固体物料分选学21

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
33
21.2.4 有机酸类捕收剂和胺类捕收剂
21.2.4.1有机酸类捕收剂 a:脂肪酸及其皂的物质组成与结构 RCOOH、RCOONa(钠皂)、RCOOK(钾 皂),用作捕收剂的主要是一元羧酸,二元、 多元羧酸用作抑制剂(水化性强)。 亲固基:COO-,中心原子碳原子
O R- C- O-
34
• b.脂肪酸的解离与pH的关系
16
21.2.2.2 黑药类捕收剂 R O P R R芳香基或烷基 O
S SMe
Me为H+为酸式黑药,K+钾黑药,Na+钠黑药, NH4+胺黑药。
由醇和五硫化二磷反应生成: 4ROH+P2S5→2(RO)2PSSH+H2S 二烃基二硫代磷酸盐
17
黑药有轻微毒性,选择性好,但捕收能力比黄
药弱,具有一定的起泡性。
金属二硫代氨基甲酸盐 金属二硫代氨基甲酸盐
金属二硫代氨基甲酸盐
金属二硫代氨基甲酸盐 金属二硫代氨基甲酸盐
29
由表看出,一般来说,捕收剂只在那些矿物的 残余电位大于相应的二聚物生成的可逆电位时, 才氧化成二聚物(例如黄铁矿、毒砂与黄药溶 液)。
对于那些残余电位低于可逆电位的硫化物,则 生成金属捕收剂盐(例如方铅矿、辉铜矿等)。
矿物
残余电位/V 反应产物
残余电位/V 反应产物
黄铁矿
砷黄铁矿 磁黄铁矿
黄铜矿 铜蓝 斑铜矿 辉铜矿 方铅矿
0.22 0.22 0.21 0.14 0.05 0.06 0.06 0.06
双黄药
双黄药 双黄药 双黄药 双黄药
0.475
二聚物
黄原酸盐
黄原酸盐 黄原酸盐
0.095 0.115 -0.045 -0.155 -0.035
13
(3)黄药的捕收能力
碳原子增多,捕收能力增强。 但如果烃链过长,其选择性和溶解度随之下 降——捕收能力降低。
14
非极性基的结构对黄药捕收能力的影响:
短烃链黄药,正构体不如异构体,C5以上,则异 构体不如正构体 (4)黄药的选择性 容易和具有较强极化能力、本身又容易被极化 变形的金属阳离子结合,并形成牢固的化学 键——重金属、贵金属源自文库子
• 水解:RCOO-+H2O→RCOOH+OH• 解离: RCOOH→RCOO-+H+ • 二聚物:离子二聚物(RCOO)22- 、酸—皂二 聚物(RCOO)2H-
• 酸性介质: 分子为主
• 碱性介质: 离子为主
• 中性、弱碱性介质:二聚物浓度较高,浮 选效果较好
35
c.脂肪酸的熔点和溶解度
不饱和脂肪酸:熔点低,对温度敏感性差,捕
C6 H 5 - NH - C - NH - C6 H 5
21
21.2.3 黄药类捕收剂与硫化物矿物的作用机理 化学假说:黄药与硫化矿物颗粒表面发生化学 反应,反应产物的溶度积越小,反应越易 进行,则相应的金属硫化物矿物愈容易被 黄药捕收。 吸附假说:认为吸附是主要作用,是离子交换 吸附或分子吸附。 解释了硫化矿浮选规律,不能解释必须有氧的 原因
金、锑、铜、铅、钴、镍、锌、铁、锰等 碱土金属离子组成的矿物如方解石、萤石、重 晶石不能被黄药捕收。(黄原酸盐易溶) 15
重金属、贵重金属离子——黄原酸盐难溶——易 捕收相应矿物 金属黄原酸盐愈难溶,则相应的金属硫化物矿物 愈容易被黄药捕收。 强→弱:Cu、Pb、Zn、Fe b.黄药酯 黄药酯通式ROCSSR’,属于非离子型捕收剂, 难溶于水,对铜、锌、钼的硫化物矿物具有较高 的浮选活性,属于高选择性捕收剂。 优点:低pH值下,也能浮选某些硫化矿。
31
调节矿浆的电位,可控制矿物颗粒表面的氧化
还原反应产物,改变颗粒的亲水疏水性,达到
改变矿物可浮性的目的。 硫化物矿物无捕收剂浮选:调节浆体电位,使
矿物表面生成S0,不加捕收剂,即可浮选。
32
硫化物矿物无捕收剂浮
选与矿浆电位的关系
乙黄药浮选硫化物矿物与矿 浆电位的关系 乙黄药浓度为2×105mol/L
收能力强
脂肪酸难溶于水——超声波乳化、皂化,加温 d.脂肪酸及其皂的捕收能力
O
捕收能力比黄药低。亲固基COO-,羰基(- C - ) 极性大,短烃链不足以消除其亲水性 常用的烃链碳原子数为12-17,有足够捕收能力。
12
双黄药:非离子型极性捕收剂,水中以分子
状态存在,pH升高时分解为黄药,酸性介质 使用。
比黄药选择性好、捕收能力弱。
黄药容易分解: 酸性溶液中,黄药可以分解成醇和二硫化碳—失 去捕收能力。 pH越低分解越迅速——常在碱性条件下使用。 酸性介质—高级黄药 黄药遇热易分解——低温密闭、现用现配,防火
• 当残余电位<还原电位, EMeS<E, 捕收剂不氧化,捕收剂以离子形式存 在于溶液中,在矿物表面以金属盐的 形式存在。
28
硫化物矿物在巯基类捕收剂中残余电位和反应产物
乙基黄原酸钾(6.25×104mol/L,pH为7)氧化成双 二乙基二硫代氨基甲酸钠氧化成二硫 化物可逆电位为0.176V 黄药可逆电位为0.13V
25
黄铁矿
阴极反应: O2+2H2O+4e→4OH阳极反应:2X-→X2 +2e FeS2传导电子,促进X2生成 .黄铁矿捕收原理:把黄药氧化成双黄药后吸 附在黄铁矿表面,使其疏水。 问题:为什么黄铁矿与方铅矿表面主要产物 26 不同?
残余电位与捕收剂氧化还原反应的关系 • 残余电位EMeS :硫化物矿物在捕收剂溶液中 的界面电位。 • 溶液中,双黄药的还原反应:X2 +2e ↔ 2X-
a:黄药
S
R - O - C - S - Me 黄原酸盐,烃基二硫代碳酸盐
9
黄药制备: ROH+NaOH+CS2=ROCSSNa+H2O+热量 烃基R不同→不同黄药,C原子:2~5个 乙(基)黄药——低级黄药 其余——高级黄药
物理性质:淡黄色,粉,臭味,易溶于水, 可燃烧,常配成1%水溶液使用
10
7
硫化矿捕收剂:亲固基包含二价硫(硫代化 合物类)
黄药:R-OCSS黑药: R R O O P S S
8
21.2.2 硫代化合物类捕收剂(硫化矿物捕收剂)
主要特征:亲固基中含有二价硫原子,同时疏 水基较小。 主要代表:黄药、黑药、氨基硫代甲酸盐、硫 醇、硫脲以及相应的酯类。 21.2.2.1黄药类捕收剂(黄药、黄药酯)
11
(2)黄药的稳定性 黄药本身是还原剂,易被氧化,有氧存在时可 以氧化成双黄药。 S S
R-O-C-S-S-C-O-R 4ROCSS-+O2+2H2O=2(ROCSS)2+4OHCO2:可提高黄药的氧化反应速度 4ROCSSNa+O2+2CO2=2(ROCSS)2+2Na2CO3 铁、铜等高价态阳离子,也可氧化黄药: 4ROCSS-+2Cu2+=2ROCSSCu+(ROCSS)2
21 浮选药剂
21.1 浮选药剂的分类与作用 按照用途分为:捕收剂、起泡剂、调整剂 捕收剂:使目的矿物表面疏水,增加可浮性,使 其易于向气泡附着。 作用点:固液界面,且有选择性。 名称:××药 起泡剂:促使泡沫形成,提高气泡与颗粒作用以 及上浮过程中的稳定性。 作用点:气液界面。 ××油 1
调整剂:调整其他药剂(捕收剂)与颗粒表面的作 用,调整矿浆的性质,提高浮选过程的选择性
黄药的化学性质
(1)黄药在水溶液中的离解和水解
黄药离解:XNa→ X- + Na+
X-水解: X- + H2O → XH + OH-
XH解离:XH → X- + H+
对乙基、丙基黄药:
pH=5, ROCSS-、ROCSSH浓度相等
pH<5, ROCSS-浓度小于ROCSSH浓度
pH>5, ROCSS-浓度大于ROCSSH分子浓度
• 还原电位
RT X E E0 ln nF X 2

- 2
例:计算乙双黄药在浓度为6.25×10-4mol/L
(在25℃ pH=7)的还原电位。 解:乙黄药取平衡数据E°=-0.06V。 代入能 斯特公式,得E=0.13(V) 27
• 当残余电位>还原电位, EMeS>E, 捕收剂被氧化,在矿物表面优先以双 黄药存在。
21.2 捕收剂
21.2.1 捕收剂的结构与分类 21.2.1.1捕收剂的结构 异极性有机物:极性基和非极性基。 极性基→亲固基:选择性、牢固吸附。亲固原子 非极性基→疏水基:使颗粒表面疏水 烃油:分子(柴油、煤油)
4
丁黄药结构:
连 接 原 子
亲 固 原 子
碱 金 属 原 子
• 非极性基 • • • 阴离子
23
O2+2H2O+4e→4OH-
化学反应式为: 4X-+O2+2H2O→4X吸附+4OH4X-+O2+2H2O→2X2+4OH2MeS+4X-+O2+2H2O→2MeX2+2S0+4OHMeS+2X-+2O2→MeX2+SO42-
疏水性产物有:X吸附、X2、MeX2
阳极反应优先顺序: X吸附>MeX2 > X2
比黄药稳定,酸性介质中不易分解;较难氧化
(生成双黑药)。
常用的黑药有甲酚黑药、丁铵黑药、胺黑药和
环烷黑药等。
18
21.2.2.3硫氮类捕收剂(氨基二硫代甲酸盐)
R
S
R - N - C - SNa 乙硫氮、丁硫氮(二乙胺或二丁胺与CS2、 NaOH反应产物),酸性介质中易分解 能同重金属生成不溶性沉淀,捕收能力比黄药 强,对方铅矿、黄铜矿捕收能力强,对黄铁矿 捕收能力弱,选择性好。对粗粒连生体有较强 捕收能力。

中 心 原 子
极性基 │阳离子 │非疏水离子 │
5
疏水离子 烃基 │ 亲固基
21.2.1.2捕收剂的分类 按照在水中的解离程度、亲固基的组成和它们 对固体的作用活性,可以将捕收剂分为非离子 型和离子型捕收剂。 a:非离子型捕收剂 不溶于水,本身是非极性物质,主要是烃类油。 主要用来分选非极性矿物,如辉钼矿、石墨、 煤等。
b:离子型捕收剂
按照起捕收作用的离子的电性的正负,分为阳 6 离子捕收剂和阴离子捕收剂。
阳离子捕收剂:脂肪胺RNH3+(某些情况下,胺 分子也起捕收作用),主要用于分选硅酸盐、铝 硅酸盐矿物以及某些氧化物矿物。 R-NH3Cl→R-NH3++Cl阴离子捕收剂: 非硫化矿捕收剂:亲固基—羧基、硫酸基、 磺酸基等
调整剂按照其作用的不同又可以分为活化剂、抑 制剂、介质调整剂、分散剂、絮凝剂。 活化剂——活化作用:促进捕收剂与颗粒作用, 从而提高可浮性
作用点:固液界面。 抑制剂——抑制作用:削弱捕收剂与颗粒作用, 从而降低可浮性 作用点:固液界面。
2
• 介质调整剂:调整浆体性质,对某些颗粒 浮选有利,对某些颗粒浮选不利。 • 作用点:矿浆介质。 • 分散剂与絮凝剂——调整矿浆中细泥的分 散,团聚与絮凝。 • 作用点:矿浆 • 絮凝:微细粒由一些有机高分子化合物通 过桥联作用形成一种松散和具有三维结构 的絮状体。 • 凝聚:因一些无机电解质中和了颗粒的表 3 面电性,而在范德华力的作用下引起聚团。
19
21.2.2.4 硫氨酯
S
R - O - C - NH - R’
丙乙硫氨酯(200号)对黄铜矿、辉钼矿和活化的
闪锌矿有较强捕收能力,对黄铁矿捕收能力很
弱,特别适合于黄铜矿与黄铁矿的分离浮选。
可以在低pH条件下进行铜硫分离,用量少。
20
21.2.2.5 硫醇类捕收剂 通式:RSH。捕收能力强,选择性差。 应用少,多和黄药或黑药配合使用 21.2.2.6白药 硫代二苯脲 S
22
电化学理论:硫化矿物MeS与捕收剂X-的作用为 电化学反应。 半氧化学说:颗粒表面的适度氧化对浮选有利。
半导体学说:对捕收剂阴离子的吸附活性取决 于半导体的性质。 阴极反应:O2还原
阳极反应:S2-、X-氧化 X-→X吸附+e 2X-→X2+2e MeS+2X-→MeX2+S0+2e MeS+2X-+4H2O→MeX2+SO42-+8H++8e
24
方铅矿
阴极反应:O2+2H2O+4e→4OH-
阳极反应:
PbS+2X-→PbX2+S0+2e
2PbS+4X-+3H2O→2PbX2+S2O32-+6H++8e
PbS+2X-+4H2O→PbX2+SO42-+8H++8e
方铅矿捕收原理:与黄药生成溶度积很小的黄 原酸铅及元素硫,吸附在颗粒表面使其疏水。 过度氧化——可浮性下降
铜蓝(CuS)是一个例外,可能是由于铜蓝所 释放出来的Cu2+将黄原酸盐离子氧化成双黄药 所致。
30
至于是生成二硫化物,或者是生成金属化合
物,不仅与矿物种类有关,而且也与所用的
捕收剂种类有关。
•黑药——黄铁矿:双黑药起捕收作用
•pH≤4,双黑药易生成; pH >6,不能生成
•∴碱性介质中不浮——分离黄铁矿、黄铜矿、 方铅矿
相关文档
最新文档