【采矿课件】第7章矿物加工药剂

1、第 7 章 矿物加工药剂习 题 解 答1.什么是表面活性剂？【解】 溶质加入到溶剂中可使其表面张力发生变化，有三种情形：有的物质如强电解质等物质使溶剂表面张力升高，有的物质如低碳醇等有机化合物使溶剂表面张力逐渐降低，另一些物质如油酸钠在其加入少量时会使溶剂表面张力急剧下降，但降到一定程度后便下降得很慢，或不再发生变化， 并可能出现表面张力的最低值。通常，把能使溶剂表面张力降低的性质称为表面活性（对此溶剂而言） 。而具有表面活性的物质称为表面活性物质。少量物质即能明显降低溶剂的表面张力，而且在某一浓度下表面张力曲线出现水平线，这类物质称为表面活性剂。2.表面活性剂有何主要用途？浮选表面活性剂主要

2、有哪些？【解】 表面活性剂主要有润湿、增溶、起泡、乳化、分散和去污作用。浮选表面活性剂，根据其用途并结合药剂的属性以及解离性质等，分为捕收剂、起泡剂两大类。作为捕收剂的这类浮选表面活性剂，其极性基（亲固基）以羧酸基及胺基为主。这类药剂对矿物晶格表面有O 原子的氧化物矿物有选择性捕收作用，同时也有较强的起泡性。作为起泡剂的浮选表面活性剂，极性基通常是羟基 OH 、醚氧基 O 等，一般用异构烷基、萜烯基、苯基和烷氧基作烃基，碳原子数多在69 个左右。3.异极性浮选捕收剂的结构有何特点？主要有哪些类型？【解】 它们的分子结构类似于表面活性剂，均由非极性的亲油（疏水）基团和极性的特定亲固基团构成， 形

3、成既有亲固性又有亲油（疏水）性的所谓“双亲结构 ”分子。异极性浮选捕收剂的疏水基通常是26 个碳原子的脂肪族烃基、脂环族烃基和芳香族烃基，常写成 R；异极性浮选捕收剂的亲固基团中的亲固原子一般为S，这类药剂对矿物晶格表面有S 原子的硫化矿物有选择性吸附捕收作用。主要有硫代化合物、硫代化合物的酯、多硫代化合物。1 / 54.浮选捕收剂的亲固基团的键合原子有哪些？其与矿物表面的吸附遵循什么原则？【解】 浮选捕收剂的亲固基团的键合原子主要有：O、S、N 、 P、 As 等，其与矿物表面吸附遵循 “相似者相吸 ”的原则。5.有机抑制剂的抑制机理是什么？【解】 有机抑制剂对矿物发生抑制作用的原因大致有：

4、a. 改变矿浆离子组成及去活作用。在浮选矿浆中存在的各种难免离子，有一些将会使矿物受到活化，从而破坏矿物浮选的选择性。 如含有次生铜矿物或氧化蚀变的铜 锌矿石浮选时， 溶解的铜离子将对闪锌矿产生活化作用而使抑锌浮铜难于实现。含有多羧基、多羟基、 胺基、巯基等高化学活性基团的有机抑制剂，许多都能沉淀或络合金属离子，从而减少矿浆中这些难免离子的浓度，起到防止活化的作用。b. 使矿物表面亲水性增大。有机抑制剂分子中都带有多个极性基，其中包括对矿物的亲固基和其它亲水基， 当极性基与矿物表面作用后，亲水基则趋向水使呈较强的亲水性，降低可浮性。例如羟基白药对方铅矿的抑制作用。当羟基白药吸附后二个亲水性的羟

5、基向外，使矿物表面亲水性提高。c. 使吸附于矿物表面的捕收剂解吸或防止捕收剂吸附。如水杨酸钠对长石的抑制作用就是阻止油酸捕收剂在矿物上吸附。6.萃取机理如何表述？试比较萃取剂与浮选捕收剂的结构。【解】 萃取机理可表述为：萃取剂可极少量地溶解于水中，并与水中的金属离子生成难溶于水的沉淀。 这种具有疏水基团的难溶于水的有机沉淀，根据 “相似者相溶 ”的物理溶解原则， 易溶于全为疏水基的非极性油（如煤油）有机相，从而将金属离子从水相选择性地萃入有机相中。萃取剂均由非极性的亲油（疏水）基团和极性的特定亲金属离子基团构成，形成既有亲金属离子性又有亲油 （疏水） 性的所谓 “双亲结构 ”分子。显然， 萃取

6、剂与浮选捕收剂的结构是极相似2 / 5的，有些萃取剂就可作为浮选捕收剂使用。7.什么是 HLB 值？它主要有何应用？【解】 HLB 值（ Hydrophile-Lipophile Balance Number ）称亲水疏水平衡值，也称水油度。它既与表面活性剂的亲水亲油性有关，又与表面活性剂的表面（界面）张力、界面上的吸附性、乳化性及乳状液稳定性、分散性、 溶解性、去污性等基本性能有关，还与表面活性剂的应用性能有关。8.查表 7-4 计算十二烷基硫酸钠C 12H 25 SO4 Na 的 HLB 值。【解】 C12H25 SO4 Na 中含有 1 个-SO4 Na, 12 个 CH2 （或 CH3

7、），查表7-4，根据 Davies 公式HLB = （亲水基值） +（疏水基值） + 7=38.4+12 （ -0.475）+7=39.79.什么是临界胶团浓度CMC ？【解】 表面活性剂溶液的某些性质在某一浓度范围内会发生突变，如图7-9 所示。这一浓度范围称为表面活性剂的临界胶团区域。在这一范围内，通常选取一个浓度，称为临界胶团浓度，以 CMC 表示。10. 简述表面活性剂的润湿、增溶、起泡性、乳化性、分散性和去污性等表面物理化学性质及应用。11. 简述 Langmuir 型吸附等温线及其应用。【解】 当溶液较稀时，吸附量增大得很快，到一定浓度后吸附量达到平衡，吸附等温线上出现水平线。这种

8、类型吸附等温线称为Langmuir 型等温线。其方程式为Langmuir 吸附等温方程。Langmuir 型吸附等温线主要应用于溶质在界面的吸附方式与吸附过程。12. 什么是大分子药剂？浮选中主要应用的有哪些？【解】 一般的有机化合物的相对分子质量M r（旧称分子量M）约在 500 以下，而某些有机化3 / 5合物如纤维素的相对分子质量很大，由许多结构单元连结而成，这就是大分子化合物。一般把相对分子质量大于10,000 的物质称为大分子。浮选中，大分子化合物主要用作絮凝剂、分散剂及抑制剂，如淀粉、聚丙烯酰胺等。13. 大分子药剂的抑制、絮凝和分散作用的机理分别是什么？【解】 大分子药剂的抑制机

9、理 大相对分子质量有机抑制剂因分子较长大，支叉和弯曲程度较高，不但本身在物料表面形成亲水层，而且能对已经吸附于物料表面的捕收剂疏水膜发生掩盖作用，不必使吸附的捕收剂解吸就能使矿物受到抑制。 大相对分子质量有机抑制剂大多兼具絮凝作用，使矿粒发生絮凝而改变浮选性质，其机理主要为桥联作用。大相对分子质量有机抑制剂在矿物表面吸附亲固的主要方式有：在矿物表面双电层中靠静电力吸附，氢键及范德华力吸附，化学吸附和表面化学反应。大分子药剂絮凝作用的机理 靠静电力在双电层中吸附桥连离子型絮凝剂离子符号与矿物表面电荷符号相反时，易于吸附发生桥连作用，并同时改变矿物表面电荷大小，发生絮凝作用。 靠氢键力吸附桥连当絮

10、凝剂在矿物表面吸附是通过氢键力时，作用与药剂离子及矿物表面的电性质关系不明显。氢键力对非离子型絮凝剂（若无化学活性基时）常为主要作用方式。 靠化学吸附桥连絮凝剂中带有化学活性高的基团时，可以在矿物表面发生化学吸附，此时的作用也不太受矿物表面电性质的影响，因为化学吸附力比静电吸附力更高。大分子药剂的分散作用的机理（ 1）增大颗粒表面电位的绝对值以提高粒间静电排斥作用。静电排斥势能U e1 项增大；（2）通过高分子分散剂在颗粒表面形成的吸附层，产生并强化空间位阻效应，使颗粒间产生4 / 5强位阻排斥力。空间排斥势能Ust 项增大；（ 3）增强颗粒表面的亲水性，以提高界面水的结构化，加大水化膜的强度

11、及厚度，使颗粒间的溶剂（水）化排斥作用显著提高。水化排斥势能U sol 项增大。14. 应用于浮选中的无机盐类药剂有哪些类型？【解】 应用于浮选中的无机盐类药剂有:（ 1）活化剂 , 一些无机盐类化合物，如Pb(NO3 )3、FeCl3 等，本身不具有捕收活性，但能改善捕收剂的性能增加其对矿物的捕收活性，在矿物加工中将这样一类药剂称作活化剂。（ 2） 抑制剂 , 如有效成分为阴离子的有：氟化物、氰化物、硅酸盐、及磷酸盐等，有效成分为阳离子的有：锌盐、铁盐、铝盐及钙盐（3）分散剂 , 常用的无机盐分散剂包括主要起调节pH 作用的碱及水玻璃、六偏磷酸钠。（ 4）氧化还原剂 , 凡具有获得电子能力的化合物均可用作氧化剂，而具有失去电