浮选溶液化学的研究

浮选溶液化学的研究

[摘要]浮选剂、矿物和溶液的化学平衡，是决定复杂浮选体系行为的重要因素，本文简要的说明了浮选溶液化学研究的主要内容以及浮选溶液化学研究运用的方向和发展。

[关键词]浮选溶液化学平衡

Abstract：Flotation agents, mineral and chemical solvents to balance complex flotation system is a decision of the important factors acts, this brief description of the main elements of flotation solution chemical research and the use of flotation solution chemical research direction and development..

Keywords: Flotation Chemical solution Balance

浮选是加工回收矿物的主要方法，它是利用物料的表面化学特性在固—液—气三相界面分选矿物的科学技术。矿物的浮选行为取决于其表面的物理化学性质，如表面润湿性、表面电性、表面氧化及表面化学反应性等,这些基本性质又无一不与矿物颗粒的溶液化学行为密切相关。如矿物的溶解、溶解组分与矿物表面及浮选剂的相互作用、矿浆电位、溶液的表面张力等。

1 浮选溶液化学研究的内容

浮选溶液化学根据溶液化学的基础知识，研究浮选剂在溶液中的溶解、解离与缔合平衡，矿物溶解、解离与表面电荷平衡及浮选剂与矿物相互作用的各种平衡关系，以确定浮选剂对矿物起浮选活性的有效组分及浮选剂与矿物相互作用的最佳条件，进而确定矿物浮选或抑制的最佳条件。并且为合理选择药方及药剂用量提供理论依据。据此，浮选溶液化学研究的主要内容包括：

⑴浮选剂在溶液中的平衡与浮选意义

这方面主要研究浮选剂在溶液中的酸碱平衡、解离平衡、缔合平衡、在各界面的吸附平衡、无机离子的水解水化平衡及大分子浮选剂在溶液中的平衡。

⑵矿物溶解与表面电荷平衡

主要讨论矿物溶解组分对矿物表面电性及浮选的影响。通过平衡计算确定矿物表面零电点及表面电荷分布，讨论他们的浮选意义。

⑶浮选剂与矿物相互作用的平衡

通过浮选剂与矿物离子相互作用的各种平衡计算，确定相互作用的最佳条

件，介绍各种图解及计算方法及其在浮选研究中的应用。包括各种溶度积、络合常数的平衡计算，浮选剂与矿物离子反应的浓度对数图， G－PH图，

logβ/n－PH图，组分分布图，优势组分图以及三维变量图及他们的浮选应用。在硫化矿浮选及无捕收剂浮选研究中，电化学平衡愈来愈重要，包括药剂溶液的电化学行为、矿物溶解过程的电化学以及药剂同矿物作用的电化学平衡及电位－PH图。

1.1 矿物－溶液平衡

矿物颗粒与水接触时会发生溶解，溶解量依矿物种类和药剂的浓度而定,溶解的矿物离子又能进一步反应，如水解、络合、吸附甚至沉淀。所有这些反应的复杂平衡可用于确定矿粒的表面性质以及它们的浮选行为。例如，在大气条件下磷酸盐矿物在水中溶解时将伴随发生溶解离子的水解和络合。根据各种溶液平衡和化学计量限制计算可知：在酸性pH 范围内Ca2+占优势，而在碱性pH范围内

CO2-

3和HCO-

3

占优势。磷灰石中磷酸根组分主要是随pH 值而变的H

2

PO-

4

、 HPO2-

4

、

PO-

4

。在这些情况下，矿物－溶液平衡又主要进行以下方面的研究：

⑴矿物溶解与表面电性：通过矿物溶解组分分布图、溶解图对数图、计算矿物表面理论等电位（ＩＥＰ）及表面ζ电位的变化规律，预测矿物浮选行为。

⑵矿物溶解与表面转化：矿浆中，一种矿物的溶解组分可与其他矿物表面发生化学反应，如萤石、白钨矿体系CaF2(s)+WO42-----CaWO4(s)+2F-这种反应导致矿物表面相互转化，使其表面电性与浮选行为发生显著变化，影响浮选分离过程，“表面转化”临界PH值是其判据。

⑶矿物溶解组分与浮选过程：不同的矿物溶解组分，具有不同的溶液化学性质，如矿浆PH值缓冲性，对矿物的活性，与浮选剂的竞争吸附等，对浮选过程产生重要影响。

综上，矿物的溶解平衡显然对决定矿粒表面的性质起重要作用。

1.2 浮选剂－溶液平衡

除硫化矿外，大多数矿物的浮选都需要长链表面活性剂，它们在溶液中的行为取决于极性基、非极性基和溶剂的性质。

水解性浮选剂缔合后，对吸附和浮选性能均有影响。例如，油酸pH值较高时解离形成离子(R-)；pH值较低时以中性分子(RH)的形式存在；pH值居中时，此

油酸离子和中性分子缔合成离子-分子络合物。由于捕收剂浓度的增大，溶液中的捕收剂会形成胶束或沉淀。此外，在胶化之前表面活性剂离子能形成其它形

)。在这些情况下，浮选剂－溶液平衡又主要进行以下式的聚合体如二聚物(R2-

2

方面的研究：

⑴浮选剂溶液PH值：根据浮选剂溶液平衡质子等衡式，可计算各种浮选剂溶液浓度－PH值关系，对于浮选矿浆PH值调节有重要意义。

⑵浮选剂溶解与解离平衡：浮选剂溶解与解离出各种组分，溶液平衡计算可确定这些组分起浮选活性的条件：如确定烷基胺、烷基脂肪酸盐等浮选矿物的PH值上、下限。

⑶浮选剂解离组分分布与浮选活性：通过溶液平衡计算，确定浮选剂解离组分分布，讨论其浮选活性。例如：β－辛基胺基乙基膦酸（ONP）是二元酸，其解离组分分布φ是用这种药剂浮选盐类矿物的结果，可见，当组分ONP2-占优势时，矿物具有较好的可浮性， ONP2-离子是这种药剂的浮选活性组分。次要的活性组分ONP2-只对表面带正电的萤石起捕收剂作用。

1.3 浮选剂－矿物相互作用溶液平衡

有矿物和浮选剂存在的水溶液化学平衡将比仅有矿物或浮选剂时复杂得多除了浮选剂在固--液界面吸附之外还有溶解矿物组分与浮选剂离子的相互作用还应注意到在某些情况下，吸附过程与体相相互作用有相似性；而在另外一些情况下，化学吸附的溶液条件与表面活性剂在界面区域表面沉淀的条件一致，因而，可以认为化学吸附实际就是一种表面沉淀现象。

一些浮选剂可与矿物表面金属离子发生特殊的化学而具有专属作用。考虑矿物表面金属离子的水解反应，浮选剂离子的加质子反应，计算这种反应产物的条件溶度积，预测浮选剂与矿物表面相互作用最佳条件，从而确定矿物捕收与抑制的条件。例如整合剂辛基羟肟酸OHA可与Mn2+，Fe2+,Co2+,Ni2+等过渡金属离子生成难溶盐。

Mn2++ 2OHA－＝Mn(OHA)2

Fe2++ 2OHA－＝Fe(OHA)2