浮選藥劑結(jié)構(gòu)

中國浮選藥劑的結(jié)構(gòu)與性能研究

發(fā)展史與現(xiàn)狀

介紹內(nèi)容：中國的浮選藥劑的結(jié)構(gòu)與性能研究發(fā)展史浮選藥劑的結(jié)構(gòu)與性能理論的應(yīng)用實例中國的浮選藥劑的結(jié)構(gòu)與性能研究杰出人物中國的浮選藥劑的結(jié)構(gòu)與性能研究相關(guān)書籍中國的浮選藥劑的結(jié)構(gòu)與性能研究相關(guān)成果關(guān)鍵詞：礦物浮選、浮選藥劑、浮選藥劑的結(jié)構(gòu)與性能

1.前言我國是浮選藥劑生產(chǎn)大國，與前蘇聯(lián)和印度的浮選藥劑生產(chǎn)與銷售占據(jù)了全球用量的98%左右。為了推動我國的浮選藥劑的研發(fā)與生產(chǎn)銷售，進一步提高中國在全球的選礦藥劑地位，筆者根據(jù)手頭掌握的資料，寫成此文，希望有利于我國的浮選藥劑研究機構(gòu)與生產(chǎn)廠家進一步的合作以及選礦藥劑發(fā)展。2.中國的浮選藥劑的結(jié)構(gòu)與性能研究發(fā)展史用克勞貝爾定則解釋了醇類起泡劑的結(jié)構(gòu)與浮選性能

1956年，中南礦冶學(xué)院朱建光教授在《中南礦冶學(xué)院學(xué)報》發(fā)表了我國第一篇有關(guān)浮選藥劑的結(jié)構(gòu)與性能的研究文章，他用克勞貝爾定則解釋了醇類起泡劑的結(jié)構(gòu)與浮選性能，該文被收錄在1963年出版的我國第一部浮選藥劑專著《有機浮選藥劑》中。分子軌道理論解釋浮選藥劑結(jié)構(gòu)與性能

1974年，中南礦冶學(xué)院王淀佐教授在《礦冶科技》發(fā)表了我國第一篇“浮選藥劑結(jié)構(gòu)與性能的量子化學(xué)研究”論文，第一次在全球提出用分子軌道理論解釋浮選藥劑結(jié)構(gòu)與性能，較國外的研究要早。浮選藥劑性能的電負(fù)性計算

1975年，王淀佐教授在《有色金屬》發(fā)表了“浮選藥劑性能的電負(fù)性計算”論文。CMC計算、HLB計算、浮選起泡劑性能的等張比容計算

1977年，王淀佐教授在《有色金屬》先后發(fā)表了浮選藥劑性能的CMC計算、HLB計算、浮選起泡劑性能的等張比容計算、浮選藥劑分子幾何大小與選擇性、浮選劑性能的水油度計算等論文來討論了浮選藥劑結(jié)構(gòu)與性能。螯合浮選劑的結(jié)構(gòu)與性能

1978年，昆明工學(xué)院劉邦瑞教授出版了《螯合浮選劑》一書，總結(jié)了螯合浮選劑的結(jié)構(gòu)與性能。浮選藥劑結(jié)構(gòu)與性能綜合判據(jù)

1980年，王淀佐教授在《中南礦冶學(xué)院學(xué)報》分兩次發(fā)表了由他綜合以前的研究結(jié)果總結(jié)出有關(guān)浮選藥劑結(jié)構(gòu)與性能綜判據(jù)。王淀佐教授發(fā)表的上述論文被收錄在1981年出版的《浮選藥劑作用原理與應(yīng)用》一書。有機化學(xué)同分異構(gòu)原理合成選礦藥劑的理論

1980年，朱建光教授在《中南礦冶學(xué)院學(xué)報》提出利用有機化學(xué)同分異構(gòu)原理合成選礦藥劑的理論，并成功合成了黑鎢與錫石的浮選捕收劑。論文被收錄在1996年出版的《浮選藥劑的化學(xué)原理》一書。同系列原理、同稀系原理、同電素原理、同分異構(gòu)原理、同型原理、拼和原理

1982年和1983年，見百熙教授兩次分別在《國外金屬礦選礦》和《有色金屬》用高等藥物化學(xué)原理的1.同系列原理，2.同稀系原理、3.同電素原理、4.同分異構(gòu)原理、5.同型原理、6.拼和原理來討論了浮選藥劑的結(jié)構(gòu)與性能。軟硬酸堿化學(xué)原理

1988年，朱一民教授在《稀有金屬》用軟硬酸堿化學(xué)原理解釋了捕收劑結(jié)構(gòu)與礦物的浮選機理。礦物浮選與化學(xué)元屬周期表

1989年，周菁教授和朱一民教授分兩次在《湖南有色金屬》以“礦物浮選與化學(xué)元屬周期表”為題討論了浮選藥劑的結(jié)構(gòu)與性能。共扼化學(xué)原理

1991年，朱一民教授在《有色礦冶》發(fā)表了用共扼化學(xué)原理解釋硬脂肪酸與軟脂肪酸、芐基胂酸與甲苯胂酸的浮選差異。軟硬酸堿化學(xué)原理

1992年，林強教授在《中國青年選礦會議論文集》發(fā)表了用軟硬酸堿化學(xué)原理作為浮選藥劑的選擇判據(jù)的論文并提出浮選藥劑活性——選擇性原理與活性屏蔽——恢復(fù)假說。浮選藥劑性能的碎片計算法

1996年，林強教授在《中南礦冶學(xué)院學(xué)報》發(fā)表了浮選藥劑性能的碎片計算法。林強教授的上述論文被收錄在1996年出版的《選礦與冶金藥劑分子設(shè)計》一書。浮選藥劑性能的能量判據(jù)計算法

1999年，蔣玉仁教授在《中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報》發(fā)表了浮選藥劑性能的能量判據(jù)計算法的論文。?；瘜W(xué)反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移判據(jù)在浮選捕收劑結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系

2001年，周國華博士與孫偉教授在《有色金屬》發(fā)表了化學(xué)反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移判據(jù)在浮選捕收劑結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的研究成果。。數(shù)學(xué)拓捕理論研究化學(xué)藥劑結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系

2003年，蔣玉仁教授在《物理化學(xué)學(xué)報》發(fā)表了用數(shù)學(xué)拓捕理論研究化學(xué)藥劑結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的研究成果，提示用數(shù)學(xué)拓?fù)淅碚撗芯扛∵x藥劑結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的前景。

2010年，孫偉教授在長沙國際選礦會議上發(fā)表了有關(guān)用數(shù)學(xué)拓?fù)淅碚撗芯扛∵x藥劑結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的研究成果的演講。3.浮選藥劑結(jié)構(gòu)與性能理論的應(yīng)用實例有關(guān)浮選藥劑結(jié)構(gòu)與性能在選礦中的應(yīng)用分兩部分，一是解釋浮選及藥劑作用機理，二是指導(dǎo)合成選礦藥劑。3.1浮選藥劑結(jié)構(gòu)與性能理論解釋浮選及藥劑作用機理

1985年開始，由中國的研究工作者撰寫大量的應(yīng)用浮選藥劑結(jié)構(gòu)與性能理論解釋浮選及藥劑作用機理的論文在國內(nèi)外發(fā)表，如胡岳華用該理論解釋了螯合劑分子浮選黑鎢礦機理，徐正和用份子軌道理論解釋鈦鐵礦細(xì)泥的絮凝機理，劉清高解釋了硫羰基捕收劑分選硫化礦的機理，程建國解釋了亞磷酸酯的浮選錫石的浮選機理，肖友明解釋了H203浮選稀土礦的浮選機理，朱一民解釋了金屬陽離子活化雌黃礦的浮選機理，周菁解釋了丁銨黑藥捕收輝銻礦的浮選機理，王桂茗解釋了羥肟酸浮選鐵礦的浮選機理等等。在上世紀(jì)80-90年代，中國自己培養(yǎng)的博士碩研究生所作的浮選論文，幾乎都用浮選藥劑結(jié)構(gòu)與性能理論解釋浮選現(xiàn)象。3.2浮選藥劑結(jié)構(gòu)與性能理論指導(dǎo)合成選礦藥劑實驗室成功的例子很多，據(jù)報道已不下50例。工業(yè)化成功的例子很少。3.2.1苯乙烯膦酸的合成與應(yīng)用符合同稀系原理見百熙教授用高等藥物化學(xué)同稀系原理合成了苯乙烯膦酸,并成功地應(yīng)用于黑鎢、錫石、稀土礦、鈦鐵礦的工業(yè)浮選中。下面簡要介紹苯乙烯膦酸的合成與浮選鈦鐵礦情況（一）苯乙烯膦酸簡介苯乙烯膦酸的結(jié)構(gòu)式為C6H5CH=CHPO3H2,可用苯乙烯和五氯化膦為原料合成，反應(yīng)式如下：

C6H5CH=CH2+2PCl5→C6H5CClH-CH2-PCl4·PCl5C6H5CH=CH·PCl4·PCl5+SO2→C6H5-CH=CH-POCl2C6H5-CH=CH-POCl2+H2O→C6H5=CHPO3H2

合成時用高沸點的正構(gòu)烷烴做溶劑將三氯化磷溶于高沸點正構(gòu)烷烴中，通入氯氣，再加入苯乙烯進行反應(yīng)，生成復(fù)合物，在通入二氧化硫，使中間產(chǎn)物分解成苯乙烯基二氯氧磷，將副產(chǎn)品二氯氧硫和三氯氧磷分離后有效利用，可降低成本，苯乙烯二氯氧磷再水解成苯乙烯膦酸，收率可達(dá)到80%。苯乙烯膦酸是白色晶體，熔點159℃—160℃，可溶于水，與Sn+2、Sn+4、Fe+3等離子生成難溶的鹽，對Ca+2,Mg+2生成的鹽溶解度較大，苯乙烯膦酸不具起泡性，用作捕收劑要加起泡劑。（二）鈦鐵礦浮選試驗采用實際生產(chǎn)獲得的重選粗精礦進行浮選試驗

研究表明：礦漿pH對浮選影響顯著，以3.5左右為宜；苯乙烯膦酸與松醇油交互作用顯著；苯乙烯膦酸單獨作用效應(yīng)很小，不顯著；硅酸鈉有利于浮選；松醇油的用量顯著影響浮選效果。試驗結(jié)果：原礦品位22.33%TiO2,一次粗選精礦品位44.44%，回收率83.54%；經(jīng)一次精選精礦品位48.63%，精選作業(yè)回收率92.51%3.2.2芐基胂酸的合成與應(yīng)用符合同分異構(gòu)系原理朱建光教授利用有機化學(xué)同分異構(gòu)原理合成選礦藥劑的理論，成功合成了的浮選捕收劑甲苯胂酸的同分異構(gòu)體芐基胂酸并成功地應(yīng)用于黑鎢、錫石、稀土礦、金紅石的工業(yè)浮選中。下面簡要介紹芐基胂酸的合成與浮選鈦鐵礦情況。（一）芐基胂酸簡介芐基胂酸有下述結(jié)構(gòu)式：C6H5CH2AsO3H2,由芐氯與亞胂酸鈉反應(yīng)生成，酸化至pH值為1—2，便析出芐基胂酸。

C6H5CH2Cl+Na3AsO3→C6H5CH2AsO3Na2+NaClC6H5CH2AsO3Na2+H2SO4→C6H5AsO3H2+NaSO4

工業(yè)產(chǎn)品含芐基胂酸80%左右，含無機砷1%以下，還含有少量氯化鈉、硫化鈉、硫酸鈉，其余全為水分。芐基胂酸為白色針狀晶體，熔點196℃～197℃，分解是二元酸，在水中分兩步電離，pk1和pk2分別為4.43和7.51，水溶液呈酸性，可溶于堿液中。芐基胂酸與Fe2+、Fe3+、Sn2+、Sn4+、Cu2+、Mn2+、Pb2+、Zn2+等生成難容的鹽，對Ca2+,Mg2+離子不敏感，對含Ca2+,Mg2+的礦物捕收力弱，故選擇性好，有毒不宜入口。（二）芐基胂酸浮選攀枝花鈦鐵礦礦石中主要金屬礦物有鈦磁鐵礦、鈦鐵礦；其次為磁赤鐵礦、褐鐵礦；硫化物以磁黃鐵礦為主，尚有鈷鎳黃鐵礦、硫鈷礦、黃鐵礦、及黃銅礦等。脈石礦物以鈦普通輝石、斜長石為主。此外，尚有鈦閃石、橄欖石、綠泥石、蛇紋石等。礦石中含TFe31～35%、TiO211～12%、V2O30.28～0.34%、Co0.014～0.023%、Ni0.008～0.015%。用芐基胂酸作捕收劑，用硫酸作pH調(diào)整劑，1：1酸化水玻璃作抑制劑，松醇油作起泡劑通過條件試驗后獲得可從含9.19%TiO2的給礦得到品位47.43%TiO2，回收率56.86%的鈦精礦，尾礦品位降到2.39%的好指標(biāo)。3.2.3苯甲羥肟酸的合成與應(yīng)用符合同分異構(gòu)系原理戴子林、伍喜慶教授利用有機化學(xué)同分異構(gòu)原理合成選礦藥劑的理論，成功合成了的浮選捕收劑水楊醛肟的同分異構(gòu)體苯甲羥肟酸并成功地應(yīng)用于黑鎢、錫石、稀土礦、鈦鐵礦的工業(yè)浮選中。下面簡要介紹苯甲羥肟酸的合成與浮選稀土礦情況。（一）苯甲羥肟酸簡介苯甲羥肟酸的合成原理：苯甲羥肟酸可用苯甲酸和甲醇（或乙醇）作用在硫酸的催化下先生成苯甲酸甲酯（或乙酯），亦可從苯甲酸酯作原料合成，再與羥胺作用在堿性介質(zhì)中生成苯甲羥肟酸鈉，將后者酸化便生成苯甲羥肟酸，反應(yīng)式如下：苯甲羥肟酸為白色晶體溶于水，水溶液呈酸性，Ka=1.66×10-9，放置后慢慢變紅，其水溶液遇Fe+離子亦變紅。工業(yè)產(chǎn)品一般呈棗紅色，水溶液起泡性能很弱，用苯甲羥肟酸作捕收劑浮選礦物時要添加起泡劑。（二）苯甲羥肟浮選稀土礦試驗試驗結(jié)果：精礦產(chǎn)率44.93%，稀土品位59.41%回收率84.59%的指標(biāo)，回收率提高了9.61%。另據(jù)報導(dǎo)：用苯甲羥肟酸為捕收劑，氫氧化鈉、水玻璃、明礬組合調(diào)整劑，浮選REO為29.04%的給礦，獲得品位60.40%，REO回收率82.51%的精礦。3.2.4徐金球教授利用有機化學(xué)同分異構(gòu)原理合成選礦藥劑的理論，成功合成了的浮選捕收劑H205的同分異構(gòu)體F203并成功地應(yīng)用于錫石的浮選工業(yè)中。（一）F203簡介

C6H5NO2→C6H5NHOHC6H5NHOH+C4H9ONO+NH3→C6H5N(NO)ONNH4(二)浮選錫石結(jié)果

用為F203為捕收劑，浮選含錫品位為1.01%的給礦，經(jīng)過一粗一掃三精的浮選流程，獲得品位27.89%，回收率91,86%的錫精礦。4.中國的《浮選藥劑的結(jié)構(gòu)與性能》研究杰出人物4.1、老一輩的研究工作者見百熙教授：河北良鄉(xiāng)人。1946年畢業(yè)于輔仁大學(xué)研究生院,獲碩士學(xué)位。歷任北京大學(xué)醫(yī)學(xué)院講師,中科院北京化學(xué)所助理研究員,冶金部長沙礦冶研究院研究員、選礦藥劑室主任、技術(shù)顧問,中國金屬學(xué)會選礦學(xué)會藥劑組副組長,湖南省金屬學(xué)會常務(wù)理事,教授級高級工程師。著有《浮選藥劑》、《高等藥物化學(xué)》、《英漢金屬礦物詞典》、《化學(xué)藥物的化學(xué)與工業(yè)學(xué)》(譯著)等書。朱建光教授：廣西平南縣人。１９４９年７月畢業(yè)于廣西大學(xué)化學(xué)系，并留校任教。１９５３年調(diào)中南礦冶學(xué)院工作，中國有色金屬學(xué)會選礦學(xué)會藥劑組組長，中南礦冶學(xué)院理學(xué)系副主任。著有《有機浮選藥劑》、《浮選藥劑的化學(xué)原理》、《鈦鐵礦、金紅石和稀土選礦技術(shù)》等書。4.2文革前新中國培養(yǎng)的研究工作者王淀佐院士：1934年出生，遼寧省錦縣人，1961年畢業(yè)于中南礦冶學(xué)院。曾任中南工業(yè)大學(xué)校長、北京有色金屬研究總院院長，中國工程院常務(wù)副院長、中南大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師。1991年當(dāng)選為中國科學(xué)院學(xué)部委員，1994年當(dāng)選為中國工程院首批院士。他還是美國國家工程科學(xué)院外籍院士、俄羅斯圣彼得堡工程院院士。著有《浮選藥劑作用原理與應(yīng)用》、《選礦與冶金藥劑分子設(shè)計》、《礦物浮選和浮選藥劑》等相關(guān)著作。4.2經(jīng)過文革后高考培養(yǎng)的研究工作者

胡岳華教授：1962年1月出生，湖南湘潭人，中南工業(yè)大學(xué)礦物工程系礦物加工專業(yè)博士研究生畢業(yè)，工學(xué)博士、教授、博士研究生導(dǎo)師?，F(xiàn)任中南大學(xué)副校長。著有《浮選溶液化學(xué)》等相關(guān)著作。林強教授：

1962年7月生,四川省安岳縣,1989年畢業(yè)于中南工業(yè)大學(xué),獲工學(xué)博士學(xué)位。先后在昆明理工大學(xué)、中南工業(yè)大學(xué)博士流動站、中南工業(yè)大學(xué)、青島化工學(xué)院和海南大學(xué)工作?，F(xiàn)任海南大學(xué)材料與化工學(xué)院教授、海南大學(xué)副校長，合著有1996年出版的《選礦與冶金藥劑分子設(shè)計》一書。鐘宏教授：1961年3月出生，浙江省龍泉市人，博士，教授，博士生導(dǎo)師?，F(xiàn)任中南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院院長，化工冶金研究所所長。中眾化工科技有限公司董事、技術(shù)總監(jiān)。中國有色金屬學(xué)會理事兼青年工作委員會主任，湖南省化學(xué)化工學(xué)會理事。

戴子林教授：1964年1月出生，1987年6月畢業(yè)于中南工業(yè)大學(xué)礦物工程系，獲工學(xué)碩士學(xué)位，2001年獲教授級高級工程師職稱。現(xiàn)從事選礦藥劑、選礦工藝、釩濕法冶金以及高性能復(fù)合材料助劑的開發(fā)研究工作。徐金球教授：

1965年出生，湖北省通城縣人，先后于1985年和1988年獲得中南大學(xué)礦物加工工程專業(yè)的學(xué)士學(xué)位和碩士學(xué)位，2002年獲得昆明理工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)的博士學(xué)位，2005年從上海交通大學(xué)博士后流動站出站，2007年3月至9月在英國CardiffUniversity的GRC研究中心訪問，現(xiàn)為上海第二工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院環(huán)境工程專業(yè)的教授。蔣玉仁教授：1994年于中南大學(xué)獲礦物加工與生物工程博士學(xué)位，現(xiàn)任中南大學(xué)制藥系主任，教授，博導(dǎo)。合著有1996年出版的《選礦與冶金藥劑分子設(shè)計》一書。孫偉教授：33歲，博士，教授，中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院礦物加工工程系主任。5.中國的《浮選藥劑的結(jié)構(gòu)與性能》研究相關(guān)成果5.1“浮選藥劑理論”獲湖南省1982年科技進步4等獎獲獎人：王淀佐5.2“浮選藥劑結(jié)構(gòu)與性能”獲原冶金工業(yè)部1983年科技進步3等獎獲獎人：王淀佐5.3“浮選藥劑結(jié)構(gòu)理論”獲原國家教委1987年科技進步1等獎獲獎人：王淀佐、朱建光5.4“浮選藥劑結(jié)構(gòu)理論及找藥分子設(shè)計”獲中華人民共和國1988年自然科學(xué)3等獎獲獎人：王淀佐、朱建光5.5“利用有機化學(xué)同分異構(gòu)原理合成選礦藥劑”獲原中國有色金屬工業(yè)總公司工業(yè)