无机分散剂有硅酸盐类(例如水玻璃)和碱金属磷酸盐类(例如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠等)有机分散剂包括十二烷基硫酸钠、纤维素及其衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、甲基戊醇、脂肪酸聚乙二醇酯等常用的分散剂(dispersant):碳酸钠(sodium carbonate),水玻璃(sodium silicate),聚磷酸盐(polyphosphate),木质磺酸盐(lignin sulfonate)常用的凝聚(coagulation reagent)、团聚(agglomerating reagent)和絮凝剂(flocculant):1)无机电解质:石灰(lime),明矾(alum),硫酸(亚)铁(ferrous sulfate)2)有机捕收剂(organic collector)3)高分子絮凝剂(macromolecule flocculant): 淀粉(starth)、糊精(dextrin)、聚丙烯酰胺(polyacrylamide)、聚氧乙烯、聚氧乙烯化脂肪酸酯、醇(alcohol)、酰胺等。
聚丙烯酰胺(polyacrylamide)CH2CH2CONH2n常用的分散剂(1)六偏磷酸钠(NaPO3)6六偏磷酸钠不是简单的化合物,其基本结构单元为:在水溶液中各基本结构单元PO3-仍能相互连接聚合成螺旋状的长链,吸附在矿物表面增强矿物的亲水性,并显著地提高矿物表面负电位故可作为某些矿物的抑制剂或矿泥的分散剂能够和Ca2+、Mg2+及其他多价金属离子生成络合物,从而使得含这些离子的矿物得到抑制此外它能分散矿泥,消除Ca2+、Mg2+离子的影响,对硬水有软化作用常用的分散剂(2)水玻璃Na2SiO3对矿泥有分散作用,添加水玻璃减弱矿泥对浮选的有害影响,但用量不宜过大非硫化矿浮选时,广泛使用水玻璃作抑制剂,同时也常用它作矿泥分散剂其作用机理主要是水玻璃解离出的胶态硅酸、HSiO3-以及SiO32-离子在矿泥表面吸附后,形成了一层强亲水性且带负电荷的“抗凝聚”覆盖物,它一方面增强了矿泥表面水化层的强度和亲水性,使相互凝聚受到空间阻碍;更重要一方面是大大提高矿泥表面负电位的绝对值,增强微细矿粒间同性电荷的静电排斥力,使它们难于相互接近和靠拢。
水玻璃也常与氢氧化钠联合使用,以达到对微细矿粒群的最佳分散状态常用的分散剂(3)碳酸钠Na2CO3碳酸钠是非硫化矿浮选中广泛使用的pH调整剂,其调节的pH范围约为8~10左右,同时它对细泥也有一定的分散作用因此,当浮选过程要求的pH值不高,且又要求分散细泥,这时采用Na2CO3作调整剂可兼具这两种作用有时为了加强其分散作用,也常将少量的水玻璃和碳酸钠联合使用絮凝剂絮凝剂几个相关名字解释:几个相关名字解释: 1. 凝聚(coagulation):在无机电解质作用下矿粒电动电位下降,从而引起矿粒相互粘附的现象 2.团聚(agglomeration) :在捕收剂的作用下,矿粒表面疏水,从而引起矿粒相互粘附的现象3.絮凝(flocculation):在高分子絮凝剂的作用下,可产生松散的、多孔的具有三度空间的絮状体 常用的凝聚、团聚和絮凝剂:1)无机电解质:石灰(lime),明矾(alum),硫酸(亚)铁(ferrous sulfate)2)有机捕收剂3)微生物絮凝剂4)有机高分子絮凝剂(macromolecule flocculant): 淀粉(starth)、糊精(dextrin)、聚丙烯酰胺(polyacrylamide)、聚氧乙烯、聚氧乙烯化脂肪酸酯、醇(alcohol)、酰胺等。
聚丙烯酰胺(polyacrylamide)CH2CH2CONH2n 使用高分子絮凝剂(macromolecule flocculant)应注意: ① 用量要适当; ② 不宜长时间搅拌(agitation); ③ 可与分散剂(dispersant)配合使用 这是由高分子絮凝剂的“桥联”作用引起的,高分子絮凝剂具有分子量(molecular weight)大、链长、沿链长有大量活性官能团的特点,可吸附几个、几十个或更多的粒子,通过桥联(bridge unite)作用把矿粒联结在一起絮凝剂在选矿中的应用:①选矿废水处理:通过添加絮凝剂,破坏胶体的稳定性,使细小悬浮颗粒和胶体微粒聚集成较粗大的颗粒而沉降,得以与水分离,使废水得到净化用作选矿废水处理的絮凝剂主要有明矾、氯化铝、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铁等无机絮凝剂②细粒矿物的选择性絮凝:利用聚合物(絮凝剂)絮凝细粒物质以及使这些团聚体与其它分散相组分分离的过程称为选择性絮凝选择性絮凝法包括:1)微细颗粒的分散(通常都在该段中加入分散剂);2)聚合物选择性地吸附在絮凝组分上,并形成絮团;3)低剪切速率下调浆使絮团长大;4)用沉淀、淘析、筛分法或浮选法分离絮团。
如有必要,可接着再分散和再絮凝以精选絮团 3.5 起泡剂起泡剂(frothers) 由于浮选过程中需要大量稳定的气泡,故需加入起泡剂,起泡剂的作用如下:1)防止气泡兼并(annex)起泡剂在气泡(air bubble)表面吸附后,能形成水化外壳不加起泡剂时气泡直径为3~5mm,加入起泡剂后可减少至0.5~1.0mm2)增大气泡机械强度(machine intensity)变形表面张力提高复原(表面张力surface tension趋向最小时才稳定)3)由于不易变形(metamorphose),故降低气泡的运动速度,导致与矿粒的碰撞几率(collision odds)增大 起泡剂的组成和结构: 起泡剂的结构与捕收剂相似,也是异极性的表面活性物质1)非极性基:C6~C8,每增加一个C原子,表面活性增加14倍,但碳链过长导致溶解度减小起泡能力还取决于泡沫量及泡沫的机械强度和粘度2)极性基:-OH,-COOH,C=O,-NH2,-SO4H,-SO3H 对起泡剂的要求:1)无捕收作用;2)pH对起泡能力影响不大醇类起泡剂是最常用的起泡剂,因为-OH起泡能力强,无捕收能力,在水中溶解度大。
浮选泡沫(flotation froth): 浮选过程中矿化气泡浮升到矿浆表面上,聚集形成气—液—固三相泡沫,泡沫状态是浮选过程中各种工艺因素的综合表现 三相泡沫具有稳定性的原因: ① 固液附着使之具有固化外壳,机械地阻碍其间水的流动,增大气泡壁的机械强度,从而增强稳定性 ② 矿物表面吸附的捕收剂与起泡剂分子相互作用,在矿物表面和气泡表面产生共吸附(co-adsorption),增大疏水性(hydrophobic)和气泡稳定性(stability)气气气 实践中常用的起泡剂(frothers):1)2号油又称松醇油,主要成份为萜烯醇(terpene alcohol),分子式如下:CH3CH2CCH2CH2CHCH2CCH3CH3OH特点:泡沫较脆,选择性好,无捕收能力国内最常用的起泡剂,95%的选厂使用2)脂肪醇 MIBC:甲基异丁基甲醇methyl isobutyl carbinolCH3CH2CHCH3OHCHCH3国外应用较广3)4号油 即1,1,3-三己氧基丁烷4)醚醇起泡剂(ether alcohol) C2H5(OC3H6)nOH 国内外目前还在不断地研制新型高效的起泡剂,起泡剂的研究也是提高浮选回收率(flotation recovery)和精矿品位(concentration grade)的重要途径之一。
课堂练习1、指出下列矿物典型的抑制剂是什么? 闪锌矿、黄铜矿、方铅矿、黄铁矿2、指出下列药剂的分子式、主要作用: 硫化钠、碳酸钠、石灰、硫酸铜、硫酸锌、MIBC、松醇油、氰化物、硫酸铁、淀粉、水玻璃、亚硫酸、单宁、重铬酸盐、木质素磺酸盐、2#油、聚丙烯酰胺、氯化钙、二氧化硫、羧甲基纤维素习 题 第四次作业1、名称解释:捕收剂、起泡剂、抑制剂、活化剂、三相泡沫2、浮选捕收剂的亲固基团的键合原子有哪些?其与矿物表面的吸附遵循什么原则?3、阐述捕收剂的结构,以黄药的结构为例?4、黄药与黑药组成和性能的比较?5、常见药剂的化学分子结构式:丁铵黑药,乙基钠黄药、乙硫氮、Z-200.习 题(第五次作业)1、抑制剂作用机理是什么?2、为何三相泡沫比较稳定?3、应用于浮选中的无机盐类药剂有哪些类型?4、Na2CO3可作为什么类型的调整剂,各自起什么作用?举例说明5、简单阐述硫化钠的作用?6、举例说明硫化矿抑制剂的用途与机理?。