浮选药剂分类

第5章浮选药剂

5.1浮选剂的作用与分类

1.浮选剂的作用

煤泥浮选是利用煤和矿物杂质的表面物理化学性质的差异实现分选过程的。为强化分选效果，浮选中添加了各种浮选药剂，浮选剂是为实现或促进浮选所应用的各种化学药剂的总称。浮选剂的作用主要是提高煤粒表面硫水性和煤粒在气泡上粘着的牢固度；在矿浆中促使形成大量气泡，防止气泡兼并和改善泡沫的稳定性，使煤粒有选择性地粘着气泡而上浮；调节煤与矿物杂质的表面性质，提高煤泥的浮选速度和选择性。

2.浮选药剂的分类

1)．按作用分类

浮选药剂按其作用可分为以下几类：

(1)捕收剂

捕收剂是指加入煤桨中提高煤粒表面的硫水性，使其易于并牢固地和气泡附着的浮选剂。在浮选中最常用的捕收剂为非极性烃类化合物，如煤油、轻柴油等。

(2)起泡剂

起泡剂是指在浮选过程中用以控制气泡大小、维持气泡稳定性的浮选剂。属于这类浮选药剂的是各种有机表面活性物质，如脂肪醇。

(3)调整剂

调整剂是指调整煤浆及矿物表面的性质，提高某种浮选药剂的效能或消除负作用的浮选药剂。选煤用调整剂主要包括：

介质pH值调整剂：调整煤浆酸碱度的浮选剂，用以改变煤粒和矿物杂质表面的电性，来提高浮选过程的选择性。届于这类浮选剂的有石灰、硫酸等”

抑制剂：浮选过程中用于控制矿物杂质对分选的有害行为，降低某种矿物表面疏水性，使其不易浮起，从而提高煤与矿物杂质分离的浮选剂。届于这类浮选剂的有偏硅酸钠、水玻璃、六偏磷酸钠和淀粉等。

(4)其他

其他还有用于增加非极性油类在煤浆中弥散度的乳化剂等。

必须指出，上述浮选药剂类别是按其基本作用区分的。事实上由于组成结构的影响，通常都不会只起一种作用，还兼有其他作用。某种浮选药剂在一定条件厂属于这一类，条件改变后可能属于另一类。

2)．按分子结构分类

浮选药剂按其分子结构可分为以下几类：

(1)极性浮选剂

这类浮选剂的分子就整体而言是电中性的，但具有两个电极，就像磁铁棒具有两个磁极—样，它们能吸引极性水分子，具有亲水性，能溶解在水中，如各种酸类、碱类、盐类。

(2)非极性浮选药剂

这类浮选药剂的分子正电荷与负电荷的电重心是重合在一起的，在水中不解离，基本不能吸引极性水分子，水化作用很小，具有疏水性。它们以小油滴形态悬浮在水中，如烃类化合物(油类)。

(3)复极性浮选剂(又称杂极性浮选剂)

这类浮选剂的分子由两部分组成，即极性部分(常称极性基)和非极性部分(常称非极性基)。极性基具有亲水性，非极性基具有疏水性。如直链脂肪醇，一端为非极性基碳氢烃链

它们以单分子层形式定向吸附、排列在气液界面上。

图5—1为不同的浮选剂分子与极性水分子相互作用的示意图。图中(a)为疏水性的非极性分子；(b)为亲水性的极性分子；(c)为杂性分子，一端亲水，一端疏水。

图5-1浮选剂分子与极性水分子分子相互作用示意图

5.2捕收剂——非极性烃类油

煤泥浮选的实质是疏水性的精煤通过与捕收剂作用，粘附在气泡上，而亲水性的矸石颗粒滞留在水中，从而实现相互分离的过程 。煤粒的表面以疏水性为主，具有较好的天然可浮性。在浮选中广泛采用非极性烃类油作为捕收剂，特别是煤油、轻柴油和改性煤油等，占煤泥浮选时捕收剂耗量的80％一90％。

烃类油大部分来自石油产品，主要是根据工业使用目的不同按一定沸点东范围分馏和加工的。它们为液体，分子结构对称，化学性质不活泼，在水中不会解离成离子，难溶于水，疏水性高，一般不和矿物表面发生化学作用。 1、非极性烃类油的捕收作用

非极性烃类油的浦收作用是由于它能够在非极性矿物表面吸附和在其表面展开并形成油膜。非极性烃类油的主要成分为脂肪烃、环烷烃和芳香烃，其分子都是由碳和氢原子组成，原子之间以非极性的碳一碳键和弱极性的碳—氢键结合，属于非极性分子。在煤泥分选过程中，大部分煤粒表面是非极性的，因此，煤粒对油分子吸引力大于对强极性水分子的吸引力，油滴吸附到煤粒表面，同时煤粒表面与油分子之间的作用力大于油分子本身之间的作用力，油滴在煤粒表面展开，形成疏水的薄油膜，进一步提高了煤粒表面的疏水性[见图5—2(c) ]。

图5-2非极性烃类油在矿物表面的固着情况

而矸石颗粒绝大部分表面是极性表面，有很强的亲水性，矸石表面对油分子的吸引力小于对水分子的吸引力，矸石表面被水分子覆盖，形成水化膜，非极性烃类油不易在矸石表面吸附[见图2—2(a)]，或仅能吸附极少量的烃类油到局部疏水部位，基本上不能提高矸石的疏水性，从而扩大了煤粒与矸石表面润湿性的差异，促使分选顺利进行。如果在煤粒表面夹杂极性的矿物杂质或局部被氧化，则能形成不连续的油膜[见图5—2(b)]。

非极性烃类油的捕收作用主要表现在以下三个方面：

1) 非极性烃类油可以提高煤粒和气泡的附着。由于非极性烃类油在煤粒表面展开，增加煤粒表面的疏水程度，削弱其水化作用，使煤粒与气泡碰撞时，水化膜易破裂，附着过程容易进行。

2) 非极性烃类油可有效提高煤粒在气泡上附着的牢固程度。这是非极性烃类油沿着三相接触周边富集形成一条油环所致。当气泡表面与煤粒接触时，在两者之间的缝隙由于毛细管作用力促使油滴迅速聚集，然后扩大面积而形成油膜，并向与气泡接触的润湿周边汇集成油环，促使煤粒牢固地粘附于气泡上。如图5—3所示。

图5-3气泡底下油环的形成

3) 细粒的煤表面粘附油滴后互相兼并，还可以形成气絮团。

2、非极性烃类油化学组成对捕收作用的影响

在有机化合物中，凡是只含有碳及氢原子的物质，都叫做烃类化合物。烃类化合物按其分子结构的不同，一般义分为饱和烃和不饱和烃两大类。

饱和烃是指碳原子之间全部是由单键连接而成的烃类化合物，包括由直链构成的烷烃和由环链构成的环烷烃两种。当烷烃中碳原子个数达到4个以上时，同碳原子数时，碳原子在分子中的排列结构会有所不同，这种现象称为烷烃的正构或异构。

不饱和烃是指碳原子之间由部分双键连接而形成的烃类化合物，含有直链双键的不饱和烃称为烯烃，含有苯环的不饱和烃称为芳香烃(简称芳烃)。

非极性烃类油的捕收性能与其化学组成有关，而其组成又随产地、加工方法、馏分温度的不同有较大差异。

1) 非极性组分对浮选的影响

非极性烃类油按照烃族组成可分为芳烃、烯烃和烷烃。烷烃又可分为正构烷烃、异构烷烃和环烷烃。在烃类油中还有一些含氧、含氮的化合物。经长期实际使用及研究表明，非极性烃类油各组分的捕收作用强弱次序为：芳烃＞烯烃＞异构烷烃＞环烷烃＞正构烷烃；重芳烃(多环)＞轻芳烃(学环)。

芳烃和不饱和烃的捕收作用与烃类化学成分对煤表面的吸附能力有关，吸附能力的大小由各个烃分子中环和链的周围电子密度的分布性质所决定。饱和烃具有对称的电子层，在分子中只有碳氢键，其周边没有集中`的电子云；芳烃分子中环相联，烯烃分子中有碳氢双镶，