浮选第四讲(起泡剂、调整剂)

Fe(OH)3
X-
FeS2
FeS2
FeS2]Fe(OH)3+酸FeS2]
酸(acid)和碱(alkali)能消除矿物表面的碱性亲水 膜或矿泥(slime)，从而起到活化作用。 FeS2]Fe(OH)3+3H2SO4FeS2]+Fe2(SO4)3+H2O FeS2]Ca(OH)2+Na2CO3FeS2]+CaCO3+NaOH 另外，氧(oxygen)也具有活化作用，轻微氧化硫化 矿物，有利于硫化矿物的浮选。
由于ZnSO4为无氰工艺(cyanide-free process)， 故受到重视。
3）氰化物(cyanide)
性质： ① 易溶于水，可以水解。 NaCN=Na++CNCN-+H2O=HCN+OH故酸性条件下产生大量有毒HCN气体，只能在碱性矿浆 中使用。 ② 和很多金属离子(Zn2+、Cu2+、Fe2+等)生成络合物(离 子)complex，消除矿浆中的活化离子，如： 2Cu2++4CN-Cu2(CN)2+(CN)2 Cu2(CN)2+2CN-2Cu(CN)2故可抑制被Cu2+活化的ZnS，消除矿浆中或ZnS表面的 Cu2+。
工作气泡：直径为0.2mm气泡。
0.2mm气泡占整个泡沫表面积70％以上，如聚烷基 乙醇醚、三乙氧基丁烷等
强起泡剂
中等起泡剂

0.2mm气泡占50％~70％的为，如已 醇、辛酵、戊醇等；
弱起泡剂
0.2mm气泡小于50％，如松油、环己醇、甲酚和酚等。
三、起泡剂的表面活性 不明显 显著降低水 的表面张力
（3） 起泡剂应有适当的溶解度。 2、对起泡剂的要求： 1）无捕收作用；
2）用量低时，能形成量多、分布均匀、大小合适、韧性 适当和粘度不大的气泡。
3）应该有良好的流动性，适当的水溶性，无毒、无臭、 无腐蚀性，便于使用。
起泡剂种类(frothers) 1）松油和松醇油
3.3.2
松油(pine oil)
二、起泡剂在气泡稳定中的作用： 1）防止气泡兼并(annex)，影响气泡的大小和分散状态。 起泡剂在气泡(air bubble)表面吸附后，能形成水化外壳。 不加起泡剂时气泡直径为3~5mm，加入起泡剂后可减少至 0.5~1.0mm。
聚乙烯乙二醇醚＞三乙氧基丁烷＞ 辛醇＞ 碳原子数目为6~8的混合醇＞环 己醇＞甲酚。
磁黄铁矿（Pyrrhotite ），毒砂（Arsenopyrite ）等


使用石灰时的注意事项：
1）石灰对方铅矿（galena)有抑制作用，因此方铅矿浮选时 常用碳酸钠做PH调整剂，必须使用石灰时，应注意控制石 灰的用量；

2）石灰会影响起泡剂的起泡能力； 3）石灰的凝结作用; 4）当用脂肪酸做捕收剂时，不能使用石灰做PH的调整剂。 5) 石灰长期使用会钙化，堵塞管道。

主要成分： 可单独浮选辉钼矿、石墨、煤等。 松醇油 （pine camphor oil ）
国内俗称2号油， 主要成份为α -萜烯醇(terpene alcohol)，分子式如下:
CH3
CH2 CH3 C CH CH2
CH2
CH2
C CH3
OH
合成：
特点：泡沫较脆，选择性好，无捕收能力。 国内最常用的起泡剂，许多选厂使用。
Na2S用量
3）消除矿浆中的有害离子，提高捕收剂的浮选活性。 Ca2++CO32-=CaCO3↓ Mg2++CO32-=MgCO3↓
4）消除亲水膜(hydrophilic film)
Fe(OH)3 X-
FeS2
FeS2
FeS2]Fe(OH)3+酸FeS2]
酸(acid)和碱(alkali)能消除矿物表面的碱性亲水膜或矿泥(slime)，从而起到活化作 用。 另外，氧(oxygen)也具有活化作用，轻微氧化硫化矿物，有利于硫化矿物的浮 选。
与捕收剂离子形成难溶盐： 黄药：Cu2+、Ag+、Pb2+； 脂肪酸：Ca2+、Ba2+；
（2）无机酸盐：
清洗矿物表面氧化膜、矿泥、暴露活 性点 或金属离子。如HF用于硅酸盐溶解表面。
（3）Na2S、可溶性硫化物（Na2S、NaHS）： 在有色 金属氧化矿表面发生硫化，形成金属硫化物。



（4）有机活化剂
2）增大气泡机械强度(machine intensity) 变形表面张力提高复原(表面张力surface tension趋 向最小时才稳定)
3）由于不易变形(metamorphose)，故降低气泡的运动速度， 导致与矿粒的碰撞几率(collision odds)增大。


起泡剂强弱的评估：
在实践中，ZnS经常先受氰化物(cyanide)抑制，以后再 使之活化。 机理：CuSO4+2CN-=Cu(CN)2+SO422Cu(CN)2=Cu2(CN)2+(CN)2 使用时应注意： ① 用量要适当。当其用量大时，也可活化黄铁矿 (pyrite)，影响选择性(selectivity)。 ② 搅拌时间长时生成 CuSO4· Cu(OH)2碱式盐，影响 活化作用。 ③ 加药顺序：CuSO4+X-+2#油，CuX2亦有捕收作用

氰化物和硫酸锌联合使用对矿物的抑制作用大小： 闪锌矿＞黄铁矿＞黄铜矿＞白铁矿＞斑铜矿＞黝铜矿＞铜蓝 ＞辉铜矿。
② ZnSO4+NaCO3，生成ZnCO3、Zn(OH)2胶粒； ③ ZnSO4+NaSO3，生成ZnSO3吸附于FeS2、ZnS 表面； ④ 碱性介质中可单独使用ZnSO4抑制矿物。

2）硫化有色金属氧化矿物颗粒表面
X-
PbCO3
PbCO3 PbS
PbCO3]PbCO3+S2-PbCO3]PbS+CO32Na2S9H2O(sodium sulphide) 就是一种活化剂，在实践中常用 它 活 化 有 色 金 属 氧 化 矿 物 ， 如 白 铅 矿 (cerusite) 、 铅 矾 (anglesite)、菱锌矿(smithsonite)、氧化铜(copper oxide)等矿物， 通过生成硫化膜而活化矿物。
3.3.2 抑制剂(depressant)


一、常用抑制剂： 1）石灰（lime）：CaO
CaO+H2O = Ca(OH)2 ；
Ca(OH)2
CaOH+
CaOH++OH- ；
Ca2++OH- ；
因此石灰起抑制作用的是OH- 或Ca2+。 OH-：与黄药离子竞争吸附，Fe的氢氧化物亲水膜； Ca2+：CaSO4 应用：多用于提高矿浆的 PH 值，抑制铁的硫化物如黄铁矿（ pyrite ）、
1、气泡间水层变薄、小气泡变成大气泡
泡沫的破灭
2、气泡中水膜蒸发、变薄、破灭
3、气泡间三角形地区的抽吸力， 促使气泡水膜薄化并合并。

泡沫的稳定
异极性分子极性基向外， 对水分子有引力，使水膜 稳定而不易流失。
两相泡沫的稳定：
表面活性剂
离子型表面活性起泡剂，带有 电荷，于是各个气泡因为同名 电荷而相互排斥，阻止兼并， 增强了稳定性。
聚乙烯二醇或醚——脉石活化剂。 用于多金属硫化矿浮选（与起泡剂作用） 工业草酸（HOOC—COOH）：活化为CaO抑制的 FeS2、Fe7S8。 乙二胺磷酸盐： D2： 活性成分为2 , 5 - 二硫酚- 1 , 3 ,4 硫代二唑, 其结构有下列 几种形式:

活化剂作用机理
1）增加活化中心 扩大捕收剂吸附固着的区域
3.3起泡剂(frothers)


3.3.1 起泡剂的结构和要求 1、起泡剂的共同结构特征：
（1） 起泡剂应该是异极性（heteropolar）的有机物质， 极性基亲水，非极性基亲气，起泡剂分子在空气和水的界 面上定向排列。
Polar group
Hydrocarbon radical
（2） 大部分起泡剂都是表面活性物质，能够强烈的 降低水的表面张力。
2）脂肪醇 MIBC：甲基异丁基甲醇methyl isobutyl carbinol
合成：
国外应用较广。
杂醇油
酒精厂的残杂醇油，用于硫化矿浮选。
3）4号油 即1,1,3-三己氧基丁烷。
C2H5O
C2H5O CH-CH2-CH-CH2 C2H5O
起泡能力强，泡沫脆易破裂。易水解，可减轻对环境的污染。 缺点:产生的泡沫量太大，精选不易控制。


2）ZnSO4（ zinc sulfate ）：
ZnSO4=Zn2++SO42-

Zn2+ + 2H2O = Zn(OH)2 + 2H+
在碱性矿浆中：


Zn(OH)2+ NaOH = ZnHZnO2+H2O
Zn(OH)2+ 2NaOH = Zn2ZnO2+2H2O HZnO2- , ZnO22-吸附在矿物表面，增强矿物的亲水性。 应用：通常与氰化物、硫化钠、亚硫酸钠或硫代硫酸盐、碳 酸钠组合使用来抑制闪锌矿(sphalerite)。
发泡能力强 发泡能力较 弱 两者之间并没有完全对 应关系的原因:表面张力 的测定是在静止平衡状 态下进行的，而发泡过 程是搅动、压缩、扩张 及蒸发等动力过程，两 者状态不同
3.3 调整剂(regulator or modifiers) 3.3.1 活化剂(activator)
常用活化剂种类：
（1）金属离子：
③ 溶解矿物表面MX膜和活化离子 CuX+2CN-=Cu(CN)2-+XZnS]Cu2++3CN-=ZnS]+Cu(CN)2-+1/2CN2 ④ CN-在矿物表面吸附后，增强矿物亲水性，并阻 止捕收剂作用。
XCuS ZnS ZnS OlCa2+ SiO2 SiO2
ZnS]ZnS+Cu2+ZnS]CuS+Zn2+
SiO2]Ca2+_RCOO-
CuSO45H2O (copper sulphate)是ZnS的典型活化剂，亦可活化黄 铁矿(pyrite)和磁黄铁矿(pyrrhotite)。使用时应控制用量。 为双电层内层(double electrical layer)的交换吸附(exchange adsorption)，如Hg2+、Ag+、Pd2+、Pb2+、Cd2+等金属离子的 可溶性盐(soluble salts)也可作为活化剂(activator)。
浮选泡沫(flotation froth)的稳定性： 浮选过程中矿化气泡浮升到矿浆表面上，聚集形 成气—液—固三相泡沫，泡沫状态是浮选过程中各种 工艺因素的综合表现。 三相泡沫具有稳定性的原因： 气 气 ① 固液附着使之具有固化外壳， 机械地阻碍其间水的流动，增大气 气 泡壁的机械强度，从而增强稳定性。 ② 矿物表面吸附的捕收剂与起泡 剂分子相互作用，在矿物表面和气泡 表面产生共吸附(co-adsorption)，增大 疏水性(hydrophobic)和气泡稳定性(stability)。
ZnSO4与其它药剂组合时的作用如下：
① ZnSO4+NaCN(2:1~10:1)
作用：a) CN-消除矿浆及矿物表面Cu2+;
b) Zn(CN)2吸附于矿物表面，阻碍X-吸附; c) Zn(OH)2胶粒吸附于矿物表面，阻碍X-吸附 ZnSO4+NaCN时各种络离子对闪锌矿的抑制作用顺 序是：
Zn(CN)42-＞Zn(CN)2＞Zn(OH)2
4）醚醇起泡剂(ether alcohol) C2H5(OC3H6)nOH 国内外目前还在不断地研制新型高效的起 泡剂，起泡剂的研究也是提高浮选回收率 (flotation recovery) 和 精 矿 品 位 (concentration grade)的重要途径之一。

3.3.3 起泡过程及起泡剂作用原理 一、泡沫的稳定和破灭
硫化钠(sodium sulphide)为强碱弱酸生成的盐，在水中分解： Na2S+2H2O=2Na++2OH-+H2S H2S=H++HSHS-=H++S2pH高，则溶液中，则溶液中HS-、S2-越多，pH值低，则HS-和 H2S越多。 使用硫化钠作活化剂(activator)时，要注意以下问题： ① 用量(dosage)要严格控制。用量适宜时是活化剂，当其用量 大时，又是一种抑制剂。一般通过试验来确定其适宜用量。 ② 氧化矿活化时，有适宜pH值 氧化铜矿硫化：pH=8.5~9.5 白铅矿(PbCO3)：pH=9~10(cerusite) pH值过高，形成易脱落的胶质硫化物。 ε% ③ 时间(time)、搅拌强度(agitation intensity)、 温度(temperature)(加温硫化)