浮選藥劑分子設(shè)計第五章含硫、磷、砷的氧化礦捕收劑-免

第五章含硫、磷、砷的氧化礦捕收劑本章介紹烴基磺酸鈉、烷基硫酸鈉、烴基膦酸、烴基胂酸等。從它們的分子結(jié)構(gòu)看，也是一端為極性基其它端為非極性基的復(fù)極性化合物。本章所述藥劑都可作氧化礦捕收劑，前兩種可代替脂肪酸，而含磷、砷的捕收劑選擇性強(qiáng)，對錫石和黑鎢浮選效果較好。第一節(jié)烴基磺酸鈉和烷基硫酸鈉一、結(jié)構(gòu)

烴基磺酸鈉視其烴基不同又可分為烷基磺酸鈉和烷基芳基磺酸鈉，它們的通式如下：RSO3NaR-Ar-SO3NaRO-SO3Na烷基磺酸鈉烷基芳基磺酸鈉烷基硫酸鈉二、性質(zhì)（1）烴基磺酸鈉和烷基硫酸鈉均為白色粉狀物，易溶于水，毒性很低。（2）烴基磺酸分子中的C-S鍵很穩(wěn)定，因此烴基磺酸鈉不易分解，配成溶液后，放置很久均可使用，不會失去洗滌能力和捕收能力。（3）烷基硫酸鈉與烴基磺酸鈉不同，能水解稱醇和硫酸氫鈉：RO-SO3Na+H2O→ROH+NaHSO4特別是在加熱條件下水解更快，因此，烷基硫酸鈉溶液放置過久，會部分水解降低其捕收能力，使用時應(yīng)當(dāng)天配制的溶液當(dāng)天使用為好。三、捕收性能烷基磺酸鈉、烷基芳基磺酸鈉、烷基硫酸鈉與脂肪酸的捕收性能大致相似，故用脂肪酸作捕收劑的浮選，都可用這些捕收劑代替，下面是一些應(yīng)用實(shí)例。（1）浮選氧化鐵礦用十二烷基磺酸鈉，十二烷基硫酸鈉、月桂酸鈉作捕收劑浮選褐鐵礦時，三種捕收劑的R基碳原子數(shù)相同，捕收能力大體相同，脂肪酸稍強(qiáng)。（2）烷基芳基磺酸鈉浮選天然氧化礦烷基芳基磺酸鈉浮選氧化鐵礦，其分子量以400~600之間為好。浮選赤鐵礦時，烷基苯磺酸鈉和烷基萘磺酸鈉混合使用，鐵回收率可達(dá)90%。（3）烷基硫酸鈉浮選錫石一般說來，烷基硫酸鈉與其它捕收劑比較只能得到中等的浮選指標(biāo)，例如，對于以石英、電氣石、赤鐵礦為脈石的錫石，十六烷基硫酸鈉用量為135g/t，在添加氟硅酸鈉的條件下，得到SnO236.5%的粗精礦及含SnO246%的最終精礦，回收率為86%。（3）用烷基硫酸鈉浮選螢石——對黑鎢反浮選在酸性和中性介質(zhì)中，烷基硫酸鈉能很好的浮選螢石而鎢錳礦或黑鎢礦不浮，因此可在此條件下從黑鎢粗精礦中浮出螢石，從而提高黑鎢精礦品位。第二節(jié)烴基膦酸烴基磷酸分子中磷原子通過氧原子與烴基相連，結(jié)構(gòu)式如下：OOR-P-OHAr-P-OHOHOH式中R為脂肪基，Ar為芳香基。（一）苯乙烯膦酸的制法苯乙烯膦酸是膦酸類捕收劑的典型代表，其制法如下：通氯到三氯化磷的四氯化碳的溶液中，得到五氯化磷，五氯化磷與苯乙烯加成，然后水解得苯乙烯膦酸。估計反應(yīng)式為：PCl3+Cl2PCl5PCl5+-CH=CH2-CH-CH2-PCl4ClCl-CH-CH2PCl4[-CH=CH-P(OH)4]-CH=CH-PO3H2CCl4CCl4水解（二）烴基膦酸的性質(zhì)

烴基膦酸在常溫下是固體，下表列出了能單獨(dú)用作捕收劑的烴基膦酸的物理常數(shù)。名稱結(jié)構(gòu)式熔點(diǎn)（℃）pK1pK2己基膦酸庚基膦酸辛基膦酸壬基膦酸癸基膦酸苯基膦酸對-甲基苯膦酸對-乙基苯膦酸苯乙烯膦酸苯甲基膦酸CH3(CH2)5P(O)(OH)2CH3(CH2)6P(O)(OH)2CH3(CH2)7P(O)(OH)2CH3(CH2)8P(O)(OH)2CH3(CH2)9P(O)(OH)2C6H5P(O)(OH)2P-CH3C6H4P(O)(OH)2P-C2H5C6H4P(O)(OH)2C6H5CH=CHP(O)(OH)2C6H5CH2P(O)(OH)2104.5~10699.5~100.599~100102~102.7157~158112~113167.4~1692.42.92.452.602.308.258.257.357.557.40膦酸的毒性較胂酸小，用作捕收劑時污染較小。烴基膦酸屬二元酸，其酸性較強(qiáng)。膦酸鈉溶于水時引起的表面張力下降較明顯。膦酸與Ca2+、Fe3+、Sn2+、Sn4+等離子生成難溶鹽，故用作捕收劑時，Ca2+、Fe3+離子對其有明顯的影響，方解石和鐵礦物會與錫石同時上浮。OO膦酸與Sn2+生成的沉淀可用R-PSn表示，OSn4+與膦酸作用時，除生成四價膦酸錫外，還產(chǎn)生SnO2的水化物，只有特定條件下才生成(RPO3)2Sn。（三）烴基膦酸的捕收性能（1）烴基長短對捕收性能的影響膦酸類捕收劑多用于錫石和黑鎢的浮選。浮選錫石時，C2~C5的烷基膦酸捕收力弱，不能單獨(dú)使用，但與油酸混合則能提高油酸的選擇性。C6~C8的烷基膦酸、對-甲苯膦酸、對-乙苯膦酸、對丙苯膦酸、苯乙烯膦酸的捕收能力較強(qiáng)，可以單獨(dú)用于錫石浮選。癸基膦酸的捕收能力下降，十二烷基膦酸對錫石幾乎無捕收能力。（2）辛基膦酸的選擇性比油酸好所謂膦酸的選擇性好，是對比油酸而言的。（3）苯乙烯膦酸用作錫石和黑鎢礦的捕收劑均能獲得良好效果第三節(jié)烴基胂酸烴基胂酸類捕收劑都是氧化礦捕收劑，浮選黑鎢和錫石效果顯著，可分為烷基胂酸（RAsO3H2）和芳基胂酸（ArAsO3H2）兩類。在芳基胂酸中，一般以C6H5-、CH3C6H4-、C6H5CH2-、C2H5C6H4-者為有效。烷基胂酸中以C4H9~C12H25烷基對錫石的捕收能力與相應(yīng)的碳原子數(shù)的膦酸相當(dāng)。但制造烷基胂酸的轉(zhuǎn)化率太低，用于工業(yè)生產(chǎn)還不實(shí)際，故此下面著重討論芳基胂酸。一、甲苯胂酸國外使用的胂酸捕收劑為對-甲苯胂酸，我國曾使用對-甲苯胂酸和鄰-甲苯胂酸的混合物，稱混合甲苯胂酸，它們都是黑鎢和錫石的有效捕收劑。（一）對-甲苯胂酸的合成將對-甲苯胺重氮化、胂化、酸化而成：CH3--NH2CH3--NH2·HClCH3--N=N-ClCH3--AsO3Na2CH3--AsO3H2若合成其它芳基胂酸，可仿照此法進(jìn)行，用相應(yīng)的芳胺為原料合成。HClHNO2NaNO2+HClNa3AsO3NaOH+As2O3H2SO4pH=1~2（二）甲苯胂酸對錫石的捕收性能對錫石的捕收能力強(qiáng)弱順序：對-甲苯胂酸﹥鄰-甲苯胂酸﹥苯胂酸。對甲苯胂酸首先在德國用作錫石的捕收劑。長沙礦冶研究院利用混合用藥比單一用藥好的原則，研究了對-甲苯胂酸和鄰-甲苯胂酸按不同比例混合浮選錫石的性能，發(fā)現(xiàn)兩者混合比在50~30：70范圍內(nèi)捕收能力強(qiáng)于單一使用對-甲苯胂酸時的捕收能力，其中尤以混合比在45：55時對錫石的捕收能力最強(qiáng)，這是制造混合甲苯胂酸的依據(jù)，是我國研究和應(yīng)用胂酸作錫石捕收劑的一個較大改進(jìn)。二、芐基胂酸芐基胂酸是甲苯胂酸的同分異構(gòu)體，有相同的胂酸根，只烴基異構(gòu)，應(yīng)與甲苯胂酸一樣，可以捕收錫石和黑