第五章 浮选

非极性烃类油捕剂及其作用机理
1．烃类油的性质 • 煤泥浮选广泛采用非极性烃类油为捕收剂。 煤泥浮选广泛采用非极性烃类油为捕收剂。 非极性烃类油的特点： 非极性烃类油的特点： 1）结构对称 ） 2）化学性质不活泼 ） 3）难溶或微溶于水 ） 4）具有较强的疏水性 ）
2．烃类油的作用机理： ．烃类油的作用机理：
脂类捕收剂
• 黄原酸脂类： • 烃基硫代氨基甲酸脂： • 二硫代 • 一硫代
烃基酸及皂类阴离子捕收剂
氧化矿物的有效捕收剂： 氧化矿物的有效捕收剂： 1．羧酸及其皂类（复习有机化学）； 2．烃基磺酸盐和烃基硫酸盐： 磺酸盐： R-SO3Na 硫酸盐： R-O-SO3Na 有机异极性表面活性剂：分子量小起泡能 力强，日用洗涤剂；分子量大捕收能力 强，类羧酸。
（二）起泡剂的作用及作用机理
1．降低气液界面的张力，改善气泡的分散度。 ．降低气液界面的张力，改善气泡的分散度。 （1）δAW与起泡能力的关系 在外界消耗功相同的情况下，δAW降低，空气流被分割易于形成气泡， 生成更多的利于分选的气液界面。两者的关系图：
（2）改善气泡的分散度 在充气量一定V，气泡直径越小，气液 分选界面面积越大，气泡在分选空间内 分散度越高,对分选有利。 对气泡尺寸的要求： 对气泡尺寸的要求：根据分选对上浮力 和升浮速度要求确定气泡尺寸,在清水中 无起泡剂,生成气泡直径4～5mm，有起泡 剂时气泡直径0.8～1mm。现代理论研究 表明：微泡对浮选过程有强化作用。
3. 烃类油的捕收作用
1）油滴在煤粒表面吸附，提高煤表面的疏水性； ）油滴在煤粒表面吸附，提高煤表面的疏水性； 2）烃类油可以在煤粒与气泡接触的三相接触周边 ） 形成三相油环，提高煤粒与气泡的粘着强度； 形成三相油环，提高煤粒与气泡的粘着强度； 3）油滴可与煤粒、气泡形成气絮团，增加上浮力， ）油滴可与煤粒、气泡形成气絮团，增加上浮力， 提高浮选速度
3、增大气泡的机械强度，提高气泡的稳定性。 、增大气泡的机械强度，提高气泡的稳定性。 气泡在受到外力作用时,局部变形，表面积增大,变形区 起泡剂浓度降低，张力增大,使气泡恢复原形。 4、降低气泡在矿浆中的升浮速度。 、降低气泡在矿浆中的升浮速度。 （1）原因：A、升浮气泡的形状 无起泡剂时：椭圆形，鱼体形 有起泡剂时：圆形 B、水偶极子内聚吸引力作用； C、气泡直径小，升浮力和速度降低。 （2）作用：A、增大气泡与矿粒碰撞机率； B、减少碰撞动能； C、减小矿化气泡振动，抖动，降低脱落几 率。
2．阻碍或减轻气泡的相互兼并（灭）。 ．阻碍或减轻气泡的相互兼并（ （1）气泡兼并（灭）的原因： A、脱水作用： 重力作用：泡沫层中水下泄； 蒸发作用：泡沫层表层水蒸发； 张力作用： △Px= -2δ/R<0 在普兰台界边区：△Py=0 B、毛细压力作用：相邻气泡直径不同毛细压力P不同。 小气泡向大气泡浸透，而被大气泡所兼并。 （2）作用机理 A、表面活性剂在液面界面的定向排列，形成水化膜， 阻碍水的流泄和蒸发，提高气泡寿命。 B、电性作用：同种电性相斥，接近难。
• 黄药ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ收性能 • 黄药的亲固基 -OCSS- 通过二价硫与矿物表面 的金属离子键的作用，使药剂固着于固体的表 面。 • 黄药对矿物的捕收能力与生成的金属磺酸盐的 溶解度大小有关。 • 黄药与重金属可生成难溶性化合物。（金、汞、 铜） • 黄药和碱土金属不能生成难溶性化合物。（不 能捕收氧化物、硅酸盐、铝硅酸盐、和碱土金 属的盐类矿物） • 黄药用量50-100g/t，常配5%-10%溶液使用。
3．作用机理： （1）物理吸附：静电吸附于带正电的矿物 表面； （2）化学吸附：化学键力作用下吸附于矿 物表面； （3）半胶束吸附。 4．形成离子-分子络合物吸附。
胺类捕收剂
阳离子捕收剂： 1．胺及其盐类性质（自学）； 2．作用机理： a 物理吸附； b 半胶束吸附； c 形成络合物吸附。 3．应用范围。
浮选药剂的分类与作用
一、捕收剂 作用点：固液界面，且有选择性。 作用：提高疏水性，增加可浮性，促使气泡附着，增强附着的牢固 性。 二、起泡剂 作用点：气液界面。 作用：降低界面表面张力，促使空气在矿浆中弥散，形成小气泡， 并防止气泡兼并，增加分选界面，提高气泡的稳定性。 三、调整剂 1．活化剂 作用点：固液界面。 作用：促进捕收剂与矿物表面的作用。 2．抑制剂 作用点：固液界面。 作用：削弱非目的矿物与捕收剂之间的作用。
第五章 浮 选 药 剂
• 矿物能否上浮，主要取决于矿物表面的润湿性。自然 矿物能否上浮，主要取决于矿物表面的润湿性。 界大部分矿物其可浮性均较差， 界大部分矿物其可浮性均较差，单纯依靠矿物之间润 湿性的差别是不能将矿物顺利分离的。 湿性的差别是不能将矿物顺利分离的。
• 浮选药剂的作用：改变浮选过程中相界面的性质，调 浮选药剂的作用：改变浮选过程中相界面的性质， 节矿物的可浮性，调整矿浆的浮选性质， 节矿物的可浮性，调整矿浆的浮选性质，改善气泡的 质量，提高气泡矿化过程的选择性和浮选速度。 质量，提高气泡矿化过程的选择性和浮选速度。
4. 选煤厂常用的捕收剂
1）煤油： ）煤油： 淡黄色或无色液体，不溶于水， 淡黄色或无色液体，不溶于水，密度 0.84 g/cm3 左 一般只具有捕收作用， 右，一般只具有捕收作用， 与性能较好的起泡剂配合 使用，用量0.5~2kg/t。 使用，用量 。 2) 轻柴油： 轻柴油： 外观呈淡黄色，密度0.74~0.95 g/cm3 ，粘度较大， 粘度较大， 外观呈淡黄色，密度 在水中的油滴尺寸大，沿煤粒展开的速度慢。 在水中的油滴尺寸大，沿煤粒展开的速度慢。但其疏 水性强，是一性能较好的捕收剂。 水性强，是一性能较好的捕收剂。与性能好的起泡剂 配合使用，用量为1~2kg/t 。 配合使用，用量为 3）煤油与柴油相比，成分稳定，捕收性与选择性均高。 ）煤油与柴油相比，成分稳定，捕收性与选择性均高。
疏基类阴离子型捕收剂
硫化矿浮选时常用的捕收剂 1．特点：烃链短，分子量小，极性亲固基含有两价的硫原子，水解 ．特点： 后生成--SH基的产物。解离出阴离子具有捕收作用，属于杂极性 物质。 2．代表药剂 ． （1）黄药类 ） 分类：a 烃基碳原子数； b 阳离子物质：Na+、K+。 性质： 性质：物理性质：黄色粉末状固体。 化学性质：不稳定，热、水、酸分解、失效，氧化生成双黄药： (ROCSS)2。 捕收能力： 捕收能力： a 烃链长短的影响，越长捕收能力越强； b 烃基结构影响，正构与异构的区别； c 目的矿物性质的影响。 黄药的选择性： 黄药的选择性：烃链越长，选择性削弱。碳链增长，溶解度下降， 捕收能力下降。常用的烃基为C2-C5
（三）泡沫层的稳定性 1．两相泡沫层的不稳定性 ． 2．三相泡沫的稳定性 ． （1）矿粒的装甲作用； ）矿粒的装甲作用； （2）药剂作用，起泡剂与捕收的共吸附作 ）药剂作用， 用； （3）矿粒形状及大小的影响。 ）矿粒形状及大小的影响。 3．二次富集作用 ．
（四）起泡剂的组成与结构对起泡性能的 影响 1．极性基对起泡性能的影响 （1）影响溶解度； （2）影响解离度； （3）水化作用的影响。 2．非极性基对起泡性能的影响 （1）碳链长度 ； （2）非极性基性质，结构性质，饱和程度， 链的形式。
（五）浮选工艺对气泡的要求
1）气泡直径较小 ） 充气量一定时，气泡的尺寸越小，数量就越多， 充气量一定时 ， 气泡的尺寸越小 ， 数量就越多 ， 可提供足够的气 泡表面供煤粒附着，但不能过小。 泡表面供煤粒附着，但不能过小。 2）气泡在矿浆中应充分弥散，不兼并 ）气泡在矿浆中应充分弥散， 气泡的生成和兼并是一对逆过程，兼并过快，则气泡数量减少， 气泡的生成和兼并是一对逆过程，兼并过快，则气泡数量减少， 对矿化不利，故应控制气泡的兼并速度。 对矿化不利，故应控制气泡的兼并速度。 3）气泡稳定性应适当 ） 气泡的稳定性过小，则易破裂，不能将煤粒带入进入泡沫层， 气泡的稳定性过小，则易破裂，不能将煤粒带入进入泡沫层，影 响精煤回收率；过于稳定，又会对精煤脱水及后续作业产生影响。 响精煤回收率；过于稳定，又会对精煤脱水及后续作业产生影响。。 所以，气泡的稳定性要适当。 所以，气泡的稳定性要适当。 在普通水或矿浆中通入气体，只能形成一些大而易碎的气泡。 在普通水或矿浆中通入气体，只能形成一些大而易碎的气泡。为 了获得性质良好的气泡，可向其中添加起泡剂。 了获得性质良好的气泡，可向其中添加起泡剂。
二、起泡剂
（一）浮选对起泡剂的要求及其分类 1．浮选泡沫及起泡剂的概念： ．浮选泡沫及起泡剂的概念： 在异极性表面活性物质存在的纯水，矿浆中充气形成细 小和比较坚韧的气泡或泡沫，气泡上浮到水面形成具 有一定稳定性的细小气泡聚集层，此层为泡沫层。 两相泡沫： 两相泡沫：由气、液两相形成的泡沫。 三相泡沫： 三相泡沫：由气、液、固三相形成的泡沫，或称矿化泡 沫（矿化气泡）。 起泡剂： 起泡剂：能促使在介质中形成大量大小适宜和具有一定 稳定性泡沫的物质。 种类（具有起泡性能）： ）：醇、酚、酮、醛、醚、酯、酸 种类（具有起泡性能）： 等有机异极性表面活性物质。
3．起泡剂的分类 ． （1）根据药剂来源分类： ）根据药剂来源分类： A、天然产物提取：松油，樟脑油； B、煤焦工业副产品提取：甲醇，吡啶； C、人工合成：醇，醚，醇醚类。 （2）根据分子结构特点分类： ）根据分子结构特点分类： A、非离子性（醇、醚醇、醚类、酯 类）； B、离子型（酚类、重吡啶、烃基磺酸 （硫酸）盐、羧酸及其皂类、 胺类）。
（1）烃类油与水之间的作用； ）烃类油与水之间的作用； 烃类油属于非极性分子， 烃类油属于非极性分子，分子之间由色散力聚集在 一起。 一起。 水分子是强极性分子，分子之间由定向力，诱导力 水分子是强极性分子，分子之间由定向力， 聚集在一起。 聚集在一起。 油水分子之间由色散力为主。 油水分子之间由色散力为主。 油水不互溶。 油水不互溶。 之间的作用； （2）烃类油与矿物（煤）之间的作用； ）烃类油与矿物（ 1）烃类油不溶于水 以油滴形式存在于矿浆中； 以油滴形式存在于矿浆中； ）烃类油不溶于水,以油滴形式存在于矿浆中 2）烃类油在煤粒表面选择性吸附； ）烃类油在煤粒表面选择性吸附； 煤表面疏水性越强，吸附的油滴数量越多。 煤表面疏水性越强，吸附的油滴数量越多。
（2）黑药类 ）
Me：H+甲酚， Na+钠黑药，NH4+丁铵黑 药。 性质： 性质：有些毒性，在酸性介质中不易分解。 丁铵黑药易溶于水，没有腐蚀性，性质稳 定，不易变质。 捕收能力： 捕收能力：比黄药弱，选择性强，适用矿 浆PH值宽。
3．与矿物的作用机理 ． 二价硫为亲固基，这类药剂的作用机理基本相同。 （1）化学吸附说： 在有氧环境下，捕收剂与矿物表面离子化学吸附 生成疏水的不溶性的金属黄原酸盐。 （2）双黄药见解： 在有氧的环境下，黄药有硫化矿表面氧化生成双 黄药。 （3）共吸附： 上述两种观点的综合。
2．对起泡剂的要求及其应具备的条件 ． （1）起泡剂一般应是具有适宜结构的有机异极性表面活 ） 性物质，起泡性能决定于极性基和非极性烃基的性质。 性物质，起泡性能决定于极性基和非极性烃基的性质。 a 极性基： 最好：-OH(羟基)、 醚基,两类极性基是理想的极性基 团水化作用强,无捕收作用,PH值影响小。其它，COOH、-NH2（氨基）、-SO3H（磺酸基等）起泡能 力强，亲固性强，PH值影响大。 b 非极性基： 起泡剂是以整个分子发挥起泡作用的。 理论上非极性基可由任何一种类型的烃基构成，但烃 基长度、分子量、结构类型属性对起泡性能均有影响。 c 极性基、非极性基与起泡性能的关系（后一节讲述）。
（2）在矿浆中要有适当的溶解度。 ）在矿浆中要有适当的溶解度。 a 溶解度大 溶解度大：在气液界面吸附少，甚至不具有 起泡性能，起泡速度快，气泡脆，泡沫层结构 疏松，用量大，H3COH 、 H3CH2COH。 b 溶解度小：滞留矿浆表面，起泡速度慢，泡 溶解度小： 沫结构致密，气泡寿命长，浮选过程难以控制。 c 适当溶解度：C4～C10脂肪醇，最理想C5～ 适当溶解度： C8。 （3）对矿物无捕收作用。 ）对矿物无捕收作用。 （4）对矿浆 值的变化及矿浆中其它组分有较 ）对矿浆PH值的变化及矿浆中其它组分有较 强的适应性。 强的适应性。 （5）用量少，无毒和不污染环境。 ）用量少，无毒和不污染环境。
3．介质PH值的调整剂 作用点：矿浆介质。 作用：调整电性。 4．分散与絮凝剂 作用点：矿浆。 作用：分散絮凝细泥，减少影响。 5.烃类油的捕收过程 （1）烃类油分散和粘附； （2）油滴展开； （3）形成油膜。 烃类油的辅助捕收作用:（1）辅助捕收;（2）溶 剂、乳化剂。
一、捕收剂 捕收剂
一、捕收剂的分类和结构 非离子型：烃类油，不溶性脂类。 离子型：阳离子，阴离子，杂极性捕收剂。 阴离子型：巯基（球基HS）烃基酸及皂类。 二、捕收剂的作用 1．提高矿物表面的疏水性； 2．增大矿物在气泡上的附着力和缩短诱导时间。