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硅酸盐矿物捕收剂 日志地址: 请用Ctrl+C复制后贴给好友。转载自 诚和选矿 3.4 硅酸盐矿物捕收剂硅酸盐矿物是由金属阳离子与硅酸根化合而成的含氧酸盐矿物，是地球上储量最大、最普遍的矿物，已知的约有548个矿物种，约占矿物种总数的24%，常见的矿物中大约40%是硅酸盐矿物，据估算地壳中大约有90%是硅酸盐矿物25。硅酸盐矿物的化学组成中广泛存在着类质同象替代，除金属阳离子间的替代非常普遍外，经常有Al3+、同时有Be2+或B3+等替代硅酸根中的Si4+，从而分别形成铝硅酸盐、铍硅酸盐和硼硅酸盐矿物。有时还可能有(OH)-替代硅酸根中的O2-。浮选法是处理硅酸盐矿物的主要方法之一，美国浮选的硅酸盐矿物有石英、长石、云母、锂辉石、滑石、高岭土和硅灰石等，因而，捕收剂对硅酸盐矿物的分离与利用具有重要意义。常用的捕收剂为胺类，经活化的硅酸盐矿物也可用烃基酸类捕收；我国一般采用十二胺、十八胺、混合胺和醚胺，国外一般用酰胺、醚胺、多胺、缩合胺及其盐等。近年来，胺类阳离子捕收剂的反浮选取得了显著效果，如对弓长岭选厂磁选精矿反浮选脱硅，其浮选指标已达到国际先进水平。3.4.1 胺(amine)类胺类捕收剂是指分子结构中含有负三价氮原子的一些有机异极性化合物，主要用于捕收有色金属氧化矿，石英、长石、云母等铝硅酸盐和钾盐等。根据烃基的类型与结构，可将其分为脂肪胺、芳香胺和醚胺等；而根据氨基(-NH2)的数目，则可分为一元胺和二元胺等。在很多浮选情况下，胺类捕收剂主要以解离后带有疏水基的阳离子起捕收作用，故又称阳离子捕收剂。一、主要性质胺难溶于水，与盐酸或醋酸作用生成胺盐后易溶于水。使用时可用盐酸与胺以1:11.5:1当量配料，加热水并搅拌溶化后，再用水稀释到1.0%0.1%的水溶液。第一胺的盐酸溶液按以下反应式进行解离和水解：RNH2 + HCl=RNH2HClRNH2HCl=RNH3+ + Cl-RNH3+= RNH2 + H+矿浆中RNH2HCl、RNH3+和RNH2的存在与其各自的浓度、pH值有密切关系。二、使用注意事项使用胺类捕收剂应注意如下四方面的问题：阳离子捕收剂与阴离子捕收剂在一起使用，易形成分子量比较大的不溶性盐而失去捕收作用，因此，两者一般不宜同时加入使用，但也有例外，有时反而改善浮选过程，这可能与有利于形成半胶束、或发生共吸附有关。矿泥表面经常带负电荷，胺能优先附着于矿泥上，导致选择性降低，因此，浮选前脱泥可改善浮选过程并降低药耗。胺有一定的起泡能力，对水硬度有一定的适应性，但水硬度过高，其用量增大。胺可与中性油类混合使用，如与煤油混合使用浮选石英。三、作用机理8属于弱电解质的胺类是浮选石英等硅酸盐矿物的典型捕收剂，在水溶液中，既存在部分离子状态的胺(RNH3+)，又存在部分仍分子状态的胺(RNH2)，胺分子与胺阳离子的比例受介质pH值所支配，并直接影响其在双电层中的吸附能力及其与矿物表面的作用机理。胺类捕收剂与矿物的作用形式也比较多样化，对硅酸盐矿物主要以胺离子或二聚物形式起捕收作用，且可浮的矿物种类也较多；胺还可以络合捕收剂或RNH3Cl形式起捕收作用，但这些作用形式在实践中只适于一些特定场合，如浮选硫化效果较差的菱锌矿或在氯化物饱和溶液中浮选钾石盐等。下面主要介绍胺对硅酸盐矿物的捕收机理。胺类捕收硅酸盐矿物的机理主要是物理吸附，包括静电力吸附和半胶束吸附。胺类与硅酸盐矿物表面的相互作用，在大多数情况下，在矿物表面双电层，由阳离子RNH3+或RNH3+RNH2依靠静电力吸附在荷负电的矿物表面，这种吸附形式不牢固，易脱落，故胺类应具有足够浓度。在适宜的浓度下，胺类可在矿物表面形成半胶束吸附，此时除静电引力吸附外，烃链间的范德华力亦起重要作用。胺离子RNH3+与胺分子RNH2之间，其非极性基还易于发生相互缔合作用，并易于在矿物表面产生共吸附，或形成胺分子与离子二聚体RNH3+RNH2的半胶束吸附。3.4.1.1 一元胺一元胺可看成是NH3中的H被烃基取代的衍生物，按取代烃基的数目，可分为第一(伯)、第二(仲)、第三(叔)胺和季铵等。用作捕收剂的一元胺多数是第一胺，其烃基的结构依所用原料而定。国内目前生产的混合脂肪胺是由石蜡氧化所得皂用混合脂肪酸(C10C20的混合脂肪酸)作原料制成的，简称为混合胺、脂肪胺、第一胺等。常温下混合胺为淡黄色蜡状体，有刺激气味，不溶于水，溶于酸性溶液或有机溶剂中。仲胺、叔胺、季胺等在实践中应用较少，其中属强碱性物质、烃链较短的季胺盐在水溶液中溶解度较高，解离性能较好，主要用于浮选可溶性钾盐。3.4.1.2 醚胺醚胺是指胺分子中的非极性基中含有醚基-O-，即烃基为ROR-(烷氧基)的一些有机胺类化合物。因R通常为丙基，故醚胺也常作为烷基丙基醚胺(或3-烷氧基-正丙基胺)系列的简称，其化学式为R-O-CH2CH2CH2NH2，其中R为C8C18的烷基。我国试制的醚胺R有C79、C1013、C1316三种。与脂肪烷胺相比较，醚胺只不过是在脂肪胺的烷基上引入一个醚基，因而二者具有相似的浮选性质和捕收性能；但烃链较长的脂肪烷胺如C12以上的混合胺在常温下都是固体，难溶于水，在矿浆中分散不好；而醚胺由于烷氧基中氧原子的极性，即非极性基与偶极水分子间的氢键结合能力，降低了熔点，使醚胺的溶解性能有所改善，在矿浆中较易分散，改善了浮选效果。醚胺对高岭石、叶腊石的浮选试验结果表明，烷氧基丙胺(R-O-CH2CH2CH2NH2)对高岭石、叶腊石和伊利石的捕收性能比十二烷胺好，浮选高岭石和伊利石的性能按以下顺序降低：C18H37O(CH2)3NH2C13H33O(CH2)3NH2C14H29O(CH2)3NH2C18H37O(CH2)3NH2。这些n-烷氧基丙胺捕收剂对烧绿石亦有相似的捕收性能。因而，这些烷氧基丙胺捕收剂对铝土矿反浮选除去铝硅酸盐矿物具有选择性。需指出的是：虽然醚胺的浮选性能总的来说优于脂肪烷胺，但捕收能力比烃基碳原子数相同的脂肪烷胺要弱。3.4.2 其它硅酸盐矿物捕收剂一些阴离子捕收剂也可以捕收硅酸盐矿物。此外，随着浮选药剂的发展，近些年出现了更多的硅酸盐矿物捕收剂，它们大都是在胺类的基础上发展起来的或从属于胺类，但因不易合成，或成本高等原因，目前尚无法在浮选工业上大规模应用。下面简单介绍几种。一、阴离子捕收剂硅酸盐矿物常用的阴离子捕收剂为脂肪酸类和部分含硫有机化合物。研究较多的脂肪酸类捕收剂是油酸(钠)，而工业上应用较多的是氧化石蜡皂及其精制产品、妥尔油、环烷酸皂等。常见的含硫有机化合物有十二烷基磺酸钠、苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠等。二、烷基吗啉11烷基吗啉是吗啉与脂肪醇合成的产品，结构式为： ，其中：n=1222。烷基吗琳分子有三个碳与氮相连，属于叔胺捕收剂，分子中的氧原子与两个碳相联，属于醚的结构，因此，烷基吗琳也可看作是另一种醚胺。烷基吗啉在光卤石(KCl-MgCl2)表面的吸附量少、捕收力弱，而在石盐表面的吸附量多、捕收力强。十六烷基吗琳和十八烷基吗琳对石盐的可浮性最好。三、十六烷基三甲溴化铵该药剂属季胺盐类的阳离子捕收剂，其结构式为CH3(CH2)14CH2N(CH3)3Br，在水中电离产生十六烷基三甲铵正离子。高岭石的等电点为pH4.3，当其电位为负值时，十六烷基三甲溴化铵在高岭石表面的吸附率比在酸性条件下的要大，但高岭石晶体边缘和底面电荷不同，矿粒间的静电有可能导致浮选聚集现象，使高岭石在酸性介质中也显出良好的可浮性。四、DN12、DEN12、DRN12DN12为N-十二烷基1,3丙二胺的简称(亦有文献将其简称为ND)，可用十二胺与丙烯腈加成后在无水乙醇中用金属钠还原制成，其结构式为C12H25NH(CH2)NH2，主要用于石英与长石、赤铁矿与石英、普通辉石的分选，在相同的试验条件下，DN12比十二胺反浮选捕收效果更好；对高岭石、叶蜡石和伊利石的浮选行为研究表明，DN12的捕收性能亦优于十二胺，当DN12浓度为3 x 10-4 mol/L、pH 58时，三种铝硅酸盐矿物的浮选回收率均超过80%，对三种矿物捕收能力顺序为：高岭石叶蜡石伊利石。DRN12为N,N-二甲基十二烷基胺，DEN12为N,N-二乙基十二烷基胺，二者的结构式分别为： 、 。对高岭石的捕收能力：DEN12 DRN12十二胺；对一水硬铝的捕收能力：DEN12十二胺DRN12。红外光谱检测验证了DEN12和DRN12与高岭石发生电性吸附，且作用较强，而与一水硬铝之间发生的吸附很弱。用 DEN12做捕收剂时不用起泡剂和乳化剂，而DRN12须起泡剂配合使用，但可不用乳化剂。通过对高岭石和一水硬铝的人工混合矿进行浮选分离，用DEN12做捕收剂时精矿铝硅比可达25.37；而用DRN12，精矿铝硅比更是高达34.51，回收率也较高。五、酰胺1、极性部分为氨基，而非极性烃链的不同位置嵌入酰胺基的一类捕收剂，结构通式为RCONHR1NR2R3，如月桂酰胺、脂肪酸酰胺等，对一水硬铝石、高岭石、伊利石和叶腊石等铝硅酸盐有较好的捕收性能。在酸性介质中，这类捕收剂通过静电引力吸附在矿粒表面；在碱性介质中，捕收剂分子通过氢键吸附在矿粒表面。(1) (氨基乙基)萘乙酰胺结构式：它与N-(2-氨乙基)月桂酰胺(CH3(CH2)10CO-NHCH2CH2NH2)一样，是叶腊石的良好捕收剂，而对高岭石、伊利石的浮选回收率较低。(2) N-3氨基丙基十二烷酰胺浮结构式为：N-3氨基丙基十二烷酰胺常用于浮选铝硅酸盐，例如，对伊利石、叶蜡石和高岭石三种硅酸盐单矿物的浮选，其回收率可分别达到90.6%、96.3%和91.5%。2、与前类捕收剂相反，N-十二烷基-氨基丙酰胺(DAPA)以酰胺基位于分子端部为极性部分，而非极性烃链嵌入氨基，以试图克服一般胺类氨基捕收性强而选择性差的缺点。DAPA