浮选药剂的发展概况以及发展方向.doc

浮选药剂的发展概况以及发展方向2.1概述在浮选过程中，细磨的矿石经过一些有机或无机化学处理，并在矿浆中加以搅拌、充气，易于与气泡粘附的矿物随气泡上浮，不与气泡粘附的矿物则留在矿浆中，达到有用矿物的分离或富集J目的。在浮选工艺中所使用的各种药剂，总称为浮选药剂。2.1.1药剂的分类浮选药剂在浮选过程中起着主要作用，其绝大部分为有机化合物，这就规定了浮选药剂生又产的性质一般是属于基本有机合成工业的范畴。许多化工产品，包括烃类、醇类、卤素衍生物、羰基化合物、酸类、含氮及含硫的脂肪族有机化合物，其中有很多与浮选药剂有着密切联系。就其主要用途，基本上可以归纳为三大类见表2-1。(1) 起泡剂。分布在水气界面上的有机表面活性物质，如常用的松油、甲酚油、醇类等。(2) 哺收剂。它的作用是改变矿物表面的疏水性，使浮游的矿粒粘附在气泡上。根据它们的作用性质又分为非极性捕收剂(烃)，阴离子捕收剂(如脂肪酸等)，阳离子捕收剂(如脂肪胺)等。(3) 调整剂。包括活化剂与抑制剂，改变矿粒表面的性质，影响矿物与捕收剂的作用，调整剂也用于改变水介质的化学或电化学性质的，如改变矿浆pH值和其中捕收剂的状态。调整剂一般为无机化合物。但在实际应用过程中，许多有机浮选药剂，常常具有起泡与捕收两种性质，一个药剂在一个过程中用作起泡剂，而在另一个过程中可能又以捕收剂的形式出现，如果按用途分类必然会造成混乱。因此，在讨论或介绍浮选药剂问题的时候，按有机化学的基本分类，或者按有机化合物的官能团分类，并适当考虑在浮选实践上的用途是比较合理的。2.1.2药剂的发展浮选药剂的发展概况很早以前，入们就用粘有油脂的鹅毛从含金的矿砂中提选砂金。以后开始在工业中应用全油浮选，其最大的缺点是药剂(石油)消耗量大，开始时每1 t硫化矿要加药剂1 3 t。在19021912年期间，出现了新的表层浮选和泡沫浮选，在此期间广泛地进行了对于泡沫浮选法的探寻。1906年出现用强烈搅拌导入空气的办法，降低了药剂的用量。912年发现重铬酸盐对万铅矿有抑制作用。1913年发现二氧化硫对闪锌矿的抑制作用，同时也发现硫酸铜可作为闪锌矿的活化剂。1921年发现含有三价氮和二价硫原子的可溶性有机化合物，可代替油类作为矿物的捕收剂。但是直到1925年才真正引用黄药作为硫化矿的捕收剂。1926年引用黑药作为捕收剂。黄药和黑药的出现大大促进了浮选工业的发展，使硫化矿的回收率大为提高，药剂用量大为减少，降低了加工成本，从而降低了金属的价格，为贫矿资源的综合利用开辟了道路。另一方面，由于发现氰化物可以抑制闪锌矿和黄铁矿，浮选方铅矿，用硫酸铜可以活化闪锌矿，提高锌的均回收率; 加石灰可以抑制黄铁矿，这就为浮选复杂的硫化铅一锌一铁矿石打下了基础。1924年还发现了用脂肪酸皂类浮选金属氧化物及非矿物，浮选工业也随之进一步推广和扩大到非金属及碱土金属矿物。1925年以后，全浮选和优先浮选法就更加成熟，从而开始出现有关浮选理论的研究。1934年又引八烷基硫酸钠作为捕收剂;1935年引入了阳离子型脂肪胺类作为捕收剂。总的趋势是，药剂消耗下降，一吨矿石消耗药剂的量最低可降到1030 g。使用各种化学药剂控制浮选过程，可以有效地分离复杂的金属和非金属矿物。与此同时，由于浮选理论的发展，新型浮选药剂的发掘研究工作，已不再是全凭经验、盲目的摸索，而是越来越具有科学性。我国在20世纪50年代即生产了液体乙基黄药、固体乙基黄药、液体丁基黄药和白药、2号浮选油、固体丁基黄药及25号黑药、精制大豆油脂肪酸、戊基黄药及混合基黄药、31号黑药等。在20世纪60年代时除了磺化蒽油、仲丁基黄药、异丙黄药和丁基铵黑药等，在20世纪70年代时除了阳离子型捕收剂一混合脂肪胺、试生产了羟肟酸钠、新型酯类起泡剂56号、59号起泡剂等。到目前为止，我国已建成了许多选矿药剂厂，不仅能满足国内选矿的需要，还可批量出口。同时，选矿药剂工作者在研制、合成新药剂方面也进行了大量的工作，并取得很大进展。合成了各种黄原酸酯类及硫代氨基甲酸酯类等选择性捕收剂。例如:黄酸丙烯酯类一非离子“油”由”型极性硫化矿捕收剂;丁黄酸丙烯酯43为铜、铅、钼硫化矿的选择性捕收剂，对硫化铁的捕收力弱1黄酸氰乙醋类，乙黄酸2一氰乙酯(23黄氰酸)可作为铜、铅、锌硫化矿的选择性捕收剂，对黄铁矿捕收力弱;磷胺类捕收剂，二苯基氨基二硫代磷酸一磷胺4号为方铅矿的选择性捕收剂，对黄铁矿的捕收力弱;二乙胺基二硫代甲酸氰乙酯为硫化铜矿的捕吐捕收力强，选择性好，起泡能力强，药剂用量低;硫代氨基甲酸酯类，N一乙丙醚基一一丁基硫代氨基甲酸酯(OSNO-234) 对硫化锌矿浮选效果好，对方铅矿差，不浮黄铁矿;环己铵黑药，为硫化铅和氧化铅的浮选捕收剂;S一丙烯基异硫脲氯浮选辉钼矿;磺化烷基琥珀酰胺酸钠盐，为锡石浮选捕收剂;苯乙烯磷酸，为钨、锡等氧化矿的捕收剂等。2.2浮选药剂的发展方向浮选工艺是一种复杂的物理化学过程，它的理论基础直接建立在表面化学、胶体化学、结晶学与物理学之上。而浮选药剂则是建立在浮游选矿与化学之间的一种边缘学科。同时，随着现代基础科学的发展和各种测试手段的应用，为选矿药剂的发展奠定了良好的基础。目前各种浮选工艺不仅广泛用可物原料加工分选，而且在废渣废水处理、冶金、化工等物料分离回收过程中也逐步应用。为了进一步提高浮选分离效果及解决贫矿、细粒、多种有用成分共生矿、难选氧化矿及各种物料的分选问题，近年来还研制应用了各种高选择性的特效药剂。正确用药、研制新药以及改善浮选工艺，解释机理，需要发展药剂理论。在现有浮选及浮选药剂理论的基础上，应用物理化学和有机结构理论，试图系统讨论浮选剂结乓性能的关系，阐述浮选剂作用机理，为合理使用药剂及按特定用途研制新药提供依据。2.1.3药剂选择的基本原则选择浮选药剂的基本条件:在浮选工艺中，可用作矿物浮选剂的化合物很多，但在浮选实践中常用的不过几七种。一殷情况下，优良的浮选药剂必须符合下列条件的要求:(1) 原料来源充足;(2) 成本低廉;(3) 浮选活性强i(4) 便于使用，(5) 毒性低或无毒等。2.2捕收剂凡能选择性地作用于矿物表面，使矿物表面疏水的有机物质，称为捕收剂。国内对捕收剂命名结尾常带“药”字(黄药、黑药等)。可以作为捕收剂的有机化合物很多，实践中常用的如黄药，油酸，煤油等。作为工业上适用的优良捕收剂应满足如下要求:1) 原料来源广，易于制取，2) 价格低，便于使用丿卩易溶于水，无臭，无毒，成分稳定、不易变质等13) 捕收作用强，具有足够的活性;4) 有较高的选择性，最好只对某一种矿物具有捕收能力。按照捕收剂的分子结构，可将捕收剂分为异极锋捕收剂、非极性油类捕收剂和两性捕收，三类。异极性捕收剂是异极性物质。常见的异极性捕收剂如，黄药(一优晒Na)、脂肪酸(R-)、胺类(R-NH2)等。这类捕收剂的分子是由极性基(一优SSNa，一一L-NH2)和非极性基(R-)两部分组成。在极性基中不是全部的原子价都被饱和，因而有剩余亲和力，它们决定了极性基的作用活性。它与矿物表面作用时，固着在矿物表面上，故也叫亲固基。在非极性基中，全部原子价均被饱和，因此，具有很低的化学活性，不被水所润湿，也不易与其他化合物反应，对矿物表面起疏水作用。图2-1用火柴图代表黄药分子(冖一SNa)及与矿物表面的作用关系:由于黄药分子选择性地在矿物表面上吸附或发生化学固着，它有一定的取向丿卩以极性基朝向矿物，以非极性基朝向水，因而在矿物表面形成一层疏水性薄膜。异极性捕收剂根据其是否可解离为离子，划分为离子型和非离子型捕收剂(如(如:多硫化物)。离子型捕收剂又根据起捕收作用的离子的电性，区分为阴离子捕收剂与阳离子捕收剂。捕收剂的另一大类，是非极性油类捕收剂，其化学通式为R-H，