礦物加工工程浮選3(雙語2016版)_圖文

1、 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 3. Flotation reagents Prof. Yin Wanzhong telEmail: 3.1 浮選藥劑的分類和作用 3.2 捕收劑 3.2.1 捕收劑的分類 3.2.2 捕收劑的結(jié)構(gòu) 3.2.3 硫代化合物類捕收劑(巰氫基捕收劑) 3.2.4 有機(jī)酸類(烴基含氧酸類或氧化礦)捕收劑 3.2.5 胺類捕收劑 3.2.6 非極性油類捕收劑 3.3 調(diào)整劑 3.3.1 活化劑 3.3.2 抑制劑 3.3.3 介質(zhì)調(diào)整劑 3.4 起泡劑 Prof. Yin Wanzhong

2、telEmail: 為什么要使用浮選藥劑？ Prof. Yin Wanzhong telEmail: 使用浮選藥劑的使用浮選藥劑的目的目的： 由于自然界的大部分礦物都是親水的，為了使礦物之間 分離，必須人為地控制礦物的浮選行為，如采用捕收劑就可 以選擇性提高某些礦物的疏水性，使用抑制劑可選擇性提高 某些礦物的親水性，人為提高不同礦物之間的潤(rùn)濕性差異， 從而達(dá)到分離礦物的目的。因此浮選藥劑是浮選研究的核心。 Most minerals are not naturally hydrophobic, so that various reagents

3、 must be added to the pulp for selective control of the wet-ability of various mineral surfaces and to achieve the desired frothing. Prof. Yin Wanzhong telEmail: 浮選藥劑可分為哪幾種類型？ 分別起什么作用？ Prof. Yin Wanzhong telEmail: 3.1 浮選藥劑的分類和作用(classification and application) 浮 選 藥 劑 捕收劑(c

4、ollector)：能選擇性地作用于礦物表面并使之疏水的有機(jī)物質(zhì)。 Collectors are the most important reagents, which adsorb selectively on min- -eral surfaces, rendering them hydrophobic and facilitating bubble attachment. 起泡劑：能使空氣在礦漿中彌散，增加分選氣液界面，并能促使 frother 氣泡在礦化和升浮過程中機(jī)械強(qiáng)度的一類浮選劑。Forthers are used to help maintain a reasonably sta

5、ble froth. 調(diào)整劑 調(diào)整(促進(jìn)和 阻礙)捕收劑 與礦物表面 的相互作用， 調(diào)整礦漿性 質(zhì)，能提高 浮選選擇性 的一類藥劑。 Modifier Regulator 抑制劑：能削弱或消除捕收劑與礦物的相互作用， Depressant 從而降低或惡化礦物可浮性的一類藥劑。 活化劑：能增強(qiáng)捕收劑與礦物的相互作用， Activator 從而促進(jìn)礦物可浮性的一類藥劑。 介質(zhì)調(diào)整劑 Medium regulator pH值調(diào)整劑(pH-regulators agents) 礦泥分散劑(slime dispersant) 絮凝劑(flocculant)和凝聚劑(coagulation) Prof.

6、Yin Wanzhong telEmail: Prof. Yin Wanzhong telEmail: 捕收劑的結(jié)構(gòu)是什么？各部分 起什么作用？ Prof. Yin Wanzhong telEmail: 3.2 捕收劑(Collector) water water 石蠟 (parafins) 親水疏水 石蠟就起了捕收劑的作用。 極性基非極性基 極性基極性基決定藥劑在礦物表面固著強(qiáng)度和選擇性決定藥劑在礦物表面固著強(qiáng)度和選擇性 非極性基非極性基決定藥劑在礦物表面疏水性決定藥劑在礦物表面疏水性 hydrophilichyd

7、rophobic Polar group Non-polar group Prof. Yin Wanzhong telEmail: 捕收劑可分為哪幾種類型？ Prof. Yin Wanzhong telEmail: 3.2.1 捕收劑的分類 捕 收 劑 非極性油類捕收劑：煤油、變壓器油 異極性 捕收劑 非離子型捕收劑：酯、多硫化物 離子型捕收劑 陰離子捕收劑：如 黃藥、黑藥、脂肪酸 陽離子捕收劑：如 胺類 兩性捕收劑：如十六烷基二醋酸 Prof. Yin Wanzhong telEmail: classificati

8、ons collectors Non-polar oil：coal oil、transformer oil Heteropolor collector Non-ionising：ester、polysulfide Ionising anionic ：xanthate, Dithiophosphate, Fatty acids cationic ：amine Amphoteric collector：hexadecyl cellulose Prof. Yin Wanzhong telEmail: Collectors are organic compounds. The

9、y may be ionizing compounds, which dissociate into ions in water, or non-ionizing compounds, which are practically insoluble, and render the mineral water repellent by covering its surface with a thin film. The non-ionizing compounds are basically used for the flotation of naturally flotable mineral

10、s, such as coal, graphite, molybdenite, and diamond etc. Ionizing collectors have found very wide application in flotation. They have complex molecules, which are asymmetric(不均勻的) in structure and are heteropolar, i.e. the molecule contains a non-polar hydrocarbon group and a polar group, which may

11、be one of a number of types. The non-polar hydrocarbon radical is hydrophobic, whereas the polar group is hydrophilic. Prof. Yin Wanzhong telEmail: Ionizing collectors are divided into anionic and cationic, in accordance with the type of ion, anion or cation that possesses the hydrophob

12、ic affect in water. The structure of sodium oleate, an anionic collector in which the water-repellent hydrocarbon radical constitutes the non-polar part of the molecules, is shown in figure. Prof. Yin Wanzhong telEmail: 捕收劑的結(jié)構(gòu)和作用？ Prof. Yin Wanzhong telEmail: 3.2.2 捕收劑的結(jié)構(gòu) 以

13、黃藥(xanthate)為例： H H H C H H COC S SNa 非極性基 極性基(親固基) 聯(lián)結(jié)原子(chain connection atom) 中心核原子(central core atom) 親固原子(鍵 合原子) 非疏水離子 非極性基決定了礦物表面的疏水能力，烴鏈長(zhǎng)度越長(zhǎng)， 疏水能力越大，水化作用越小，捕收劑的用量減小，即 藥劑的捕收能力越強(qiáng)。但捕收劑非極性長(zhǎng)度要適當(dāng)，既 要保證其具有強(qiáng)的捕收能力，又要使具有良好的選擇性。 Non-polar groupPolar group (affinity solid group) Prof. Yin Wanzhong tel:136

14、04920519 Email: Because of chemical, electrical, or physical force between the polar group and mineral surfaces, collectors absorb on particles with their non-polar ends oriented towards the bulk solution, thereby imparting hydrophobicity to the particles. Prof. Yin Wanzhong telEmail: 影

15、響捕收劑非極性作用的因素 有哪些？ Prof. Yin Wanzhong telEmail: 影響非極性基疏水能力(water- repellent ability)的因素： a）烴鏈長(zhǎng)度(hydrocarbon chain length) 非極性基烴鏈長(zhǎng)度增加，使非極性間分 子的色散力(dispersion force)提高，增加了 藥劑在礦物表面的固著強(qiáng)度，導(dǎo)致水化 (hydration)作用減弱，表面接觸角(contact angle)增大，使礦物可浮性提高。 但藥劑的疏水性(hydrophobicity)并不與烴 鏈中的CH2數(shù)成正比，烴鏈CH2數(shù)增加，接 觸

16、角增加，捕收劑用量下降，但接觸角的 增長(zhǎng)幅度下降，或捕收劑用量的減小幅度 下降。 因此捕收劑長(zhǎng)度要適當(dāng)，以保證其有強(qiáng)的 捕收能力和良好的選擇性(selectivity)。 用 量 長(zhǎng)度 CH3- C2H5- C3H7-C 4H9- C5H11- Prof. Yin Wanzhong telEmail: Prof. Yin Wanzhong telEmail: b）烴基支鏈(hydrocarbon group branched chain) 非極性基烴鏈長(zhǎng)度越長(zhǎng)，非極性應(yīng)越強(qiáng)，故烴基 支 鏈 對(duì) 浮 選 不 利 。 但 有 特 例 ， 如 異

17、丙 基 黃 藥 (isopropyl xanthate)比正丙基(propyl xanthate)黃藥的 捕收能力強(qiáng)。 支鏈愈靠近親固基，捕收能力越強(qiáng)。但也有例外， 如環(huán)狀鏈烴一般捕收能力弱，在實(shí)踐中沒有得到廣 泛應(yīng)用。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 捕收劑極性基的種類有哪些？ Prof. Yin Wanzhong telEmail: 極性基(polar group)，也稱親固基，決定著藥劑在礦物表面的固 著強(qiáng)度(adhesive intensity)和選擇性(selectivity)。 極性基中的親固原子是親固基

18、中與礦物表面金屬離子發(fā)生鍵合 作用的原子。常用的捕收劑的親固原子有： S2-。半徑大，1.82，電負(fù)性(electronegativity)小，易被極化， 能形成離子鍵(ionic bond)、共價(jià)鍵(coovalent bond)和金屬鍵 (metallic bond)。該原子與硫化礦物表面的金屬離子的鍵合作用 較強(qiáng)，具有含有該原子的藥劑用來浮選硫化礦物(sulphide mineral)。 O2-。與氧化礦物(oxide mineral)表面離子鍵合能力強(qiáng)。 :N3+。有孤對(duì)電子能與一些金屬離子共用形成共價(jià)鍵，可用 于硅酸鹽礦物(silicate mineral)浮選。 沒有親固原子。如烴

19、類油(hydrocarbon oil)，用于天然疏水性 礦物的浮選。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 根據(jù)親固原子不同，捕收劑可分成以下幾類： 含S2-的巰氫基陰離子捕收劑(sulphydryl collectors) ROC S S- RO RO P S S- 黃藥(xanthate) 黑藥(dithiophosphate) 含O2-的氫氧基陰離子捕收劑(oxyhydryl collectors) C O- O OSO- O O SO- O O C NO- OH AsO- O- 羧基 (carbosylic) 硫酸基 (sulphates)

20、 磺酸基 (sulphonates) O 羥肟酸基 Hydroximic acid 砷酸基 Arsonic acid 含:N3+的陽離子捕收劑(cationic collector ) RNH3+RNH2 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 黃藥的結(jié)構(gòu)是什么？有何特點(diǎn)？ 為什么短烴鏈的黃藥就具有捕收 作用？ Prof. Yin Wanzhong telEmail: 3.2.3 硫代化合物類捕收劑(巰氫基捕收劑)sulphydryl collectors 特點(diǎn)：親固基中鍵合原子為S2-，疏水基短(C2C5) 黃藥(xant

21、hate) 又稱黃原酸鹽，結(jié)構(gòu)式為 常用黃藥為乙基ethyl黃藥（C10-2 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 一般來說，金屬黃原酸鹽越難溶，則其相應(yīng)的硫化礦物越易 被黃藥捕收。 如AuCo，溶度積很小，故黃藥對(duì)這些礦物捕收能力強(qiáng)， Zn、Fe、Mn溶度積(solubility product)相對(duì)較大，故黃藥對(duì)這些礦 物的捕收能力弱。 應(yīng)用： ) 捕收金(gold)、銀(silver)等貴金屬和自然銅(copper)； ) 捕收有色金屬硫化礦(sulphide)，如黃銅礦(chalcopyrite)、 方鉛礦(galena)、閃鋅礦(spha

22、lerite)等； ) 捕收硫化后的有色金屬氧化礦，如經(jīng)硫化鈉(sodium sulfide)硫化后的菱鋅礦(calamine)、白鉛礦(cerussite)等 黃藥對(duì)脈石(gangue)硅酸鹽礦物(silicate mineral)、氧化物 (oxidate)及堿土金屬鹽類礦物的捕收性能較差，故該藥具有良 好的選擇性(selectivity)。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 黑藥的結(jié)構(gòu)？ 黑藥的制備方法？ 常用的黑藥有哪些？有什么特點(diǎn)？ 黑藥的捕收性能？ Prof. Yin Wanzhong telEmail:

23、黑藥(dithiophosphate) 又稱二烴基二硫代磷酸酯。結(jié)構(gòu)式為： RO RO P S SMe(H,Na或NH4) 制法： 由醇(alcohol)或酚(phenol)與五氧化二磷(phosphorous penroxide)反應(yīng)制得： 4ROH+P2S5=2(RO)2PSSH+H2S 其酸式產(chǎn)物為油狀黑色液體，中和成鈉鹽或銨鹽后可制成 固體產(chǎn)品。 常用的黑藥有： a)甲酚(cresol)黑藥(二甲酚二硫代磷酸) Prof. Yin Wanzhong telEmail: 是甲酚(cresol)與五氧化二磷(phosphorous penroxide)混合加 熱制

24、得，甲酚黑藥根據(jù)制造時(shí)配方的不同，有以下幾種牌號(hào)： 15號(hào)黑藥：配方中按原料重量計(jì)加入15%P2S5制得，該黑 藥起泡性能強(qiáng)，捕收能力弱。 25號(hào)黑藥：加入25%P2S5制得。該黑藥捕收性能強(qiáng)于15號(hào) 黑藥，起泡性能弱，較為常用。 31號(hào)黑藥：25號(hào)黑藥中加入6%白藥(thiocarbanilide)制得。 b) 銨黑藥(ammonium dithiophosphate)（正丁基二硫代磷酸銨） 是正丁醇(butanol)與P2S5按4:1配比，先合成二丁基二硫代磷酸， 然后通往氨氣(free ammonia)中和后制得： 4C4H9OH+P2S5=2(C4H9O)2PSSH+H2S （C4H9

25、O)2PSSH+NH4OH=(C4H9O)2PSSNH4+H2O 是白色、灰色粉末，易溶于水，性能穩(wěn)定，不易變質(zhì)。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 丁基銨黑藥適用于銅(copper)、鉛(lead)、鋅(zinc)、鎳 (nickel)等硫化礦物的浮選，其特點(diǎn)是弱堿性礦漿中對(duì)黃鐵礦 (pyrite)和磁黃鐵礦(pyrrhotite)的捕收性能較弱，而對(duì)方鉛礦 (galena)的捕收性能較強(qiáng)。 C)胺黑藥 由P2S5與相應(yīng)胺合成，分子式(RNH2)PSSH，包括苯胺黑藥、 甲苯胺黑藥和環(huán)己胺(cyclohexane)黑藥。均為白色粉末，不溶 于

26、水。苯胺(aniline)黑藥對(duì)硫化鉛、鋅、銅礦物具有較強(qiáng)的捕收 性能，選擇性(selectivity)好，泡沫不粘，但用量較大。 黑藥的捕收性能： 捕收性能弱于黃藥，但選擇性較好。 原因：烴基(alkyl)磷酸鹽的溶解度(solubility)大于相應(yīng)的烴 基碳酸鹽(alkyl carbonate)。在實(shí)際生產(chǎn)中黑藥和黃藥配合使用。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 黑藥比黃藥穩(wěn)定。 原因：磷酸(phosphoric acid)的酸性比碳酸強(qiáng)，使黑藥在水溶 液中比黃藥穩(wěn)定，不易分解失效，故可用于酸性浮選。 黑藥不象黃藥那樣容易氧化。但遇到銅、

27、鐵等易還原的高 價(jià)金屬陽離子可長(zhǎng)時(shí)間與空氣接觸可受熱時(shí)，部分黑藥也會(huì)氧 化成雙黑藥。 黃藥(xanthate)黑藥(dithiophosphate) 相同 點(diǎn) 烴基RC2C5C2,CH3C6H4,C4 鍵合原子S-S- 差 異 點(diǎn) 中心核4 價(jià)C5價(jià)P 與S-鍵能 CS SMe SMe 捕收能力較強(qiáng)較弱 選擇性較黑藥差較好 化學(xué)穩(wěn)定性較黑藥差較穩(wěn)定 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 黑藥的應(yīng)用？ Prof. Yin Wanzhong telEmail: 黑藥的應(yīng)用(application)： 與黃藥應(yīng)用相同； 選擇性強(qiáng)

28、。對(duì)閃鋅礦(sphalerite)、黃鐵礦(pyrite)捕收能 力弱，可用于多金屬分離(separation)，從閃鋅礦(sphalerite) 、 黃鐵礦(pyrite)中分離出方鉛礦(galena)、黃銅礦(chalcopyrite)。 可在酸性介質(zhì)(acidity medium)中使用。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 硫氮類捕收劑的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)？ 硫氨酯類捕收劑的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)？ Prof. Yin Wanzhong telEmail: 硫氮類捕收劑（烴基二硫代氨基甲酸鹽） sodium dihydrocarby

29、l dithiophosphate N R R C S SNa R：C2H5 乙硫氮 R：C4H9 丁硫氮 特點(diǎn)：捕收能力比黃藥、黑藥強(qiáng)，對(duì)FeS2捕收能力弱，一 般與黃藥配合使用在硫化礦浮選中。對(duì)黃鐵礦的捕收能 力較弱，故硫化礦浮選中具有較好選擇性。 酯類捕收劑(ester collectors) 黃藥的酯類捕收劑 烴基硫代氨基甲酸酯(alkyl dithiocarbomate ester) ORC S SR NRC S OR NRC S SR HH 烴基一硫代氨基甲酸酯烴基二硫代氨基甲酸酯 Prof. Yin Wanzhong telEmail: Z-200的結(jié)構(gòu)

30、和特點(diǎn)？ Prof. Yin Wanzhong telEmail: Z-200：O-異丙基，N-乙基-硫代氨基甲酸酯 NC2H5C OC3H7 H S OC3H7C NC2H5 S mineral 特點(diǎn)： 通過螯合作用(chelation)與礦物發(fā)生作用，故捕收能力強(qiáng)， 特別對(duì)鉛鋅礦物(lead and zinc minerals)具有很強(qiáng)的捕收能力， 但對(duì)黃鐵礦(pyrite)的捕收能力較弱。故是多金屬硫化礦選廠 的良好選擇性捕收劑(selective collectors)。 該藥劑在國(guó)外廣泛使用，但在國(guó)內(nèi)用的相對(duì)較少。 Prof. Yin Wanzhong te

31、lEmail: （5）其它硫代化合物類捕收劑 R-SH 硫醇(thio-alcohol)或硫酚(thio-phenol) S C6H5NHCNHC6H5 白藥(硫代二苯脲) thiocarbanilide N S C SH N C SH N R 噻唑硫醇噻唑硫醇咪唑硫醇咪唑硫醇 都有-SH(巰基)，均可作為硫化礦捕收劑。 RSH較黃藥捕收能力強(qiáng)，但難聞，未能推廣。 白藥難溶于水，使用不便，已不使用。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 硫代化合類捕收劑的作用 機(jī)理是什么？ Prof. Yin Wanzhong tel:1

32、3604920519 Email: (6) 硫代化合物類捕收劑的作用機(jī)理 早期見解： 20世紀(jì)50年代提出了化學(xué)假說(chemical hypothesis)和吸附 假說(adsorption hypothesis) ，而后當(dāng)認(rèn)識(shí)到氧和氧化作用的重 要性后，又提出：1）氧對(duì)黃藥與硫化礦物相互作用有影響， 提出半氧化假說(half-oxidizing hypothesis)和半導(dǎo)體見解(quasi- conductor viewpoint)，即礦物適度輕微氧化對(duì)浮選有利，而深 度氧化對(duì)浮選不利；2）雙黃藥(dixanthate)的作用；3）黃藥與 重金屬離子的生成物對(duì)硫化礦物(sulphide

33、minerals)的捕收作用； 4）黃藥及其產(chǎn)物在硫化礦物表面吸附固著形式多樣化。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 化學(xué)假說(chemical hypothesis) ： 認(rèn)為黃藥與硫化表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物的溶度積 (solubility product)越小，反應(yīng)越易發(fā)生，即認(rèn)為黃藥與硫化礦 物表面的作用，類似于溶液中所發(fā)生的一般化學(xué)反應(yīng)。 PbSPbS+O2PbSPbSmOn+X-PbSPb(X)2 該假說的作用： a)解釋了黃藥離子在方鉛礦(galena)表面固著的事實(shí)；b)解釋 了黃藥對(duì)不同硫化礦物發(fā)生選擇性(selectivi

34、ty)作用。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 吸附假說(adsorption hypothesis) ： 認(rèn)為黃藥與硫化礦物的作用不是一般的化學(xué)反應(yīng)，而是 黃藥陰離子與礦物表面陰離子(OH-)發(fā)生了離子交換吸附(ion exchange adsorption)，如果溶液中黃藥離子與礦物表面金屬離 子的濃度超過吸附溶度積(solubility product)時(shí)，黃藥離子就能 在礦物表面發(fā)生吸附，也有人認(rèn)為黃藥分子在礦物表面發(fā)生 吸附。 MMM M MM S SS S S S H2OM MM M MM S SS S S S OHOHOHHH H

35、 X- MMM M MM S SS S S S XHHHXX Prof. Yin Wanzhong telEmail: 半氧化假說(或稱溶度積觀點(diǎn))(half-oxidizing hypothesis) ： 認(rèn)為氧可使礦物表面形成半氧化狀態(tài)，有利于黃藥類捕收 劑進(jìn)行反應(yīng)，因而提高礦物可浮性。 主要觀點(diǎn)： 1）完全沒有氧化的硫化礦物由于其溶度積很小，所以不能 直接與黃藥作用； 2）經(jīng)適度輕微氧化后生成介于硫化物與硫酸鹽的一些中間 產(chǎn)物(-SxOy)，這些中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)入溶液后，可提高礦物表面晶格 金屬陽離子化學(xué)鍵力的不飽和性，促使黃藥與晶格金屬陽離子 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成溶度

36、積很小的捕收劑金屬鹽，提高黃藥陰 離子的化學(xué)吸附活性，使礦物可浮。 3）過分氧化的硫化礦物，晶格外層甚至深部的S將完全或絕 大部分都被氧化成SO42-離子，雖然礦物表面易和黃藥起化學(xué)反 應(yīng)生成黃原酸鹽，但由于重金屬硫酸鹽溶解度大，極易從礦物 表面溶解脫落，故黃原酸鹽也極易從礦物表面脫落，使礦物可 浮性變壞，即水化超過氧的積極作用，使氧的有利因素轉(zhuǎn)化成 不利的因素。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: MMM M MM S SS S S S 氧化前晶格 MMM M MM S SS S S S O OO O 硫氧化成SO42-的硫化物晶格 MMM M

37、 MM SS S S S SO42-X X X SO42-溶解后的硫化物表面。過度 氧化時(shí)，內(nèi)層也生成MSO4，與礦 物晶格的鍵斷開，成為新相，黃 藥難以在表面吸附。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 近代見解： 化學(xué)吸附(chemical adsorption)機(jī)理 輕微氧化CO32-交換交換吸附多層吸附 PbS+2O2 PbSO4 PbSO4+CO32-PbCO3+SO42- PbSO4 SO42- PbCO3 + 2X- PbX2+ CO32- Pb(OH)2 2OH- 電化學(xué)氧化(galvano-chemistrical oxidize

38、)（雙黃藥見解）機(jī) 理 當(dāng)?shù)V物在溶液中的靜電位(rest potential)大于黃藥氧化成雙黃 藥的可逆電位(reversible potential)時(shí)，黃藥能氧化成雙黃藥 (dixanthate)在礦物表面吸附，反之，則生成金屬黃原酸鹽(metal xanthate)。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 如在硫化礦表面存在兩個(gè)相互獨(dú)立的電化學(xué)反應(yīng)： a) 2X-=X2+2e- X-被氧化 b) 1/2O2+H2O+2e-=2OH- O2被還原 即 2X-+1/2O2+H2O=X2+2OH- 黃藥氧化成雙黃藥的平衡電位可以測(cè)定，硫化礦物在該

39、溶液 的靜電位（電極電位）也可測(cè)定，所能斯特(Nernst )公式： 2 0 2 lg 2 059. 0 X X h a a EE 如果礦物在溶液中的靜電位大于黃藥氧化成雙黃藥的平衡電 位Eh，則生成X2，反之生成MX。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 脂肪酸及其皂類捕收劑的結(jié) 構(gòu)與性質(zhì)？ Prof. Yin Wanzhong telEmail: 3.2.4 有機(jī)酸類(烴基含氧酸類或氧化礦)捕收劑 (organic acids collectors) 脂肪酸及其皂(fatty acids and its soap)

40、性質(zhì)： 烴基長(zhǎng)度為C12C17。結(jié)構(gòu)中的羰基(carbonyl)極性(polarity)強(qiáng)， 與水分子作用能力強(qiáng)，故短碳鏈無捕收能力。 溶解度(solubility)小。故使用時(shí)要用有機(jī)溶劑溶或乳化使用， 也可采用皂化后使用或加溫使用(2030) 臨界膠束濃度(critical micelle concentration, CMC)。即捕收劑 達(dá)CMC時(shí)能形成膠束。臨界半膠束濃度(critical hemi-micelle concentration, HMC)，開始形成半膠束時(shí)的濃度，為浮選的起始 濃度。 RC O OH（Na,K） Prof. Yin Wanzhong tel:136049

41、20519 Email: 在水溶液中解離。在強(qiáng)酸性(strong-acid)條件下主要以分子 (molecule)形式存在，中性(neutral)及堿性(alkalinous)條件下 以離子(ion)形式存在，一定濃度時(shí)存在膠束，分子離子共存。 與堿土金屬(alkali soil metal)生成難溶化合物(insoluble compound)。 膠束(三維) Micelle(3D) 膠束(二維) Micelle(2D) 半膠束 Hemi-micelle Prof. Yin Wanzhong telEmail: 脂肪酸分子結(jié)構(gòu) Prof. Yin Wanzhong

42、telEmail: 脂肪酸及其皂類捕收劑的應(yīng)用？ Prof. Yin Wanzhong telEmail: 應(yīng)用(application) 含堿土金屬陽離子的極性鹽類礦物(polar salts mineral)。如方 解石(calcite)、螢石(fluorite)、重晶石(barite)、白鎢礦(scheelite) 等； 氧化礦物(oxide minerals)。如赤鐵礦(hematite)、氧化錳 (manganese oxide)等； 活化后的硅酸鹽礦物(silicate minerals)。鈣鎂離子(calcium and mag

43、nesium)活化后礦物 可溶性鹽(soluble salts)。如巖鹽(halite)、硼礦物(boron mineral)等； 應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的問題：藥劑具有起泡性；選擇性(selectivity)差， 故應(yīng)嚴(yán)格控制用量，或與調(diào)整劑(regulator)搭配使用；溶解性差， 加溫浮選。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 常用的脂肪酸及其皂類捕收劑有哪 些？各有何特點(diǎn) ？ 烴基磺酸鹽和硫酸鹽的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)？ Prof. Yin Wanzhong telEmail: 常用的脂肪酸及其皂： 油酸(oleic acid)和油酸

44、鈉(sodium oleate) (C17H33COOH C17H33COONa) 應(yīng)用：由于價(jià)格貴，主要用于試驗(yàn)研究。一般用于稀有金屬 (rare metal)選別及螢石(fluorite)等含鈣礦物的浮選。浮選溫度 14。 塔爾油(tall oil)。是一種不飽和脂肪酸，是堿法造紙廢液中 提取的。具有強(qiáng)起泡性、捕收能力強(qiáng)、選擇性差。 氧化石臘皂(oxidized paraffin wax soap)。捕收能力差、起 泡性較弱、經(jīng)常與塔爾油混用。 環(huán)烷酸(naphthenic acid)和堿渣(alkali cinder)。石油工業(yè)副 產(chǎn)品，用于磷灰石(apatite)和赤鐵礦(hemati

45、te)浮選中。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 烴基磺酸鹽(hydrocarbyl sulfonates)和烴基硫酸鹽 (hydrocarbyl sulphates)(RSO3Na and RSO4Na) 為烴類油(hydrocarbon-type oil)或醇(alcohol)+濃硫酸 (concentrated sulfuric acid)制得。 特點(diǎn)：起泡性較好，捕收能力不強(qiáng)，選擇性好。酸性介質(zhì)中 的浮游性較好。耐硬水，溫度對(duì)其影響小。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: 羥肟酸鈉的結(jié)構(gòu)和

46、特點(diǎn)？ 甲苯砷酸的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)？ Prof. Yin Wanzhong telEmail: 羥肟酸鈉(sodium hydroximic acid) CRNONa OH R:C7C9 特點(diǎn)：對(duì)赤銅礦(cuprite)、氧化鐵(ferric oxide)、鋁土礦(bauxite) 及某些稀土(rare earth)礦物具有良好捕收性。 甲苯胂酸(toluene arsonic acid) CH3As OH O OH 特點(diǎn)：可回收細(xì)泥中錫石(cassiterite)，但成本較高，污染環(huán)境， 難以推廣。 Prof. Yin Wanzhong telE

47、mail: RA系列捕收劑的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)？ Prof. Yin Wanzhong telEmail: (5) RA系列捕收劑 RA系列陰離子反浮選捕收劑是以脂肪酸及石油化工副產(chǎn)品等為原料 經(jīng)改性制成的，現(xiàn)已有RA315、515、715、915等多個(gè)品種供應(yīng)，已成功 用于調(diào)軍臺(tái)、齊大山、東鞍山、舞陽、胡家廟等多個(gè)紅礦選礦廠，RA系 列藥劑捕收能力強(qiáng)，選擇性好，其分選效率及用量可與胺類等陽離子捕 收劑相媲美，對(duì)礦泥有較好的耐受性，是紅礦選礦取得技術(shù)突破的關(guān)鍵 因素之一。 早在“七五”期間，RA-315藥劑用作鐵礦反浮選，采用弱磁-強(qiáng)磁-反 浮選工藝流程選別鞍鋼齊大山鐵礦石獲

48、得成功，為開拓磁選-反浮選工藝 流程選別我國(guó)鞍山式紅鐵礦選礦奠定了基礎(chǔ)。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: RA藥劑藥劑 第一代產(chǎn)品第一代產(chǎn)品RA-515 第二代產(chǎn)品第二代產(chǎn)品RA-715 第三代產(chǎn)品第三代產(chǎn)品RA-915 RA/B組合藥劑組合藥劑RA-925、RA945等等 第一階段第一階段脂肪酸改性脂肪酸改性 第二階段第二階段脂肪酸代用品脂肪酸代用品 第二階段第二階段引進(jìn)非離子型極性結(jié)構(gòu)引進(jìn)非離子型極性結(jié)構(gòu) 組合產(chǎn)品組合產(chǎn)品歧化產(chǎn)品歧化產(chǎn)品 A藥藥+B藥藥RA-915改性改性 RA系列藥劑的提級(jí)和改性研究過程 Prof. Yin Wanzh

49、ong telEmail: 式中，R1RR2為烴基結(jié)構(gòu)（包括烷基和芳基，結(jié)構(gòu)中有飽和鍵和不飽 和鍵，有直鏈也有支鏈）；M為原料分子中的親礦物基團(tuán)；M1、M2為經(jīng)化學(xué) 反應(yīng)引進(jìn)的活性基團(tuán)。 RA-315的結(jié)構(gòu)模型如下： R1RR2 M1MM2 RA系列捕收劑的結(jié)構(gòu)模型： R1RR2 ClCOOH X RA-315是用脂肪酸類物質(zhì)為基礎(chǔ)原料進(jìn)行氯化反應(yīng)加工改性制得的， 它具有如下特點(diǎn)：1）由于脂肪酸原料本身是一組復(fù)雜的混合物，當(dāng)它與 氯化劑進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，既發(fā)生加成反應(yīng)、又發(fā)生取代反應(yīng)及其他副反應(yīng)， 所以制得的反應(yīng)產(chǎn)物是一組更多組分的混合物，由于混合藥劑的協(xié)同效 應(yīng)而提高了藥

50、劑的捕收性能；2）由于在氯化反應(yīng)烴基結(jié)構(gòu)上引進(jìn)了氯原 子活性基團(tuán)，而提高了藥劑的選擇性。X為原料的另一活性基團(tuán)。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: RA-515和RA-715是由化工副產(chǎn)品為原料，經(jīng)氯化等反應(yīng)制得。兩種藥 劑的化學(xué)成份基本一樣，不同之處在于：1）反應(yīng)物（原料）配比及工藝操 作有所不同；2）藥劑產(chǎn)品濃度不同。RA-515藥劑成有效成分為70%，RA- 715為98%以上。 制取RA-515和RA-715的主體原料為化工副產(chǎn)品，即有機(jī)羧酸類與小部分 脂肪酸混合物，其他原料為氯化劑、催化劑和少量添加劑，制取工藝流程如 下圖所示。 RA

51、-515和RA-715的結(jié)構(gòu)模型如下： 主體原料預(yù)處理氯化反應(yīng) 催化劑氯化劑添加劑 后處理皂化反應(yīng)產(chǎn)品包裝 R1RR2 ClCOOH M2 活性基團(tuán)在烴基上的位置及其數(shù)量直接影響了它們的選礦性能，因此 在制取過程中必須嚴(yán)格控制反應(yīng)物料的配比和操作條件。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: RA-915是RA系列捕收劑的第三代，主要是針對(duì)貧細(xì)、難磨和難選鐵礦 物的浮選而研制的，用RA-915選別舞陽鐵礦石的工業(yè)試驗(yàn)和祁東鐵礦石的 擴(kuò)大連選，均比RA-515和RA-715更好。 制取RA-915的原料與RA-515和RA-715不同，主要原料為非脂肪

52、酸類化 工副產(chǎn)品，其它原料為氯化劑、氧化劑、催化劑和少量添加劑。制取工藝 流程如下圖所示。 RA-915的結(jié)構(gòu)模型如下： R1RR2 Cl MOH 氯基、羥基等活性基團(tuán)的引入提高了藥劑活性同時(shí)還能與礦物形成 環(huán)狀螯合物而提高了其捕收性能。 主體原料預(yù)處理氯化反應(yīng) 氧化劑催化劑氯化劑 后處理皂化反應(yīng)產(chǎn)品包裝氧化反應(yīng) Prof. Yin Wanzhong telEmail: 袁家村鐵礦石袁家村鐵礦石 RA-915實(shí)驗(yàn)室浮選閉路（驗(yàn)證）試驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)室浮選閉路（驗(yàn)證）試驗(yàn)結(jié)果 試驗(yàn)號(hào)試驗(yàn)號(hào) 捕收劑用量捕收劑用量 （g/t） 產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱 試驗(yàn)結(jié)果（試驗(yàn)結(jié)果（%） 產(chǎn)率產(chǎn)率

53、鐵品位鐵品位鐵回收率鐵回收率 粗選粗選550 精選精選150 精礦精礦56.0266.4486.96 尾礦尾礦43.9812.4813.04 浮選給礦浮選給礦100.0042.80100.00 粗選粗選600 精選精選200 精礦精礦52.1067.4282.09 尾礦尾礦47.9016.0017.91 浮選給礦浮選給礦100.0042.79100.00 Prof. Yin Wanzhong telEmail: RA-925是對(duì)RA-9系藥劑（RA-915）進(jìn)行改性，通過添加增效劑，引進(jìn) 非離子型絡(luò)合結(jié)構(gòu)，能適合于在常溫（25）和較低溫度（20）條件下 進(jìn)行浮選的藥劑

54、。 RA-925對(duì)袁家村浮給對(duì)袁家村浮給“標(biāo)樣標(biāo)樣”的閉路試驗(yàn)結(jié)果的閉路試驗(yàn)結(jié)果 試驗(yàn)試驗(yàn) 號(hào)號(hào) 浮選溫度浮選溫度 （） 捕收劑捕收劑 用量用量(g/t) 產(chǎn)品產(chǎn)品 名稱名稱 試驗(yàn)結(jié)果（試驗(yàn)結(jié)果（%） 產(chǎn)率產(chǎn)率鐵品位鐵品位回收率回收率 25 RA-915 粗選粗選700 精選精選200 精礦精礦53.7065.3282.15 尾礦尾礦46.3016.4217.85 浮選給礦浮選給礦100.0042.70100.00 25 RA-925 粗選粗選700 精選精選200 精礦精礦55.7066.5085.12 尾礦尾礦44.9314.2614.80 浮選給礦浮選給礦100.0043.02100.0

55、0 20 RA-925 粗選粗選750 精選精選250 精礦精礦55.4965.9685.24 尾礦尾礦44.5114.2414.76 浮選給礦浮選給礦100.0042.94100.00 Prof. Yin Wanzhong telEmail: RA/B組合藥劑，是由RA和RB兩種藥劑組合在一起用于 鐵礦選礦而不必再添加燒堿、淀粉和石灰等其他藥劑。其中 RA藥劑為捕收劑，根據(jù)選礦廠需要選用RA-9系藥劑中的一 種與RB藥劑組合使用。RB藥劑為調(diào)整劑。 RA/B二種藥劑用常溫自來水?dāng)嚢枧渲萍纯伞＿m于在常 溫（25左右）礦漿中使用。這樣礦漿可以在不加溫或少加 溫的情況下進(jìn)

56、行浮選，它可大量節(jié)省能耗和降低選礦成本， 從而獲得可觀經(jīng)濟(jì)效益。 Prof. Yin Wanzhong telEmail: RA/B組合藥劑用于本鋼南芬鐵礦的擴(kuò)大連選試驗(yàn)結(jié)果組合藥劑用于本鋼南芬鐵礦的擴(kuò)大連選試驗(yàn)結(jié)果 （階段磨礦（階段磨礦弱磁弱磁強(qiáng)磁選強(qiáng)磁選反浮選工藝流程）反浮選工藝流程） （RA-915） 藥劑組合藥劑組合試驗(yàn)結(jié)果（試驗(yàn)結(jié)果（%） RA-915 NaOH 玉米淀粉玉米淀粉 石灰石灰 RA-915 產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱產(chǎn)產(chǎn) 率率鐵品位鐵品位鐵回收率鐵回收率 強(qiáng)磁精礦強(qiáng)磁精礦30.9265.2160.51 浮選精礦浮選精礦15.2067.1230.62 混合

57、精礦混合精礦46.1265.8491.13 磁選尾礦磁選尾礦44.294.716.25 浮選尾礦浮選尾礦9.597.042.62 綜合尾礦綜合尾礦52.885.498.87 給給 礦礦100.0033.32100.00 RA/B RA藥藥 RB藥藥 強(qiáng)磁精礦強(qiáng)磁精礦30.9265.2160.51 浮選精礦浮選精礦15.4467.2531.61 混合精礦混合精礦46.3665.8991.16 磁選尾礦磁選尾礦44.294.716.25 浮選尾礦浮選尾礦9.357.442.09 綜合尾礦綜合尾礦53.645.198.34 給給 礦礦100.0033.32100.00 四種四種 藥劑藥劑 組合組合

58、兩種兩種 藥劑藥劑 組合組合 Prof. Yin Wanzhong telEmail: RA系列藥劑生產(chǎn)廠系列藥劑生產(chǎn)廠 藥劑名稱藥劑名稱 對(duì)難選程度對(duì)難選程度 的適應(yīng)性的適應(yīng)性 已推廣應(yīng)用已推廣應(yīng)用 的選礦廠例的選礦廠例 藥劑藥劑 生產(chǎn)廠生產(chǎn)廠 藥劑廠藥劑廠 生產(chǎn)規(guī)模生產(chǎn)規(guī)模 RA-515 (笫一代產(chǎn)品笫一代產(chǎn)品) 易選礦易選礦 (齊大山鐵礦石齊大山鐵礦石) 鞍鋼調(diào)軍臺(tái)選廠鞍鋼調(diào)軍臺(tái)選廠 鞍鋼齊大山選廠鞍鋼齊大山選廠 長(zhǎng)沙長(zhǎng)沙 鞍山鞍山大規(guī)模生產(chǎn)大規(guī)模生產(chǎn) RA-715 (笫二代產(chǎn)品笫二代產(chǎn)品) 般難選礦般難選礦 (東鞍山鐵礦石東鞍山鐵礦石) 鞍鋼東燒廠鞍鋼東燒廠

59、唐鋼司家營(yíng)選廠唐鋼司家營(yíng)選廠 長(zhǎng)沙長(zhǎng)沙 武漢武漢大規(guī)模生產(chǎn)大規(guī)模生產(chǎn) RA-915 (笫三代產(chǎn)品笫三代產(chǎn)品) 難選礦難選礦 (袁家村鐵礦石袁家村鐵礦石) 安鋼紅山選廠安鋼紅山選廠 太鋼袁家村選廠太鋼袁家村選廠 武漢祥輝選礦公司武漢祥輝選礦公司 湘潭祥輝藥劑公司湘潭祥輝藥劑公司 大規(guī)模生產(chǎn)大規(guī)模生產(chǎn) RA-925 (改性產(chǎn)品改性產(chǎn)品) 常溫選礦及常溫選礦及 特難選礦特難選礦 (鄂西、湘西、酒鋼、鄂西、湘西、酒鋼、 昆鋼、云、貴、川黔昆鋼、云、貴、川黔 等特難選鐵礦石等特難選鐵礦石) 待推廣應(yīng)用于：待推廣應(yīng)用于： (己做連選己做連選) 太鋼袁家村選廠太鋼袁家村選廠 酒鋼選廠酒鋼選廠 湘潭祥輝藥劑公

60、司湘潭祥輝藥劑公司批量生產(chǎn)批量生產(chǎn) RA/B (組合藥劑組合藥劑) 常溫選礦及常溫選礦及 特難選礦特難選礦 (侍定侍定) 待推廣應(yīng)用于：待推廣應(yīng)用于： (己做連選己做連選) 太鋼袁家村選廠太鋼袁家村選廠 本鋼南芬選廠本鋼南芬選廠 湘潭祥輝藥劑公司湘潭祥輝藥劑公司試生產(chǎn)試生產(chǎn) Prof. Yin Wanzhong telEmail: RA系列捕收劑的選礦工業(yè)試驗(yàn)和工業(yè)應(yīng)用情況 藥劑名稱 工業(yè)應(yīng)用實(shí)例 選礦工業(yè)試驗(yàn) 工業(yè)應(yīng)用情況浮選工業(yè)試驗(yàn) 對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果 精礦品位 /%尾礦品位 /% RA-315鞍鋼調(diào)軍臺(tái)選礦廠65.338.70 優(yōu)于脂肪酸藥 劑(油酸) 優(yōu)于陽離子捕