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第五篇 浮选(浮选药剂)


黄药对矿物的捕收能力与生成的金属黄酸盐的溶解度大小 有关。 黄药和重金属阳离于可生成难溶性化合物,例如乙基和丁 基黄酸盐可以和铜、汞、金等阳离子生成溶度积很小的产物, 实践表明这些金属离子的硫化矿很容易用乙基黄药浮选。 对于含Zn2+和 Fe3+时等金属离子的硫化矿物,由于生成的 黄酸盐溶度积较大,矿物须经活化后才能浮选。 黄药和碱土金属离子不能生成难溶性化合物,故黄药不能 浮选含碱土金属的矿物、氧化物、硅酸盐、铝硅酸盐等矿物。 (如萤石CaF2、方解石CaCO3、重晶石BaSO4) 这就保证了黄药具有较高的浮选选择性。 黄药是以下三类矿物最广泛应用的捕收剂:贵金属和自然 贵金属和自然 硫化矿物(对于闪锌矿和磁黄铁矿的捕收能力较弱); );铅 铜;硫化矿物(对于闪锌矿和磁黄铁矿的捕收能力较弱);铅、 铜和锌的氧化矿物(经硫化后)。 铜和锌一定效果的化合物约8000种,而 使用较高的约有100种,对浮选药剂进行分类的目的, 主要是为比较系统地、科学地认识药剂的共性和个性, 以利于正确地选择和配合使用好各种药剂。 浮选药剂的种类很多,由于研究角度不同,有不同 的分类方法,既有有机化合物又有无机化合物,即有酸 和碱,又有不同的盐类等。 浮选药剂分类法中最基本的方法是按药剂在浮选中 的用途并结合药剂的属性及解离性质等分为捕收剂、起 泡剂、调整剂三大类。
黄药溶子水后解离为黄酸阴离子和碱金属阳离子(Na+或K+)。 C2-C5的黄酸是弱酸,解离常数 K=1×10-5。 黄酸离子在碱性介质中是很稳定的,但在某些情况下黄酸离 子会产生水解,生成黄原酸。
水解产物黄原酸易分解,pH愈低,分解愈迅速: 黄原酸分解的速度远远快于黄酸离子水解的速度, 黄原酸分解的速度远远快于黄酸离子水解的速度,因此,黄 酸阴离子水解的速度决定了黄药分解成醇与CS2的速度。一旦黄 酸离子产生水解黄药的捕收作用将随之消失。实践中经常控制 矿浆的pH值以防止黄酸离子的分解,矿浆pH 值越低分解越快。 在碱性矿浆中黄药是足够稳定的。 黄药遇热容易分解,而且温度愈高,分解愈快。
(l)捕收剂 能选择性地作用于矿物表面并使其疏水的有机物 为捕收剂。捕收剂作用于矿物-水界面,通过提高矿物 的疏水性,使矿粒能更牢固地附着于气泡而上浮。 (2)起泡剂 为表面活性物质,主要富集在水-气界面,促使空 气在矿浆中弥散成小气泡,防止气泡兼并,并提高气 泡载矿化和上浮过程中的稳定性,保证矿化气泡上浮 后形成泡沫层刮出。 (3)调整剂 用于调整其他药剂(主要是捕收剂)与矿物表面 的作用,调整矿浆的性质,提高浮选过程选择性。调 整剂的种类较多,可细分为四种:
目前,应用的阳离子捕收剂主要是脂肪胺。 目前,应用的阳离子捕收剂主要是脂肪胺。其疏水离子是 阳离子(RNH 在某些情况下胺分子起捕收作用。 阳离子(RNH3+),在某些情况下胺分子起捕收作用。这类捕收剂 目前主要用以分选使用阴离子捕收剂效果不明显的硅酸盐、铝 硅酸盐、 硅酸盐 硅酸盐和某些氧化矿物等。 硅酸盐和某些氧化矿物 根据捕收剂的用途有可分为: 根据捕收剂的用途有可分为:硫化矿捕收剂和非硫化矿捕 收剂两大类。 收剂两大类。
第三章
浮选药剂
第一节 浮选药剂的分类与作用
矿物能否浮选取决于矿物表面的润湿性。自然界中的矿 物,绝大多数可浮性都很差,必须用浮选药剂来加强。而且 这种加强必须要有选择性,即只能加强一种矿物或某几种矿 物的可浮性,而对其他矿物不仅不能加强有时还要削弱。这 样,就可以人为地控制矿物的浮选行为。 浮选之所以能被广泛应用于矿物加工,重要的原因在于 它能通过浮选药剂灵活、有效地控制浮选过程,成功地将矿 物按人们的要求加以分开,使资源得到综合利用。例如多金 属硫化矿石,矿石中经常共生方铅矿、黄铁矿、闪锌矿、黄 铜矿等硫化矿物,这些硫化矿物具有相似的物理性质,用重 选等选矿方法很难使之分离。
(2)黄药的性质 1)物理性质 常温下是黄色粉末状固体,常因杂质的存在而使颜色稍深 有刺激性臭味,有毒,可燃,比重1.3-1.7,易溶于水、丙酮 和醇,使用时常配成5-10%的水溶液。 2)稳定性 黄药是一种不稳定的化合物,遇热分解,遇水或酸也可分 解,遇水引起分解的速度较慢、遇酸则很快分解。分解后产物 为醇、二硫化碳和苛性钠;黄药遇碱,或者本身含有游离的碱 时可以引起分解而生成一些硫代碳酸盐、硫化物及其他一些杂 质。 因此,黄药要储存于干燥及阴凉的地方,防止水、酸、碱 等物质的作用。工业上使用的黄药或多或少含有一些水分,因 此黄药不能长时间保存以免失效。使用时必须注意它的颜色、 不正常时停止使用。
黄药是用醇、氢氧化钠(或氢氧化钾)及二硫化碳制成的:
所用原料醇中的烃基不同,可得到各种黄药,如: 乙黄药:(CH3)2CH-;异丙黄药(CH3)2CH-;丁黄药:C4H9-; 此外尚有,戊黄药C5H11OCSSNa;异丁黄药(CH3)2CH2OCSSNa; 仲辛黄药CH3(CH2)5CH(CH3)OCSSNa;杂黄药(C3-C6的烷基黄原酸 盐)等。 黄药有钾盐和钠盐两种。钾黄药较稳定,钠黄药成本略低, 国内主要使用钠黄药。国外异丙基黄药及戊基黄药应用得较多, 而国内很少应用,原因是原料异丙醇及戊醇的来源较少成本较 高。 命名:按烃基中碳原子数的多少,在黄药前冠以不同名称。 工业上生产的黄药含二硫代碳酸盐的量约为85%左右,其 他为杂质和水分。杂质一般为硫化物和硫代碳酸盐。
(3)黄药的捕收性能及其应用 某一捕收剂能浮选什么样的矿物既决定于矿物本身的性质 又决定于药剂亲固基的性质。 药剂的非极性基仅能决定该药剂对某一类矿物的捕收能力 的强弱。黄药的亲固基【-OCSS-】,它通过二价硫和矿物表面 的金属离子键作用,使药剂固着于矿物表面。因此,二价硫的 性质与黄药的捕收性能有密切的关系。 二价硫离子(S2-)具有很大的离子半径,易被极化,可以 形成离子键和共价键。当它和极化力很强的金属阳离子作用时 可以产生彼此的极化形成金属键。 硫化矿物晶体具有类似于金属的性质,如都具有金属光泽 和导电性等。由于二价硫离子可以和矿物表面上极化力强的金 属离子(Me+)形成离子键、共价键或金属键,故可使黄药阴离 子牢固地固着于这类矿物表面。实践表明,黄药可以成功地浮 选有色金属硫化矿和经硫化后的有色金属氧化矿。
4)捕收性 4)捕收性 主要取决于烃基长度和烃基结构。黄药固着于矿物表面是亲 固基与矿物表面金属阳离子吸附,而其烃基朝外排水。所以,黄 药疏水性强弱,即捕收能力的强弱,很大程度上取决于烃基的长 度。一般的规律是,烃基越长(即碳原子数越多),捕收性能越 强。 以黄药浮选方 铅矿为例 ,甲基 黄药捕收能力较弱, 乙基以上的黄药有 较强的捕收能力。 随着烃基长度的增 加,捕收能力也增 强。使用烃基较长 的黄药达到同一回 收率所需的用量较 短链的黄药要少。
离子型捕收剂的非极性基是烃基。烃基内部健能很强,表面是很弱 的分子键,基本上不与水分子起作用,故含有非极性基的离子称为疏水 离子。疏水基是阴离子的为阴离子捕收剂 阴离子捕收剂(如黄药、油酸);疏水基是 阴离子捕收剂 阳离子的为阳离子捕收剂 阳离子捕收剂(如胺类)。疏水离子中能与矿物发生作用的 阳离子捕收剂 疏水离子中能与矿物发生作用的 基团称为亲固基。捕收剂疏水能力的强弱取决于疏水离子中烃基的结构 基团称为亲固基 和长度,而捕收剂与矿物表面的固着强度和选择性则取决于亲固基的性 质。对于阴离子捕收剂,按照亲固基的组成和结构进一步又可分为两类: 对于阴离子捕收剂, 对于阴离子捕收剂 按照亲固基的组成和结构进一步又可分为两类: ①巯基类捕收剂,又称硫代化合物类捕收剂,最 巯基类捕收剂,又称硫代化合物类捕收剂, 典型的是黄药、黑药 黄药、 黄药 黑药。这类捕收剂的亲团基中都含有 二价的硫,常用作硫化矿的捕收剂。 ②烃基酸及皂类捕收刑,该类捕收剂的亲固基是羧基、硫酸基、 烃基酸及皂类捕收刑 磺酸基、羟肟酸基或胂酸基等,常用作氧化矿的捕收剂。
3)氧化性 黄药本身是强还原剂,易于氧化,当与空气中氧接触, 在 有 O2 和CO2同时存在时,氧化速度比只有存O2在时更快。 或与溶液中高价金属离子相作用生成高价金属黄原酸后,具有不 稳定性,可被氧化生成双黄酸(或称双黄药)。
黄药氧化产物双黄药的结构为: 黄药氧化产物双黄药的结构为: 双黄药为黄色油状液体,难溶于水, 双黄药为黄色油状液体,难溶于水,在水中呈分子状态存升高时, 会逐渐分解为黄药,常用于酸性介质中浮选在。黄药存放过久除 分解失效外,还会部分被氧化成双黄药,也使其效果变差。 为了防止分解,要求将黄药贮存在密闭的容器中, 为了防止分解,要求将黄药贮存在密闭的容器中,避免与潮 湿空气和水接触;防火,不应曝晒;不宜长期存放; 湿空气和水接触;防火,不应曝晒;不宜长期存放;配制的黄药 溶液不要停置过久,更不要用热水配制。 溶液不要停置过久,更不要用热水配制。
浮选剂分类
第二节
一、捕收剂结构及分类
捕收剂
捕收剂:能选择性地作用于矿物表面并使其疏水的有机 物为捕收剂。捕收剂作用于矿物-水界面,通过提高矿物的疏 水性,使矿粒能更牢固地附着于气泡而上浮。 捕收剂按其在水中解离程度分成两大类:非离子型捕收剂 非离子型捕收剂 和离子型捕收剂。 和离子型捕收剂。 非离子型捕收剂主要是非极性烃类油。 非离子型捕收剂主要是非极性烃类油。属非极性物质,主 要用分选非极性矿物,如煤、石墨、辉钼矿等,也可以作某些 极性矿物的辅助捕收剂(改善矿化效果)。 离子型捕收剂的分子结构中一般有两个基团:极性基和非 极性基。极性基能够活泼地与矿物表面发生作用,使捕收剂固 着到矿物表面;非极性基起疏水作用。所以,这类捕收剂也称 亲极性或复极性药剂。
增加烃基的长度使捕收能力增强的原因在于: ①烃基越长,所显示的非极性越强,因而捕收剂分子本身的 水化性就越小; ②烃基越长,捕收剂固着于矿物表面后烃基之间的分子键力 (色散力)越强,捕收剂在矿物表面附着就越牢固; ③烃基越长,捕收剂在矿物表面的“覆盖层”就越厚,于是 矿物表面显示的烃基疏水性就越明显。 由此可见,捕收剂的烃基长度在一定范围内长些为好。 但又不宜过长,当烃链过长时,其选择性和溶解性能随之 当烃链过长时, 当烃链过长时 下降,因此,烃链过长反而会降低药剂的捕收效果。常用的黄 下降,因此,烃链过长反而会降低药剂的捕收效果。 药烃链中碳原子数是2-5个。 通常,捕收性越强时选择性越差(如何找到平衡点)。 (如何找到平衡点) 烃基支链的影响是: 烃基支链的影响是:对于短烃链的黄药,正构体不如异构 体好;但是,烃链增长到一定时(如C5以上),异构体不如正构 体,特别是支链靠近极性基者尤为明显。
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