第三章浮選藥劑及其作用機(jī)理礦物能否上浮，主要取決于礦物表面的潤(rùn)濕性。自然界大部分礦物其可浮性均較差，單純依靠礦物之間潤(rùn)濕性的差別是不能將礦物順利分離的。浮選藥劑的作用是改變浮選過(guò)程中相界面的性質(zhì)浮選藥劑的作用：調(diào)節(jié)礦物的可浮性，調(diào)整礦漿的浮選性質(zhì)，改善氣泡的質(zhì)量，提高氣泡礦化過(guò)程的選擇性和浮選速度。第一節(jié)浮選藥劑的分類與作用一、捕收劑作用點(diǎn)：固液界面，且有選擇性。作用：提高疏水性，增加可浮性，促使氣泡附著，增強(qiáng)附著的牢固性。二、起泡劑作用點(diǎn)：氣液界面。作用：降低界面表面張力，促使空氣在礦漿中彌散，形成小氣泡，并防止氣泡兼并，增加分選界面，提高氣泡的穩(wěn)定性。三、調(diào)整劑1．活化劑作用點(diǎn)：固液界面。作用：促進(jìn)捕收劑與礦物表面的作用。2．抑制劑作用點(diǎn)：固液界面。作用：削弱非目的礦物與捕收劑之間的作用。3．介質(zhì)PH值的調(diào)整劑作用點(diǎn)：礦漿介質(zhì)。作用：調(diào)整電性。4．分散與絮凝劑作用點(diǎn)：礦漿。作用：分散絮凝細(xì)泥，減少影響。5.烴類油的捕收過(guò)程（1）烴類油分散和粘附；（2）油滴展開(kāi)；（3）形成油膜。烴類油的輔助捕收作用:（1）輔助捕收;（2）溶劑、乳化劑。第二節(jié)捕收劑一、捕收劑的分類和結(jié)構(gòu)非離子型：烴類油，不溶性脂類。離子型：陽(yáng)離子，陰離子，雜極性捕收劑。陰離子型：巰基（球基HS）烴基酸及皂類。二、捕收劑的作用1．提高礦物表面的疏水性；2．增大礦物在氣泡上的附著力和縮短誘導(dǎo)時(shí)間。三、非極性烴類油捕劑及其作用機(jī)理1．烴類油的性質(zhì)；2．烴類油的作用機(jī)理：（1）烴類油與水之間的作用；（2）烴類油與礦物之間的作用；（3）烴類油的捕收作用。3．烴類油組成對(duì)捕收作用的影響：（1）非極性組分對(duì)浮選的影響；（2）雜極性化合物在浮選中的作用；（3）烴類油餾分對(duì)分選的影響。4．提高烴類油浮選活性的途徑四、疏基類陰離子型捕收劑硫化礦浮選時(shí)常用的捕收劑1．特點(diǎn)：烴鏈短，分子量小，極性親固基含有兩價(jià)的硫原子，水解后生成--SH基的產(chǎn)物。解離出陰離子具有捕收作用，屬于雜極性物質(zhì)。2．代表藥劑（1）黃藥類分類：a烴基碳原子數(shù)，高級(jí)，低級(jí)；b陽(yáng)離子物質(zhì)：Na、K。性質(zhì)：物理性質(zhì)：黃色粉末狀固體?；瘜W(xué)性質(zhì)：不穩(wěn)定，熱、水、酸分解、失效，氧化生成雙黃藥：(ROCSS)2。捕收能力：a烴鏈長(zhǎng)短的影響，越長(zhǎng)捕收能力越強(qiáng)；b烴基結(jié)構(gòu)影響，正構(gòu)與異構(gòu)的區(qū)別；c目的物性質(zhì)的影響。黃藥的選擇性：烴鏈越長(zhǎng)，選擇性削弱。（2）黑藥類Me：H+甲酚，Na+鈉黑藥，NH4+丁銨黑藥。性質(zhì)：有些毒性，在酸性介質(zhì)中不易分解。丁銨黑藥易溶于水，沒(méi)有腐蝕性，性質(zhì)穩(wěn)定，不易變質(zhì)。捕收能力：比黃藥弱，選擇性強(qiáng)，適用礦漿PH值寬。（3）硫氮捕收劑（4）白藥：硫代二苯脲（CO(NH2)2）3．與礦物的作用機(jī)理二價(jià)硫?yàn)橛H固基，這類藥劑的作用機(jī)理基本相同。（1）化學(xué)吸附說(shuō)：在有氧環(huán)境下，捕收劑與礦物表面離子化學(xué)吸附生成疏水的不溶性的金屬黃原酸鹽。（2）雙黃藥見(jiàn)解：在有氧的環(huán)境下，黃藥有硫化礦表面氧化生成雙黃藥。（3）共吸附：上述兩種觀點(diǎn)的綜合。五、脂類捕收劑黃原酸脂類：烴基硫代氨基甲酸脂：二硫代一硫代六、烴基酸及皂類陰離子捕收劑氧化礦物的有效捕收劑：1．羧酸及其皂類（復(fù)習(xí)有機(jī)化學(xué)）；2．烴基磺酸鹽和烴基硫酸鹽：磺酸鹽：R-SO3Na硫酸鹽：R-O-SO3Na有機(jī)異極性表面活性劑：分子量小起泡能力強(qiáng)，日用洗滌劑；分子量大捕收能力強(qiáng)，類羧酸。3．作用機(jī)理：（1）物理吸附：靜電吸附于帶正電的礦物表面；（2）化學(xué)吸附：化學(xué)鍵力作用下吸附于礦物表面；（3）半膠束吸附。4．形成離子-分子絡(luò)合物吸附。七、胺類捕收劑陽(yáng)離子捕收劑：1．胺及其鹽類性質(zhì)（自學(xué)）；2．作用機(jī)理：a物理吸附；b半膠束吸附；c形成絡(luò)合物吸附。3．應(yīng)用范圍。第三節(jié)起泡劑一、浮選對(duì)起泡劑的要求及其分類1．浮選泡沫及起泡劑的概念：在異極性表面活性物質(zhì)存在的純水，礦漿中充氣形成細(xì)小和比較堅(jiān)韌的氣泡或泡沫，氣泡上浮到水面形成具有一定穩(wěn)定性的細(xì)小氣泡聚集層，此層為泡沫層。兩相泡沫：由氣、液兩相形成的泡沫。三相泡沫：由氣、液、固三相形成的泡沫，或稱礦化泡沫礦化氣泡。起泡劑：能促使在介質(zhì)中形成大量大小適宜和具有一定穩(wěn)定性泡沫的物質(zhì)。種類（具有起泡性能）：醇、酚、酮、醛、醚、酯、酸等有機(jī)異極性表面活性物質(zhì)。2．對(duì)起泡劑的要求及其應(yīng)具備的條件（1）起泡劑一般應(yīng)是具有適宜結(jié)構(gòu)的有機(jī)異極性表面活性物質(zhì)，起泡性能決定于極性基和非極性烴基的性質(zhì)。a極性基：最好：-OH(羥基)、醚基,兩類極性基是理想的極性基團(tuán)水化作用強(qiáng),無(wú)捕收作用,PH值影響小。其它，-COOH、-NH2（氨基）、-SO3H（磺酸基等）起泡能力強(qiáng)，親固性強(qiáng)，PH值影響大。b非極性基：起泡劑是以整個(gè)分子發(fā)揮起泡作用的。理論上非極性基可由任何一種類型的烴基構(gòu)成，但烴基長(zhǎng)度、分子量、結(jié)構(gòu)類型屬性對(duì)起泡性能均有影響。c極性基：非極性基與起泡性能的關(guān)系（后一節(jié)講述）。（2）在礦漿中要有適當(dāng)?shù)娜芙舛取溶解度大：在氣液界面吸附少，甚至不具有起泡性能，起泡速度快，氣泡脆，泡沫層結(jié)構(gòu)疏松，用量大，H3COH、H3CH2COH。b溶解度?。簻舻V漿表面，起泡速度慢，泡沫結(jié)構(gòu)致密，氣泡壽命長(zhǎng)，浮選過(guò)程難以控制。c適當(dāng)溶解度：C4～C10脂肪醇，最理想C5～C8。（3）對(duì)礦物無(wú)捕收作用。（4）對(duì)礦漿PH值的變化及礦漿中其它組分有較強(qiáng)的適應(yīng)性。（5）用量少，無(wú)毒和不污染環(huán)境。3．起泡劑的分類（1）根據(jù)藥劑來(lái)源分類：A、天然產(chǎn)物提?。核捎?，樟腦油；B、煤焦工業(yè)副產(chǎn)品提?。杭状?，吡啶；C、人式合成，醇，醚，醇醚類。（2）根據(jù)分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類：A、非離子性（醇、醚醇、醚類、酯類）；B、離子型（酚類、重吡啶、烴基磺酸（硫酸）鹽、羧酸及其皂類、胺類）。二、起泡劑的作用及作用機(jī)理1．降低氣液界面的張力，改蓋氣泡的分散度。（1）δAW與起泡能力的關(guān)系在外界消耗功相同的情況下，δAW降低，空氣流被分割易于形成氣泡，生成更多的利于分選的氣液界面。兩者的關(guān)系如右圖：結(jié)論：A、泡和狀態(tài)不能形成穩(wěn)定的泡沫層，實(shí)際生產(chǎn)中遠(yuǎn)低于C點(diǎn)值；B、起泡能力大小不大小不完全取決于表面張力降低的絕對(duì)值。（2）改善氣泡的分散度在充氣量一定V，氣泡直徑越小，氣液分選界面面積越大，氣泡在分選空間內(nèi)分散度越高,對(duì)分選有利。對(duì)氣泡尺寸的要求：根據(jù)分選對(duì)上浮力和升浮速度要求確定氣泡尺寸,在清水中無(wú)起泡劑,生成氣泡直徑4～5mm，有起泡劑時(shí)氣泡直徑0.8～1mm?，F(xiàn)代理論研究表明：微泡對(duì)浮選過(guò)程有強(qiáng)化作用。2．阻礙或減輕氣泡的相互兼并（滅）。（1）氣泡兼并（滅）的原因：A、脫水作用：重力作用：泡沫層中水下泄；蒸發(fā)作用：泡沫層表層水蒸發(fā)；張力作用：△Px=-2δ/R<0在普蘭臺(tái)界邊區(qū)：△Py=0B、毛細(xì)壓力作用：相鄰氣泡直徑不同毛細(xì)壓力P不同。氣泡向大泡浸透，而被大氣泡所兼并。（2）作用機(jī)理A、表面活性劑在液面界面的定向排列，形成水化膜，阻礙水的流泄和蒸發(fā)，提高氣泡壽命。B、電性作用：同種電性相斥，接近難。3、增大氣泡的機(jī)械強(qiáng)度，提高氣泡的穩(wěn)定性。氣泡在受到外力作用時(shí),局部變形，表面積增大,變形區(qū)起泡劑濃度降低，張力增大,使氣泡恢復(fù)原形。4、降低氣泡在礦漿中的升浮速度。（1）原因：A、升浮氣泡的開(kāi)形狀無(wú)起泡劑時(shí)：橢圓形，魚(yú)體形有起泡劑時(shí)：圓形B、水偶極子內(nèi)聚吸引力作用；C、氣泡直徑小，升浮力和速度降低。（2）作用：A、增大氣泡與礦粒碰撞機(jī)率；B、減少碰撞動(dòng)能；C、減小礦化氣泡振動(dòng)，抖動(dòng)，降低脫落幾率。三、起泡劑的作用形成1．單純起泡劑的作用；2．起泡劑與捕收劑的共吸附作用。四、泡沫層的穩(wěn)定性1．兩相泡沫層的不穩(wěn)定性2．三相泡沫的穩(wěn)定性（1）礦粒的裝甲作用；（2）藥劑作用，起泡劑與捕收的共吸附作用；（3）礦粒形狀及大小的影響。3．二次富集作用五、起泡劑的組成與結(jié)構(gòu)對(duì)起泡性能的影響1．極性基對(duì)起泡性能的影響（1）影響溶解度；（2）影響解離度；（3）水化作用的影響。2．非極性基對(duì)起泡性能的影響（1）碳鏈長(zhǎng)度；（2）非極性基性質(zhì)，結(jié)構(gòu)性質(zhì)，飽和程度，鏈的形式。六、常用起泡劑（自學(xué)）第四節(jié)調(diào)整劑一、調(diào)整劑的作用與分類1.作用與意義（1）提高礦物與捕收劑相互作用的選擇性和改善礦漿的浮選性質(zhì)。機(jī)理：調(diào)節(jié)和控制捕收劑與礦物作用時(shí)，加強(qiáng)或削弱捕收劑對(duì)礦物的作用，從而提高或降低礦物的可浮性，改善浮選過(guò)程的選擇性。捕收劑的作用：提高礦物的疏水性。用調(diào)整劑的原因：A、多種有用礦物共生（伴生），且可浮性接近，使用調(diào)整劑提高選擇性。浮選的原則：一、優(yōu)先浮選：抑制---浮選---活化---浮選；二、混合浮選：浮選---抑制---浮選。B、礦物活化后捕收浮選。C、浮選特定條件限制：例如：PH值的影響。（2）調(diào)整劑對(duì)浮選泡沫的調(diào)節(jié)和影響：A、調(diào)整劑影響氣泡的彌散和氣泡強(qiáng)度。例如松油起泡劑，在CuSO4、Na2S、NaCN等調(diào)節(jié)作用下，泡沫層厚度會(huì)降低，而特定起泡劑在特定調(diào)整劑作用下可延長(zhǎng)氣泡壽命。B、液---氣界面上的調(diào)整劑膠粒影響浮選活性。規(guī)律：微細(xì)膠粒粘附在氣泡表面局部地區(qū)可活化浮選過(guò)程，增長(zhǎng)過(guò)大的膠粒會(huì)抑制浮選過(guò)程。原因：微細(xì)膠粒促使礦粒與氣泡層水化層的破裂，在夾縫中排擠水分子，加速水化層的薄化和破裂，過(guò)大膠粒占據(jù)氣泡表面，使氣泡“裝甲”化，阻礙礦粒與氣泡的接觸和粘附。應(yīng)用：控制膠粒的增長(zhǎng)速度。C、調(diào)整劑對(duì)礦粒向氣泡粘附速度的影響。活化劑能縮短礦粒向氣泡粘附時(shí)間（接觸---薄化---破裂---附著），抑制劑能延長(zhǎng)礦粒向氣泡粘附時(shí)間。酸堿也影響某些礦物向氣泡附著的粘附時(shí)間。2.主要作用方式（1）直接在礦物表面發(fā)生作用。A、調(diào)整劑以離子、分子或膠粒狀態(tài)作用于礦物表面，或發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附以增強(qiáng)或削弱捕收劑與礦物表面的相互作用。B、調(diào)節(jié)礦物表面的溶解，以增強(qiáng)或減少礦物表面對(duì)捕收劑吸附的活性質(zhì)點(diǎn)數(shù)，促使捕收劑在礦物表面吸附或從表面解吸。（2）在礦漿中發(fā)生作用。作用：調(diào)節(jié)離子組成或介質(zhì)的PH值。A、生成難溶鹽沉淀或形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，以消除或降低難溶離子對(duì)浮選的不良影響。B、吸附容量大的物質(zhì)對(duì)礦漿中有害離子的吸附。C、調(diào)節(jié)礦漿的PH值。對(duì)浮選過(guò)程帶來(lái)多方面的的影響。3.調(diào)整的分類（按作用分類）（1）抑制劑：削弱或破壞捕收劑與礦物相互作用的一大類調(diào)整劑。常用：石灰、水玻璃、硫化鈉、氰化鈉。（2）活化劑：促使捕收劑與礦物相互作用的一類調(diào)整劑。常用：硫酸鈣、氯化鈣、氯化鉑、酸、堿。（3）PH調(diào)整劑：調(diào)節(jié)礦漿酸堿度的一類藥劑。常用：無(wú)機(jī)酸、堿。（4）分散劑與絮凝劑：說(shuō)明：相對(duì)性、多重性。二、抑制作用與無(wú)機(jī)抑制劑1.抑制作用（1）作用和意義：破壞和削弱礦物對(duì)捕收劑的吸附，增強(qiáng)礦物表面的親水性，從而降低礦物可浮性的作用---抑制作用。具有抑制作用的藥劑---抑制劑----無(wú)機(jī)、有機(jī)抑制劑。意義：改善捕收劑的作用，提高選擇性。對(duì)工業(yè)原料的品種和精礦的質(zhì)量要求越來(lái)越高，而選擇難選取礦和復(fù)雜多金屬礦石日趨增多，以及礦物儲(chǔ)量減少，開(kāi)采方式的變化等因素的影響，在研究開(kāi)發(fā)各種對(duì)礦物具有高選擇性情作用的捕收劑外，應(yīng)對(duì)抑制劑的研究和應(yīng)用提高重大重視，以指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐。（2）抑制作用方式和具體作用形式：A、在礦物表面形成親水膜或膠粒。其次與捕收劑在礦物表面發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，相互排擠，使捕劑從礦物表面解吸或阻礙捕收劑的作用吸附，兩者可能同時(shí)發(fā)生。B、溶去礦物表面由捕收劑所形成的疏水性覆蓋膜。C、溶去易與捕收劑作用的礦物表面活性質(zhì)點(diǎn)或活化膜。D、除去礦漿中的活化離子。說(shuō)明：方式多樣性，作用的多樣性。2.對(duì)抑制劑的基本要求：（1）高度的選擇性；（2）抑制作用易于消除；（3）與捕收劑無(wú)化學(xué)反應(yīng)；（4）價(jià)廉易得，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，無(wú)毒，低毒不污染環(huán)境。3.常用抑制劑（自學(xué)）。三、活化作用與活化劑1.活化作用（1）作用與意義：活化作用：能促進(jìn)和增強(qiáng)礦物與捕收劑的相互作用，提高礦物的可浮性。這種藥劑---活化劑。適用情況：A、目的物與捕收劑作用活性不強(qiáng)。---“促進(jìn)”B、工藝過(guò)程的需要，活化受抑制對(duì)象。---“復(fù)活”意義：同抑制劑一樣，對(duì)實(shí)現(xiàn)各種礦物的有效分離和促進(jìn)浮選技術(shù)的發(fā)展均有著重要意義。（2）自發(fā)的活化作用礦物在礦床內(nèi)或在開(kāi)采磨礦和選別作業(yè)中，由于與礦溶性協(xié)的相互作用，自發(fā)的發(fā)生活化作用。例如：氧化，浮選用水。性質(zhì)：A、不可預(yù)知性；B、不可控制性；C、對(duì)浮選過(guò)程有害有利。（3）有目的的活化作用根據(jù)目的物與捕收劑活性不強(qiáng)，甚至于不發(fā)生作用，可有目的的加入某種活化劑，使其活化的活化作用。A、預(yù)先活化，選前活化處理，捕收。B、硫化作用對(duì)特定有色金屬氧化礦物的預(yù)先活化作用。用可溶性硫化物（硫化鈉）活化，在目的物表面形成與捕收劑（黃藥）作用的金屬硫化物薄膜。C、復(fù)活作用活